Ερευνητές δημιούργησαν μια συσκευή που παράγει μηχανική ενέργεια τη νύχτα αξιοποιώντας τη φυσική διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στο ζεστό έδαφος και το κρύο του εξώτερου Διαστήματος.
Μηχανικοί στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Ντέιβις, ανέπτυξαν μια συσκευή ικανή να παράγει μηχανική ενέργεια τη νύχτα, εκμεταλλευόμενοι τη θερμότητα κοντά στο έδαφος και το ακραίο ψύχος του διαστήματος. Αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε να υποστηρίξει πρακτικές χρήσεις όπως η κυκλοφορία αέρα μέσα σε θερμοκήπια ή άλλες κατασκευές. Η έρευνα δημοσιεύτηκε στην επιθεώρηση «Science Advances».
Η συσκευή βασίζεται σε μια μηχανή Stirling, έναν τύπο μηχανής που λειτουργεί μέσω διαφορών θερμοκρασίας. Σύμφωνα με τον Τζέρεμι Μάντει Jeremy Munday, καθηγητή ηλεκτρολογίας και μηχανικής υπολογιστών στο UC Davis και συν-συγγραφέα της μελέτης πολλές μηχανές συμπεριλαμβανομένων των μηχανών εσωτερικής καύσης απαιτούν μεγάλη διαφορά θερμοκρασίας για να παράγουν ενέργεια. Μια μηχανή Stirling όμως, μπορεί να λειτουργήσει ακόμη και με μικρή θερμική αντίθεση παρόμοια με τη διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα σε ένα ζεστό φλιτζάνι καφέ και τον αέρα γύρω του.
«Αυτές οι μηχανές είναι πολύ αποδοτικές όταν υπάρχουν μόνο μικρές διαφορές θερμοκρασίας, ενώ άλλοι τύποι μηχανών λειτουργούν καλύτερα με μεγαλύτερες διαφορές και μπορούν να παράγουν περισσότερη ενέργεια», είπε ο Μάντει.
Οι… θερμότητες
Κανονικά μια μηχανή Stirling λειτουργεί όταν η μία πλευρά της βρίσκεται σε επαφή με μια πηγή θερμότητας και η αντίθετη πλευρά με ένα πιο κρύο περιβάλλον. «Αν απλώς την αφήσεις πάνω στο τραπέζι, δεν πρόκειται να παράγει ενέργεια γιατί όλες οι πλευρές έχουν την ίδια θερμοκρασία», είπε ο Μάντει.
Ένας τρόπος να δημιουργηθεί διαφορά θερμοκρασίας είναι φυσικά η θέρμανση της μιας πλευράς με καύσιμα. Οι ερευνητές αναρωτήθηκαν αν θα μπορούσαν αντί αυτού να συνδέσουν την κρύα πλευρά με κάτι πολύ, πολύ κρύο αλλά και πολύ μακριά: το βαθύ Διάστημα. «Δεν χρειάζεται να αγγίζει το Διάστημα φυσικά, μπορεί απλώς να αλληλεπιδρά ακτινοβολιακά με αυτό. Είναι σαν να στέκεσαι έξω μια κρύα, καθαρή νύχτα: το κεφάλι σου αρχίζει γρήγορα να κρυώνει καθώς η θερμότητα ακτινοβολεί μακριά» λέει ο Μάντει
Η ακτινοβολιακή ψύξη
Η ιδέα τους ήταν να πάρουν μια απλή μηχανή Stirling (ουσιαστικά ένα έμβολο που κινεί έναν σφόνδυλο), να την τοποθετήσουν πάνω σε ένα πάνελ που λειτουργεί ως κεραία ακτινοβολίας θερμότητας και να βάλουν όλο το σύστημα στο έδαφος σε εξωτερικό χώρο τη νύχτα. Το έδαφος λειτουργεί ως η θερμή πλευρά της μηχανής και η κεραία διοχετεύει το ψύχος του διαστήματος.
Ένας χρόνος νυχτερινών πειραμάτων έδειξε ότι η μικρή συσκευή μπορεί πράγματι να παράγει τουλάχιστον 400 milliwatt μηχανικής ισχύος ανά τετραγωνικό μέτρο. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τη συσκευή για να κινήσουν άμεσα έναν ανεμιστήρα και επίσης τη συνέδεσαν με έναν μικρό ηλεκτροκινητήρα για παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος.
«Τα πειράματα δείχνουν ότι είναι δυνατό να παραχθούν χρήσιμες ποσότητες ενέργειας από τον νυχτερινό ουρανό. Το δυναμικό είναι μεγαλύτερο σε περιοχές με χαμηλή υγρασία και καθαρό ουρανό» δήλωσε ο Munday. Η αρχή θα μπορούσε, για παράδειγμα, να χρησιμοποιηθεί για αερισμό θερμοκηπίων ή κατοικιών.
