Un convertitore termico, noto anche come convertitore di termocoppia o generatore termoelettrico, è un dispositivo elettronico in grado di convertire l’energia termica in energia elettrica. Sebbene ci siano diversi tipi di convertitori termici, sono tutti basati sull’effetto Seebeck. L’effetto Seebeck è un fenomeno in cui le differenze di temperatura possono essere sfruttate per generare una corrente elettrica. Fu scoperto per la prima volta da Thomas Johann Seebeck nel 1826, quando osservò che due metalli dissimili possono generare una carica elettrica purché i punti di connessione dei due metalli siano a temperature diverse. Da allora è stato scoperto che l’effetto termoelettrico generato da queste circostanze aumenta con la differenza di temperatura.
Un malinteso comune è che un convertitore termico sia la stessa cosa di un motore termico. Un motore termico converte le differenze di temperatura in potenza meccanica, mentre un convertitore termico trasforma le differenze di temperatura direttamente in energia elettrica. Inoltre, mentre i motori termici sono spesso più efficienti dei convertitori termici, i convertitori termici possono essere preferibili in alcune situazioni in quanto sono più piccoli e compatti della maggior parte dei motori termici. La differenza fondamentale tra convertitori termici e motori termici è che, a differenza della maggior parte dei generatori, un convertitore termico generalmente non ha parti in movimento, ad eccezione di un’eventuale ventola di raffreddamento.
I convertitori termici possono essere applicati a diverse situazioni. Oltre a essere utilizzati per sostituire i motori termici, si stanno svolgendo ricerche anche per sfruttare l’uso del calore di scarto dei motori a combustione, come quelli utilizzati nelle automobili e negli aeroplani. Se questo può essere fatto, l’efficienza del carburante di queste macchine potrebbe essere aumentata di una quantità abbastanza grande. I convertitori termici sono utilizzati anche in sonde spaziali a lungo raggio per generare una fonte costante di energia elettrica.
Tuttavia, ci sono alcuni problemi con l’uso del convertitore termico. Ad esempio, i convertitori di solito producono solo un’efficienza del 5-10% a meno che la tensione non venga aumentata in modo significativo. Per creare una potenza sufficientemente grande da consentire al convertitore termico di competere con l’efficienza di un motore a combustione, è necessario aumentare il numero di elementi dissimili utilizzati per generare la corrente elettrica. Il risultato finale è che il convertitore termico finisce per diventare troppo grande per essere efficiente. Si stanno facendo ricerche, tuttavia, per aumentare la capacità generativa dei convertitori termici, quindi nel tempo queste differenze di temperatura possono essere sfruttate in modo più efficiente senza renderle così grandi da perdere la loro efficacia.