Termoacustica: Produrre Energia Elettrica dal Suono… oltre i Motori Stirling

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La termoacustica è una branca della meccanica che si occupa delle trasformazioni dell’energia da termica a sonora, e alla realizzazione di motori termoacustici, ovvero dispositivi in grado di trasformare un suono in energia termica, o ancora, una differenza di temperatura in un suono, e da questo ricavare energia elettrica. O meglio, la termoacustica sfrutta i processi di scambio termico tra un gas, interessato da onde acustiche monotonali, e le sue superfici di lavoro e di contenimento. Queste onde acustiche hanno intensità medie di oltre 170 dB e, quindi, svariati miliardi di volte più intense della voce umana. Le onde acustiche sono generate dalla fornitura di calore (caso dei motori) o di energia meccanica (caso dei frigoriferi e pompe di calore).

• Termoacustica: tecnologia, vantaggi e innovazione

Nella tecnica termoacustica la conversione dell’energia termica, anche solare, in energia elettrica avviene attraverso la generazione di energia acustica (suoni monotonali o di una unica frequenza), che possono superare 190dB, e successiva conversione di energia acustica in energia elettrica. I rendimenti ottenuti fino ad ora sono arrivati al 42% del rendimento delle macchine ideali di Carnot e, quindi, maggiori dei migliori motori a combustione interna ed esterna che, notoriamente, hanno rendimenti tra il 20-40% (a ciclo Otto e Diesel) e fino a 38% (a ciclo Stirling ). Il motore termoacustico è composto essenzialmente da 4 parti:

1. Un contenitore ermetico risonante contenente elio, argon e loro miscele, ad una pressione statica predefinita
2. Il rigeneratore o lo “stack”
3. Due scambiatori di caloreun attuatore lineare, o piezoelettrico, che converte le vibrazioni della membrana o pistone oscillante in energia elettrica.
4. Un contenitore ermetico risonante contenente elio, argon e loro miscele, ad una pressione statica predefinita,il rigeneratore o lo “stack”,due scambiatori di caloreun attuatore lineare, o piezoelettrico, che converte le vibrazioni della membrana o pistone oscillante in energia elettrica.

Questo giga-suono può essere utilizzato al posto dei pistoni e cinematismi vari tipici dei motori endotermici, nei compressori usati nella macchine frigorifere, partendo dai nostri frigoriferi domestici per arrivare a quello delle celle di conservazione; nei climatizzatori e impianti di condizionamento, pompe di calore, ecc. … e in mille altre applicazioni.

La termoacustica è un terreno fertile di innovazione, di sviluppo tecnologico e industriale, con parecchie invenzioni e brevetti. I vantaggi della termoacustica sono molto attraenti e fortemente innovativi. I dispositivi termoacustici sono:

• Molto semplici (ed ora anche compatti)
• Sono affidabili perché non hanno parti in movimento (niente usure, lubrificanti, ecc.).
• Sono facilmente producibili perché le tecnologie e i materiali in gioco sono tradizionali.
• Potranno avere costi competitivi rispetto alle soluzioni tradizionali (sembra che abbiano costi largamente inferiori all’ €/W).
• Impiegano gas o miscele di gas economici, inerti e sicuri (elio, argon, e altri gas nobili).

[ Links utili e approfondimenti ]

• EnergoClub

• Motori Stirling: Potenzialità di una Tecnologia Sostenibile Troppo Poco Applicata

• SCORE – La Stufa da 25 € con Motore Termoacustico