Energie aus Abwärme

Neue thermoelektrische Materialien könnten dazu beitragen, Wärmeverluste bei Lastkraftwagen, Luftfahrzeugen und Fabriken zurückzugewinnen. Die anfängliche Zusammensetzung eines Materials, die Verarbeitungsverfahren, die gebildeten Strukturen und die endgültigen Eigenschaften des Materials sind von Bedeutung.

Energie

Seitdem Brennstoffe teurer und ihre Auswirkungen auf die Umwelt spürbarer geworden sind, liegt es nahe, ihre Effizienz zu verbessern. Ein großer Anteil der Energie geht im LKW-Verkehr, in der Luftfahrt und in Fabriken durch Wärmeverluste verloren. Dieser Anteil kann bis zu 70 % der chemischen Energie des Erdölbrennstoffs betragen.Hochleistungsfähige, leichtgewichtige Module, die für Auspuffrohre verwendet werden, können einen Teil dieses Wärmeverlusts in elektrische Energie umwandeln. Das Projekt "Nanostructured energy-harvesting thermoelectrics based on Mg2Si" (THERMOMAG)(öffnet in neuem Fenster) ist hauptsächlich auf LKW, Kraftwerke und Fabriken ausgerichtet, da diese über das Potenzial für bedeutende Maßstabserhöhungen verfügen. Das hauptsächliche wissenschaftliche Ziel besteht im Verstehen des Verhaltens der thermoelektrischen (TE-) Materialien auf Mg2Si-Basis, von der anfänglichen Zusammensetzung bis hin zu den endgültigen Eigenschaften. Die Verarbeitungsverfahren und die gebildeten Strukturen, sowohl auf Mikro- als auch auf Nanoebene, sind von besonderem Interesse. Unter den vielen Projekterfolgen, die bisher erzielt werden konnten, finden sich eine Lieferkettenanalyse für Magnesium und Silizium, eine Lebenszyklusanalyse und eine Kosten-Nutzen-Analyse für LKW und PKW. Die Forscher untersuchten n- und p-Dotierung und wählten höhere Mangansilicide als alternative p-Materialien aus. Die Prüfungen des THERMOMAG-Projekts beinhalteten auch die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Laboratorien. Die Herstellung von Mg2Si aus Silizium-Nanopulver erwies sich in allen Phasen als problematisch. Es war nicht möglich, Pellets mit den gewünschten Eigenschaften herzustellen, doch eine alternative Methode, das Mischen von Pulvern mit verschiedenen Korngrößen, verlief erfolgreich. Die finalen nanostrukturierten Produkte verfügten nicht über die gewünschten thermoelektrischen Eigenschaften, und bei der Verwendung von Nanostrukturierung zur Verbesserung der TE-Eigenschaften von Mg2Si ist mit bedeutenden Einschränkungen zu rechnen. Die Forschung wird in dieser Hinsicht fortgesetzt. Da große Energiemengen in Form von Wärme in vielen Branchen und Verfahren verloren gehen, könnte auch ein kleiner Prozentsatz zurückgewonnener Energie zu spürbaren finanziellen Einsparungen führen. Auch die Umweltbelastung würde reduziert werden. Neben dem Straßenverkehr und der Luftfahrt könnte auch die Raumfahrt und die Industrie im Allgemeinen profitieren.