Che cos'è un convertitore termico?
Un convertitore termico, noto anche come convertitore di termocoppia o generatore termoelettrico, è un dispositivo elettronico in grado di convertire l'energia termica in energia elettrica. Sebbene esistano diversi tipi di convertitori termici, sono tutti basati sull'effetto Seebeck. L'effetto Seebeck è un fenomeno in cui è possibile sfruttare le differenze di temperatura per generare una corrente elettrica. Fu scoperto per la prima volta da Thomas Johann Seebeck nel 1826, quando osservò che due metalli diversi possono generare una carica elettrica fintanto che i punti di collegamento dei due metalli sono a temperature diverse. Da allora è stato riscontrato che l'effetto termoelettrico generato da queste circostanze aumenta al pari della differenza di temperatura.
Un malinteso comune è che un convertitore termico è la stessa cosa di un motore termico. Un motore termico converte le differenze di temperatura in potenza meccanica, mentre un convertitore termico trasforma le differenze di temperatura direttamente in energia elettrica. Inoltre, mentre i motori termici sono spesso più efficienti dei convertitori termici, in alcune situazioni i convertitori termici possono essere preferibili in quanto più piccoli e più compatti rispetto alla maggior parte dei motori termici. La differenza fondamentale tra convertitori termici e motori termici è che, a differenza della maggior parte dei generatori, un convertitore termico generalmente non ha parti mobili, ad eccezione di una possibile ventola di raffreddamento.
I convertitori termici possono essere applicati a diverse situazioni. Oltre ad essere utilizzato per sostituire i motori termici, si stanno anche effettuando ricerche per sfruttare l'uso del calore residuo dei motori a combustione, come quelli utilizzati nelle automobili e negli aeroplani. Se ciò può essere fatto, l'efficienza del carburante di queste macchine potrebbe essere aumentata di una quantità abbastanza grande. I convertitori termici vengono anche utilizzati in sonde spaziali di ampia portata per generare una fonte costante di energia elettrica.
Tuttavia, ci sono alcuni problemi con l'uso del convertitore termico. Ad esempio, i convertitori di solito producono solo un'efficienza del 5-10% a meno che la tensione non sia aumentata in modo significativo. Al fine di creare una potenza sufficiente per consentire al convertitore termico di competere con l'efficienza di un motore a combustione, è necessario aumentare il numero di elementi diversi utilizzati per generare la corrente elettrica. Il risultato finale è che il convertitore termico diventa troppo grande per essere efficiente. Si stanno tuttavia effettuando ricerche per aumentare la capacità generativa dei convertitori termici, quindi nel tempo queste differenze di temperatura possono essere sfruttate in modo più efficiente senza renderle così grandi da perdere la loro efficacia.