Som land spildes mere end halvdelen af det, vi bruger på energi, ifølge en rapport fra Lawrence Livermore National Laboratory.
En af de primære syndere er varme. Fabrikker, såsom stålværker, afgiver en enorm mængde energi i form af varme - men den varme slipper næsten altid ud i atmosfæren, hvor den ikke kan gøre meget godt.
Men et team af forskere, der arbejder samarbejdende mellem Massachusetts Institute of Technology og Stanford University, har udviklet en ny type batteri, der kan hjælpe med at udnytte varmeudstødning og tragte det tilbage i nettet ved at drage fordel af et mindre kendt princip kaldet den termogalvaniske virkning.
Indtil nu har hovedparten af forskningen omkring konvertering af spildvarme fokuseret på termoelektrisk energi. For eksempel har termoelektriske generatorer været voksende i popularitet i de sidste flere år. Systemerne flytter elektroner fra den varme side af et ledende materiale, såsom metal, til den kølige side; når der først er der, kan elektroner konverteres til en strøm til strømforsyningsenheder eller oplade et batteri. Generatorerne er vant til at drive ting som radio- og telemetrisystemer på gasrørledninger, som backup-strømkilder til ubemandede forskningssteder og endda som den vedvarende strømkilde på Mars Curiosity rover.
Systemet er så velkendt og godt undersøgt, at det allerede bruges i produkter, der vender mod forbrugerne, herunder det populære BioLite CampStove.
Men ifølge Yi Cui, en lektor ved Stanford, som hjalp med at føre udviklingen på det nye batteri, kan termoelektriske generatorer ikke høstes tilstrækkeligt energi fra store planter og fabrikker, der ikke løber så varmt som, for eksempel, et lejrbål.
Spildvarmen, der for eksempel kommer fra en stålfabrik, er ikke varm nok (eller batteriet kan ikke køles nok) til, at en termoelektrisk reaktion fungerer.
I et tæt samarbejde med et team hos MIT ledet af Gang Chen, en forsker med en dyb baggrund inden for termoelektrik, udviklede Cui i stedet et batteri designet specifikt med såkaldt "lav kvalitet" varme i tankerne.
Det nye koncept er centreret omkring et temmelig standard vandbaseret batteri med en positiv og negativ elektrode. Holdet placerede et tomt batteri i et område med meget spildvarme og begyndte derefter at oplade det. Når batteriet var fuldt opladet, afkølede de det til stuetemperatur, på hvilket tidspunkt det blev afladet - og det afkølede batteri kan aflade mere energi, end der blev sat i det.
Det er det termogalvaniske fænomen på arbejdet.
”En ændring i temperaturen medfører en ændring i fri energi, og wattaget ændrer sig meget, ” siger Cui. Faktisk tager batteriet energi fra spildvarmen - ellers spildt energi, der kunne føres tilbage til nettet.
I modsætning til termoelektriske systemer kan batterierne i øjeblikket ikke gå helt ud af nettet, da de kræver en jævn strøm for at oplade. Meningen er dog, at du bliver nødt til at trække mindre strøm fra nettet for at gøre det.
Holdet eksperimenterer stadig med, hvor hurtigt det kan varme og køle batterierne, og hvor mange gange en celle kan cykles, før den bruges. I laboratoriet tager det et par timer, før batteriet gennemfører en opladningsafladningscyklus. Holdet har ikke skubbet en enkelt celle gennem mere end 50 cyklusser.
Lige nu har vi ikke en klar fornemmelse af, hvor meget magt et system som Cui kan producere. Cui forestiller sig til sidst et kredsløb med flere celler, der kan installeres på en fabrik. Når en celle temperaturen stiger fra eksponering for spildvarme, flytter en anden ind i kølecyklussen.
”Halvdelen af dem oplades ved en høj temperatur, og halvdelen af dem aflades ved en lav temperatur, ” siger han.
I øjeblikket er det primære mål fabriksproduceret spildvarme, men Cui mener, at systemet kunne anvendes andre steder i fremtiden. Holdet kan også eksperimentere med andre batterimaterialer, der muligvis kan påføre den termogalvaniske virkning på højere varmeniveau, såsom dem, der er produceret af en pejs eller en ovn.
På et tidspunkt, hvor energihøstningssystemer allerede er ved at blive almindelige i udlandet, kan systemer som Cui's vise sig at være uvurderlige for at udforske nye energiriger i USA. I løbet af de næste par år vil varme fra London Underground blive brugt til at varme omkring 1.400 hjem. Og meget af Danmarks energi kommer fra spildvarme.
Med opfindelser som dette kunne vi begynde at indhente.
