CONVERSIA ENERGIEI, CONVERSIA FOTOVOLTAICA - CELULA FOTOVOLTAICA - CONVERSIA TERMOELECTRICA

CONVERSIA ENERGIEI

CONVERSIA FOTOVOLTAICA

CELULA FOTOVOLTAICA

CONVERSIA TERMOELECTRICA

BATERIA DE TERMOELEMENTE

BATERIA FOTOTERMOELECTRICA

GENERATORUL CUANTIC

Am aratat anterior ca, spirala de sticla emite energie atat in interiorul spiralei, dar si la exteriorul ei. Spirala de sticla emite pe toata suprafata sa exterioara o radiatie luminoasa de culoare violeta si termica care poate fi absorbita de un ansamblu de baterii fotovoltaice si termoelectrice si transformata in curent electric. Radiatiile luminoase si termice in momentul de fata cu posibilitatile si cunostintele inceputului de mileniu III, pot fi absorbite separat si transformate in curent electric prin doua conversii de energie cunoscute: - fotovoltaica care transforma lumina in curent electric - termoelectrica care transforma caldura in curent electric. Se cunoaste faptul ca, randamentul conversiei de energiei atat in conversia fotovoltaica cat si in cea termoelectrica este foarte redus. Intru cat avem la dispozitie o radiatie luminoasa si termica normal ar fi sa gasim solutia care sa poata transforma aceasta radiatie luminoasa si termica printr-o singura conversie fototermoelectrica. Pentru a putea realiza aceasta conversie fototermoelectrica este necesar sa vedem fenomenele care au loc in conversia fotovoltaica si termoelectrica. Fenomenul generarii unui curent electric intr-un circuit sub actiunea luminii prin efect fotovoltaic a fost descoperit de fizicianul francez Becquerel in anul 1839. Acesta a observat ca, unul dintre electrozii circuitului electric cufundat intr-o solutie de electrolit iluminat in circuit apare un curent electric. Ulterior Frenkel (1935), Landau(1936) si alti fizicieni au descoperit ca, prin iluminarea unei sectiuni din suprafata a unui semiconductor, iar cealalta sectiune din suprafata semiconductorului ramane neluminata, intre capetele semiconductorului apare o diferenta de potential. Acest fenomen a fost pus in evidenta cu ajutorul unui semiconductor prevazut cu doi electrozi metalici, conectati la un galvanometru. Daca iluminam o regiune din suprafata semiconductorului, iar cealalta regiune ramane neluminata, acul indicator al galvanometrului va indica prezenta unui curent electric in semiconductor. Se cunoaste ca, lumina este alcatuita din particule, fotoni. Fiecare foton are o anumita energie caracteristica nivelului energetic al invelisului electronic al atomului de unde provin sau sunt emisi. Acesti fotonii sunt fotoni electronici termici: - infrarosii - vizibili - ultravioleti. La interactiunea fotonilor electronici cu substanta-materia se produc urmatoarele procese: - un foton electronic poate fi absorbit de un electron situat pe o orbita energetica fundamentala inferioara din invelisul electronic al atomului, electronul va trece pe o orbita superioara, aici electronul nu are o situatie stabila datorita fotonului si energiei absorbite, va reveni pe orbita fundamentala inferioara de unde a plecat initial, emitand fotonul si energia absorbita - un foton electronic smulge un electron din invelisul electronic al atomului consumandu-si complet energia, electronul eliberat se numeste fotoelectroni - un foton electronic se ciocneste cu un electron din invelisul electronic al atomului pe care il smulge din atom, caruia ii transmite numai o parte din energia sa, fotonul este deviat de la directia sa initiala si are o frecventa mai mica (E = hn) decat cea pe care a avut-o inaintea ciocnirii cu electronul, iar electronul smuls din invelisul electronic al atomului se numeste electron Compton Daca un astfel de foton intra in sectiunea p a semiconductorului, el poate fi absorbit aici. Intr-un corp solid atomii au o configuratie caracteristica fiecarui material. O configuratie care se repeta periodic in volumul materialului formeaza o retea cristalina In nodurile retelei cristaline se afla atomii, iar legaturile dintre acestia sunt realizate cu ajutorul electronilor care au sarcina electrica negativa si graviteaza in jurul nucleelor incarcate pozitiv. Daca electronii se deplaseaza liberi in reteaua cristalina, corpurile sunt bune conductoare de electricitate, iar daca electronii nu se pot deplasa liberi in reteaua cristalina corpurile nu sunt bune conductoare de electricitate. Metalele sunt bune conductoare de electricitate, iar izolatori nu sunt buni conductori de electricitate. Semiconductori se situeaza din punct de vedere al conductantei electrice intre metale si izolatori. Semiconductori sunt buni conductori de electricitate in momentul in care materialul ii se comunica energie din exterior, iluminare sau incalzire. Sub interactiunea energiei primite din exterior, electronii ies din starea in care se afla initial in reteaua cristalina si se deplaseaza liberi in retea. Energia de activare a electronilor este produsa prin iluminare sau incalzire. In semiconductori exista doua tipuri de purtatori de sarcini, electronii purtatori de sarcini negative si ioni pozitivi sau goluri purtatori de sarcini pozitive. Un gol sau o sarcina pozitiva ia nastere in momentul in care unui electron ii s-a comunicat energia de activare si paraseste atomul care devine, ion pozitiv. Daca un camp electric exterior obliga electronii sa se deplaseze ordonat, locurile ramase goale se deplaseaza in sens contrar miscarii electronilor. Semiconductorul in care numarul sarcinilor negative, electronii este egal cu numarul sarcinilor pozitive, goluri se numeste semiconductor intrinsec. O data cu comunicarea energie de activare, in material va creste numarul purtatorilor de sarcini negative si pozitive in mod egal, deoarece la smulgerea unui electron din legatura sa atomica apare simultan si un gol, se genereaza o pereche electron-gol. In felul acesta creste conductibilitatea electrica a semiconductorilor. Conductibilitatea semiconductorilor creste foarte mult cand acestia contin impuritati. Daca in reteaua cristalina a siliciului care are patru electroni de valenta, introducem un atom de arsen care are cinci electroni de valenta. Unul din electronii de valenta ai arsenului este in plus fata de numarul de electroni de valenta ai siliciului, iar in raport de satisfacerea legaturilor de valenta siliciu-arsen, electronul in plus este slab legat de atomul de arsen si devine liber. In acest caz atomul de arsen devine ion pozitiv. Siliciul impurificat cu arsen (electroni) este un semiconductor de tip n, iar arsenul este o impuritate care doneaza electroni. Daca in reteaua cristalina a siliciului care are patru electroni de valenta, introducem un atom de galiu care are trei electroni de valenta. Electronii de valenta ai galiului au in minus un electron fata de numarul de electroni de valenta ai siliciului, iar in raport de satisfacerea legaturilor de valenta siliciu-galiu, apare un gol legat de atomul de galiu. Daca iluminam semiconductorul siliciu-galiu, un electron de valenta din retea va completa electronul lipsa, iar atomul de galiu devine ion negativ. Siliciul impurificat cu galiu (goluri) este un semiconductor de tip p, iar galiu este o impuritate acceptoare de electroni. Semiconductoare impurificate controlat sunt semiconductoare extrinseci. Semiconductoarele de tip n care au un exces de sarcini negative, electroni se numesc purtatori de sarcini majoritare. In aceste semiconductoare de tip n exista si purtatori de sarcini pozitive (goluri), dar in numar foarte mic se numesc purtatori de sarcini minoritare. Prin iluminare semicondutoarelor de tip n le comunicam energia de activare care duce la aparitia de perechi electron-gol, dar fiindca in semicondutorul de tip n exista deja foarte multi electroni liberi, numarul electronilor nou creati va fi foarte mic fata de numarul initial de electroni. Semiconductoarele de tip p care au un exces de sarcini pozitive (goluri) se numesc purtatori de sarcini majoritare. In aceste semiconductoare de tip p exista si purtatori de sarcini negative (electroni), dar in numar foarte mic se numesc purtatori de sarcini minoritare. Prin iluminare semicondutoarelor de tip p le comunicam energia de activare care duce la aparitia de perechi electron-gol, dar fiindca in semicondutorul de tip p exista deja foarte multe goluri libere, numarul electronilor nou creati va fi foarte mic fata de numarul initial de goluri. De aici, putem trage concluzia ca, prin iluminarea semiconductoarelor extrinseci se afecteaza doar numarul purtatorilor de sarcini minoritare, iar numarul purtatorilor de sarcini majoritare raman aproape neschimbate. In prezent, se utilizeaza semiconductori in care fenomenul conversiei fotovoltaice are loc la contactul intim dintre doi semiconductori, unul de tip n si altul de tip p, adica o jonctiune p-n. Semiconductori de acest tip se pot realiza din doi semiconductori realizati din bucati de materiale diferite sau din acelasi material. In ambele cazuri contactul lor se realizeaza mecanic. In cazul utilizarii unor bucati diferite de material pentru realizarea semiconductoarelor, de exemplu semiconductor din siliciu de tip n si semiconductor din germaniu de tip p, sau invers, jonctiunea dintre cei doi semiconductori se numeste heterojonctiune. In cadrul aceluiasi semiconductor putem realiza doua sectiuni, una de tip n si cealalta de tip p. Astfel, in semiconductoarele de siliciu in care avem doua sectiuni interiore adiacente, una de tip n si alta de tip p, jonctiunea obtinuta se numeste homojonctiune. In cazul sectiunii n a semiconductorului se afla mai multi electroni (majoritari) si foarte putine goluri (minoritari), iar in sectiunea p se afla mai multe goluri (majoritari) si foarte putini electroni (minoritari). Electronii majoritari din sectiunea n sunt foarte inghesuiti si tind sa paraseasca sectiunea n si sa treaca in sectiunea p. Electronii liberi in stare de inghesuiala din sectiunea n constranse sa stea intr-un domeniu finit, trec in sectiunea p in mod liber, poarta denumirea de difuzie. Daca nu intervine nici o alta cauza din exterior asupra acestei difuzii, ea continua pana ce numarul de particule se egaleaza intre cele doua sectiuni care reflecta principiul de energie minima si sileste atomii din material sa ocupe pozitii bine determinate in reteaua cristalina. Deplasarea electronilor din sectiunea n in p, in zona I raman ionii pozitivi, golurile, iar deplasarea golurilor din sectiunea p in regiunea n, in zona II raman ionii negativi, electronii. O trecere ulterioara a electronilor din zona I in zona II va fi franata de prezenta sarcinilor negative, electroni care au aceeasi sarcina electrica, se resping reciproc. O trecere ulterioara a golurilor din zona I in zona II va fi franata de prezenta sarcinilor pozitive, goluri care au aceeasi sarcina electrica, se resping reciproc. Concentratiile de electroni si goluri nu vor putea sa se uniformizeze in cele doua sectiuni n si p, ci se va stabili o situatie de echilibru pentru deplasarea electronilor si separat o situatie de echilibru pentru deplasare golurilor din aceleasi zone. In cazul acesta rezulta, sarcini pozitive +, necompensate in zona I si sarcini negative -, necompensate in zona II. In prezenta jonctiunii n-p si a fenomenului de difuzie s-au separat sarcinile pozitive de cele negative din sectiunile cu care ele se compensau initial. Ca atare, va apare un camp electric E intern si corespunzator o tensiune U intern in zonele I si II. Pe ansamblul celor doua sectiuni n si p sarcina negativa va echilibra sarcina pozitiva, pe ansamblu semiconductorul isi pastreaza neutralitatea electrica. Aceasta a fost comportarea unei jonctiuni p-n in echilibru termic fara actiuni perturbatoare exterioare. Daca supunem aceasta structura echilibrata intern actiunii luminii va avea loc o perturbatie externa. Daca lumina-fotonii va cadea pe sectiunea p a semiconductorului, ei sunt absorbiti aici. Daca energia fotonilor este mai mare decat energia de activare, va genera perechi perechi electroni-goluri, iar daca energia fotonului este mica, el va trece prin semiconductor cedandu-si energia partial sau total retelei cristaline care se va incalzi fara a putea insa produce perechi de purtatori. Electronii si golurile nou create se misca liber in interiorul sectiunii p prin fenomenul de difuzie. Electronii ajung la jonctiune unde vor fi atrasi de sarcina pozitiva a zonei I si vor trece jonctiunea. Golurile vor fi respinse de zona I si sunt nevoite sa ramana in sectiunea p. Astfel apare o separare a purtatorilor de sarcina nou creati si prezenta campului electric E intern la jonctiune, ca urmare in sectiunea p apare o sarcina necompensabila pozitiva. Daca lumina-fotonii va cadea pe sectiunea n a semiconductorului, ei sunt absorbiti aici. Daca energia fotonilor este mai mare decat energia de activare, va genera perechi perechi electroni-goluri. Electronii si golurile nou create se misca liber in interiorul sectiunii p prin fenomenul de difuzie. Golurile fiind in exces ajung la jonctiune unde vor fi atrasi de sarcina negativa a zonei II si vor trece jonctiunea. Electronii vor fi respinsi de zona I si sunt nevoite sa ramana in sectiunea n, ca atare in aceasta sectiune n apare o sarcina necompensata negativa. Deci, in urma interactiunii fotonilor cu semiconductorul, in interiorul acestuia apar sarcini electrice pozitive in sectiunea p si sarcini electrice negative in sectiunea n si a unui camp electric E foto cu sensul opus campului E intern. Daca numarul de fotoni este suficient cele doua campuri se anuleaza reciproc si nu mai poate exista camp intern care sa separe purtatorii de sarcina. Aceasta este conditia ce determina tensiunea in gol a homojonctiunii U intern. Daca inchidem circuitul pe o rezistenta de sarcina E prin acesta va trece un curent, deci se consuma o energie electrica ce reprezinta o fractiune din energia fotonilor incidenti. Fractiunea de energie a fotonilor incidenti se numeste randament n si caracterizeaza un anumit tip de fotoconvertor. Pana in prezent s-au realizat celule fotovoltaice cu un randament de aproximativ 11%. O celula fotovoltaica din siliciu se compune dintr-o placuta de siliciu de tip n, pe care se obtine o sectiune de tip p prin difuzia unei impuritati acceptoare, realizandu-se o jonctiune p-n, electrodul superior care in unele cazuri este acoperit cu un strat de protectie transparent si un electrod inferior. In prezent se utilizeaza baterii fotovoltaice confectionate din astfel de celule fotovoltaice pentru conversia energiei solare in energie electrica. Satelitii si navele cosmice sunt echipate si functioneaza cu ajutorul unor baterii fotovoltaice. In cazul conversiei termoelectrice au loc fenomene care apar in conductori si semiconductori si se caracterizeaza prin interdependenta dintre marimile termice si cele electrice. Efectul Seebeck este folosit pentru conversia energiei termice in energie electrica. Doua bare metalice de cupru Cu (sectiunea pozitiva) si fier Fe (sectiunea negativa) sunt unite printr-un contact (lipite, sudate sau presate). Daca se incalzeste un contact, prin circuit se stabileste un curent electric, apare o tensiune electromotoare numit efect Seebeck. Valoarea tensiunilor electromotoare termoelectrice sunt foarte reduse de ordinul microvoltilor/grad intre doua contacte. Efectul Seebeck poate sa apara si in semiconductoare. Un semiconductor de tip p este alcatuit dintr-un semiconductor si doi electrozi metalici (platina) avand coeficientul Seebeck a metal. Daca extremitatea din stanga o mentinem la o anumita temperatura Tc, iar pe cea din dreapta la o temperatura mai mica Tr si conectam un voltmetru V in circuit, acesta va indica valoarea tensiunii electromotoare Seebeck produsa:

E = (ascd - ametal)DT unde, ascd este coeficientul Seebeck al semiconductorului, ametal coeficientul Seebeck al metalului, iar DT reprezinta diferenta de temperatura: DT = Tc - Tr Prin incalzirea semiconductorului de tip p capatul cald Tc va deveni mai negativ decat capatul rece Tr. In conversia fotovoltaica putem mari concentratia purtatorilor de sarcina prin iluminare, iar in cazul acesta putem mari concentratia purtatorilor de sarcini prin incalzire, daca ii comunicam o energie mai mare decat cea de activare. In semiconductorul de tip p concentratia golurilor este mai mare la partea dreapta, decat la partea stanga. In astfel de situatii cand apar neuniformitati in concentratii a sarcinilor electrice, tendinta este de uniformizare in timp prin difuzie. Golurile difuzeaza de la dreapta la stanga, capatul rece Tr devine mai pozitiv, decat cel cald Tc in urma curentului de difuzie provocat de difuzia golurilor. Ca atare, va apare un camp electric intern cu sensul din figura care tinde sa deplaseze golurile in sens invers difuziei existand o tendinta de uniformizare a sarcinilor care genereaza un curent de camp de sens contrar. In conditii de echilibru stationar cei doi curenti sunt egali si prin material nu apare nici un curent rezultant. Echilibru stationar este aceea forma de echilibru in care mai multe actiuni simultane externe asupra unui sistem fizic se anuleaza reciproc, spre deosebire de echilibru termodinamic caracterizat prin absenta oricarei actiuni exterioare. In cazul in care concentratia purtatorilor de sarcini variaza foarte putin cu incalzirea, apare o mica diferenta de potential intre extremitati, golurile se deplaseaza mai usor de la dreapta la stanga decat invers, datorita faptului ca, vin dintr-o regiune calda si au energii cinetice mai mari. Intr-un semiconductor de tip n fenomenele sunt similare, singura deosebire fiind semnul diferit al purtatorilor de sarcina, se obtin sarcini negative la capatul rece Tr. Pentru a mari energia electrica provenita din incalzirea materialelor semiconductoare se folosesc termocuple elementare cu semiconductori. Un termocuplu elementar cu semiconductori este format din doi semiconductori, unul de tip n si altul de tip p conectati prin intermediul unor electrozi metalici. Un electrod incalzit este jonctiunea calda Tc, mentinut la o anumita temperatura de o sursa caldura, iar celalalt electrod este jonctiunea rece Tr, mentinut la o temperatura Tr mai mica decat Tc printr-un dispozitiv de racire. Tensiunea electromotoare E este proportionala cu diferenta de temperatura:

DT = Tc - Tr Termocuplu elementar cu semiconductori este echivalent cu un generator electric E avand o rezistenta interioara ri ce furnizeaza o putere electrica:

P = UI

unde U este tensiunea electrica, iar I intensitatea curentului electric unei rezistente de sarcina R, daca se mentine diferenta de temperatura:

DT = Tc - Tr Jonctiunea calda primeste fluxul termic Qc, iar jonctiunea rece cedeaza fluxul termic:

Qr = Qc - P Puterea maxima P se obtine la adaptarea generatorului cu sarcina ri = R si atunci:

Pmax = E2/4ri In cazul acesta randamentul maxim al termocuplului este de:

hmax = Pmax/Qc

care arata ca:

hmax = Tc - Tr/Tr . f (Z . Tm)

cu temperatura medie:

Tm = 1/2(Tc + Tr) Randamentul este proportional cu randamentul ciclului Carnot din principiul al doilea al termodinamici, corespunzator temperaturilor Tc si Tr si cu o functie f de gradul factorului de merit al semiconductorului Z si temperaturii medii Tm. Factorul de merit al semiconductorului Z, depinde de proprietatile semiconductorului:

Z = a2 q . k)

unde a este coeficientul Seebeck, G, rezistivitatea si k conductibilitatea termica a semiconductorilor. Un semiconductor are o conversie termoelectrica mai buna cu cat factorul de merit Z este mai mare si rezistenta la temperaturi foarte ridicate. Cu ajutorul acestor termocuple elementare cu semiconductori s-au obtinut baterii de termoelemente. Materialele utilizate pentru realizarea termocuplelor elementare cu semiconductori sunt alese in functie de domeniul temperaturii la care este folosit termocuplu. In prezent se utilizeaza trei grupe de interes termodinamic. Pentru temperaturi Tc = 1000oC - Tr = 90oC se folosesc solutii solide de germaniu Ge si siliciu Si in proportie de 70 - 80 %, dopate cu bor B pentru semiconductori de tip p si cu fosfor P pentru semiconductori de tip n, avand un factor de merit Z = 5,5 . 10/grad pentru care se obtine un randament hmax = 10%. Pentru temperaturi Tc = 550oC -Tr 90oC se utilizeaza semiconductori din telura de plumb PbTe dopate cu iod I pentru semiconductorul de tip n si cu sodiu Na pentru semiconductorul de tip p, avand un factor de merit Z = 8,5 . 10-4/grad, de unde rezulta un randament hmax = 6 %. Pentru temperaturi Tc = 250oC - Tr = 90oC se folosesc semiconductor din telura de bismut Bi2Te3 si cuprinde solutii solide, Bi2Te3 - Bi2Se3 pentru semiconductori de tip n si Bi2Te3- Sb2Te3 pentru semiconductori de tip p, avand un factor de merit Z = 1,6 . 10-3/grad, avand un randament hmax = 4 %. Prin marirea temperaturii randamentul Carnot creste de la 30 la 71,5 %, iar produsul Z . Tm scade de la 0 la 0,45%, iar pentru a creste randamentul global de conversie se folosesc termocupluri elementare cu semiconductori in cascada. Un sistem care sa functioneze intre temperaturile 90oC si 1000oC este realizat din semiconductori Bi2Te3 care functioneaza intre 90oC si 250oC, semiconductori PbTe intre 250oC si 500oC si semiconductori GeSi intre 500oC si 1000oC. Se poate creste randamentul in acest mod pana la 14%. In cele prezentate anterior avem doua conversii de energie, una fotovoltaica si una termoelectrica. In conversia fotovoltaica lumina se transforma in curent electric, iar in conversia termoelectrica caldura este transformata in curent electric. Conversia fotoelectrica si termoelectrica, utilizate separat randamentul lor este foarte redus. Solutia ar fi unirea conversiei fotovoltaice cu conversia termoelectrica intr-o singura conversie fototermoelectrica pentru a avea un randament global mai ridicat. Energia radianta luminoasa si termica emisa de suprafata exterioara a solenoidului de sticla sub forma de lumina de culoare violeta si caldura ar putea fi absorbita si transformata in curent electric prin asocierea conversiei fotovoltaice cu cea termoelectrica formand o baterie fototermoelectrica. Bateria fototermoelectrica este alcatuita din cinci nivele de semiconductoare dispuse in cascada. Pornind de la partea unde are loc absorbtia energiei radiante luminoase si termice, primele doua nivele sunt alcatuite din: semiconductoare de siliciu (Si), al treilea din semiconductoare de germaniu si siliciu (GeSi), al patrulea din semiconductoare din telura de plumb(PbTe) si al cincelea din semiconductoare din telura de bismut(Bi2Te3), toate aceste semiconductoare sunt prevazute cu electrozi metalici. Lumina si caldura sunt emise concomitent, primele doua nivele transforma lumina in curent electric, iar celelalte trei nivele preiau caldura provenita prin incalzirea primelor doua nivele, caldura ce se extinde si la aceste trei nivele. Caldura se pierde treptat prin racire si se transforma in curent electric. Asocierea acestor doua conversii ar duce la o crestere a randamentului global. De asemenea, pentru a creste randamentul global de energie, propun in cazul acesta inlocuirea solenoidului de sticla cu un alt solenoid confectionat din cuart care se cunoaste ca, prezinta proprietati mult mai bune decat sticla, privind transparenta radiatiilor care trec prin cuart. In jurul solenoidului de cuart la partea sa exterioara montam un ansamblu format din patru baterii fototermoelectrice care inconjoara in totalitate suprafata exterioara a acestuia. Inchidem acest spatiu dintre partea exterioara a solenoidului de cuart 1 si panourile (bateriile) fototermoelectrice 2 cu doua capace metalice 3 asezate la extremitatile solenoidului si panourilor fototermoelectrice, obtinand doua sisteme atomice, unul izolat f iar celalalt neizolat a, avand polaritatea electromagnetica pozitiva S si negativa N, constituind un generator cuantic. Solenoidul de cuart este fixat pe doi suporti etansi de sustinere 4. In sistemul atomic izolat f are loc emisia energiei radiante luminoase si termice de suprafata exterioara a solenoidului de cuart care este absorbita de panourile fototermoelectrice si transformata in curent electric continuu. Pentru a nu apare si alte particule existente in atmosfera care ar ingreuna emisia si absorbtia energiei, acest spatiu se videaza prin supapa de vidare 5. In sistemul atomic neizolat a pe la polaritatea electromagnetica pozitiva S are loc absorbtia particulelor, descompunerea, formarea plasmei, accelerarea particulelor descompuse si fuziunea lor, ducand la alcatuirea unor noi particule, ce sunt insotite de o anumita cantitate de energie care sunt emise pe la polaritatea electromagnetica negativa N in spatiu. Generatorul cuantic are doua circuite electrice U1 si U2. Circuitul electric U1 format din sursa G, balastul L, rezistori de amorsare R1 si R2, ampermetrul A, voltmetrul V si intrerupatorul I este circuitul de punere in functiune a generatorului cuantic. Sursa G de curent electric continuu alimenteaza cu energie electrica solenoidul de cuart. Acesta va emite energie atat la suprafata sa exterioara in sistemul atomic izolat f, cit si la suprafata sa interioara in sistemul atomic neizolat a. Energia radianta luminoasa si termica emisa in sistemul atomic izolat f de solenoidul de cuart este absorbita de panourile fototermoelectrice care o transforma in curent electric. Circuitul U2 format dintr-un ampermetru A si un voltmetru V va indica prezenta unei tensiuni T. In acest moment se inchide circuitul U2 prin intrerupatorul Ia si se deschide circuitul U1 prin intrerupatorul I. In aceasta faza toata energia necesara functionarii generatorului cuantic este furnizata de energia acumulata in panourile fototermoelectrice care asigura autonomia acestuia. Circuitul U2 este prevazut cu un potentiometru P cu cursor C, conectat la bornele A si B ale circuitului pentru a utiliza numai o parte din energia electrica necesara functionarii solenoidului de cuart care va emite in continuare energie in sistemul atomic izolat f. Valoarea tensiunii depinde de pozitia cursorului C care creste cand cursorul C se deplaseaza spre A si scade cand cursorul C se deplaseaza spre B. Principala sursa de energie a generatorului cuantic este spirala sau solenoidul de cuart care odata pus in functiune aceasta va emite in mod continuu energie. E normal sa ne gandim la viitorul energiei si la posibilitatile energetice viitoare care sunt pe zi ce trece mai reduse, iar pretul de cost pentru obtinerea si utilizarea ei, este imens si in continua crestere. Remarcabil ar fi daca am putea construi si utiliza un asemenea generator cuantic pentru autonomia energetica a unei case, bloc de locuinte, etc., asigurand energia electrica si termica. Bateriile fototermoelectrice ar asigura functionarea atat a generatorului cuantic 1 cit si alimentarea cu energie electrica a unor consumatori electrici, iar energia emisa de sistemul atomic neizolat a printr-un tub de legatura 2, cu care se conecteaza generatorul cuantic la un cazan de incalzire 3, ar incalzi apa din acest cazan de incalzire centrala. Cu acest tip de generatoare cuantice se pot echipa nave care sa se poata deplasa cu usurinta in atmosfera terestra, mediul acvatic sau spatiul cosmic folosind drept combustibil energia particulelor mediului strabatut. Cercetarii privind posibilitatea utilizarii energiei mediului strabatut au mai fost facute. In revista Magazin nr. 35 (sambata 2 septembrie 1989) se relata despre un proiect denumit Nava secolului XXI-lea care se deplasa pe principiul efectului supraconductibilitatii. Ideea era in crearea unui camp magnetic, deosebit de puternic din cele mai noi materiale supraconductibile la o temperatura de minus 269fC. Apa era absorbita din mare si emisa cu forta, creand jetul de propulsie. Experimentul a avut totusi loc dupa trei ani, in primavara anului1992, fiind prezentat si la Televiziunea Nationala Romana. Utilizarea unor asemenea surse de energie pentru nevoile noastre ar fi mai curate din punct de vedere ecologic, nu ar mai polua atmosfera cu tot felul de gaze toxice, iar pretul de cost si de intretinere ar fi mult mai mic fata de actualele agregate si materii prime cunoscute si utilizate in prezent.