Materialforskning bidrar till 30 procent lägre energiförbrukning i elbilar
Forskning vid KTH på termoelektriska material har resulterat i att materialets verkningsgrad ökat med 300 procent. Detta får positiva konsekvenser för många olika branscher och områden, bland annat fordonsindustrin, it-, transport och energibranschen, jordbruket och inte minst vår miljö.
– Mellan 20 till 30 procent mindre energiförbrukning i elbilar och 10 procent lägre bränsleåtgång i vanliga bilar går att uppnå med vår forskning.
Det säger Mamoun Muhammed, professor emeritus i materialkemi vid KTH.
Tillsammans med några andra forskare vid KTH har han använt nanoteknik för att förbättra verkningsgraden hos termoelektriska material med 300 procent. Att använda dessa material innebär kortfattat att omvandla skillnaden mellan två materials olika temperaturer till elektricitet. Ju större skillnaden är, desto mer elektricitet. Det handlar om att ta tillvara på spillvärme som annars aldrig skulle komma till användning.
När det gäller att sänka energi- och bränsleförbrukning i bilar så används termoelektriska material på avgassystem och bromsar där spillvärmen fångas upp och omvandlas till elektricitet. I fallet förbränningsmotorer så sänks bränsleförbrukningen genom att all elektronisk utrustning drivs av termoelektroniken istället för av motorn.
– Om 33 procent av alla japanska bilar skulle använda tekniken skulle Japans oljekonsumtion sänkas med 4 miljoner fat per år. Det innebär också en reducering med upp till 40 procent av koldioxidutsläppet från bilarna, säger Mamoun Muhammed.
Han och de andra KTH-forskarna har jobbat tillsammans med Seat, Volkswagen och Siemens för att uppnå framstegen var gäller fordon. Nyligen fick de förnyade resurser i form av 16 miljoner kronor fördelat över 3 år från Stiftelsen för Strategisk forskning. Detta för att kommersialisera forskningen. Arbetet att omsätta forskningen i användbara innovationer ska ledas av Mamoun Muhammeds kollega Muhammet Toprak, och Mamoun själv är mycket förhoppningsfull.
– Jag tror helt klart att tekniken är på plats i bilarna inom fem år, säger Mamoun Muhammed.
Han tillägger att termoelektriskt material i framtiden kan komma att ersätta AC:n i bilar helt. Redan idag finns termoelektroniken, om än i en mindre effektiv version, att köpa. Då i form av kylskåp som serverar kallvatten och kylväskor som kan inhandlas på den lokala bensinmacken och kopplas till bilens 12 volts-uttag.
Vidare har man i Kanada monterat termoelektriska material på bromsarna på tunnelbanetåg och på det sättet minskat energiförbrukningen för tågen med 3 procent.
Men det är inte bara olika fordon som kan dra nytta av termoelektriska material. Andra tänkbara användningsområden finns det gott om. Det går finfint att använda termoelektriska material i en vanlig bärbar dator för att på så sätt kyla elektroniken och öka datorns prestanda.
Kossor märks idag med chip och batterier, men dessa batterier håller inte hur länge som helst. Särskilt inte när det blir kallt. Termoelektriska material å sin sida fungerar bättre ju kallare det blir i förhållande till kossans egen kroppstemperatur om ett termoelektroniskt chip klistras fast på kossans skinn. Massor av data skulle kunna sparas om varje kossa i kombination med olika sensorer, som mjölkproduktion, position och vikt.
– På Island skulle geovärmen från marken kunna användas. Faktum är att även i Sverige skulle termoelektriska material kunna användas tillsammans med bergvärme för att utvinna elektricitet, men det är något vi ännu inte hunnit forska vidare om, säger Mamoun Muhammed.
Han tillägger att i vissa länder sitter mindre transformatorer på elstolpar. På dessa skulle termoelektroniken kunna fästas direkt på transformatorn för att kunna utvinna elektricitet från spillvärmen och driva elektrisk utrustning i närheten.
En av fördelarna med termoelektroniken är att det handlar om en engångsinvestering då tekniken bara går och går när den väl är igång, upplyser Mamoun Muhammed. Till exempel har det visat sig att termoelektriska material för att utvinna energi i satelliter fungerar i över 250 000 timmar, vilket motsvarar drygt 28 år. Driftsäkerheten är enastående eftersom tekniken inte innehåller några rörliga mekaniska delar. Samtidigt är sådana installationer viktiga eftersom satellitens solpaneler bara kan utvinna solenergi cirka 50 procent av tiden då jorden inte skuggar solen.
Mamoun Muhammed avslutar med att säga att forskningen påbörjades på KTH redan 1990.
– Idag är forskningen på KTH inom termoelektriskt material ledande i Europa, säger Mamoun Muhammed.
KONTAKT
Mamoun Muhammed på 08 – 790 81 58, 0705 – 58 81 58 eller mamoun@kth.se.
