Ehtymätön luonnonvara – eestaas sahaavasta lämpötilasta saadaan sähköä

Maanantaina yhtä, tiistaina toista, keskiviikkona kolmatta. Suojasäätä ja paukkupakkasia, milloin mitäkin. Ja öisin tietysti kylmempää kuin päivällä.

Lämpötilat vaihtelevat maailman eri kolkissa sekä vuoden- että vuorokaudenaikojen mukana. Vaikka ilmasto lämpenee kaiken aikaa, vaihtelu säilyy. Se voi yllättäen tarjota ehtymättömän energianlähteen.

Lämpösähköisessä ilmiössä lämpötilaero tuottaa sähkövirtaa tai päin vastoin eli sähkövirralla saadaan aikaan lämpötilaero. Ilmiötä käytetään hyväksi esimerkiksi lämpömittareissa ja jäähdytyslaitteistossa, mutta nyt Massachusettsin teknillisessä korkeakoulussa se on valjastettu sähköntuotantoon.

Uutta on se, että uusi tekniikka ei vaadi samanaikaisesti kahta eri lämpötilaa, vaan se tuottaa sähköä nimenomaan lämpötilan vaihteluista päivän ja yön välillä.

Näennäisesti tekniikan ytimenä oleva lämpöresonaattori tuottaa sähköä tyhjästä, koska lämpötilaerot eivät "näy", niitä ei tarvitse eikä edes voi tankata eivätkä ne todellakaan lopu kesken.

Ainakaan toistaiseksi tekniikalla ei pystytä tuottamaan sähköä kovin tehokkaasti, mutta sillä saattaa olla merkittäviä sovelluksia muiden sähköntuotantomenetelmien varajärjestelmänä. Ja erityisesti käyttökohteissa, joissa vaaditaan taattua sähkövirtaa olosuhteista riippumatta.

Lämpöresonaattoriin perustuva laitteisto toimii säällä kuin säällä, kunhan lämpötilassa tapahtuu vaihteluita.


Juttu jatkuu mainoksen jälkeen

Tekniikan keskeinen haaste oli kehittää materiaali, joka sekä varastoi että johtaa lämpöä hyvin: useimmat aineet ovat toimivia vain toisen ominaisuuden suhteen. MIT:n tutkijaryhmä onnistui valmistamaan grafeenilla pinnoitettua, rakenteeltaan vaahtomaista metallia, johon on sekoitettu vahamaista oktadekaania. Sen olomuoto muuttuu kiinteästä nestemäiseksi halutussa lämpötilassa.

Lämpö varastoituu olomuotoaan muuttavaan oktadekaaniin ja grafeenin avulla saadaan aikaan hyvä lämmönjohtavuus. Kokeissa todettiin, että "ihmeaineen" avulla kymmenen asteen lämpötilaerolla saadaan tuotettua 350 millivoltin jännite 1,3 milliwatin teholla. Ei järisyttävän suuria lukemia, mutta riittäviä esimerkiksi etänä toimivien erilaisten mittauslaitteistojen pyörittämiseen.

Erityisen hyödyllinen uusi tekniikka olisi kohteissa, joissa joudutaan käyttämään useampia vaihtoehtoisia sähköntuotantomenetelmiä tai paikoissa, joihin on mahdoton lähteä tekemään korjauksia, jos tekniikka pettää. Yksi mahdollinen kohde olisivat esimerkiksi Mars-kulkijat, jotka tähän saakka ovat perustaneet toimintansa joko aurinkoenergiaan tai radioaktiiviseen hajoamiseen.

Uudesta tekniikasta kerrottiin MIT:n uutissivulla ja tutkimus on julkaistu Nature Communications -tiedelehdessä.

Kuva: Justin Raymond