Η μετατροπή σε ηλεκτρική ενέργεια της άχρηστης θερμότητας, που εκπέμπουν στο περιβάλλον κάθε είδους συσκευές, όργανα, μηχανές, ή ακόμη και το ίδιο το ανθρώπινο σώμα, ήταν ο πυρήνας της βασικής ιδέας.
Ψυγεία που παγώνουν αναψυκτικά και μπύρες, με ηλεκτρική ενέργεια της άχρηστης θερμότητας
Μπορεί ο πυρετός μας, να μας ... "ανάψει τα λαμπάκια"; Κυριολεκτικά, όμως; Ναι, μπορεί! Μπορεί ένα κεράκι ρεσώ να συνδεθεί με usb, για να φορτίσει ένα κινητό; Αποδεδειγμένα, ναι! Όπως τα καυσαέρια του αυτοκινήτου μπορούν να παράξουν "πράσινη ενέργεια" και να τροφοδοτήσουν τον κλιματισμό του αυτοκινήτου! Ακριβώς με τον ίδιο τρόπο που ο ήλιος μπορεί να παγώσει τις μπύρες, ή μία θερμοκρασία -30 βαθμών, δύναται να θέσει σε λειτουργία τα ζωτικά όργανα ενός αεροπλάνου.
Η μετατροπή σε ηλεκτρική ενέργεια της άχρηστης θερμότητας, που εκπέμπουν στο περιβάλλον κάθε είδους συσκευές, όργανα, μηχανές, ή ακόμη και το ίδιο το ανθρώπινο σώμα, ήταν ο πυρήνας της βασικής ιδέας. Τη συνέλαβε ο Χρήστος Παπαγεωργίου, Φυσικός στο 2ο Γυμνάσιο Σταυρούπολης, μελετώντας το θερμοηλεκτρικό φαινόμενο Peltier ή το συνδυασμένο φαινόμενο Seebeck-Peltier, που αφορά την απευθείας μετατροπή διαφορών θερμοκρασίας σε ηλεκτρική τάση.
Ο κ.Παπαγεωργίου, μοιράστηκε με τους συναδέλφους του στο ίδιο σχολείο, Μάκη Μαυρουδή και Δήμο Μαυράκη, την ιδέα της πρακτικής εφαρμογής του φαινομένου Peltier. Με τη σειρά τους οι μαθητές, ιδίως εκείνοι της α' τάξης, δήλωσαν με ενθουσιασμό συμμετοχή στο πείραμα και κάπως έτσι το ταξίδι στον κόσμο των gadgets ξεκίνησε.
Εφαρμόζοντας τη θεωρία της Φυσικής οι μαθητές δημιούργησαν ψυγεία - κόστους όχι μεγαλύτερου των 10 ευρώ - που παγώνουν σε πολύ σύντομους χρόνους αναψυκτικά, αξιοποιώντας τον καύσωνα, παρήγαγαν ηλεκτρική ενέργεια από την περιττή θερμότητα των καυσαερίων του καυστήρα του συστήματος κεντρικής θέρμανσης ενός αυτοκινήτου και έθεσαν σε εφαρμογή μία πρωτότυπη ιδέα, που θα μπορούσε να αξιοποιηθεί μαζικά από τις καφετέριες: Μέσα από τη θερμότητα, που παράγουν τα κεριά ρεσώ, έδειξαν πώς μπορούν να διατηρούνται δροσερά τα ροφήματα των πελατών και να τους δίδεται ταυτόχρονα η δυνατότητα να φορτίζουν τα κινητά τους!
«Πώς η άχρηστη θερμότητα γίνεται ηλεκτρική ενέργεια»
Το κόστος ενός αισθητήρα Peltier δεν ξεπερνάει τα 5 ευρώ, όπως μπορεί κανείς να διαπιστώσει μέσα από μία σύντομη έρευνα στο διαδίκτυο. "Το Peltier με τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ περιβάλλοντος και του συστήματος θα μας δώσει τάση, ηλεκτρική ενέργεια. Αυτή η ηλεκτρική ενέργεια προέρχεται και από άχρηστη θερμότητα, την οποία "πετάνε" κάποια μηχανήματα στο περιβάλλον, όπως η θερμότητα της μηχανής του αυτοκινήτου", ανέφερε στο ΑΠΕ - ΜΠΕ ο κ. Μαυρουδής, προσθέτοντας ότι υπάρχουν πολύ μεγάλα περιθώρια εμπορικής αξιοποίησης του φαινομένου Peltier, καθώς ως εφαρμογή συναντάται σήμερα ουσιαστικά μόνο στα ψυγεία κάποιων ξενοδοχείων, που τα προτιμούν επειδή είναι παντελώς αθόρυβα.
"Είναι πάρα πολύ εύκολο, για παράδειγμα, να ενσωματωθεί το Peltier με ειδική σιλικόνη στη μηχανή του αυτοκινήτου και απλά να περάσουμε κάποια καλώδια μέσα και με δύο ακροδέκτες να συνδεθεί με το ραδιόφωνο. Δεν έχει κάποιο κίνδυνο, γιατί είναι ουσιαστικά η θερμότητα της μηχανής και αυτήν εκμεταλλευόμαστε. Και γι' αυτό στην εργασία καταλήξαμε ότι το ίδιο μπορεί να γίνει στο αεροπλάνο, ή στον διαστημικό σταθμό και όπου έχουμε αποβαλλόμενη θερμότητα", πρόσθεσε.
Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά της θερμοκρασίας "μέσα - έξω" τόσο μεγαλύτερη τάση παράγεται. "Το αεροπλάνο όταν πετάει έχει έξωτερική θερμοκρασία μείον 30 βαθμούς. Μέσα όμως οι κινητήρες βγάζουν ζεστό αέρα, οι καυτοί υδρατμοί που αποβάλλουν φθάνουν τους 200 βαθμούς. Με τη διαφορά των 230 βαθμών το Peltier θα μας δώσει ισχύ, ικανή να λειτουργήσει το ραντάρ, το gps, όργανα ζωτικά του αεροπλάνου", εξήγησε ο κ.Μαυρουδής.
Μάλιστα, ο κ.Παπαγεωργίου γνωστοποίησε ότι μαζί με τους μαθητές οι καθηγητές προχώρησαν και σε μία οικονομοτεχνική μελέτη, σε ό,τι αφορά την ενσωμάτωση διάταξεων Peltier στα αεροπλάνα, υπολογίζοντας ότι "μία λωρίδα με πλακετάκια ύψους 20 εκ. και από τις δύο πλευρές του αεροπλάνου μπορεί να δώσει 180 KW ισχύ, που αναγόμενη σε καύσιμο, μπορεί να εξοικονομήσει σε μία εταιρεία 100.000 ευρώ κάθε χρόνο από ένα αεροπλάνο".
"Έχουμε παράδοση στο να σκεφτόμαστε και να κάνουμε καινοτόμα πράγματα", ανέφερε από την πλευρά του ο κ.Μαυράκης, υπενθυμίζοντας ότι "πέρυσι ψήσαμε κουλουράκια στον ήλιο, κάναμε ηλιακό φούρνο, ψήσαμε λουκάνικα, τα παιδιά έφτιαξαν ένα μεγάλο κάτοπτρο στο οποίο ψήσαμε αυγά τηγανιτά σε 4-5 λεπτά".
Οι μαθητές μαζί με τους καθηγητές τους παρουσίασαν τις πρωτότυπες εργασίες τους στους 9ους Πανελλήνιους Αγώνες Κατασκευών και Πειραμάτων Φυσικών Επιστημών με θέμα: "Εφευρίσκοντας το μέλλον στην εκπαίδευση των Φυσικών Επιστημών", που πραγματοποιήθηκε πρόσφατα στην Αθήνα.
"Κατασκεύασα αυτό το ψυγείο μέσα σε 1-2 ώρες με τους συμμαθητές μου", ανέφερε ο Θάνος, μαθητής της Α' Γυμνασίου, εξηγώντας με ενθουσιασμό πώς λειτουργούν οι εφαρμογές, ενώ η συμμαθήτριά του Αγγελική, δήλωσε πως μέσα από τα πειράματα η Φυσική την "κέρδισε" και πως και η ίδια θα ήθελε να γίνει φυσικός σε κάποιο σχολείο.
