Om prosjektet
Hovedmålet med THELMA er å fremme kommersiell modning av termoelektrisk teknologi, og å utvikle ny varmepumpe-teknologi samt et allsidig verktøy for varmegjenvinning og utnyttelse.
Dette skal oppnås ved å kombinere syntese og materialkarakterisering, eksperimenter og grunnleggende teoretiske analyser og beregninger av materialegenskaper.
Partnerne i THELMA vil fokusere på fire utfordrende temaer:
- forbedre konverteringseffektiviteten
- redusere miljøpåvirkningen
- stimulere til kommersialisering og
- hindre materialdegradering over tid.
Dette dekker de kritiske vitenskapelige aspekter innen moderne termoelektronikk, alt fra grunnforskning til industriell realisering.
Bakgrunn
Termoelektriske moduler konverterer varme til elektrisitet, eller omvendt.
Denne grunnleggende fysiske egenskapen unngår bruk av mekaniske deler eller arbeidende væsker og er dermed et utmerket alternativ for å konvertere solenergi og spillvarme til elektrisitet, samt for effektive, miljøvennlige og vedlikeholdsfrie kjølesystemer og varmepumper.
En termoelektrisk modul kan operere over et bredt temperaturområde, fra under romtemperatur til 1200 K. Med sitt lave vedlikehold, skalerbarhet, mobilitet, lav støy representerer de et glimrende alternativ for å takle etterspørselen etter alternative energiløsninger og tilbyr uovertruffen fleksibilitet for lokal temperaturkontroll for å fremme fremtidig teknologiutvikling.
Den termoelektriske modul består av termoelektriske materialer som bestemmer effektiviteten. For å realisere storskala anvendelser av termoelektriske moduler er det nødvendig å forbedre effektiviteten, redusere degradering og redusere kostnaden rundt preparering av materialet. Videre er det nødvendig å utvikle nye materialer hvor miljøskadelige grunnstoffer erstattes med lett tilgjengelige, miljøvennlige grunnstoffer.
Initiativet Basic and Applied ThermoElectrics (BATE) ble etablert ved Fysisk institutt, UiO i 2007 for å takle disse utfordringene og er senere utvidet til å inkludere Universtitetet i Stavanger og kolleger ved SINTEF Materialer og kjemi i Oslo.
I løpet av de siste fem årene har BATE-initiativet bygget opp en solid infrastruktur, vitenskapelig og teknologisk kompetanse som dekker hele verdikjeden fra syntese av termoelektriske materialer, via teoretiske og eksperimentelle studier av deres atom-ordning og elektronisk struktur på nanonivå, med målinger og beregninger av deres Seebeck-koeffisienter og elektrisk og termisk ledningsevne i temperaturområdet fra flytende nitrogen til 900 K.
I tillegg har BATE aktivitet på prototyping og testing av termoelektriske varmepumper for oppvarming av bygninger. Disse aktivitetene vil nå bli ytterligere styrket gjennom et nasjonalt prosjekt, THELMA, koordinert av Senter for Materialvitenskap og Nanoteknologi (SMN) ved Universitetet i Oslo.
Finansiering
THELMA er et nasjonalt prosjekt innen NANO2021-programmet, finansiert av Norges forskningsråd med et budsjett på totalt nesten 40 millioner kroner over fire år.
Samarbeid
Prosjektet THELMA bringer sammen forskningsgrupper fra universitetene i Oslo (fysikk og kjemi), Trondheim, Agder og Stavanger, samt fra de norske forskningsinstituttene SINTEF, IFE, og FFI.