Sebagai sebuah negara, lebih daripada separuh daripada apa yang kita habiskan untuk tenaga akan dibazirkan, menurut satu laporan oleh Laboratorium Nasional Lawrence Livermore.
Salah satu penyebab utama adalah panas. Kilang-kilang, seperti kilang-kilang keluli, mengeluarkan sejumlah besar tenaga dalam bentuk haba- tetapi haba itu hampir selalu melarikan diri ke atmosfera, di mana ia tidak dapat berbuat banyak.
Tetapi pasukan saintis yang bekerjasama antara Institut Teknologi Massachusetts dan Universiti Stanford telah membangunkan jenis bateri baru yang boleh membantu memanfaatkan ekzos haba dan menyalurkannya kembali ke grid, mengambil kesempatan daripada prinsip yang kurang dikenali yang dipanggil kesan termogalvanik.
Sehingga kini, majoriti penyelidikan di sekitar penukaran haba sisa telah memberi tumpuan kepada kuasa termoelektrik. Sebagai contoh, penjana termoelektrik telah semakin popular dalam beberapa tahun kebelakangan. Sistem memindahkan elektron dari bahagian panas bahan konduktif, seperti logam, ke bahagian yang sejuk; sekali lagi, elektron boleh ditukar kepada arus ke peranti kuasa atau mengecas bateri. Penjana digunakan untuk menyerikan perkara seperti sistem radio dan telemetri pada talian paip gas, sebagai sumber kuasa sandaran untuk laman penyelidikan tanpa pemandu, dan juga sebagai sumber kuasa yang boleh diperbaharui di Rover Curiosity Mars.
Sistem ini begitu terkenal dan dikaji dengan teliti bahawa ia sudah digunakan dalam produk yang dihadapi pengguna, termasuk BioLite CampStove popular.
Tetapi menurut Yi Cui, seorang profesor bersekutu di Stanford yang membantu memimpin perkembangan bateri baru, penjana thermoelectric tidak dapat menuai tenaga secukupnya dari loji dan kilang-kilang besar yang tidak berlari panas seperti yang dikatakan api unggun.
Haba buangan yang datang dari kilang keluli, sebagai contoh, tidak cukup panas (atau bateri tidak dapat disejukkan cukup) untuk reaksi thermoelectric untuk berfungsi.
Bekerjasama rapat dengan pasukan di MIT yang diketuai oleh Gang Chen, seorang penyelidik dengan latar belakang yang mendalam dalam thermoelectrics, Cui malah membangunkan bateri yang direka khusus dengan apa yang dipanggil "kelas rendah" dalam fikiran.
Konsep baru ini berpusat di sekitar bateri berasaskan air yang agak standard dengan elektrod positif dan negatif. Pasukan meletakkan bateri kosong di kawasan dengan banyak haba buangan dan kemudian mula mengenakannya. Apabila bateri telah dicas sepenuhnya, mereka menyejukkannya ke suhu bilik, di mana ia dilepaskan- dan bateri yang disejukkan boleh mengeluarkan lebih banyak tenaga daripada dimasukkan ke dalamnya.
Itulah fenomena thermogalvanic di tempat kerja.
"Perubahan dalam suhu menyebabkan perubahan tenaga bebas, dan perubahan watt banyak, " kata Cui. Sebenarnya, bateri mengambil tenaga dari haba buangan-sebaliknya tenaga yang sia-sia yang boleh dimakan semula ke grid.
Bateri, tidak seperti sistem termoelektrik, kini tidak boleh pergi sepenuhnya di luar grid, kerana ia memerlukan arus terus untuk mengecas. Idea ini, bagaimanapun, bahawa anda perlu menarik kurang kuasa dari grid untuk melakukannya.
Pasukan masih bereksperimen dengan seberapa cepat ia boleh memanaskan dan menyejukkan bateri dan berapa kali sel boleh dikitar sebelum dibelanjakan. Di makmal, diperlukan beberapa jam untuk bateri untuk menyelesaikan satu kitaran pelepasan caj. Pasukan itu tidak menolak sebarang sel tunggal melalui lebih daripada 50 kitaran.
Pada masa ini, kita tidak mempunyai pemahaman yang jelas tentang berapa banyak kuasa yang boleh dihasilkan oleh sistem seperti Cui. Cui akhirnya membayangkan litar beberapa sel yang boleh dipasang di kilang. Apabila suhu satu sel meningkat dari pendedahan kepada haba buangan, satu lagi bergerak ke dalam kitaran penyejukan.
"Separuh daripada mereka sedang mengecas dalam suhu yang tinggi, dan separuh daripadanya sedang dilepaskan dalam suhu rendah, " katanya.
Pada masa ini, sasaran utama ialah haba sisa buatan kilang, tetapi Cui merasakan sistem itu boleh digunakan di tempat lain pada masa akan datang. Pasukan ini juga boleh bereksperimen dengan bahan bateri lain yang mungkin membenarkan kesan thermogalvanic digunakan pada tahap haba yang lebih tinggi, seperti yang dihasilkan oleh perapian atau oven.
Pada masa sistem penuaian tenaga sudah menjadi perkara biasa di luar negara, sistem seperti Cui boleh membuktikan tidak ternilai untuk meneroka alam baru tenaga di Amerika Syarikat. Dalam beberapa tahun akan datang, haba dari London Underground akan digunakan untuk memanaskan sekitar 1, 400 rumah. Dan banyak tenaga Denmark berasal dari haba buangan.
Dengan penemuan seperti ini, kita boleh mula mengejar.
