Thermoelektrische Werkstoffe zur Energiegewinnung aus Abwärme

In Industrie, Verkehr und Haushalten fällt alleine in Deutschland mit etwa 300 Tera Wattstunden pro Jahr eine riesige Menge an ungenutzter Energie in Form von Abwärme an. Dieses Potenzial könnte mittels thermoelektrischer Generatoren (TEG) als nachhaltige Energieressource genutzt werden. Dabei wird die Wärmeenergie direkt in elektrischen Strom umgewandelt, wodurch ein wichtiger Beitrag zur Energierückgewinnung und damit zur Reduzierung der CO₂-Emissionen geleistet werden kann. Die thermoelektrischen Materialien Vacotherm n und Vacotherm p werden in solchen leistungsstarken thermoelektrischen Generatoren eingesetzt. Der Wirkmechanismus beruht auf dem Seebeck-Effekt: Die Materialien erzeugen in einem Temperaturgradienten eine nutzbare elektrische Spannung.

Hafniumfreie intermetallische Halb-Heusler-Verbindungen

Vacotherm sind hafniumfreie intermetallische Halb-Heusler-Verbindungen. Beide halbleitenden thermoelektrischen Materialtypen passen in ihren thermischen Ausdehnungskoeffizienten perfekt zusammen. Sie sind hochtemperaturstabil und zeichnen sich durch hohe mechanische Festigkeit aus. Der Schlüsselparameter für die Umwandlungsfähigkeit in thermoelektrischen Materialien – die Gütezahl ZT – zeigt für beide Typen außerordentlich hohe Werte von 0,9 bei 500 °C. Vacotherm ist darauf zugeschnitten, einen optimalen Wirkungsgrad bei höheren Temperaturen zu erreichen, wo herkömmliche thermoelektrische Materialien aus Wismuttellurid versagen. Das macht sie zu idealen Kandidaten für ein breites Spektrum von Wärmerückgewinnungsanwendungen.

Sie werden bei der Rückgewinnung von Abgasenergie in Kraftfahrzeugen ebenso eingesetzt wie bei der Abwärmenutzung in industriellen Anwendungen oder zur Verbesserung des Wirkungsgrades in Blockheizkraftwerken. Die Hauptvorteile dieser direkten Energieumwandlung sind, dass keine mechanischen oder chemischen Prozesse und keine beweglichen Teile, Flüssigkeiten oder Gase erforderlich sind. Die Anlagen sind robust, kompakt und wartungsfrei. Die Vacuumschmelze hat bereits mehrere Pilotprojekte durchgeführt wird mit der Serienproduktion kurz- bis mittelfristig beginnen.

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