Vad är en termisk omvandlare?
En termisk omvandlare, även känd som en termoelementomvandlare eller en termoelektrisk generator, är en elektronisk anordning som kan omvandla värmeenergi till elektrisk energi. Även om det finns flera typer av termisk omvandlare, är de alla baserade på Seebeck-effekten. Seebeck-effekten är ett fenomen där temperaturskillnader kan utnyttjas för att generera en elektrisk ström. Det upptäcktes först av Thomas Johann Seebeck 1826, när han observerade att två olika metaller kan generera en elektrisk laddning så länge de två metallernas anslutningspunkter har olika temperaturer. Det har sedan funnits att den termoelektriska effekten som genereras av dessa omständigheter ökar i takt med skillnaden i temperatur.
En vanlig missuppfattning är att en termisk omvandlare är samma sak som en värmemotor. En värmemotor omvandlar skillnader i temperatur till mekanisk effekt, medan en termisk omvandlare förvandlar temperaturskillnader direkt till elektrisk energi. Även om värmemotorer ofta är mer effektiva än termiska omvandlare kan termiska omvandlare föredras i vissa situationer eftersom de är mindre och mer kompakta än de flesta värmemotorer. Den viktigaste skillnaden mellan termiska omvandlare och värmemotorer är att till skillnad från de flesta generatorer har en termisk omvandlare i allmänhet inga rörliga delar, med undantag för en eventuell kylfläkt.
Termiska omvandlare kan appliceras i ett antal olika situationer. Förutom att de används för att ersätta värmemotorer, forskas man också för att utnyttja användningen av spillvärme från förbränningsmotorer, till exempel de som används i bilar och flygplan. Om detta kan göras kan dessa maskiners bränsleeffektivitet ökas med en ganska stor mängd. Termiska omvandlare används också i långtgående rymdprober för att generera en konstant källa för elektrisk kraft.
Det finns dock några problem med användning av termisk omvandlare. Till exempel ger omvandlarna vanligtvis endast en effektivitet på 5-10% om inte spänningen höjs avsevärt. För att skapa en tillräckligt stor effekt för termisk omvandlare för att tävla med en förbränningsmotors effektivitet måste antalet olika element som används för att generera den elektriska strömmen ökas. Slutresultatet är att den termiska omvandlaren blir för stor för att vara effektiv. Forskning görs dock för att öka den generativa kapaciteten hos termiska omvandlare, så med tiden kan dessa temperaturskillnader utnyttjas mer effektivt utan att göra dem så stora att de förlorar effektiviteten.