Thermoelektrischer Generator im Fahrzeug Verlustwärmeströme in Energie umwandeln

Im Fahrzeug stehen große Wärmeströme zur Verfügung, die nicht genutzt werden. Die Energie des Abgases weist gegenüber der des Motor/Kühlsystems eine wesentlich höhere Arbeitsfähigkeit auf. Untersuchungen zielen dahin, diese thermische Energie zum Beispiel mithilfe eines thermoelektrischen Generators wieder in das System einzukoppeln und als Energiequelle für Verbraucher zu nutzen.

Anbieter zum Thema

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

RECOM Power GmbH

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)

Von der gesamten Energiemenge des Kraftstoffs werden etwa 30% als Nutzenergie zur Überwindung der Fahrwiderstände bzw. zum Antrieb der Nebenaggregate aufgewendet. Der größte Teil der Energie des Kraftstoffs wird allerdings in Wärme umgesetzt. Dabei zeigt es sich, dass für den NEFZ (neuer europäischer Fahrzyklus) die Energiemenge, die ausgehend vom kalten Zustand zur Erwärmung der Aggregate aufgewendet wird, signifikant ist. Dies sind etwa 27% der Kraftstoffenergie und damit sogar etwas mehr als über den Kühler abgegeben wird. Etwa 23% der Kraftstoffenergie (Dieselfahrzeug) wird über das Abgas abgegeben, bei Ottomotoren ist der Anteil noch höher.

Möglichkeiten der Abwärmenutzung im Fahrzeug

Es gibt eine große Bandbreite von Möglichkeiten zur Abwärmenutzung im Fahrzeug. Der Einsatz von thermoelektrischen Generatoren, die den Seebeck-Effekt zur Umwandlung von thermischer Energie in elektrische Energie nutzen, erscheint attraktiv, da derartige Generatoren einen Wärmestrom anteilig direkt in elektrische Energie wandeln und keine bewegten Teile erfordern. Bislang werden thermoelektrische Effekte überwiegend im Bereich kleiner Leistung genutzt, z.B. zur Temperaturmessung. Thermoelektrische Generatoren zur elektrischen Energieversorgung werden zurzeit nur sehr begrenzt verwendet, z.B. in der Weltraumforschung. Jedoch sind thermoelektrische Generatoren bereits im Fahrzeug demonstriert worden. Der erste thermoelektrische Generator im Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs wurde im Jahr 1963 konstruiert. Einen Überblick über ältere Arbeiten zu thermoelektrischen Generatoren im Fahrzeug geben Vazquez et al. [1]. Die Thermoelektrik erweckt in jüngerer Zeit ein größeres Interesse, da Fortschritte bei den Wandlungswirkungsgraden in Aussicht gestellt werden. Auf den thermoelektrischen Generator wird daher im Folgenden näher eingegangen.

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