Thermoelektrische Generatoren vom Fließband

  • 28. July 2016

Pilot-Fertigung ebnet Weg für den indus­tri­ellen Ein­satz.

Thermoelektrische Generatoren gewinnen Strom aus Abwärme. Inte­griert man solche Gene­ra­toren in den Abgas­strang von Verbren­nungs­motoren, so wird ein Teil der sonst unge­nutzten Motor-Abwärme in elek­tri­schen Strom umge­wandelt. Dieses „Energy Harvesting“ ent­lastet bei Fahr­zeugen die Licht­maschine, bei Block­heiz­kraft­werken erhöht es die Effi­zienz. Auch in energie­inten­siven Indus­trien wie der Stahl­her­stellung kann diese Techno­logie einen Teil der an­sonsten durch Abwärme verlo­renen Energie nutz­bar zu machen. Die Ver­brei­tung dieser Techno­logie scheitert jedoch bislang an der auf­wändigen und damit teuren Modul­her­stellung.

Fertigungsanlage

Abb.: Die halbautomatische Pilot-Ferti­gung für thermo­elek­trische Hoch­tempe­ra­tur­module er­laubt deut­lich höhere Stück­zahlen als bis­her – bei gleich­blei­bend hoher Qua­li­tät. (Bild: Fh.-IPM)

Das Fraunhofer-Institut für physikalische Mess­technik IPM hat jetzt eine welt­weit ein­malige Pilot-Fertigung für thermo­elek­trische Hoch­tempe­ra­tur­module ent­wickelt und in Betrieb genommen. Mit dieser halb­auto­mati­sierten Produk­tions­linie lassen sich bis sechs­hundert Grad Celsius stabile, thermo­elek­trische Module in größeren Stück­zahlen erst­mals deut­lich kosten­günstiger her­stellen. In der Folge werden Demon­stra­toren und Proto­typen von Gesamt­systemen eben­falls deut­lich preis­werter. Thermo­elek­trische Gesamt­systeme zur Abwärme­nutzung ent­halten oft bis zu einige hundert Module.

Die teilautomatisierte Fertigung ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zum indus­tri­ellen Einsatz thermo­elek­trischer Module. Denn dieser setzt eine Massen­fertigung der Module und damit eine Senkung der Stück­kosten voraus. Dank günsti­gerer Herstel­lungs­kosten könnten thermo­elek­trische Genera­toren in naher Zukunft selbst bei kleinen Block­heiz­kraft­werken die Strom­aus­beute erhöhen. Solche kleinen BHKW werden heut­zu­tage zur kombi­nierten Strom- und Wärme­erzeugung in Einzel­gebäuden ein­ge­setzt. Ein ähn­liches Szenario gilt für den Ein­satz in Brenn­wert­thermen. Im nächsten Schritt wollen die Forscher nun für verschiedene Block­heiz­kraft­werke jeweils bis zu einige hundert thermo­elek­trische Module zu einem thermo­elek­trischen Gene­rator zusammen­schalten, mit geeig­neten Wärme­tauschern ver­binden und so die Strom­pro­duktion aus deren Abwärme im kW-Maßstab demon­strieren.

Fh.-IPM / RK

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