Niin millähän keinoin lämmöstä saisi sähköä? Ensimmäisenä tulee mieleen perinteiset höyryturbiinint, mutta siinä tulee ikään kuin turhia välivaiheita ja lisäksi lämpötilan täytyy olla korkeahko, jos vettä käytetään.
Ilmeisesti jotkin laitteet, kuten Stirling-koneet, tai tietyissä määrin Peltier-elementit mahdollistavat suoraan sähkön tuottamisen lämmöstä. Vai olenko ymmärtänyt asian ihan väärin?
Onkos teoriatasolla mitään keinoa saada lämpöä sähköksi, vaikka sitten jollain täysin epätoteutettavalla tavalla?
Ilmeisesti jotkin laitteet, kuten Stirling-koneet, tai tietyissä määrin Peltier-elementit mahdollistavat suoraan sähkön tuottamisen lämmöstä. Vai olenko ymmärtänyt asian ihan väärin?
Onkos teoriatasolla mitään keinoa saada lämpöä sähköksi, vaikka sitten jollain täysin epätoteutettavalla tavalla?
Vastaukset 15
Vanhimmat
On olemassa polttokennoja joilla tehdään sähköä,laiteessa poltetaan vetyä ja palamistulos on vettä.Laitteen käytännön sovellutus on esitetty TV:ssä skootteri kävi sähköllä ja sillä ajettiin toimisto tiloissa sisällä.Eli polttokenno on yksi mahdollisuus tehdä lämmöstä sähköä
Tuo polttokennohan tarvitsee nimenomaan polttoainetta (vetyä, hiilivetyjä...) toimiakseen, kun minä hain menetelmää, jolla sähköä saisi mistä tahansa lämmöstä.
Kyllähän tuo lämpö on mukana kaikessa polttoaineisiin perustuvassa sähkön tuotannossa. Oli sitten hiiltä, öljyä, turvetta tai vaikka uraania, niin niiden reaktiossa syntyvä lämpö on se energiamuoto, jonka avulla saadaan vesi höyrystettyä ja pyörittämään turbiineja.
Polttokennossa jää tuo turbiini/generaattorivaihe pois, mutta edelleen sähköenergia tulee polttoaineesta, ei suoraan lämmöstä. Matalalämpöisissä kennoissa tarvitaan (käytännössä) lisäksi katalyyttiä, kuten platinaa.
Tuntuu vaan niin loogiselta, että kun kerran lämpö on eräs energian muoto ja sähkön avulla saadaan lämpöä tuotettua, niin miksei toisinkin päin. Eli ei muuta kuin sähkövastukset saunanlauteille ja pökköä pesään, niin jos vaikka vastukset kehittäisivätkin sähköä...
Suoraan lämmöstä ei voi sähköä tehdä, mutta kahden paikan lämpötilaerosta sähköä saadan juurikin vaikkapa Stirling-koneella. Tai tällainen käsitys minulla on.
Peltier-Seebeck efektillä saa lämpötilaerosta sähköä ja päinvastoin. On käytetty ainakin jäähdytykseen ihan käytännön sovelluksena. Mutta voidaan siis soveltaa myös sähkön tuottamiseen.
Lämpöenergian (Lämpötilaero * Lämpökapasiteetti) saa 100% sähköksi teoriassa. Energia on energiaa on energiaa.
Jaa, kuinkas temppu tehdään? Siinäpä se.
Lämpöenergiaa ei voi muuttaa 100 % hyötysuhteella sähköksi, ei millään konstilla eikä edes teoriassa. Aina tarvitaan lämpötilaero ja Carnot-hyötysuhde antaa hyötysuhteen teoreettisen maksimin. Esimerkiksi kuumempi "energiavarasto" on 540 C ja kylmempi "energiavarasto" on 24 C, niin maksimihyötysuhde tällä välillä on 1 - 297/813 = 0,63468634686346863468634686346863 eli noin 63,5 %. Esimerkkilämpötilat ovat tyypillisestä lauhdutushöyryvoimalaitoksesta (ei kuitenkaan ydinvoimalaitos).
Kahden eri metallin liitosta kun lämmitetään saadaan aikaan sähköä. Esim. kupari-konstantaani, alumiini-cromi jne. Voidaan kytkeä sarjaan/rinnan jolla saadaan haluttu jännite ja virta. Googlesta löytynee sanalla "lämpöpari" tai "termoelementti".
No höyryturbiinit ja vastaavat taitavat olla edelleen kaikkein energiataloudellisin ja kustannustehokkain vaihtoehto, silti edelleen mekaanisen työn kautta. Tästä kertoo esim. se, että fuusioreaktori ITER on suunniteltu, edelleenkin keittämään vain vettä.
Teoriassahan on esim noilla lämpöpareilla saadaan jännite aikaan, mutta taitavat olla kalliita, eikä suurenluokan energiansiirrossa ole tasavirrasta suuresti iloa. Lähinnä noita taidetaan käyttää lämpömittareissa.
Yhdellä aineella ilman lämpötilaeroa ei ainakaan saada sähköä tuotettua, koska lämpötilahan on vain tilastollinen suure, joka kertoo aineen hiukkasten todennäköisimmän energiatilan(tasapainotila). Sähkökentän aikaansaamiseksi, tarvittaisiin tilanne, jossa toisaalla hiukkasten energia itsessään virittäisi elektroneja johtavuus vyölle ja toisaalla olisi tyhjiä tiloja pienemmällä energialla. Tämä onnistunee kahdella erillaisella aineella ja ehkäpä jollain aineella lämpötila erollakin eri paikoissa. Ainakin jos molemmat ovat käytettävissä niin saadaan aikaan jo mainittu lämpöpari.
p.s. Annoin ajatuksen vähän lentää tuossa viimeisessä kappaleessa
Lisätäkseni äskeiseen, en tarkoita etteikö aineen sisälle syntyisi sähkökenttiä. Näiden sähkökenttien summma on kuitenkin ulospäin nolla, koska kaikki hiukkaset ovat keskimäärin samassa tilassa. Eli makroluokan sähkökenttiä tai -virtoja ei ainakaan saada pelkän lämpöenergian avulla.
honkarin pihalla tuote esittelijä, joka keitteli kattilassa vettä ja se kattila latas samalla akkua. Siinä kattilassa oli vettä siksi, ettei se kattila "palais pohjaan".
Ihan olis aurinkosähköräpeltäjälle käyttökelpoinen idea. Rakentais kaminan jossa liitoksia vaikka tuhansia. Toiset päät kun laittais ulos pakkaseen tulis hyvin lämpöeroa johon se sähkön tuotto perustuu. Ja sama lämpö lämmittää/jäähdyttää kaikkia liitoksia yhtä aikaa.
Myös palavan aineen kaasun virtauksesta voidaan tuottaa sähköä. Sitä tutkittiin aikoinaan ahkerasti. Suomalaiset tais olla mukana tarvittavien elektrodien materiaalitutkimuksessa. Näin muistelen.
Siitä vain rakentelemaan. Itsekin joskus suunnittelin "puusähkökaminan" rakentamista.
Tasaisesta lämmöstä ei saan mitenkään sähköpotentiaalia, sen kieltää jo termodynamiikan II pääsääntö. Lämpötilaerosta (=potentiaalista) sitä sitten voi saada Carnot-prosessin määräämissä rajoissa.
Lyijyakun varaus on vähäisempi kylmässä. Jos sen tuo lämpimään, siitä saa enemmän sähköä. Latauksen (kylmässä) ja purkauksenkin (lämpimässä) hyötysuhdehäviöt ehkä kuitenkin estävät tämän toimimisen?
Lämpöenergia on eräällä tavalla huonompaa energiaa kuin muut energianmuodot. Sitä on hankala muuttaa toisiksi muodoiksi, ja sitä on myös mahdotonta hyödyntää kokonaan.
Mutta lämpöpareista hyvänä esimerkkinä ovat ns. Riteg-generaattorit. Näitä käytetään käyttökohteissa joissa laitteiden pitäisi toimia vuosia ilman huoltoa/tankkausta. Niissä käytetään jotakin radioaktiivista ainetta (esim strontium) joka hajoaa itsestään tuottaen lämpöä joka sitten lämpöpareilla muutetaan sähköksi. Lämpötilaero useita satoja asteita, ja noilla oli muistaakseni jotain jopa 500 watin tehoja. Hyötysuhteet 10 prosentin luokkaa...
Kaikki lämpimät kappaleet säteilevät jonkin verran sähkömagneettista säteilyä. Esimerkiksi infrapunasäteilystä saattaisi saada aikaan sähkövirtoja vaikkapa valosähköisen ilmiön avulla. Millaisissa rakenteissa ja millä hyötysuhteella? Entä onko infrapunaresonaattoreille käyttöä? Jonkinlainen tyhjöputki, joka anodi-katodiperiaatteella keräisi energiaa infrapunasäteilystä. Entä paljonko energiaa saisi infrapunakaukoputkesta, kun sen suuntaisi vaikkapa aurinkoa kohden? Miten on valodiodin ja valotransistorin "hyötysuhde" infrapuna-alueella?
Oliko toinen aine” polonium ” ehkä kirjoitin väärin. Mutta nuo kaksi ainakin tuottavat sähköä . Majakat ja sen sellaiset pelittävät noilla kun tarvitaan vain satoja valtteja sähköä.
Aikoinaan ihmettelin miksi ei niissä synny gigawatteja , miksi vain Watteja.
Ketä viisas vastaa.
Mitä ihmettä tarkoittaa?
"Ketä viisas vastaa."