Przekształcanie fal dźwiękowych w "fale ciepła"
Konwersja energii termoakustycznej to proces produkcji dźwięku z ciepła oraz użycie dźwięku do pompowania ciepła poprzez wykorzystanie granicy stałej. Może być wykorzystywany do wielu zastosowań, które wymagają ocieplania, chłodzenia lub energii w warunkach przemysłowych lub mieszkalnych. It can be used in a variety of applications that require heating, cooling or power in industrial and residential settings. Choć zasady przekształcania tej energii są złożone, ich praktyczna implementacja jest względnie prosta. Układ termoakustyczny zwykle składa się z silnika i pompy ciepła załączonej do rezonatora. Silnik generuje energię akustyczną z ciepła. Następnie pompa ciepła zużywa tę energię do pompowania ciepła. Nie są wymagane żadne elementy ruchome, a użyte materiały są przyjazne dla środowiska. W ramach finansowanego ze środków UE projektu Thatea ("Thermoacoustic technology for energy applications") prowadzona jest ocena procesów konwersji termoakustycznej służąca identyfikacji najbardziej obiecujących systemów. Thatea to pierwsza europejska inicjatywa, której celem jest umieszczenie UE na wiodącej pozycji w tej nowej dziedzinie. Badacze starają się zrozumieć fundamentalne procesy dotyczące zwłaszcza transferu ciepła w warunkach oscylacyjnego przepływu energii. Analizy doświadczalne doprowadziły do zdefiniowania zasad projektowania wymienników ciepła termoakustycznego. Naukowcy przetestowali także koncepcję rezonatora mechanicznego, który wykorzystuje dwumasowy układ sprężynowy, by zastąpić nim układ akustyczny. Wyosiowanie cylindra w tłoku okazało się być parametrem kluczowym i tematem do dalszych badań. Przeprowadzono badania teoretyczne i doświadczalne skutków nieliniowych, które degradują efektywność układów termoakustycznych (np. strumieniowanie), a to doprowadziło do udoskonalenia modelu przepływu oscylacyjnego obliczeniowej dynamiki płynów (CFD). Prace zwróciły także uwagę na potrzebę dalszych badań, by właściwie zrozumieć, opisać i zapobiegać takiemu nieliniowemu zjawisku. Naukowcy opracowali dwa silniki termoakustyczne (urządzenie wysoko- i niskotemperaturowe) oraz dwa termoakustyczne urządzenia wykorzystujące pompowanie ciepła (chłodziarkę i pompę ciepła). Oba silniki wykazały docelową efektywność. Pompy ciepła wykazały znacznie wyższą efektywność niż jakiekolwiek testowane wcześniej termoakustyczne pompy ciepła. Niezbędne są dalsze prace, które dodatkowo zwiększą efektywność. Biorąc pod uwagę elastyczność systemów termoakustycznych, a tym samym ich wielki potencjał, oczekuje się znacznego obniżenia kosztów ze względu na dużą wielkość produkcji. Zespół Thatea nadal pracuje nad technologią, która zapewni UE wiodącą pozycję na tak ważnym wschodzącym rynku energii odnawialnej.
