Fraunhofer IPM

Thermoelektrischer Generator soll Lichtmaschinen im Auto überflüssig machen

02.06.2008 | Redakteur: Hendrik Härter

Die ungenutzte Abwärme aus dem Auspuff soll zukünftig die Lichtmaschine überflüssig machen (Bildquelle: pixelio)
Die ungenutzte Abwärme aus dem Auspuff soll zukünftig die Lichtmaschine überflüssig machen (Bildquelle: pixelio)

Forscher arbeiten an einem thermoelektrischen Generator, der die Wärme von Autoabgasen in Strom verwandelt. Das Modul nutzt die Energie für die Bordelektronik. Das senkt den Kraftstoffverbrauch und hilft, den CO2-Ausstoß von Fahrzeugen zu verringern.

Viele technische Prozesse nutzen die eingesetzte Energie zu weniger als einem Drittel. Das gilt insbesondere für Automobile: Dort verpuffen zwei Drittel des Kraftstoffs ungenutzt als Wärme. Etwa 30% gehen über den Motorblock verloren, weitere 30 bis 35% als Abgase. Weltweit arbeiten Wissenschaftler daran, die ungenutzte Abwärme von Autos, Maschinen und Kraftwerken zu ernten, um deren Energieverbrauch zu senken.

Thermoelektrische Generatoren erzeugen elektrische Energie

Thermoelektrische Generatoren, kurz TEGs, verwandeln Wärme in elektrische Energie, indem sie ein Temperaturgefälle nutzen. Je größer die Temperaturunterschiede, desto mehr Strom können sie produzieren. Forscher am Fraunhofer Institut für Physikalische Messtechnik IPM entwickeln thermoelektrische Materialien, Module und Systeme für die Restwärmenutzung im Automobil.

„Im Abgasrohr herrschen hohe Temperaturen bis zu 700 °C und mehr“, sagt Dr. Harald Böttner, Leiter der Abteilung Thermoelektrische Systeme. „Der Temperaturgradient zwischen Abgasrohr und einer Kühlflüssigkeitsleitung beträgt somit bis zu mehreren 100 °C. „Diesen großen Unterschied nutzt der thermoelektrische Wandler aus: Durch den Wärmefluss zwischen den heißen Abgasen und der kalten Seite an einer Kühlleitung getrieben, wandern die Ladungsträger durch spezielle Halbleiter — es fließt ein elektrischer Strom. Er soll langfristig die Lichtmaschine überflüssig machen und die permanent steigende Zahl elektrischer Verbraucher im Auto versorgen. „Der Spritverbrauch könnte so zwischen fünf und sieben Prozent gesenkt werden“, sagt Böttner.

Energie könnte gesamte Bordelektronik versorgen

Eine einfache Rechnung macht deutlich, wie wichtig die Steigerung der Energieeffizienz im Automobil ist: In Deutschland sind etwa 50 Mio. Kraftfahrzeuge zugelassen, die durchschnittlich eine Laufleistung von 200 Stunden im Jahr haben. Könnte man mit TEGs deren Abwärme während dieser Zeit zur Speisung der gesamten Bordelektronik mit einer Leistung von 1 kW nutzen, ließen sich insgesamt zehn Terrawattstunden Energie pro Jahr gewinnen. Noch sind die Forscher in der Versuchsphase, bald wollen sie erste Prototypen entwickeln.

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