TE-Modul Simulation Comsol
© Fraunhofer IPM
FE-Simulation eines thermoelektrischen Moduls in COMSOL Multiphysics®: Schnittansicht der Temperaturverteilung in den TE-Schenkeln und dem Substratmaterial

Performance und Zuverlässigkeit von Systemen optimieren

Thermische Simulationen helfen uns, das Verhalten funktioneller Materialen unter spezifischen Bedingungen zu verstehen. Damit sind wir in der Lage, die Materialien optimal in Komponenten und Systemen zu integrieren – für maximale Leistungsfähigkeit und Lebensdauer.

Thermische Simulationen

Elektrokalorische Komponenten - Simulation
© Fraunhofer IPM
FE-Modell einer elektrokalorischen Mehrlagenkomponente (COMSOL Multiphysics®) zur thermischen Bauteiloptimierung

Fraunhofer IPM hat langjährige Erfahrung bezüglich der Verwendung thermoelektrischer und kalorischer Materialien in thermischen Energiewandlern, sei es zur Verstromung von Abwärme oder zum effizienten Kühlen. Essentiell für die Leistungsfähigkeit und auch Langlebigkeit der Systeme ist die thermische Integration dieser funktionellen Materialien. Eine optimale thermische Anbindung sorgt für maximale Performance und Lebensdauer der jeweiligen Systeme. Voraussetzung dafür sind thermische Simulationen wie zum Beispiel:

  • phänomenologische Beschreibung der thermodynamischen Prozesse in kalorischen Materialien
  • Untersuchung thermisch induzierter mechanischer Spannungszustände in elektrokalorischen Komponenten oder elastokalorischen Bauteilen
  • geometrische Optimierung thermoelektrischer Module zur Lastpunktanpassung

Bei der thermischen Modellierung decken wir ein breites Spektrum an Fragestellungen und Aspekten ab:

  • Berechnung der Effizienz thermoelektrischer Module und System
  • thermische Ankopplung thermoelektrischer Module bzw. kalorischer Komponenten an bestimmte Umgebungsbedingungen
  • Berechnung von optimierten Bauteilgeometrien
  • Einfluss der Materialparameter auf die Performance von Modulen und Systemen
  • Bestimmung thermischer Gradienten und daraus resultierender mechanischer Spannungen in kalorischen Komponenten

Weitere Informationen

 

Leitprojekt ElKaWe

Elektrokalorische Wärmepumpen

Sechs Fraunhofer-Institute entwickeln elektrokalorische Wärmepumpen als Alternative zur Kompressor-Technologie.

Projekt MagMed

Gemeinsam mit Industriepartner arbeiten wir im Projekt MagMed an effizienten, kältemittelfreien Tiefkühlschränken für die Medizintechnik auf Basis von magnetokalorischer Technologie.  

Projekt Elasto-Cool

Im Projekt Elastocool werden hocheffiziente elastokalorische Wärmepumpen zum Kühlen und Heizen entwickelt.

Projekt TE-BHKW

Effizienzsteigerung von BHKW durch thermoelektrische Stromerzeugung

Projekt HochPerForm

Im Projekt HochPerForm arbeiten drei Fraunhofer-Institute gemeinsam an der Performanz hochkompakter, schneller Aktoren auf Basis von Formgedächtnislegierungen.