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resden – Aller Effizienz-Maßnahmen zum Trotz geht ein Großteil der eingesetzten Energie in Industrie, Verkehr und Haushalten als Abwärme verloren. Thermoelektrische Generatoren können diese Abwärme in Elektrizität umwandeln. Forscher des Fraunhofer IKTS in Dresden sind dem mit einem scheinbar einfachen Material nun ein gutes Stück näher gekommen.

Thermoelektrische Generatoren (TEG) wandeln mittels thermoelektrischer Effekte in Halbleitern Wärme in Strom um. Dabei kommen sie ohne die beweglichen Teile üblicher Wärmekraftmaschinen wie Generatoren aus. Hohe Kosten, Probleme bei Rohstoffverfügbarkeit sowie der Verarbeitung und Umweltverträglichkeit üblicher thermoelektronischer Werkstoffe stellen jedoch bislang noch hohe Hürden dar. 

TEG aus funktionaler Keramik hergestellt
Um diese Hürden zu überwinden, nutzen Forscher des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) funktionale Keramik, sogenannte Thermoelektrika. Diese lassen sich umweltfreundlich und aus leicht verfügbaren Rohstoffen fertigen, konnten bislang aber nur begrenzt und mit einer geringen Energieumwandlungs-Effizienz eingesetzt werden. Nun ist es gelungen, voll funktionsfähige keramische TEG herzustellen, die kosteneffizient sind, über eine lange Lebensdauer verfügen und zudem auch bei hohen Temperaturen von bis zu 1.000 Grad Celsius eingesetzt werden können.

„Solche robusten, wartungsfreien und vor allem langlebigen TEGs sind für eine Vielzahl von Anwendungen attraktiv, z. B. in metallurgischen Prozessen oder in den heißen Zonen von Verbrennungsmotoren“, erläutert Dr. Hans-Peter Martin, Leiter der Gruppe Nitridkeramik und elektrisch funktionelle Strukturkeramik am Fraunhofer-IKTS. 

Versuchsaufbau auf der Hannover Messe
Der Versuchsaufbau der Fraunhofer Forscher ist Ende April 2016 live auf der Hannover Messe zu beobachten. Der dortige Versuchsaufbau wandelt die Abwärme eines bei 800 Grad Celsius arbeitenden vollkeramischen Heizleiters in keramischen TEG-Modulen in Strom umgewandelt und für die Ansteuerung eines Display genutzt wird.

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