Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM
Thermoelektrische Generatoren wandeln Abwärme in elektrischen Strom – und machen so eine Energieressource in Verbrennungs- und Industrieprozessen nutzbar, die oftmals wenig oder gar nicht genutzt wird. Ein thermoelektrischer Generator (TEG) besteht aus Wärmeübertragern für heiße und kalte Medien sowie aus dazwischenliegenden thermoelektrischen Modulen (TEM). Trotz bisher noch immer vergleichsweise geringer Wirkungsgrade der TEM bieten TEG Vorteile gegenüber anderen Verstromungstechnologien. Die passiven Bauelemente kommen ohne bewegte Teile aus, sind nahezu wartungsfrei und können aufgrund ihrer Kompaktheit in bestehende Systeme integriert werden. So lassen sich beispielweise Kleinfeuerungsanlagen zukünftig zu kleinen Kraftwerken (Nano-BHKW) erweitern, die neben Wärme auch Strom erzeugen.
Simulation, Material, Modul, System: Wir unterstützen Sie von der Konzeption bis zum fertigen System
Fraunhofer IPM greift im Bereich Thermoelektrik auf mehr als 20 Jahre Erfahrung in Material- und Modulentwicklung, Messtechnik, Simulationsverfahren sowie Systembau zurück. Wir bauen und charakterisieren kunden- und projektspezifische Systemlösungen vom Prototyp bis zur Anwendung. In den vergangenen Jahren konnten wir dank intensiver Forschung die Entwicklung von Hochtemperatur-TE-Modulen deutlich voranbringen. So sind heute auch hohe Abwärmetemperaturen von > 600 °C kein Hindernis mehr für den Einsatz dieser Technologie.
Bei der Projektierung einer TEG-Anwendung unterstützen wir Sie mit theoretischen Berechnungen zum Abwärmeverstromungspotenzial und bei Bedarf auch bei der messtechnischen Charakterisierung der Wärmequelle. Während der Entwicklungsphase nutzen wir geeignete Simulationstools, um Systemkomponenten wie Wärmeübertrager und TEM gezielt aufeinander abzustimmen. Ziel ist jeweils eine möglichst hohe Leistungsausbeute in der späteren Anwendung. Für die Systemauswicklung können wir – neben kommerziell erhältlichen Modulen – auf unsere hauseigene Modulbaustraße zurückgreifen, mit der wir TEM in unterschiedlichsten Größen und Ausführungen in Kleinserie fertigen können. Bei der wirtschaftlichen Erschließung unterschiedlicher Wärmequellen fließen zudem unsere weitreichenden Erfahrungen in der modularen Bauweise von TEG ein.
Heißluftprüfstand: Charakterisierung thermoelektrischer Generatorsysteme
Neben dem Messen der thermoelektrischen Eigenschaften und der Langzeitstabilität von TEM charakterisieren wir je nach Anwendung auch komplette TEG-Systeme auf unserem Heißluftprüfstand, auch als Dienstleistung für Industrieunternehmen. Unsere Spezial-Messtechnik ermöglicht es, TE-Module und auch prototypische Systeme vor dem Einbau in eine Anlage realitätsnah zu testen.
Wir unterstützen unsere Kunden aus der Industrie bei der Konzeptionierung und Entwicklung thermoelektrischer Systeme – von der Auswahl des thermoelektrischen Materials bis zum Bau fertiger Systeme samt Leistungselektronik und Integration in die jeweilige Anlage. Dabei greifen wir zurück auf langjährige Technologieerfahrung, etablierte Lieferantenkontakte sowie auf die Kapazität unserer hochspezialisierten Werkstätten und Labore.