L'energia termica, o calore, è l'energia associata al movimento casuale di atomi e molecole all'interno di una sostanza. Catturare questa energia implica la conversione in una forma più utilizzabile, come l'elettricità. Ecco alcuni metodi chiave:
1. Energia termica solare:
* Energia solare diretta: Questo metodo utilizza la luce solare per riscaldare direttamente un fluido (come l'acqua o l'olio) in un collettore, che quindi trasferisce il calore a un serbatoio di stoccaggio o per l'uso in applicazioni come scaldabagni, riscaldamento dello spazio e persino generazione di energia.
* energia solare concentrata (CSP): Ciò comporta l'uso di specchi o lenti per focalizzare la luce solare su un singolo punto, generando temperature elevate che possono essere utilizzate per produrre vapore per la produzione di energia.
2. Generatori termoelettrici (TEGS):
* Effetto Seebeck: TEGS utilizza l'effetto Seebeck, in cui una differenza di temperatura attraverso un semiconduttore crea una tensione. Questa tensione può quindi essere utilizzata per generare elettricità.
* Applicazioni: I TEG sono spesso utilizzati nelle applicazioni di recupero del calore dei rifiuti, dove possono convertire il calore altrimenti sprecato in elettricità. Si trovano anche in applicazioni di nicchia come dispositivi indossabili e refrigeratori termoelettrici.
3. Pompe di calore:
* Trasferimento di calore: Le pompe di calore funzionano trasferendo il calore da una fonte (come l'aria, il terreno o l'acqua) a una destinazione (come un edificio). Possono essere utilizzati sia per il riscaldamento che per il raffreddamento, a seconda della direzione del flusso di calore.
* Efficienza: Le pompe di calore sono altamente efficienti, in quanto possono spostare più energia di quanto consumano nell'elettricità.
4. Altri metodi:
* Cycle Organic Rankine (ORC): Questa tecnologia utilizza un fluido funzionante (come l'ammoniaca o gli idrocarburi) per convertire il calore di basso grado in elettricità. Viene spesso utilizzato nelle centrali geotermiche e nelle applicazioni di recupero del calore dei rifiuti.
* Stirling Engine: Questo tipo di motore utilizza la differenza di temperatura tra due fonti di calore per produrre lavori meccanici, che possono quindi essere utilizzati per generare elettricità.
Considerazioni chiave per l'acquisizione di energia termica:
* Temperatura: L'efficienza della cattura dell'energia termica dipende dalla differenza di temperatura tra la fonte di calore e il dissipatore di calore. Differenze di temperatura maggiori comportano una maggiore efficienza.
* Trasferimento di calore: Trasferimento di calore efficiente tra la fonte di calore e il dispositivo di acquisizione è fondamentale per un'efficace acquisizione di energia termica.
* Costo ed efficienza: Il costo e l'efficienza di diverse tecnologie di cattura di energia termica variano ampiamente.
Applicazioni di energia termica catturata:
* Generazione di elettricità: L'energia termica può essere utilizzata per generare elettricità utilizzando vari metodi come l'energia termica solare, l'ORC e i motori Stirling.
* Riscaldamento e raffreddamento dello spazio: Le pompe di calore utilizzano energia termica per fornire riscaldamento e raffreddamento per gli edifici.
* Processi industriali: L'energia termica è essenziale per vari processi industriali, come la produzione, la lavorazione degli alimenti e il riscaldamento dell'acqua.
Comprendendo i diversi metodi per catturare l'energia termica e i rispettivi vantaggi e svantaggi, possiamo sfruttare questa onnipresente risorsa per soddisfare le nostre esigenze energetiche e ridurre la nostra dipendenza dai combustibili fossili.
