Wat is een thermische omzetter?
Een thermische omzetter, ook bekend als een thermokoppelomvormer of een thermo-elektrische generator, is een elektronisch apparaat dat warmte-energie kan omzetten in elektrische energie. Hoewel er verschillende typen thermische omvormers zijn, zijn ze allemaal gebaseerd op het Seebeck-effect. Het Seebeck-effect is een fenomeen waarbij temperatuurverschillen kunnen worden benut om een elektrische stroom te genereren. Het werd voor het eerst ontdekt door Thomas Johann Seebeck in 1826, toen hij opmerkte dat twee ongelijksoortige metalen een elektrische lading kunnen genereren zolang de verbindingspunten van de twee metalen op verschillende temperaturen zijn. Sindsdien is gebleken dat het thermo-elektrische effect dat door deze omstandigheden wordt gegenereerd toeneemt met het temperatuurverschil.
Een veel voorkomende misvatting is dat een thermische converter hetzelfde is als een warmtemotor. Een warmtemotor zet temperatuurverschillen om in mechanische output, terwijl een thermische omzetter temperatuurverschillen direct omzet in elektrische energie. Hoewel warmtemotoren vaak efficiënter zijn dan thermische omvormers, kunnen thermische converters in sommige situaties de voorkeur hebben omdat ze kleiner en compacter zijn dan de meeste warmtemotoren. Het belangrijkste verschil tussen thermische omvormers en warmtemotoren is dat, in tegenstelling tot de meeste generatoren, een thermische omzetter over het algemeen geen bewegende delen heeft, met uitzondering van een mogelijke koelventilator.
Thermische omvormers kunnen in verschillende situaties worden toegepast. Behalve dat het wordt gebruikt om warmtemotoren te vervangen, wordt er ook onderzoek gedaan naar het gebruik van restwarmte van verbrandingsmotoren, zoals die in auto's en vliegtuigen. Als dit mogelijk is, kan de brandstofefficiëntie van deze machines met een vrij grote hoeveelheid worden verhoogd. Thermische omvormers worden ook gebruikt in verreikende ruimtesondes om een constante stroombron te genereren.
Er zijn echter enkele problemen met het gebruik van de thermische omzetter. Bijvoorbeeld, produceren de convertors gewoonlijk slechts een 5-10% efficiëntie tenzij de spanning aanzienlijk wordt verhoogd. Om een voldoende grote output te creëren voor de thermische omzetter om te concurreren met de efficiëntie van een verbrandingsmotor, moet het aantal ongelijksoortige elementen dat wordt gebruikt om de elektrische stroom te genereren worden verhoogd. Het eindresultaat is dat de thermische omzetter te groot wordt om efficiënt te zijn. Er wordt echter onderzoek gedaan om de generatieve capaciteit van thermische omvormers te vergroten, dus op termijn kunnen deze temperatuurverschillen efficiënter worden benut zonder ze zo groot te maken dat ze hun effectiviteit verliezen.