Er is een technologie op het internationale toneel verschenen die eruitziet als een simpele pil, maar in feite een product is dat fysieke grenzen kan tarten. Het is een antwoord op de intense zoektocht van de mensheid naar nieuwe en duurzame manieren om energie te verkrijgen. In feite zijn zowel het gebruik als de opwekking van energie om verschillende redenen van groot belang voor de samenleving.
De eerste reden is dat energie nodig is voor het optimaal functioneren van verschillende basisindustrieën en -diensten zoals verlichting, verwarming, transport, communicatie en de productie van goederen en diensten. Zonder energie zouden veel van deze activiteiten vrijwel onmogelijk worden.
Bovendien heeft de manier waarop we energie produceren en gebruiken een aanzienlijke invloed op het milieu en de gezondheid van de burgers. Op dit moment komt een groot deel van de energie die we gebruiken uit niet-hernieuwbare bronnen zoals olie, aardgas en steenkool. Al deze bronnen zijn eindig en verbranden broeikasgassen.
Wereldwijd worden er echter steeds meer duurzame projecten geïmplementeerd en technologieën zoals deze “pil” kunnen het energielandschap drastisch veranderen.
Deze “pil” tart fysieke grenzen en doorbreekt een van de grootste problemen van de mensheid.
In deze context heeft een groep ingenieurs van de Universiteit van Colorado Boulder een nieuwe technologie ontworpen die in staat is om afvalwarmte om te zetten in elektriciteit, waarbij de fysische grenzen van de thermische fysica die we tot nu toe kenden, worden getrotseerd. Deze experts van het Paul M. Rady Department of Mechanical Engineering, de Cui Research Group, werden geleid door assistent-professor Longji Cui.
Hij voerde zijn werk uit in samenwerking met het National Renewable Energy Laboratory (NREL) en de Universiteit van Wisconsin-Madison. Hun bevindingen werden gerapporteerd in het tijdschrift Energy & Environmental Sciences.
Het onderzoek heeft het potentieel om de productie-industrie op te schudden door de elektriciteitsproductie te verhogen zonder dat er hittebronnen met hoge temperaturen of dure materialen nodig zijn.
Een dergelijk apparaat zou schone energie kunnen opslaan, koolstofemissies kunnen verminderen en gebruik kunnen maken van afvalwarmte afkomstig van geothermische en zonne-energiecentrales over de hele wereld. Een manier om elektriciteit te produceren die ver afstaat van wat we gewend zijn te zien in projecten zoals deze windturbine die de wind versnelt en elektriciteit vermenigvuldigt.
Deze “pil” hergebruikt warmte om elektriciteit te maken.
Industriële processen die bij hoge temperaturen worden uitgevoerd en sommige technieken voor het opwekken van hernieuwbare energie maken gebruik van thermische omzettingssystemen die thermofotovoltaïsche omzetting (TPV) worden genoemd. Dit zijn apparaten die thermische energie van warmtebronnen omzetten in elektriciteit.
Maar tot nu toe hadden ze een beperking: de wet van Planck van thermische straling. Dit is een basisprincipe van de thermische fysica dat een limiet stelt aan de hoeveelheid thermische energie die kan worden benut bij een bepaalde temperatuur.
Met dit in gedachten heeft het team van de Universiteit van Colorado Boulder een baanbrekend TPV-apparaat gebouwd, omdat het een compact apparaat is dat deze fysische tekortkoming heeft overwonnen. Deze innovatie heeft het mogelijk gemaakt om de vermogensdichtheid van traditionele TPV-ontwerpen te verdubbelen.
Deze pil heeft een fysische limiet overwonnen waarvan men dacht dat die onbreekbaar was.
Om deze limiet te doorbreken, integreerde het team de “zero void space” oplossing in het ontwerp. Conventionele TPV-modellen maken gebruik van een lege of met gas gevulde ruimte tussen de warmtebron en de zonnecel. Dit nieuwe model maakt echter gebruik van een isolerende, hoog-index, infrarood-transparante glazen afstandhouder.
Dit materiaal ontwikkelt een kanaal met een hoge vermogensdichtheid dat hittegolven door het apparaat laat gaan zonder energieverlies, waardoor de elektrische output aanzienlijk wordt verbeterd. Bovendien is glas een goedkope en toegankelijke grondstof, waardoor dit apparaat een economisch haalbaar alternatief is.
Het maakt werken bij lagere temperaturen mogelijk, wat compatibel is met de meeste industriële mechanismen. De meest ambitieuze toepassing zou zijn om draagbare stroomgeneratoren aan te drijven en bij te dragen aan het koolstofvrij maken van industrieën met een hoge uitstoot.
Op dit moment is octrooi aangevraagd voor deze pil, met optimistische verwachtingen van het potentieel. Totdat het mogelijk is, vertrouwt de wereld op dit achthoekige zonnepaneel, dat wordt voorgesteld als de toekomst van energie.
