Velkommen til en termoelektrisk verden!

Romsondene Voyager 1 og 2 er i disse dager på vei ut av vårt solsystem. I 36 år har de nå vært på reisefot. Siden oppskytningen i 1977 har disse to tilbakelagt den lengste reisen en menneskeskapt gjenstand noengang har foretatt og bidratt til veldig viktig innsikt i vårt eget solsystem.

Men hvordan kan en slik reise foregå uten noen form for etterfylling av energi? Sola er for langt unna til å gi solenergi og ingen batterier kan vare så lenge. Hva er det som gir Voyager 1 og 2 energi til å fortsette ut i det uendelige verdensrom?

På grensen av solsystemet

På grensen av solsystemet suser Voyager 1 og 2 utover i verdensommet. I underkant av romsonden kan du skimte en Radioisotop Termoelektrisk Generator (RTG) som produserer all strøm som trengs ombord.

Svaret finner du i underkant av romsonden på bildet – en Radioisotip Termoelektrisk Generator (RTG). En RTG består av to kritiske komponenter. Det ene er en radikaktiv kjerne av plutonium isotop 238 som ståler jevnt ut varme etterhvert som den halveres. Det andre er en termoelektrisk generator som består av materiale som omdanner varmeenergi direkte til elektrisk strøm.  Denne strømmen var rundt 500W ved oppstart og er idag rundt 350W (som følge av halveringen til plutonium), men det er likevel nok til både avanserte instrumenter og kommunikasjon med jorden i ennå mange år fremover.

Ed Stone, som har vært den vitenskaplige lederen gjennom hele ekspedisjonens varighet, har uttalt at utvikling av denne RTG’en var blandt de viktigste “enabling technology” på Voyager, altså teknologien som gjorde denne ferden mulig i utgangspunkter. For på slike ekstreme reiser finnes det rett og slett intet annet alternativ en termoelektrisk energi.

Som så ofte det er med romteknologi tar det tid før teknologien anvendes til mer jordlige formål. Som regel er det både for dyrt og lite effektivt til å ha noe fore i forbrukerartikler. Men etter 36 år er altså dette i ferd med og endres. Termoelektrisitet har gitt etter for jordas tyngdekraft og er nå på vei inn i stua til folk flest. Og det finnes tre hovedårsaker til dette: teknologiutvikling, energimangel og global oppvarming.

Nye oppdagelser og teknologiutvikling innen material- og nano-teknologi har gjort oss i stand til å komme opp med stadig bedre materialer. Effektiviteten til de beste termoelektriske materialene har mer enn doblet seg de siste tiårene og er idag opp i 10-15%. Nye materialer har blitt oppdaget som kan produseres langt billigere enn “gamle” materialer som de som ble brukt på Voyager.

Men likevel, den sterkeste drivkraften har med energiutnyttelse å gjøre. Om du tar en nøye titt på figuren under kan du kanskje skjønne hvorfor. Denne grafiske fremstillingen av USA’s totale energiproduksjon og forbruk i 2012 viser hvordan nærmere 60% av all energien som produseres “tapes”. Og mesteparten av dette er spillvarme. Termodynamikkens lover er jammen ikke nådige.

Oversikt over all energiproduksjon og bruk i USA i 2012. Fra From https://flowcharts.llnl.gov/energy.html#2012

Oversikt over all energiproduksjon og bruk i USA i 2012. Fra  https://flowcharts.llnl.gov/energy.html#2012

Hvorfor så mye sløseri? Jo fordi nesten all energiproduksjon foregår ved å brenne ting – og det er ikke særlig energieffektivt. Ikke er det særlig bærekraftig heller, for vi bruker opp mye mer enn jorda greier å produsere. Og jammen har det en negativ virkning i form av global oppvarming også. Du verden, her ser det ut som om det er mye å ta tak i.

Fornybar energi er en åpenbar tilnærming. Om den gule, blå og lilla strømmen kunne vokse på bekostning av de andre ville vi redusert energisløseriet betraktelig. All energiproduksjon som kan skje med minst mulig varmeutvikling er mest mulig effektiv.

En annen tilnærming er å angripe figuren fra andre enden, og gjøre noe med spillvarmen. Varmegjenvinning er virkelig en av vår tids viktigste bidrag til å løse både utfordringer med energiforsyning og klima. Her finnes det også mange etablerte løsninger der fjernvarme kanskje er den mest fornuftige. Men likevel vil det alltid være vanskelig å bygge ut mindre spillvarmekilder. Og her står transportsektoren for et enormt potensiale.

Termoelektristet kan både bygges lite nok, og er effektivt nok til å gjenvinne spillvarme fra mindre punktutslipp som eksosen på biler og lastebiler. I EU kreves det allerede betydlige reduskjoner i hvor mye CO2 en bil kan slippe ut per km, og disse reguleringene kommer til å bli stadig strengere. Bilindustrien i hele europa kjemper en intens teknologikamp for å kunne redusere CO2 utslippene maksimalt – hvert eneste gram teller. Innen få år vil termoelektriske generatorer være et vanlig syn (ikke at vi ser de da men..) på europeiske biler, og etterhvert vil også andre land følge etter dette svært så fornuftige (på så altfor mange måter) tiltaket.

Så idet Voyager nå reiser ut fra vårt solsystem kan den sende sine tanker ned til oss, med termoelektrisk presisjon, og fortelle oss hvordan vi kan utnytte våre tilmålte ressurser på en litt mer fornuftig måte.

Og mens vi venter på de litt større termoelektrisk revolusjonene kan vi jo ta oss tid til å bli kjent med termoelektrisitet gjennom kjekt-å-ha-produkter som du finner i linker til høyre.

Minimer sløs, stem termoelektrisk.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s