Abwärme nutzen – Energieeffizienz steigern

Fraunhofer IPM entwickelt thermoelektrische Module und Systeme auf Basis neuer und bekannter Materialien für die Verstromung von Abwärme

Thermoelektrische Nutzung von Abwärme

In Verbrennungsprozessen gehen heute über 60 Prozent der im Kraftstoff chemisch gebundenen Energie verloren – vor allem als Abwärme. Ein prominentes Beispiel ist das Automobil, bei dem lediglich ein Drittel der im Treibstoff chemisch gespeicherten Energie zur Fortbewegung genutzt wird. Aber auch in industriellen Verbrennungsanlagen, Schmelzöfen (z. B. in der Metall- und Glasindustrie) sowie in Trocknungsanlagen (z. B. in der Zementproduktion) bleiben große Mengen an Wärmeenergie ungenutzt.

Weltweit arbeiten Forscher mit Hochdruck an den Voraussetzungen für die thermoelektrische Abwärmeverstromung. Dazu gehören vor allem effizientere TE-Materialien und optimierte Fertigungsprozesse, an denen Wissenschaftler am Fraunhofer IPM forschen.

Eigentliche Träger der Energiewandlung sind verschiedene, teilweise gut bekannte, und industriell verarbeitbare Halbleitermaterialien. Verbindet man zwei unterschiedliche thermoelektrisch aktive Materialien miteinander und erzeugt eine Temperaturdifferenz an den Verbindungsstellen, so entsteht ein elektrisches Feld. Legt man umgekehrt Strom an die verbundenen Halbleitermaterialien an, so ergibt sich ein Temperaturgefälle zwischen den Verbindungsstellen. Wie effizient Strom erzeugt wird und wie effizient der Kühleffekt ist, hängt maßgeblich von der Güte des thermoelektrischen Materials ab. Bereits jetzt werden in Bereichen der Telekomunikation, Elektronik-Kühlung und im medizinischen Bereich thermoelektrische Module zu Kühlzwecken eingesetzt. Für die Abwärmeverstromung entwickelt Fraunhofer IPM thermoelektrische Module und Systeme auf Basis neuer und alter Materialien für Blockheizkraftwerke und für Kraftfahrzeuge. Dadurch werden die Langzeitstabilität und Wartungsfreiheit für zukünftige Anwendungen und deren Lebensdauer-Erwartung untersucht.  

Öffentlich geförderte Projekte im Bereich »Abwärmenutzung mit Thermoelektrik«