Abwärme direkt in Strom wandeln

Beim Automotor, bei der Beheizung des Hauses und in industriellen Prozessen – überall wird ein Teil der eingesetzten Energie als Abwärme an die Umgebung abgegeben. Thermoelektrische Generatoren können dieses bisher größtenteils ungenutzte Energiereservoir erschließen. Das neue BINE-Themeninfo Thermoelektrik: Strom aus Abwärme (I/2016) stellt auf 24 Seiten die technischen Grundlagen, laufende Forschungsprojekte und aussichtsreiche Anwendungsgebiete vor.

Thermoelektrik funktioniert in zwei Richtungen: Sie kann Wärme direkt in Strom umwandeln oder, als sogenanntes Peltierelement, mit elektrischer Energie Kälte erzeugen. Vereinfacht bestehen thermoelektrische Elemente aus zwei verschieden leitfähigen Materialien, deren elektrische Kontakte sich in unterschiedlichen Temperaturbereichen befinden. Durch die Differenz zwischen beiden Temperaturen entsteht eine elektrische Spannung und damit Strom. Mittlerweile sind die Elemente in der Lage bis zu 1000 Watt zu erzeugen. Neue Materialien werden größere Temperaturdifferenzen verarbeiten können und damit noch höhere Leistungen erzeugen. Großer Vorteil von thermoelektrischen Elementen ist, dass sie vibrationsfrei, geräuschlos und ohne bewegliche Teile arbeiten. Damit sind sie vergleichsweise wartungsarm und langlebig.  

In einem thermoelektrischen Generator erzeugt der Wärmefluss einen elektrischen Strom Bildquelle: Fraunhofer - Institut für physikalische Messtechnik

Bisher werden thermoelektrische Elemente insbesondere in der Raumfahrt, wie beispielsweise im Marsrover Curiosity, für energieautarke und wartungsfreie Sensoren, für die Kühlung von elektrischen Geräten sowie in lautlosen Hotelkühlschränken und Campingkühlboxen eingesetzt. Zukünftig könnten die Elemente eine stärkere Rolle im Automobilbau, zum Beispiel für eine Unterstützung der Bordstromversorgung, und in der industriellen Abwärmenutzung spielen. Dr. Jan König, vom Fraunhofer-Institut für physikalische Messtechnik, koordinierte für dieses BINE-Themeninfo eine Gruppe von Autoren, die in deutschen Forschungsinstituten und Firmen zu diesem Thema arbeiten.

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