Wenn Kühlgeräte mit Strom aus Eigenwärme betrieben werden
Thermoelektrische Generatoren sind Geräte, die keinen Strom verbrauchen, da sie die benötigte Energie aus der von ihnen selbst erzeugten Wärme erhalten. Diese Generatoren wandeln die Wärme direkt in Strom um. Dazu nutzen Sie den sogenannten "Seebeck-Effekt" aus, bei dem durch eine Temperaturdifferenz zwischen zwei ungleichen elektrischen Leitern oder Halbleitern eine Spannung entsteht. Wenn einer dieser beiden Leiter oder Halbleiter erwärmt wird, fließen die erhitzten Elektronen zum kälteren Teil. Wird dieses Paar an einen elektrischen Schaltkreis angeschlossen, fließt ein indirekter Strom. Thermoelektrische Stromerzeugung wird vor allem in militärischen Anwendungen und Weltraumanwendungen, wie etwa beim Mars-Rover Curiosity, und normalerweise für Umgebungen mit mittleren bis hohen Temperaturen (von 250 Grad Celsius bis 1.200 Grad Celsius) eingesetzt. Um die thermoelektrischen Anwendungen für zivile Zwecke zu optimieren, muss die Technik an niedrigere Temperaturen angepasst werden. Dies ist das Ziel des EU-finanzierten GETER-Projekts (Thermoelectric generation with residual heat energy) der Staatlichen Universität von Navarra in Spanien. Die Forscher an der Universität haben den Prototyp eines selbstkühlenden thermoelektrischen Geräts gebaut, das eine "freie" Kühlung von über 30 Grad Celsius erreicht. Ziel ist es, diesen Prototyp zu einem System weiterzuentwickeln, um Umsetzer und Transformatoren zu betreiben, die in Stromwerken eingesetzt werden, die mit erneuerbarer Energie - etwa Windenergie, Photovoltaik, solarer Thermoelektrik und Wasserkraft - funktionieren. "In Betrieb erzeugen diese Geräte Wärme und müssen gekühlt werden", erklärt David Astrain-Ulibarrena, Forschungsleiter des Projekts. "Oft werden Wärmeaustauscher mit Ventilatoren verwendet, die an das Stromnetz angeschlossen sind und damit auch einen gewissen Stromverbrauch haben. "Wir nutzen den Wärmestrom aus, der von den Stromumsetzern und Transformatoren bei der Stromerzeugung ausgestrahlt wird, um die Ventilatoren zu betreiben", fügt er hinzu. "Damit erreichen wir die Kühlung des Gerätes und steuern seine Temperatur ganz ohne Stromkosten." Diese selbstkühlende thermoelektrische Anwendung ist nur eine Aktivität der Projektpartner. Sie verfolgen das Ziel, thermoelektrische Generatoren zu entwickeln, mit denen die Umwandlung von Wärmeenergie bei niedrigeren Temperaturen in elektrische Energie möglich ist, anders gesagt, für Restwärmeströme mit Temperaturen unter 250 Grad Celsius. "Die besten Aussichten für die thermoelektrische Stromerzeugung stehen im Zusammenhang mit der Nutzung freier Wärmequellen wie Restwärmeströme", so Prof. Astrain. "In Spanien werden 40 Prozent der Primärenergie in Form von Restwärme verschwendet. Mit konventionellen Systemen zur Stromerzeugung wie Dampf- und Gasturbinen lässt sich diese Wärmequelle nur schwer nutzen." Das Forschungsteam hat im Rahmen des Projekts ein Rechenmodell entwickelt und experimentell überprüft, mit dem gezeigt wird, dass pro Kubikmeter Abgasrohr ein (1) kW Strom erzeugt werden kann.Weitere Informationen finden Sie unter: http://www.unavarra.es
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