De gasprijzen stijgen. De brandstofvoorraden slinken. Autofabrikanten doen hun uiterste best om elke laatste druppel efficiëntie uit verbrandingsmotoren te persen, maar ze negeren de meest voor de hand liggende bron van verspilling. Je voelt het elke keer als je wegrijdt van een stoplicht. De hitte die uit de uitlaatpijp komt, is pure energie die het systeem verlaat. De Eerste Wet van de Thermodynamica zegt dat energie niet kan worden vernietigd, maar alleen kan worden veranderd. In een auto wordt die energie meestal nutteloze warmte in de uitlaatgasstroom.
Wat als we die hitte zouden kunnen opvangen? Weer omzetten in elektriciteit?
General Motors heeft een prototype-apparaat dat beweert precies dit te doen. Het maakt gebruik van vormgeheugenlegeringen (SMA’s). Dit zijn speciale materialen die hun fysieke vorm veranderen op basis van temperatuur. Ze hebben een “thuis”-vorm als ze warm zijn en een andere vorm als ze koel zijn. Verplaats de legering tussen warme en koude zones, en hij wisselt tussen die toestanden. Wetenschappers weten al jaren dat SMA-draden energie uit warmte kunnen opwekken. Het systeem van GM is het eerste dat echte belofte toont voor toepassingen in de automobielsector.
Hoe de SMA-warmtemotor werkt
Het concept is eenvoudig. Stel je drie katrollen voor die in een driehoek zijn gerangschikt. Verbind ze met een doorlopende band van SMA-draad. Plaats een hoek van deze driehoek vlakbij de hete uitlaatpijp. Plaats de andere twee hoeken in een koele, goed geventileerde ruimte.
De draad in de hete zone trekt zich samen in zijn kortere thuisstaat. Deze samentrekking trekt aan de rest van de band. De katrollen draaien. Deze beweging sleept meer draad de hitte in. De roterende katrollen trekken vervolgens de verwarmde draad naar het koele gebied. Het breidt zich daar uit. De cyclus gaat door.
Deze cirkelvormige beweging drijft een generator aan. Het resultaat is elektriciteit. Niet genoeg om de motor van stroom te voorzien, maar genoeg voor de radio, airconditioning of extra stopcontacten. Het is een stroombron op laag niveau. Maar het is vrije macht.
De weg naar productie
Verwacht dit niet bij je volgende aankoop. GM-onderzoekers schatten dat het tien jaar zal duren om dit van prototype naar praktische toepassing te brengen. De hindernissen zijn aanzienlijk.
Het voorbereiden van de SMA-draad gaat langzaam. Het duurt ongeveer drie maanden per run om het de vorm van een thuisstaat te geven. Metaalmoeheid is een andere vijand. De draden breken na herhaaldelijk fietsen. Het huidige prototype van GM genereert slechts twee watt. Het team gelooft dat dit kan worden geschaald. Zij zien toepassingen die verder gaan dan alleen auto’s. SMA’s voor het recyclen van warmte-energie zullen de komende jaren niet algemeen worden gebruikt.
We wachten nog steeds op de doorbraak die afvalwarmte omzet in een levensvatbaar onderdeel van de aandrijflijn. Tot die tijd ontsnapt de uitlaatwarmte. Het efficiëntieverschil blijft bestaan. De technologie bestaat. De tijdlijn niet.
