Nutzbare Energie aus Abwärme
In der Umwelt gibt es sehr viele kleine Mengen von Energie in Form von Wärme, Licht, Schall und Schwingungen. Der größte Teil dieser Energie wird verschwendet. Diese Einzelquellen sind so klein, dass sie Geräte nicht ausreichend mit Energie versorgen können, und eine effiziente und kosteneffektive Technik, um sie zu nutzen, war bislang nicht verfügbar. Bei der sogenannten Energieernte nutzen Geräte Energie von einer oder mehreren Quellen, speichern und akkumulieren sie und wandeln sie sogar in eine nützlichere Form für eine bestimmte Anwendung um. Das EU-finanzierte Projekt NEXTEC (Next generation nano-engineered thermoelectric converters - From concept to industrial validation) verwendet nanostrukturierte Skutterudite (SKT) und Wismut-Tellurid, um TE-Module für elektrische Energie und Kühlung zu entwickeln. Aufgrund der Hochtemperatur-TE Eigenschaften von SKT eignet sich dieses Material für die Abwärmenutzung in Fahrzeugen bei Temperaturen von ca. 600°C. Neben der guten Leistung bei hohen Temperaturen löste das neu entwickelte Material auch viele Probleme im Zusammenhang mit thermischer Ausdehnung und thermischen Belastungen. Die Wissenschaftler entwickelten Prüfstände und Simulationsmodelle, um die Leistungsfähigkeit der entwickelten Stromerzeugungsmodule zu testen. Eine umfassende Ökobilanzanalyse von SKT-basierten TE-Modulen wurde durchgeführt, um die ökologischen und toxikologischen Auswirkungen des Nanomaterials für die Stromerzeugung aus Autoabgasen zu ermitteln. Cytotoxizitätsstudien von SKT ließen darauf schließen, dass ihre Toxizität wahrscheinlich ähnlich der von ihren Metallkomponenten ist. Die nanostrukturierten SKT reduzieren die Wärmeleitfähigkeit und helfen, mehr Strom an Autos zu liefern. Ein solches Material könnte auch Einsatz in Branchen finden, in denen Wärme verschwendet wird. NEXTEC führte zu mehr als 40 Publikationen in Konferenzpräsentationen und Fachzeitschriften.
Schlüsselbegriffe
Abwärme, Nanotechnologie, thermoelektrisch, elektrische Energie, Autoabgase, Skutterudite
