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Fraunhofer IPM Strom aus dem Auspuff

| Redakteur: Bernd Otterbach

Das Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM entwickelt einen thermoelektrischen Generator, der die Wärme von Autoabgasen in Strom verwandelt. Das Modul nutzt die Energie für die Bordelektronik. Damit wäre die Lichtmaschine überflüssig und der Kraftstoffverbrauch könnte um fünf bis sieben Prozent sinken.

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Viele technische Prozesse nutzen die eingesetzte Energie jedoch zu weniger als einem Drittel. Das gilt insbesondere für Automobile: Dort verpuffen zwei Drittel des Kraftstoffs ungenutzt als Wärme. Etwa 30 Prozent gehen über den Motorblock verloren, weitere 30 bis 35 Prozent als Abgase.

Wärme in elektrische Energie wandeln

Thermoelektrische Generatoren, kurz TEGs, verwandeln Wärme in elektrische Energie, indem sie ein Temperaturgefälle nutzen. Je größer die Temperaturunterschiede, desto mehr Strom können TEGs produzieren. Forscher am Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM entwickeln thermoelektrische Materialien, Module und Systeme für die Restwärmenutzung im Automobil. „Im Abgasrohr herrschen hohe Temperaturen bis zu 700 Grad Celsius und mehr“, sagt Dr. Harald Böttner, Leiter der Abteilung Thermoelektrische Systeme. „Der Temperaturgradient zwischen Abgasrohr und einer Kühlflüssigkeitsleitung beträgt somit bis zu mehreren Hundert Grad Celsius.“

Lichtmaschine langfristig überflüssig

Diesen großen Unterschied nutzt der thermoelektrische Wandler aus: Durch den Wärmefluss zwischen den heißen Abgasen und der kalten Seite an einer Kühlleitung getrieben, wandern die Ladungsträger durch spezielle Halbleiter – es fließt ein elektrischer Strom. Er soll langfristig die Lichtmaschine überflüssig machen und die permanent steigende Zahl elektrischer Verbraucher im Auto versorgen. TEGs könnten einen beträchtlichen Anteil des Strombedarfs im Auto decken: „Der Spritverbrauch könnte so zwischen fünf und sieben Prozent gesenkt werden“, sagt Böttner.

Energie für die gesamte Bordelektronik

Eine einfache Rechnung macht deutlich, wie wichtig die Steigerung der Energieeffizienz im Automobil ist: In Deutschland sind etwa 50 Millionen Kraftfahrzeuge zugelassen, die durchschnittlich eine Laufleistung von 200 Stunden im Jahr haben. Könnte man mit TEGs deren Abwärme während dieser Zeit zur Speisung der gesamten Bordelektronik mit einer Leistung von 1 kW nutzen, ließen sich insgesamt zehn Terrawattstunden Energie pro Jahr gewinnen. Noch sind die Forscher in der Versuchsphase, bald wollen sie erste Prototypen entwickeln.

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