I en tid av minskande bränsleresurser och ökande bensinkostnader gör biltillverkarna allt de kan för att göra bilar mer energieffektiva. Men det finns en uppenbar plats där energi helt enkelt slängs bort medan en bil kör:i värmen som kommer ut ur avgasröret.
Termodynamikens första lag säger oss att energi varken kan skapas eller förstöras, men det betyder inte att en viss mängd av den inte helt enkelt kan bli värdelös. Generellt sett lämnar värdelös energi ett system i form av värme, och i en bil kan mycket av den bortkastade värmeenergin hittas i avgaserna. Men tänk om vi kunde omvandla en del av den värmeenergin tillbaka till en användbar form - som till exempel elektricitet? General Motors har utvecklat en prototypenhet som gör just detta med hjälp av formminneslegeringar (SMA). En SMA är en legering som kan göras för att ha två olika former beroende på temperatur, en så kallad hemlägesform när det är varmt och ett andra tillstånd när det är svalt. Flytta en bit formminneslegering fram och tillbaka mellan varma och kalla miljöer och den kommer att ändras fram och tillbaka mellan dessa två former. Forskare har insett i ganska många år att SMA:er extruderade i ledningar kan vara ett sätt att producera användbar energi från värme, men GM:s system är det första som visar genuint lovande som ett sätt att generera elektricitet i en bil.
För att förstå hur GM:s enhet fungerar, föreställ dig ett system med tre roterande remskivor arrangerade i hörnen av en triangel. Att ansluta remskivorna är ett kontinuerligt band gjord av trådar av formminneslegering. Om ett hörn av detta remskivaarrangemang placeras nära en bils heta avgasrör och de andra två hörnen i ett svalare, bättre ventilerat område, kommer bandet att dra ihop sig till sitt kortare hemläge när det närmar sig remskivan i det varma hörnet. Denna sammandragning kommer att dra resten av bandet efter sig, vilket gör att remskivorna roterar och flyttar mer av vajern mot den uppvärmda remskivan. De roterande remskivorna kommer sedan att dra tillbaka den uppvärmda SMA-tråden mot det svala området där den kommer att expandera igen i en pågående cykel. Den cirkulära rörelsen som produceras av remskivorna kan användas för att driva en generator som producerar elektricitet, som i sin tur kan driva bilens radio, luftkonditionering, eluttag - vad som än behöver en relativt låg nivå av elkraft.
Enligt GM:s forskare borde det ta ungefär tio år att flytta den här enheten från prototypstadiet till praktisk tillämpning, men det finns en hel del problem som fortfarande står i vägen. Att ingjuta SMA-tråden med sin hemmaform är en tidskrävande process - för närvarande tar det cirka tre månader - och metalltrötthet gör att SMA:er går sönder efter att de har använts ett tag. GM:s befintliga prototyp genererar bara cirka två watt el, men forskargruppen som ansvarar för den tror att detta kan skalas upp för praktiska tillämpningar. Naturligtvis går applikationerna för elektricitet som genereras av formmetallegeringar långt utöver bilar, men SMA kommer förmodligen inte att komma till allmän användning som ett sätt att återvinna värmeenergi på flera år framöver.
