termoelétrica

Termoelétrica é o campo que se ocupa da conversão de energia térmica em energia elétrica, seja por meio de ciclos térmicos usados em usinas ou por dispositivos que convertem diretamente calor em corrente elétrica. Em termos práticos, o termo pode referir-se a usinas termoelétricas, que geram eletricidade a partir de calor, bem como a geradores termoelétricos, que produzem energia apenas com base em gradientes de temperatura.

O efeito Seebeck, descoberto em 1821, produz uma tensão elétrica ao longo de uma junção entre dois condutores com temperaturas diferentes. O efeito Peltier, descrito em 1834, gera aquecimento ou resfriamento quando uma corrente atravessa tal junção. Materiais termelétricos modernos dependem de ligas semicondutoras com propriedades termoelétricas fortes; a eficiência é expressa por índices como o ZT, que depende de temperatura, condutividade elétrica e capacidade de gerar voltagem a partir de gradientes.

Usinas termoelétricas convencionais utilizam calor proveniente de combustíveis fósseis, nuclear ou biomassa para gerar vapor, que aciona turbinas conectadas a geradores elétricos, no ciclo de Rankine. Embora amplamente utilizadas, essas usinas emitem CO2, consomem água e dependem de combustíveis, o que levanta questões ambientais e de sustentabilidade.

Geradores termoelétricos aproveitam diretamente o gradiente de temperatura entre duas faces de materiais termelétricos para produzir eletricidade, sem peças móveis. São usados em recuperação de calor residual, em aplicações espaciais (geradores termoelétricos de rádioisótopos) e em sensores remotos, oferecendo robustez e silêncio, mas costumam ter eficiência menor e custo de materiais elevado.

A pesquisa em termoelétrica busca materiais com alto ZT, redução de custos e expansão de aplicações, como a recuperação de calor de processos industriais ou a geração distribuída associada a fontes renováveis. O campo abrange tanto grandes usinas quanto dispositivos de pequeno porte.