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Technology Review

Strom aus Auto-Abwärme

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Forscher konnten die fast fünfzig Jahre lang stagnierende Effizienz von Thermoelektrischen Generatoren (TEG) mehr als verdreifachen. Damit könnte beispielsweise aus der Abwärme von Autos Energie gewonnen werden, berichtet Technology Review in seiner aktuellen Ausgabe 02/08 (seit dem 24. 1. am Kiosk oder portokostenfrei online zu bestellen).

Die Umwandlung von Wärme in elektrischen Strom beruht auf dem Seebeck-Effekt. Wie effizient ein Material Wärme in Strom umwandelt, wird mit dem so genannten ZT-Wert angegeben. Jahrzehntelang stagnierte dieser Wert bei 1, doch zuletzt konnten Forscher ihn bis auf etwa 3,5 verbessern. Dazu mussten sie allerdings "die Physik austricksen", erklärt Harald Böttner, Leiter der Abteilung für Thermoelektrische Systeme am Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik in Freiburg. Denn für einen guten Wirkungsgrad bei der Umwandlung muss die thermische Leitfähigkeit klein, die elektrische aber groß sein – beide Größen sind aber eng miteinander verkoppelt.

Den Durchbruch brachte Anfang dieses Jahrzehnts die Nanotechnologie. Beim heute am häufigsten verfolgten Ansatz werden nanometerdünne Lagen aus thermoelektrisch unterschiedlich aktivem Material aufeinandergelegt. Die dadurch entstehenden Grenzflächen behindern den Wärmetransport, nicht aber den Strom. Dirk Ebling, ebenfalls Forscher am Freiburger Fraunhofer-Institut, setzt auf eine weitere Methode. Statt dünner Schichten nutzt er ein Gemisch reiner Thermoelektrika, die aber keinen gemeinsamen Kristall bilden, sondern aus verpressten Nano-Kristallen bestehen.

Nun hat ein weltweites Wettrennen begonnen, diese Erkenntnisse auf die Produktion im großtechnischen Maßstab zu übertragen. "Wem das zuerst gelingt, der kann sich eine goldene Nase verdienen", sagt Böttner. Die Fraunhofer-Forscher arbeiten derzeit mit BASF an TEGs, die Abwärme von Autos ernten sollen. Die Rekord- Effizienzen aus dem Labor werden es dabei wohl nicht bis auf den Markt schaffen. Doch schon ab einem ZT-Wert von 1,5 gilt eine breite wirtschaftliche Nutzung als rentabel; und bei einer Gütezahl von 2 rechnet Böttner mit einer Verzehnfachung des Marktvolumens. (wst)

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