Kas ir siltuma pārveidotājs?

Termiskais pārveidotājs, pazīstams arī kā termopāra pārveidotājs vai termoelektriskais ģenerators, ir elektroniska ierīce, kas spēj pārveidot siltumenerģiju elektroenerģijā. Lai gan ir vairāki termisko pārveidotāju veidi, tie visi ir balstīti uz Zēbeka efektu. Zībeka efekts ir parādība, kurā temperatūras atšķirības var izmantot, lai radītu elektrisko strāvu. To pirmo reizi atklāja Tomass Johans Zībeks 1826. gadā, kad viņš novēroja, ka divi atšķirīgi metāli var radīt elektrisko lādiņu, ja vien abu metālu savienojuma punkti ir dažādās temperatūrās. Kopš tā laika ir konstatēts, ka šo apstākļu radītais termoelektriskais efekts palielinās, mainoties temperatūras atšķirībai.

Viens izplatīts nepareizs uzskats ir tāds, ka siltuma pārveidotājs ir tas pats, kas siltuma dzinējs. Siltuma dzinējs temperatūras atšķirības pārvērš mehāniskajā izlaidē, savukārt termiskais pārveidotājs temperatūras atšķirības pārvērš tieši elektroenerģijā. Turklāt, lai gan siltuma dzinēji bieži ir efektīvāki nekā termiskie pārveidotāji, dažās situācijās var būt vēlami siltuma pārveidotāji, jo tie ir mazāki un kompaktāki nekā vairums siltuma dzinēju. Galvenā atšķirība starp termiskajiem pārveidotājiem un siltumdzinējiem ir tā, ka atšķirībā no vairuma ģeneratoru termiskajam pārveidotājam parasti nav kustīgu daļu, izņemot iespējamo dzesēšanas ventilatoru.

Termiskos pārveidotājus var izmantot vairākās dažādās situācijās. Papildus tam, ka to izmanto siltumdzinēju aizstāšanai, tiek veikti arī pētījumi, lai izmantotu iekšdedzes dzinēju, piemēram, automašīnās un lidmašīnās, radītā siltuma pārpalikumu. Ja to var izdarīt, šo mašīnu degvielas ekonomiju varētu palielināt par diezgan lielu summu. Termiskos pārveidotājus izmanto arī tālejošās kosmosa zondēs, lai radītu pastāvīgu elektroenerģijas avotu.

Tomēr ir dažas problēmas ar termiskā pārveidotāja lietošanu. Piemēram, vai pārveidotāji parasti nodrošina tikai 5-10% efektivitāti, ja vien spriegums netiek ievērojami palielināts. Lai radītu pietiekami lielu jaudu, lai termiskais pārveidotājs konkurētu ar iekšdedzes dzinēja efektivitāti, ir jāpalielina elektriskās strāvas ģenerēšanai izmantoto atšķirīgo elementu skaits. Gala rezultāts ir tāds, ka termiskais pārveidotājs kļūst pārāk liels, lai būtu efektīvs. Tomēr tiek veikti pētījumi, lai palielinātu termisko pārveidotāju ģeneratīvo jaudu, tāpēc ar laiku šīs temperatūras atšķirības var tikt izmantotas efektīvāk, nepadarot tās tik lielas, ka tās zaudē savu efektivitāti.