Thermoelektrische Generatoren
Autos ernten Abgas-Energie

Wie groß die Spritspar-Mühen der Autobauer auch sind - ein Großteil des Kraftstoffes verpufft nach wie vor ungenutzt als Wärme. Von 100 Prozent eingesetzter Energie werden nach einer Faustformel nur 15 Prozent in Leistung umgesetzt. Dieses Missverhältnis sollen jetzt thermoelektrische Generatoren verbessern, indem sie die Wärme des Abgases in Strom umwandeln.

BERLIN. Die Umwandlung der Wärme des Abgases in Strom ist eine vielversprechende Spielart des sogenannten "Energy Harvesting", also des Erntens vorhandener Energie.

Forscher weltweit wollen dabei den sogenannten Seebeck-Effekt nutzen, bei dem es um Temperaturdifferenzen geht. Weisen zwei Punkte eines elektrischen Leiters unterschiedliche Temperaturen auf, entsteht zwischen ihnen eine elektrische Spannung. Ähnlich wie beim Betrieb einer Batterie wird diese Spannung in Strom umgewandelt.

"Autohersteller erwarten eine Spritersparnis von etwa neun Prozent", sagt Harald Böttner, Projektleiter Thermoelektrik am Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik (IPM). Schließlich müsste nicht mehr die Lichtmaschine den gesamten Strom für ABS, ESP, Klimaautomatik & Co liefern. Auch mittels Abwärme aus dem Auspuff ließe sich auf diese Weise Strom ernten.

Das Prinzip funktioniert schon in der Raumfahrt: Wenn Sonden wie die Voyager 1 auf Langzeitmissionen gehen, werden sie durch Thermoelektrische Generatoren (TEGs) mit Strom versorgt. Der Knackpunkt: Für Alltagsanwendungen und eine hohe Leistungsausbeute sind die derzeit verfügbaren thermoelektrischen Materialien zu unergiebig und zu teuer in der Produktion. "Die Materialgüte erweist sich als entscheidende Stellschraube", sagt Thermoelektrik-Experte Böttner. "Gelingt es, hochwertige thermoelektrische Materialien zu entwickeln, die massenhaft und kostengünstig hergestellt werden können, dann erschließt sich ein riesiger Markt." Thermoelektrische Materialien gibt es etliche: von Halbleitern über Halbmetalle, Keramik-Oxiden bis zu Dünnschicht-Supergittern, die es nun zu optimieren gilt.

Ein Entwicklerteam des Instituts für Fahrzeugkonzepte des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) testet bereits einen Prototypen für einen Auto-TEG, der mit dem Halbleiter Wismut-Tellurid arbeitet. Auf dem Prüfstand lieferte der immerhin eine Leistung von 200 Watt. Das entspricht zwar erst einem Viertel des Bedarfs eines gut ausgestatteten Mittelklasseautos, ist aber ein passabler Anfang. Der US-Autobauer General Motors hat einen Prototypen mit 160 Watt Leistung erprobt und arbeitet an einem Nachfolger, der 290 Watt leisten soll.

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