Lawrence Livermore'i riikliku labori aruande kohaselt läheb riigina raiskamiseks enam kui pool sellest, mida kulutame energiale.
Üks peamisi süüdlasi on kuumus. Tehased, näiteks terasetehased, eraldavad kuumuse kujul tohutult energiat - kuid see kuumus väljub peaaegu alati atmosfääri, kus see ei saa palju head teha.
Kuid Massachusettsi tehnoloogiainstituudi ja Stanfordi ülikooli vahel koostööd tegev teadlaste meeskond on välja töötanud uut tüüpi aku, mis võib aidata soojuse ammendumist ja selle juhtimist võrku, kasutades vähemtuntud põhimõtet, mida nimetatakse termogalvaaniliseks efektiks.
Siiani on suurem osa heitsoojuse muundamist käsitlevatest uuringutest keskendunud termoelektrilisele energiale. Näiteks termoelektrigeneraatorite populaarsus on viimastel aastatel kasvanud. Süsteemid liiguvad elektronid juhtiva materjali, näiteks metalli kuumalt küljelt jahedasse külge; seal saab elektronid teisendada toiteseadmete vooluks või akut laadida. Generaatoreid kasutatakse näiteks gaasitorude raadio- ja telemeetriasüsteemide toiteks, mehitamata uurimisobjektide varutoiteallikateks ja isegi Mars Curiosity roveril taastuva energiaallikana.
Süsteem on nii tuntud ja uuritud, et seda kasutatakse juba tarbijatele mõeldud toodetes, sealhulgas populaarses BioLite CampStove'is.
Kuid Stanfordi dotsendi Yi Cui sõnul, kes aitas juhtida uue aku väljatöötamist, ei suuda termoelektrigeneraatorid piisavalt energiat koguda suurtest taimedest ja tehastest, mis ei käi nii palavalt kui näiteks lõke.
Näiteks terasvabrikust eralduv heitsoojus ei ole piisavalt kuum (või kui akut ei saa piisavalt jahtuda), et termoelektriline reaktsioon toimiks.
Tehes tihedat koostööd MIT-i meeskonnaga, mida juhib termoelektrika alal sügava taustaga teadlane Gang Chen, töötas Cui välja patarei, mis oli mõeldud spetsiaalselt niinimetatud “madala kvaliteediga” kuumuse jaoks.
Uue kontseptsiooni keskmes on üsna tavaline positiivse ja negatiivse elektroodiga veepõhine aku. Meeskond asetas tühja aku piirkonda, kus oli palju heitsoojust, ja hakkas seejärel seda laadima. Kui aku oli täielikult laetud, jahutasid nad selle toatemperatuurini, mille lõppedes see tühjaks saadi - ja jahutatud aku võib tühjendada rohkem energiat kui sellesse oli pandud.
See on termogalvaaniline nähtus tööl.
"Temperatuuri muutus põhjustab vaba energia muutust ja võimsus muutub palju, " ütleb Cui. Tegelikult võtab aku energiat heitsoojusest - muidu kulub energiat, mida saaks tagasi võrku suunata.
Erinevalt termoelektrilistest süsteemidest ei saa akud praegu täielikult elektrivõrgust välja minna, kuna nende laadimiseks on vaja alalisvoolu. Idee on aga see, et selle tegemiseks peate võrgust vähem energiat võtma.
Meeskond alles katsetab, kui kiiresti saab akusid kuumutada ja jahutada ning mitu korda saab raku enne selle kulutamist jalgrattaga sõita. Laboris kulub aku ühe laadimis- ja tühjenemistsükli täitmiseks paar tundi. Meeskond ei ole ühtegi raku rohkem kui 50 tsükli jooksul läbi surunud.
Praegu pole meil selget aimu, kui palju energiat Cui-sugune süsteem suudab toota. Lõpuks näeb Cui ette mitme lahtri vooluringi, mida saab tehases paigaldada. Kui ühe kambri temperatuur tõuseb heitsoojuse mõjul, liigub teine jahutustsüklisse.
"Pooled neist laadivad kõrgel temperatuuril ja pooled madalal temperatuuril, " ütleb ta.
Praegu on peamine eesmärk tehases toodetud heitsoojus, kuid Cui leiab, et süsteemi võiks tulevikus rakendada mujal. Meeskond võib katsetada ka muude akumaterjalidega, mis võimaldavad termogalvaanilist efekti rakendada kõrgemal kuumuse tasemel, näiteks kamin või ahi.
Ajal, mil energiakogumissüsteemid muutuvad juba ülemeremaades tavapäraseks, võivad Cui-sugused süsteemid osutuda Ameerika Ühendriikide uute energiavaldkondade uurimisel hindamatuks. Lähiaastatel kasutatakse Londoni metroost tulevat soojust umbes 1400 kodu soojendamiseks. Ja suur osa Taani energiast tuleb heitsoojusest.
Selliste leiutistega võiksime järele jõudma.
