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Der Teststand zur effizienten Verstromung von Abwärme zeigt einen bei 800 Grad Celsius arbeitenden vollkeramischen Heizleiter in keramischen TEG-Modulen. Bild: Fraunhofer IKTS
Thermoelektrika

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Strom aus Abwärme mit Keramik

Gegenwärtig wird weniger als die Hälfte der eingesetzten Energie in Industrieprozessen, Verkehr oder Haushalten tatsächlich genutzt. Der Großteil der Primärenergie entweicht als Abwärme in die Umwelt. Thermoelektrische Generatoren können helfen, diese ungenutzte Wärmeenergie in Elektrizität umzuwandeln.

Auf der Hannover Messe präsentiert das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) erstmalig ein System, mit dem die Funktionalität der am IKTS entwickelten thermoelektrischen Keramikmodule demonstriert wird. Funktionale Keramiken – so genannte Thermoelektrika – können beispielsweise in Hochtemperaturprozessen Abwärme direkt in Strom umwandeln. Bei thermoelektrischen Generatoren (TEG) gibt es bisher allerdings noch Hürden hinsichtlich Kosteneffizienz, Rohstoffverfügbarkeit, Verarbeitbarkeit und Umweltverträglichkeit der eingesetzten thermoelektrischen Werkstoffe.

Der auf der Messe gezeigte Systemaufbau zeigt, wie die anfallende Abwärme eines bei 800 Grad Celsius arbeitenden vollkeramischen Heizleiters in den keramischen TEG-Modulen umgewandelt und für die Ansteuerung eines Displays genutzt wird. „Wir bieten unseren Kunden wirtschaftlich attraktive keramische TEG-Module, mit denen wertvolle Abwärme autark und zuverlässig verstromt werden kann – und das bei Temperaturen bis zu 1000 Grad Celsius“, sagt Hans-Peter Martin, Leiter der Gruppe Nitridkeramik und elektrisch funktionelle Strukturkeramik am IKTS. Solche robusten, wartungsfreien und langlebigen TEG seien für eine Vielzahl von Anwendungen attraktiv, etwa in metallurgischen Prozessen oder in den heißen Zonen von Verbrennungsmotoren.

Die Wissenschaftler des Fraunhofer IKTS bieten die kundenspezifische Entwicklung keramischer TEG-Module an – adaptiert für die jeweiligen Bedingungen des Wirtsprozesses. Dafür werden die keramischen Komponenten hinsichtlich elektrischer Parameter, chemischer Wechselwirkungen und geometrischer Anforderungen optimiert und – auf Wunsch – in das individuelle thermische System integriert.

Halle 6, Stand B16

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