Hay varias formas de convertir la energía térmica en energía eléctrica. Los métodos más comunes son:
1. Generadores termoeléctricos (TEG):
* Principio: El efecto Seebeck. Cuando existe una diferencia de temperatura en una unión de dos materiales diferentes, se genera una diferencia de voltaje.
* Cómo funciona: Los TEG usan materiales semiconductores con diferentes coeficientes de temperatura. Cuando se calienta un lado del material y el otro lado se enfría, los electrones fluyen desde el lado caliente hacia el lado frío, creando una corriente eléctrica.
* Aplicaciones: Generación de energía a pequeña escala (por ejemplo, recuperación de calor residual), detección de temperatura.
* Limitaciones: Potencia de baja eficiencia, potencia limitada.
2. Generadores termiónicos:
* Principio: Emisión de electrones desde una superficie de metal calentado.
* Cómo funciona: Un emisor de metal calentado libera electrones que son recolectados por un colector de metal más frío, creando una corriente eléctrica.
* Aplicaciones: Aplicaciones de alta temperatura (por ejemplo, reactores nucleares, nave espacial).
* Limitaciones: Altas temperaturas de funcionamiento, diseño complejo.
3. Motores Stirling:
* Principio: Un motor de calor de ciclo cerrado que utiliza un fluido de trabajo para transferir calor y producir trabajo mecánico.
* Cómo funciona: El motor Stirling utiliza la expansión y la contracción de un fluido de trabajo (generalmente aire) para conducir un pistón, lo que a su vez genera energía mecánica. Esta energía mecánica se puede usar para alimentar un generador.
* Aplicaciones: Generación de energía a pequeña escala (por ejemplo, energía solar térmica, recuperación de calor residual).
* Limitaciones: Diseño complejo, menor eficiencia en comparación con otros motores.
4. Rankine Cycle:
* Principio: Un ciclo de potencia de vapor que utiliza un fluido de trabajo (por ejemplo, agua) para transferir el calor y producir trabajos mecánicos.
* Cómo funciona: El fluido de trabajo se calienta y vaporiza, expandiendo y conduciendo una turbina. La energía mecánica de la turbina se usa para alimentar un generador.
* Aplicaciones: Generación de energía a gran escala (por ejemplo, centrales de energía de combustible fósil, centrales nucleares).
* Limitaciones: Diseño complejo, altos costos de capital.
5. Efecto piroeléctrico:
* Principio: La generación de polarización eléctrica en ciertos materiales cuando se calientan o se enfrían.
* Cómo funciona: Los materiales pirroeléctricos desarrollan una diferencia de voltaje cuando cambia su temperatura. Este voltaje se puede aprovechar para generar electricidad.
* Aplicaciones: Sensores, cosecha de energía.
* Limitaciones: Baja potencia de salida, rango de temperatura limitado.
Elegir el método correcto:
El método más adecuado para convertir el calor en electricidad depende de la aplicación y los factores específicos como el rango de temperatura, los requisitos de potencia de salida, la eficiencia y el costo.
En general:
La conversión de calor a electricidad es un área activa de investigación, con esfuerzos continuos para mejorar la eficiencia y la rentabilidad de estas tecnologías.
