Thermoelektrische Lösungen zur Erzeugung elektrischer Energie aus Abwärme

Nur ein Bruchteil der Energie aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe wird in mechanische oder elektrische Energie umgewandelt und der Großteil der Energie wird in Form von Wärme freigesetzt und als Verlust abgeschrieben. Eine EU-Initiative entwickelte thermoelektrische Materialien, die eine Lösung für dieses Energieproblem bieten könnten.

Energie

Zwar ist seit langem bekannt, dass Abwärme in Energie umgewandelt werden kann, aber die Effizienz von frühen thermoelektrischen Stromerzeugungssystemen war so gering, dass ihre Anwendungen beschränkt wurden. Das EU-finanzierte Projekt POWER DRIVER (An innovative environmentally friendly thermo-electric power generation system for automotive and marine applications that is powered by exhaust waste thermal energy to reduce fuel consumption) befasste sich mit dem Entwurf thermoelektrischer Generatoren, die für den Einsatz bei der Rückgewinnung von Automobilabwärme in Masse produziert werden könnten. Es wurden zwei kleine thermoelektrische Generatoren entwickelt: einer aus Silizid-Materialien und einer aus Tellurid-Materialien. Auf Silicid und Bleitellurid basierende Materialien wurden synthetisiert und mit Funkenplasmasintern zu thermoelektrischen Materialien verarbeitet, deren Leistung mit der von in der Literatur beschriebenen Materialien vergleichbar ist. Für jeden Generator wurden separate Verbindungstechniken entwickelt, basierend auf den Arbeitstemperaturen, die zuvor für jedes Modul berechnet wurden. Ein Heißluftabgaswärmetauscher wurde entwickelt und optimiert. Dies trug dazu bei, die Wärmeübertragung zu maximieren, indem nicht zu viel Abgasgegendruck produziert und gleichzeitig ein positiver Nettokraftstoffverbrauch beibehalten wurde. Auch Kühlplatten hat das Team entwickelt, erstellt und validiert. Die thermoelektrischen Vorrichtungen wurden mit Steuer- und Leistungselektronik integriert. Das integrierte Automobilsystem wurde auf einem voll instrumentierten Heißluftprüfstand montiert, um die Abgase aus einem Zweiliter-Benzinmotor zu simulieren. Produkthandbücher wurden ausgearbeitet und Veranstaltungen für den Technologietransfer organisiert. Ein Business-Plan konzentrierte sich auf die Entwicklung von innovativer Kerntechnologie, die den Projektpartnern ermöglichen wird, eine Führungsrolle bei der Entwicklung von thermoelektrischen Generatoren in der Automobil- und Schiffsindustrie zu übernehmen. Andere Anwendungen und Zielmärkte wurden ebenfalls identifiziert. Die thermoelektrischen Materialien erfordern Folgeprojekte, die die Ergebnisse von POWER DRIVER in vollem Umfang nutzen und darauf aufbauen werden. Nur dann werden die ganzen sozioökonomischen und ökologischen Vorteile eines Systems, mit dem sich elektrische Energie aus Abwärme erzeugen lässt, zu sehen sein.