Thermoelektrischer Generator aus Nano-Silizium
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Thermoelektrischer Generator aus Nano-Silizium
2Temperaturgefälle zur Stromerzeugung nutzen
Abwärme im Niedertemperaturbereich verpufft nicht mehr: Thermoelektrische Generatoren können die Wärmeenergie in Abgasen bis zu einer Temperatur von 300 °C umsetzen. Die Leistung steigt mit der Temperaturdifferenz und reicht, um in künftigen Fabriken die Komponenten drahtloser Sensornetzwerke zu versorgen oder in größeren Einheiten die Restwärme von Kraftwerks-Abluft zu verstromen. Der kleine millimetergroße Energiewandler nutzt als Basismaterial Silizium, das mit einem neu entwickelten Verfahren produziert wird.
Stefan Haep, Geschäftsführer des Instituts für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA), beurteilt die Aussichten für die neue Technologie als vielversprechend: "Wir eröffnen hier neue Nutzungspotenziale für die Automobilindustrie sowie für die Energie- und Umwelttechnik, aber der Zukunftsmarkt liegt in der Industrie 4.0 ? wo drahtlose Netzwerke mit unzähligen Sensoren und Knotenpunkten zu versorgen sein werden." Bisher ungenutzte Abwärme oder Temperaturgefälle könnte zur Stromversorgung für Kommunikationstechnik und andere Kleinverbraucher eingesetzt werden.
Neues Verfahren zur Herstellung von Nano-Silizium
Zusammen mit dem Institut für Verbrennung und Gasdynamik (UDE) wurde ein Syntheseverfahren für Nanopartikel entwickelt, mit dem diese erstmalig im Kilogramm-Maßstab produziert werden können. In einem anschließenden Sinterprozess werden die Partikel in die benötigte Form gebracht. Bei der Fügetechnik für diese innovativen Materialien orientierten sich die Wissenschaftler an im Raumfahrtsektor eingesetzte Technologien; aus diesen entwickelten sie eine wirtschaftlichere Methode zur Produktion von robusten und langlebigen Modulen. Die Herstellung der neuen Technologie ist anspruchsvoll: Die unterschiedlichen Materialien sind dauerhaft und sicher zu verbinden und so einzuschließen, dass die Generatoren Umgebungseinflüssen, insbesondere hohen Temperaturunterschieden und -schwankungen, widerstehen. Gemeinsam arbeiten die Forscher des IUTA, der UDE und der GSI ? Gesellschaft für Schweißtechnik International mbH (Duisburg) an den dafür erforderlichen speziellen Technologien, um den Wirkungsgrad der Generatoren zu steigern und eine kostengünstige Massenproduktion vorzubereiten.
Mit der Verwendung von Silizium führen sie damit eine ökologisch verträgliche Technologie ein. Die bisherigen ? vor allem in Raumfahrtprojekten oder in Spezialanwendungen ? eingesetzten thermoelektrischen Generatoren enthalten meist umweltschädliche (z. B. Blei) und seltene Rohstoffe wie Selen oder Tellur.
Ein ausgezeichnetes Projekt
Das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) fördert dieses Vorhaben der Industriellen Gemeinschaftsforschung, das im Mai 2012 in Köln mit dem InnoMateria Award ausgezeichnet wurde.
"Wir arbeiten hier an Grundlagen für zukünftige industrielle Anwendungen in allen Bereichen der Energierückgewinnung, demnächst wird es möglich, wirtschaftlich und ökologisch Strom aus Energiequellen wie Strahlung, Umgebungstemperatur, Vibrationen oder Luftströmungen zu erzeugen. Der von uns entwickelte Demonstrator kann als Ausgangspunkt für Produkte dienen, die sich hervorragend in den ?Green Energy?-Markt einfügen", ordnet der Projektleiter Stefan Peil das Vorhaben ein.
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Datum: 20.06.2012 - 12:45 Uhr
Sprache: Deutsch
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