Mi ha sempre incuriosito il fatto di generare elettricità da fonti di calore più che altro come sistema di riserva per quando è nuvolo o in inverno quando si brucia counque della legna, comunque serve sempre una differenza di calore che se non è di tipo naturale ci costa sempre qualche forma di combustibile.
Poi alcuni anni fà ho letto un indea curiosa sul web che presupponeva di sfruttare la differenza di temperatura tra giorno e notte, ovvero un grosso volano termico, per esempio una cirtena d'acqua tutto avvolta da generatori termoelettrici, di giorno si scalda, di notte si rafredda, ma poco importa perchè sia un un caso che nell'altro genera corrente, cambia solo la polarità ma basta radrizzarla.
Oppure visto che le nostre case sono praticamente la stessa cosa, in inverno dissipano calore attraverso i muri anche se ben isolate basterebbe ricoprirle di generatori termoelettrici, di sicuro non aumenta la bolletta del riscaldamento perchè sarebbe uno strato aggiuntivo sui muri esistenti e sarebbe tutta energia recuperata anche se con rese molto basse.
Però il problema principale è l'altissimo costo delle celle peltier!!!
Un pò come i pannelli solari 30 anni fà.... se magari un giorno dovessero scendere mooolto di prezzo magari.....
Tempo fà ne ho prese alcune per fare delle prove ma la produzione è veramente irrisoria per quello che costano, oggigiorno un economico pannello fotovoltaico da 100W produce più di mille celle peltier con delta termici bassi.
Comunque il fenomeno elettrico su cui si basano detto "seebeck effect" può essere replicato con comunissimi metalli che è il modo in cui il fisico Thomas Johann Seebeck lo scoprì nel 1821, prendete due fili di metalli diversi, per esempio ferro e rame, uniteli assieme alle due stremità ma teneteli ben separati per tutta la lunghezza, metteteci una bussola in mezzo e scaldate con un accendino una sola delle due giunzioni e vedrete che la bussona viene deviata.
In definitiva due metalli diversi che si toccano creano un diodo che radrizza il rumore termico, ovviamente essendo metalli puri senza drogaggio il diodo ha tensioni di break-down molto basse nell'ordine dei millivolt come anche la forward voltage, in pratica un diodo inutile per il normale uso elettronico perchè in condizioni normali si comporta come un filo, ma in realtà stà radrizzando il rumore termico, non ce ne accorgiamo perchè a temperatura ambiente si parla di frazioni di millivolt, difficili da misurare, men che meno da fruttare, ma se lo scaldiamo con una fiamma allora iniziamo a leggere volri sul tester e anche se si parla di 0,1V in realtà la corrente è molto elevata, anche alcuni ampere che dipende da quanta superfice dei due metalli si toccano e dallo spessore dei metalli stessi per condurla al circuito senza troppe perdite.
Per esempio sul boiler a gas che avevo in montagna c'era un piccolo generatore termoelettrico (termocoppia) sulla fiamma pilota che generava pochi decimi di volt ma circa 3A che teneva aperta la valvola del gas con una bobina fatta di filo di rame molto spesso.
Quindi una giunzione di due metalli diversi trasforma il calore in corrente e quando si chiude il circuito facendo scorrere la corrente tende a rafreddarsi, il problema è che per avere tensioni utili o si alza la temperatura o se ne collegano tante in serie, ma aimè quando ne colleghi due in serie in mezzo avrai una giunzione al contrario che genera una tensione di polarità opposta che vanifica il guadagno in tensione della giunzione aggiuntiva.
Una soluzione al problema è tenere il punto in cui colleghi due celle in serie ad una temperatura più bassa in modo che la giunzione generi una tensione più bassa quindi le giunzioni sul lato caldo fanno più tensione di quelle al rovescio sul lato freddo e si riesce ad ottenere un guadagno in tensione fino a valori utili come per esempio per caricare batterie o accendere dei carichi, niente di esotico lo facevano nell'800 per caricare le batterie al piombo!
Quindi la generazione di corrente non è data dal delta-termico quello serve solo per ovviare al problema delle tensioni inverse uguali, inoltre si potrebbero realizzare termopile con metalli comuni a basso costo, anche se genrano decimi di millivolt basterebbe metterne in serie centinaia, magari usando piastre di metallo invece che fili genrando centinaia di ampere (con il calore di uan fiamma), invece queste celle peltier sono realizzate con materiali esotici e costosi, processi industriali impossibili da replicare e inoltre sono un cortocircuito termico, è come mettere un pezzo di rame pieno tra la fonte di calore e il lato freddo, ti dissipano tutto il prezioso calore per poco o nulla quando in realtà il lato freddo serve solo per la tensione inversa!
Ora se 100 anni fà costruivano una stufa a legna che caricava batterie al piombo usando delle banali coppie di metalli mi chiedo perchè oggi tutte le stufe con pile termoelettriche debbano usare i costosissimi e fragili semiconduttori.....
Questi generatori termoelettrici vengono anche usati in campo militare o nelle sonde spaziali dello spazio profondo, mettono del materiale nucleare che genera calore costantemente poi attorno le termopile con una giunzione a contatto del materiale nucleare caldo e uno all'erterno al fresco e hanno corrente per centinaia di anni, vedi sonde come la voyager ecc... oppure le stazioni russe remote alimentate da termopile nucleari.
Quel coso nero sulla sinistra della sonda è una termopila:
http://geek-mag.com/posts/231197/
Generatori termoelettrici russi:
Anche un motore a vapore ha rendimenti bassi, almeno uno autocostruibile con metodi "casalinghi", ma anche il "treno" motore endotermico-generatore elettrico, ossia il normale gruppo elettrogeno, ha rendimenti da schifo (nel migliore dei casi il 65% del 28%, ossia il 18%....) rispetto al calore potenziale di una massa di combustibile. Hobbisticamente è più facile da costruire, ma purtroppo necessita di combustibili "nobili" (benzina, alcool, gasolio, olio vegetale o gas).....
