Trasformare le onde acustiche in "onde termiche"
La conversione dell'energia termoacustica è il processo di produzione del suono dal calore e l'utilizzo del suono per pompare calore sfruttando un confine solido. Si può utilizzare in diverse applicazioni che richiedono calore, raffreddamento o energia in ambienti industriali e residenziali . Nonostante i principi siano complessi, l'implementazione pratica è relativamente semplice. Un sistema termoacustico normalmente è composto da un motore e da una pompa termica inserita in un risonatore. Il motore produce energia acustica dal calore. La pompa termica poi utilizza quell'energia per pompare calore. Non sono necessarie parti mobili e vengono usati materiali ecocompatibili. Il progetto Thatea ("Thermoacoustic technology for energy applications"), finanziato dall'UE, sta valutando i processi di conversione termoacustica per identificare i sistemi più promettenti. Thatea è il primo progetto europeo che punta a posizionare l'UE in un ruolo di leadership in questa tecnologia emergente. Gli studiosi hanno cercato di capire i processi fondamentali e, nello specifico, il trasferimento di calore in condizioni di flusso oscillatorio. L'analisi sperimentale ha consentito di definire le norme di progettazione per gli scambiatori di calore termoacustici. Gli scienziati hanno inoltre testato il concetto di un risonatore meccanico che utilizza un sistema a massa-molla doppia per sostituire quello acustico. L'allineamento del cilindro nel pistone è risultato un parametro fondamentale e un argomento da studiare in futuro. Sono stati condotti studi teorici e sperimentali degli effetti non lineari che degradano le prestazioni dei sistemi termoacustici (ad es. effetto di canale) ed è stato possibile potenziare il modello di fluidodinamica computazionale (CFD) del flusso oscillatorio. Il lavoro ha inoltre indicato la necessità di ulteriori ricerche per comprendere, descrivere e prevenire in modo adeguato questi fenomeni non lineari. Gli scienziati hanno sviluppato due motori termoacustici (un dispositivo ad alta e bassa temperatura) e due dispositivi di pompaggio di calore termoacustico (un refrigeratore e una pompa termica). Entrambi i motori hanno dimostrato efficienze target. Le pompe termiche hanno dimostrato efficienze molto superiori rispetto a qualsiasi altra pompa termica termoacustica precedentemente misurata. Sono necessarie ulteriori attività per migliorare l'efficienza. Grazie alla flessibilità dei sistemi termoacustici e quindi il loro enorme potenziale di applicazione, si prevedono notevoli risparmi economici grazie ai grossi volumi di produzione. Thatea sta continuando a sviluppare la tecnologia necessaria per fare in modo che l'UE assuma una posizione di leader in questo importante mercato emergente delle energie rinnovabili.
