Große Effizienzgewinne durch extrem kleine Eigenschaften
Thermoelektrische Generatoren machen einen Temperaturunterschied nutzbar und verwandeln diesen in elektrischen Strom. Die Erwärmung eines Endes des thermoelektrischen Materials sorgt dafür, dass sich Elektronen von dem heißen Ende in Richtung des kalten Endes bewegen. Die Elektronen, die von der heißen auf die kalte Seite strömen, erzeugen eine elektrische Spannung. Derartige Geräte aus verschiedenen Materialien finden bereits bspw. bei portablen Kältegeräten und bei der Abkühlung von Autositzen Anwendung. Die am Projekt INNOVTEG(öffnet in neuem Fenster) (An innovative very low-cost thermo-electric technology for large-scale renewable solar energy applications) beteiligten Forscher waren bestrebt, thermoelektrische Materialien neuen Anwendungsbereichen zugänglich zu machen. Mit EU-Hilfe haben die Forscher Fortschritte hinsichtlich der Leistung nanostrukturierter thermoelektrischer Materialien erzielt. Thermoelektrische Materialien können Temperaturunterschiede in Elektrizität verwandeln, ein effizientes thermoelektrisches Material würde jedoch Elektrizität erzeugen, ohne Wärme abzugeben. Die meisten guten elektrischen Leiter sind ebenfalls gute Wärmeleiter. Die INNOVTEG-Lösung basierte auf kostengünstigen und reichlich vorhandenen Übergangsmetallsulfiden. Die thermoelektrische Effizienz von mehreren Dutzend verschiedener Materialien — einschließlich NiCr2S4 — wurde evaluiert, um die geeignetsten Materialien für zukünftige Entwicklungen zu identifizieren. Die Leistung der ausgewählten Materialien wurde über moderne Synthesetechniken wie etwa die Nanostrukturierung verbessert. Konkret wurden aus verschiedenen Sulfiden synthetisierte Nanopulver zunächst beschrieben und dann in dichten Scheiben thermoelektrischen Materials konsolidiert. Die vom INNOVTEG-Team durchgeführte Modellierung zeigte, dass die entwickelten Materialien den Entwurf eines thermoelektrischen Systems ermöglichen, das in Gebäude integriert werden kann. Der Prototyp eines thermoelektrischen Generators wurde in ein Testpanel integriert und auf Sicherheit und Leistung hin getestet. Der thermoelektrische INNOVTEG-Generator soll einen Output von ca. 30 W pro Quadratmeter unter einer Vielzahl europäischer Klimabedingungen erreichen. Hierdurch könnte die neue Technologie neben der bestehenden Photovoltaikindustrie vermarktet werden.
Schlüsselbegriffe
Thermoelektrischer Generator, Elektrizität, Solarenergie, Übergangsmetall, Nanopulver
