Петербургские исследователи Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого разработали термоэлектрический генератор нового поколения. Устройство в десятки раз эффективнее любых аналогов. Проект реализован в рамках программы НЦМУ СПбПУ «Передовые цифровые технологии».

Термоэлектрический генератор – устройство, которое переводит тепловую энергию в электрическую. Квантовые процессы позволяют не только получить электричество, но и сократить возможные выбросы в атмосферу, что особенно актуально в условиях борьбы с глобальным потеплением.

Директор НТЦ «Нейропрогнозирование материалов и технологий электронной промышленности» Ольга Квашенкина отметила, что термоэлектрический генератор (ТЭГ) – это устройство по конвертации или переводу тепловой энергии в электрическую. Термоэлектрические эффекты очень давно наблюдаются в научном сообществе, и на их основе создано большое количество устройств.

«Наше устройство отличается, во-первых, своими размерами, оно очень маленькое, во-вторых, КПД, который измеряется в количестве электроэнергии, выработанной на единицу объема рабочего материала, который и переводит тепловую энергию в электричество. Уже сейчас устройства применяются во множестве областей, начиная от больших промышленных ТЭГ, которые обеспечивают электрической энергией предприятия промышленности, до малых ТЭГ, которые используются, например, в элементах Пельтье (это малые нагревательные элементы, которые часто используются в лабораториях или на электронных производствах). Аналогов много, и все соревнуются по КПД», – рассказала Квашенкина.

По ее словам, все дело в уникальной технологии. Рядовому потребителю генератор может быть доступен к концу 2022-го – началу 2023 года. Устройство отличается высоким КПД – для выработки тока, достаточного для зарядки бытовых приборов, хватает нагрева от системы центрального отопления.

«Любая мировая технология требует больших инвестиций в проект. К сожалению, в нашей стране зачастую невозможно найти такой уровень инвестиций ни от частного бизнеса, ни от государственного сектора. В этом смысле наши ученые-исследователи все технологии выводят малыми средствами, поэтому основным препятствием в масштабировании технологии может стать отсутствие инвестиций. Однако у нас есть уже огромный интерес к этому проекту от иностранных венчурных фондов и заказчиков, поэтому мы уверены в том, что этот проект мы в скорейшее время выведем на мировой уровень», – сказала Квашенкина.

Она добавила, что введение цифровых двойников сильно сокращает время эксперимента. В среднем раньше на разработку материалов требовалось от 10 до 30 лет. Сейчас существует целая научная отрасль «цифровые материалы», которая занимается прогнозированием физических свойств материалов до момента их появления вживую и в каком-то смысле может предсказывать создание новых материалов.

«Мы в этом кластере работаем уже на протяжении трех лет и здесь понимаем, что ускорение разработки цифрового материала (в данном случае это углеродный композит, который используется как рабочий элемент генератора) очень сильно зависело от специалистов по экспертизе в области цифрового моделирования», – заметила Ольга Квашенкина.