En la actualidad, la búsqueda de fuentes de energía más sostenibles y respetuosas con el medio ambiente se ha convertido en una prioridad. Una de las alternativas más prometedoras son los generadores de calor mediante energías renovables, los cuales aprovechan el calor residual o desperdiciado para generar electricidad de forma eficiente.
Cómo funciona un generador termoeléctrico
Un generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG) es un dispositivo que obtiene su energía de la desintegración radioactiva de elementos radiactivos. Estos generadores utilizan termopares para convertir el calor liberado por la desintegración en energía eléctrica.
Los termopares son sensores de temperatura que también tienen la capacidad de convertir la energía calorífica en energía eléctrica. Su funcionamiento se basa en el efecto Seebeck, descubierto por Thomas Johann Seebeck, que describe la emisión de electricidad en un circuito eléctrico compuesto por conductores diferentes con diferentes temperaturas.
Los RTG se utilizan en situaciones donde no hay presencia humana y se requieren potencias de varios centenares de vatios durante largos períodos de tiempo. Estos generadores se basan en los procesos de desintegración que se producen en los átomos radiactivos. Encerrando una cierta cantidad de un elemento radiactivo dentro de un contenedor, este elemento se irá desintegrando y producirá energía durante un cierto tiempo de vida al RTG.
El combustible elegido para estos generadores es el material más apropiado en función de la energía que suministra y el tiempo que tarda en desintegrarse. El plutonio-238 es el material más utilizado en los RTG destinados a uso espacial, ya que tiene un periodo de vida de aproximadamente 90 años. Este material ha alimentado numerosas naves espaciales, como las sondas Voyager, la misión Galileo y la sonda Cassini.
Es importante destacar que los generadores termoeléctricos también se utilizan en aplicaciones terrestres. Por ejemplo, la URSS construyó balizas de navegación alimentadas por RTG con combustible de estroncio-90.
Debido a su componente radioactivo, estos dispositivos deben ser manejados con precaución. En caso de que el contenedor se rompiera, se liberaría material radioactivo al medio ambiente. Aunque se han realizado estudios de impacto ambiental para evaluar la seguridad de estos generadores, como en el caso de la misión Cassini-Huygens, que estimó la probabilidad de fallos en varias etapas de la misión.
Cómo convertir el calor en energía
La conversión del calor en energía es un desafío que ha sido abordado por diferentes investigadores en busca de soluciones más eficientes. La mayoría de las máquinas presentes en nuestra vida cotidiana generan calor residual como efecto secundario de su funcionamiento. Aprovechar este calor residual para generar electricidad es una tarea complicada debido a los retos del proceso y la dificultad de tener un contacto estrecho con las superficies calientes.
Un nuevo avance en este campo es el desarrollo de un generador termoeléctrico flexible, capaz de envolver superficies calientes como tuberías y convertir el calor desperdiciado en electricidad de manera más eficiente. Este dispositivo, creado por el equipo de Shashank Priya de la Universidad Estatal de Pensilvania, se adapta al relieve de las superficies calientes, lo que aumenta su eficiencia en comparación con los generadores tradicionales.
Los generadores termoeléctricos funcionan mediante la conversión de las diferencias de temperatura en electricidad. Cuando estos dispositivos se colocan cerca de una fuente de calor, los electrones se mueven del lado caliente al lado frío, generando una corriente eléctrica.
En pruebas realizadas en una chimenea, el nuevo generador termoeléctrico flexible ha demostrado una densidad de potencia un 150% mayor que las unidades de última generación. Esto representa un avance significativo hacia la utilización generalizada de la tecnología termoeléctrica para aprovechar el calor residual en diversas aplicaciones.
El diseño y los detalles técnicos de este nuevo dispositivo flexible se encuentran publicados en la revista académica ACS Applied Materials & Interfaces, bajo el título conformal high-power-density half-heusler thermoelectric modules: a pathway toward practical power generators.
Consultas habituales sobre generadores de calor mediante energías renovables
- ¿Qué es un generador termoeléctrico?
- ¿Qué es un RTG y para qué se utiliza?
- ¿Qué materiales se utilizan como combustible en los RTG?
- ¿Cómo se convierte el calor residual en electricidad en los generadores termoeléctricos flexibles?
Un generador termoeléctrico es un dispositivo que convierte la diferencia de temperatura en electricidad utilizando termopares.
Un RTG es un generador termoeléctrico de radioisótopos que utiliza la desintegración radioactiva de elementos radiactivos para generar electricidad. Se utiliza en situaciones donde no hay presencia humana y se necesitan potencias de varios centenares de vatios durante largos períodos de tiempo.
El plutonio-238 es el material más utilizado como combustible en los RTG destinados a uso espacial debido a su periodo de vida de aproximadamente 90 años.
Los generadores termoeléctricos flexibles utilizan termopares para convertir el calor residual en electricidad. Estos dispositivos se adaptan a las superficies calientes, como tuberías, y aprovechan de manera más eficiente el calor desperdiciado.
Los generadores de calor mediante energías renovables, como los generadores termoeléctricos, ofrecen una alternativa sostenible y eficiente para aprovechar el calor residual y convertirlo en electricidad. Los avances en este campo, como el desarrollo de generadores termoeléctricos flexibles, prometen un futuro prometedor en la generación de energía limpia y respetuosa con el medio ambiente.