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 ci siano diversi tipi di convertitore termico, sono tutti basati sull'effetto Seebeck.L'effetto Seebeck è un fenomeno in cui le differenze di temperatura possono essere sfruttate 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 scoperto che l'effetto termoelettrico generato da queste circostanze aumenta all'aumentare della differenza di temperatura.

Un malinteso comune è che un convertitore termico è la stessa cosa di un motore di calore.Un motore termico converte le differenze di temperatura in uscita meccanica, mentre un convertitore termico trasforma le differenze di temperatura direttamente in energia elettrica.Inoltre, mentre i motori di calore sono spesso più efficienti dei convertitori termici, i convertitori termici possono essere preferibili in alcune situazioni in quanto sono più piccoli e più compatti della maggior parte dei motori di calore.La differenza chiave tra convertitori termici e motori di calore è che, a differenza della maggior parte dei generatori, un convertitore termico generalmente non ha parti in movimento, 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 di calore, viene anche effettuata la ricerca per sfruttare l'uso del calore dei rifiuti dai motori a combustione, come quelli utilizzati in auto e aeroplani.Se ciò può essere fatto, l'efficienza del carburante di queste macchine potrebbe essere aumentata di una quantità abbastanza grande.I convertitori termici sono anche utilizzati in sonde spaziali di vasta 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 un'uscita abbastanza grande per il convertitore termico per competere con l'efficienza di un motore a combustione, deve essere aumentato il numero di elementi diversi utilizzati per generare la corrente elettrica.Il risultato finale è che il convertitore termico finisce per diventare troppo grande per essere efficiente.La ricerca viene condotta, tuttavia, 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.