Efecto Seebeck

GENERACIÓN ELÉCTRICA POR PILA TERMOELÉCTRICA — EFECTO SEEBECK —
Enrique Martín-Lorente Rivera
Resumen: Se explica qué son los efectos Peltier y Seebeck, así como el funcionamiento de una pila termoeléctrica, consistente en la generación de una corriente eléctrica continua al calentar las uniones de diferentes metales. La falta de desarrollo tecnológico y científico hace que aún no estécomercializado este efecto para generar energía eléctrica, pero prevemos que cuando se desarrolle tendrá un gran auge comercial. Palabras clave: Efecto Seebeck, pila termoeléctrica, efecto Peltier, energías alternativas, desarrollo tecnológico.

Dentro de las múltiples formas de producir energía eléctrica, hay una muy peculiar que es la termoelectricidad, donde por medio de calor se obtiene electricidadde forma directa y que científicamente se conoce como efecto Seebeck. El sistema de producir electricidad hoy por hoy en nuestra sociedad más comúnmente aplicado tecnológicamente es el de obtener calor a partir de una fuente de energía, ya sea convencional o renovable, y con este calor producir vapor de agua. Este proceso no es ni más ni menos que una adquisición de entalpía por parte del agua,que en forma de vapor es conducido a una turbina, donde la entalpía del vapor se transforma en movimiento, es decir la energía calorífica se transforma en energía mecánica y esta energía mecánica mueve un generador donde se genera electricidad. Este es el sistema termodinámico utilizado en centrales eléctricas, donde lo único que cambia es la forma de producir el calor. Así, una central de carbónes igual básicamente a una termosolar, una central nuclear o una de gas. Lo que las distingue es la forma de producir el calor, pero el funcionamiento termodinámico es el mismo. Este proceso en ingeniería se conoce como ciclo de Carnot. El efecto Seebeck no tiene nada que ver con estas instalaciones de gran producción de electricidad, sino que es un efecto de muy pequeña potencia y rendimiento,quedando su utilización actualmente sólo para instrumentación de medida de temperatura. ¿QUÉ ES EL EFECTO SEEBECK? Hay una propiedad de la materia que consiste en que cuando se unen dos metales distintos y se calienta una unión al tiempo que la otra se enfría, se genera corriente eléctrica y a este fenómeno se le denomina efecto Seebeck. Como se ha comprobado no hace falta que dichos metales esténsoldados sino simplemente en contacto.

Como se comprueba en la figura hay un conductor que puede ser cobre, que tiene dos uniones, donde se une a dos conductores que pueden ser aluminio. Lo básico es que tienen que ser distintos metales. No tienen porque ser aluminio-cobre, sino que se pueden

Isagogé, 5 (2008)

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dar todas las combinaciones posibles entre los distintos conductores en lanaturaleza, obteniéndose distinto comportamiento termoeléctrico del efecto Seebeck. En el caso del ejemplo que nos ocupa — aluminio-cobre —, resulta que a mayor diferencia de temperatura, se obtiene una generación de electricidad de mayor tensión e intensidad. Esto no deja de ser Carnot, donde el rendimiento termodinámico de un ciclo está en función de la diferencia de temperatura entre la unióncaliente y fría, de manera que a mayor diferencia de temperatura, mayor rendimiento termoeléctrico. RENDIMIENTO DEL EFECTO SEEBECK Planteamos esta cuestión para hacer ver al lector que, actualmente, este efecto Seebeck no se utiliza comercialmente en generar electricidad. Tal vez sí se utilice como pequeña fuente de energía en satélites artificiales o en la estación espacial internacional, pero,en todo caso, se limita a algún tema en concreto y no se emplea de manera comercial, sino más bien como experimentación. Las centrales generadoras comerciales tienen un rendimiento de un 30-33 %, las solares fotovoltaicas un 15 % y un efecto Seebeck no está determinado, ya que depende de la diferencia de temperaturas y de los materiales empleados, de manera que no está comercializado. Así, este...