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Neue Technologie zur Energierückgewinnung Halb-Heusler-Abwärmeverstromung reduziert CO2-Ausstoß bei Pkw

14.06.2018

In der aktuellen Energiedebatte liefert Hessens ältestes Industrieunternehmen, die Isabellenhütte, jetzt einen vielversprechenden Beitrag zur CO2-Reduktion, der unmittelbar vor der Marktreife steht. Die Grundidee: aus ungenutzter Abwärme Strom zu erzeugen.

Um aus Abwärme Strom zu erzeugen, nutzt die Technologie eine neue Klasse thermoelektrischen Materials. Ziel dieser Form der Energierückgewinnung ist es, zum Beispiel beim Einsatz in einem Pkw den CO2-Ausstoß um bis zu 4 Prozent zu senken. Zusammen mit mehreren Partnerunternehmen ist es der Isabellenhütte in den vergangenen 15 Jahren gelungen, eine neue Klasse thermoelektrischen Materials, sogenannte Halb-Heusler-Verbindungen, bis zur Marktreife zu führen.

Jahresproduktionsvolumen von 25 Tonnen Halb-Heusler-Material möglich

Im Rahmen eines EU-Projektes wurde dazu am Unternehmenssitz in Dillenburg, Hessen, eine 150 Quadratmeter große Produktionshalle errichtet. Aktuell werden dort je Produktionslauf 10 kg an thermoelektrischem Halb-Heusler-Material erschmolzen und zu Funktionsbauteilen weiterverarbeitet. Bis zum Projektende, im Dezember 2019, soll diese Menge auf 50 kg gesteigert werden. Mit der Anlage ist ein marktfähiges Produktionsvolumen von bis zu 500 kg je Produktionslauf möglich. Das entspricht einer Jahresproduktion von 25 Tonnen.

Thermoelektrische Abwärmeverstromung steht kurz vor der Markreife

Damit steht die thermoelektrische Abwärmeverstromung auf Halb-Heusler-Basis unmittelbar vor der Marktreife. Die Technologie wurde und wird bereits in den Abgassträngen von Pkws und Lkws unter realistischen Alltagsbedingungen getestet und erprobt. Mit 60 bis 70 Gramm Halb-Heusler-Material erzielt der in einem Fahrzeug verbaute thermoelektrische Generator (TEG) aus der Abwärme einen Wirkungsgrad von bis zu 5 Prozent. Dieser wird in elektrische Energie umgewandelt und in das Bordnetz eingespeist. Der Effekt: Eine Senkung des Treibstoffverbrauches und damit die Reduzierung des CO2-Austoßes je Fahrzeug um bis zu 4 Prozent.

Umweltpolitisch relevant und wettbewerbsfähig

Die Relevanz dieser Technologie liegt auf der Hand. Kfz-Herstellern stehen strenge Umweltauflagen bevor. Jedes eingesparte Gramm CO2 erhält damit eine strategische Bedeutung. Und auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist die Halb-Heusler-Abwärmeverstromung wettbewerbsfähig. Mit den im Rahmen des EU-Projektes realisierten Produktionsverfahren ist es grundsätzlich möglich, das vom Markt geforderte Kostenziel von 0,50 EUR/Watt unter Großserienbedingungen zu erreichen.

Guter Eigenschaftsmix ermöglicht Einsatz in Hochtemperaturanwendungen

Auf Grund guter Materialeigenschaften wie etwa einer hohen Langzeitstabilität und Umweltverträglichkeit sowie identischen Ausdehnungskoeffizienten der enthaltenen Elemente, eignen sich Halb-Heusler-Werkstoffe insbesondere für Hochtemperaturanwendungen wie den Verbrennungsmotor. Dort entstehen Abwärmetemperaturen von 400 bis 600° C. Mit dem Ziel der Emissionssenkung empfiehlt sich die Rekuperation auf Halb-Heusler-Basis deshalb auch für dauerhaft betriebene Hochtemperaturanwendungen in der Energie-, Metall- oder Chemieindustrie. Sie ist auch für den Endverbraucher attraktiv, denn sie ist auch in Kaminöfen oder Heizungsanlagen einsetzbar.

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