Олег Кузбит, управляющий редактор отдела веб-информации

Команда исследователей из Иркутска задалась весьма правильной для холодной Сибири целью снижения теплопотерь на объектах жилой и коммерческой недвижимости. Идет разработка новой термоэлектрической технологии. Будущие сибирские термоэлектрические модули будут эффективными, бесшумными и продемонстрируют КПД значительно выше, чем у существующих в мире аналогов, утверждают ученые. В команде полагают, что сфер применения их новшества много: помимо строительства и ЖКХ это могут быть и системы кондиционирования, и холодильные устройства. Проект может открыть новую страницу в, казалось бы, хорошо знакомой истории преобразования тепла в электричество, впервые рассказанной еще в первой половине XIX века.

У руля термоэлектрического проекта стоит Игорь Шелехов, сотрудник Иркутского государственного технического университета (ИрГТУ) и директор отпочковавшейся от вуза компании «Термостат».

Применив собственные разработки ИрГТУ, развивающие идею распределения площади теплопередачи, г-н Шелехов и его коллеги синтезировали новый термоэлектрический материал на полупроводниковой основе с «наиболее высоким на сегодня в мире» коэффициентом преобразования тепла в электроэнергию. В будущем разработчики хотят получить международный патент на изобретение.

В ходе экспериментов подтвержден потенциал для использования технологии в различных проектах ЖКХ и строительства, а также в системах кондиционирования и холодильных устройствах на основе термоэлектрики. Энергосберегающие системы, которые должны появиться в недалеком будущем на базе этой технологии, должны иметь высокий КПД преобразования энергии и работать бесшумно.

Разработчики надеются получить ощутимую долю рынка, когда эти очевидные конкурентные преимущества станут неотъемлемой частью нового продукта.

Прошло уже более 180 лет с момента открытия и описания термоэлектрического эффекта сначала балтийским немцем Томасом Иоганном Зеебеком, а потом французским физиком Жаном-Шарлем Атаназом Пелтье. И за все эти годы в мире так, похоже, и не появилось термоэлектрического материала, подходящего для масштабных нужд коммерческого рынка.

Разработчик

Иркутский государственный технический университет, основанный в 1930 году как горно-металлургический институт, в настоящее время является крупным образовательным центром Восточной Сибири. В вузе ведут активную инновационную работу, сферы применения инноваций включают энергетику, недропользование, медицину, информационные технологии, архитектуру и градостроительство, ЖКХ, транспорт и машиностроение.

Университет сотрудничает с зарубежными коллегами в целом ряде глобальных научных и образовательных программ, в частности, в программах Tempus и Erasmus Mundus, поддерживаемых Еврокомиссией.

Когда рыночное предложение «далеко от совершенства»

Эксперименты в этой области начались в ИрГТУ три года назад, когда Шелехов пришел к выводу, что технические решения, предлагаемые рынком для сокращения энергопотерь в системах вентиляции, водоснабжения и водоотвода российских домов, «далеки от совершенства» и не соответствуют ожиданиям потребителя.

В попытке решить вопрос инновационно команда ученых пошла дальше банального изготовления очередного датчика температуры, уже давно известного рынку, а разработала новый тип модуля с рекордным расстоянием между термопарами, который можно применять в самых разных областях.

Ни жар, ни холод не помеха

Иркутский термоэлектрический конвертер – это, по сути, двусторонняя полупроводниковая пластина. Приложив одну сторону к источнику тепла, а другую к источнику холода, можно вырабатывать электричество.

Сообщается, что система размером 2210 на 189 мм в состоянии преобразовывать тепловую энергию в электрическую в громадном диапазоне температур – от минут 50 до плюс 250 по Цельсию.

«Если одну сторону нагреть до 210 – 218 градусов, а вторую охладить до нуля или минус одного, то вырабатывается напряжение 0,5 В», – сказал руководитель проекта. Причем он подчеркнул, что для создания этого напряжения его команда использовала лишь 60 полупроводниковых переходов, тогда как в стандартном модуле, предлагаемом рынком, для достижения аналогичного результата необходимо до 400 таких переходов.

Задача группа Шелехова – практически ликвидировать шум, обычно сопровождающий работу подобных систем, при этом повысить КПД преобразования тепла в электроэнергию.

От «поимки» тепла в зданиях до подзарядки автомобильных аккумуляторов

Изобретение поможет возвращать в сеть теплоэнергию, утраченную из-за низкого качества вентиляционных систем. Более того, по заверению г-на Шелехова, преобразовывать в электричество можно даже остаточное тепло воды, которую мы используем, принимая душ.

Установка может быть полезна на участках дорог, где уложен горячий асфальт, обычно долго остывающий. В ходе эксперимента разработчики приложили модуль к горячему материалу и, как утверждается, «получили электроэнергию, способную осветить дорогу».

Наконец, это может быть интересным решением и для наших семей, полагают иркутяне. «Если одну сторону термоустройства нагреть на плите, а на другую поставить кружку с холодной водой, то этой энергии хватит, чтобы зарядить телефон или аккумулятор автомобиля», – говорил еще в прошлом году руководитель проекта.