Abwärmenutzung durch Thermoelektrik
Gentherm
Untersuchungsergebnisse zeigen, dass die Gewinnung von elektrischer Energie aus Abgasverlustwärme mit thermoelektrischen Generatoren in Fahrzeugen möglich ist. Doch eignet sich das Prinzip auch für die Großserienproduktion und eine signifikante Kraftstoffersparnis?
Seit etwa 200 Jahren sind die Eigenschaften thermoelektrischer Materialien bekannt. Thomas Seebeck und Jean Peltier haben im 19. Jahrhundert den Zusammenhang zwischen thermischen und elektrischen Effekten nachgewiesen. Es war Seebeck, der entdeckte, dass bei einigen Werkstoffen eine elektrische Spannung auftritt, wenn man sie einem Temperaturgradienten aussetzt. Je größer die Temperaturdifferenz ist, desto höher ist die erzeugte Spannung. Seit den 1960er-Jahren macht man sich den Seebeck-Effekt zunutze, um in Raumsonden Strom zu erzeugen. Das bekannteste Beispiel für den Einsatz eines thermoelektrischen Generators (TEG) in der Raumfahrt ist wohl der Mars-Rover „Curiosity“. Hier erzeugt ein Radioisotopen-TEG die gesamte benötigte elektrische Energie.
Der Nachweis, dass ein thermoelektrischer Generator ausreichend elektrische Leistung aus dem Abgas eines Straßenfahrzeugs gewinnen kann, ist im Jahr 2011 im Rahmen eines vom US-Energieministerium (Department of Energy, DOE) geförderten Projekts erbracht worden. Das Projekt, das von Herbst 2004 bis Herbst 2011 lief, ist in Zusammenarbeit mit BMW und Ford durchgeführt worden. Es ließ sich beweisen, dass sich das Konstruktionskonzept auch unter anspruchsvollen thermomechanischen Beanspruchungen, wie sie für Abgassysteme im Fahrzeugunterboden typisch sind, eignet.
Jetzt sollen die Prototypen in einem Folgeprojekt weiter verbessert werden. Aufbauend auf dem Erfolg des Vorgängerprojekts wurde im Oktober 2011 ein neues DOE-Projekt gestartet. Das Ziel dieses Folgeprojekts ist es nachzuweisen, dass mit einem Konstruktionskonzept, das sich für die Großserienproduktion von Personenkraftwagen eignet, eine signifikante Kraftstoffersparnis möglich ist. Die Arbeitsgruppe dieses Projekts setzt sich aus BMW und Ford, Tenneco sowie Gentherm als Projektleiter zusammen. Dazu werden Werkstoffsubstitution durch Skutterudit, bessere zylindrische Kartuschenbauweise und Serientauglichkeit untersucht. Die neuesten TEG-Prüflinge sollen Anfang 2014 verfügbar sein.
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