I generatori elettrici sono dei dispositivi che producono energia elettrica (corrente continua o corrente alternata) a partire da un’altra forma di energia, ad esempio:
dall’energia chimica
(Pile e accumulatori)
Le pile sono generatori di corrente continua in cui l’energia chimica si trasforma in energia elettrica.
L’accumulatore (es. batteria delle auto o pile ricaricabili) è un apparecchio elettrico che, prima assorbe energia elettrica e la accumula sotto forma di energia chimica, poi la trasforma in energia elettrica.
dall’energia meccanica
(alternatore e dinamo)
Gli alternatori e la dinamo sono dei generatori di corrente che sfruttano il movimento rotatorio che può derivare da un qualsiasi tipo di macchina meccanica (idraulica, termica, eolica o anche a energia animale)
Gli alternatori producono corrente alternata, la dinamo produce corrente continua.
dall’energia luminosa
(pannelli fotovoltaici)
I pannelli fotovoltaici consentono di trasformare direttamente in energia elettrica l’energia della radiazione solare.
Sfruttano il cosiddetto effetto fotovoltaico, basato sulle proprietà di alcuni materiali semiconduttori (il più utilizzato è il silicio, elemento molto diffuso in natura) che, opportunamente trattati, sono in grado di generare elettricità se colpiti da radiazione luminosa. Il dispositivo elementare capace di operare una conversione dell’energia solare si definisce cella fotovoltaica ed è in grado di produrre una potenza di circa 1,5 Watt. In commercio esistono i moduli che sono composti da più celle collegate fra loro. Un impianto è formato da più moduli fotovoltaici, collegati in serie e in parallelo, e la potenza può variare da poche centinaia di Watt a milioni di Watt.
dall’energia termica
(generatori termoelettrici-cella di Peltier)
Una cella di Peltier è una piccola piastrella con le due facce esterne di ceramica, l’interno con dei metalli semiconduttori e con due fili conduttori che escono. Se i metalli, aventi temperature differenti vengono messi in contatto tra loro generano un potenziale elettrico(effetto Seebeck) e quindi corrente elettrica. In questo caso la cella lavora come un generatore termoelettrico.
Le celle di Peltier si possiamo trovare in diverse apparecchiature, dai frigoriferi portatili da auto, a sistemi di raffreddamento dei sensori dei telescopi (per abbassare il rumore). Si possono trovare come sistema di raffreddamento per i laser.
Funzionano anche al contrario, se si alimenta la cella facendo scorrere una corrente attraverso i fili conduttori esterni i due metalli semiconduttori all’interno, a contatto tra loro generano una differenza di temperatura sulle due facce, una risulterà più calda, mentre l’altra più fredda (anche fino a 70°C di differenza tra le due facce). In questo caso la cella lavora come una pompa di calore.
In campo aerospaziale e militare, le celle di peltier sono state utilizzate per costruire generatori di corrente termoelettrici. Permettono di creare un dispositivo senza parti mobili e questo riduce di molto la manutenzione, il rumore, vibrazioni e la probabilità di fallimento.
I generatori termoelettrici sono stati usati a partire dalle missioni Apollo sulla Luna, progettati per resistere ad ogni possibile eventualità: esplosione o incendio del veicolo di lancio, rientro in atmosfera seguito da impatto sul terreno o in acqua, e situazioni seguenti all’impatto.