In een tijd van afnemende brandstofbronnen en stijgende benzinekosten doen autofabrikanten er alles aan om auto's energiezuiniger te maken. Maar er is één voor de hand liggende plaats waar energie simpelweg wordt weggegooid terwijl een auto rijdt:in de hitte die uit de uitlaat komt.
De eerste wet van de thermodynamica vertelt ons dat energie niet kan worden gecreëerd of vernietigd, maar dat betekent niet dat een bepaalde hoeveelheid ervan niet gewoon nutteloos kan worden. Over het algemeen verlaat nutteloze energie een systeem in de vorm van warmte, en in een auto is veel van die verspilde warmte-energie te vinden in de uitlaat. Maar wat als we een deel van die warmte-energie terug zouden kunnen omzetten in een bruikbare vorm, zoals bijvoorbeeld elektriciteit? General Motors heeft een prototype-apparaat ontwikkeld dat precies dit doet met behulp van vormgeheugenlegeringen (SMA's). Een SMA is een legering die kan worden gemaakt om twee verschillende vormen te hebben, afhankelijk van de temperatuur, een zogenaamde thuisstaatvorm wanneer het warm is en een tweede staat wanneer het koel is. Beweeg een stuk vormgeheugenlegering heen en weer tussen warme en koude omgevingen en het zal heen en weer wisselen tussen deze twee vormen. Wetenschappers realiseren zich al een aantal jaren dat SMA's die in draden worden geëxtrudeerd een manier kunnen zijn om bruikbare energie uit warmte te produceren, maar het systeem van GM is het eerste dat echte belofte toont als een manier om elektriciteit in een auto op te wekken.
Om te begrijpen hoe het apparaat van GM werkt, stelt u zich een systeem voor met drie roterende katrollen die op de hoeken van een driehoek zijn gerangschikt. Het verbinden van de katrollen is een doorlopende band gemaakt van draden van een vormgeheugenlegering. Als een hoek van deze poelie-opstelling in de buurt van de hete uitlaatpijp van een auto wordt geplaatst en de andere twee hoeken in een koelere, beter geventileerde ruimte, zal de band samentrekken in zijn kortere thuisstaat wanneer deze de poelie in de hete hoek nadert. Door deze samentrekking wordt de rest van de band erachteraan getrokken, waardoor de katrollen gaan draaien en meer van de draad naar de verwarmde katrol wordt verplaatst. De roterende katrollen zullen dan de verwarmde SMA-draad terugtrekken naar het koele gebied waar het weer zal uitzetten in een continue cyclus. De cirkelvormige beweging die door de katrollen wordt geproduceerd, kan worden gebruikt om een generator aan te drijven die elektriciteit opwekt, die op zijn beurt de radio, de airconditioning en het stopcontact van de auto kan laten werken - alles wat een relatief laag niveau van elektrische energie nodig heeft.
Volgens de onderzoekers van GM zou het ongeveer tien jaar duren om dit apparaat van het prototypestadium naar de praktische toepassing te brengen, maar er zijn nog veel problemen die in de weg staan. Het doordrenken van de SMA-draad met zijn thuisstaatvorm is een tijdrovend proces - momenteel duurt het ongeveer drie maanden - en metaalmoeheid maakt SMA's vatbaar voor breuk nadat ze een tijdje zijn gebruikt. Het bestaande prototype van GM genereert slechts ongeveer twee watt elektriciteit, maar het onderzoeksteam dat ervoor verantwoordelijk is, gelooft dat dit kan worden opgeschaald voor praktische toepassingen. Natuurlijk gaan de toepassingen voor elektriciteit die wordt opgewekt door vormmetaallegeringen veel verder dan auto's, maar SMA's zullen waarschijnlijk de komende jaren niet algemeen worden gebruikt als middel om warmte-energie te recyclen.
