Technologie
Thermoelektrik: Energie mit Zukunft
Bereits in naher Zukunft kann die Thermoelektrik im Bereich der regenerativen Energien eine vergleichbare Rolle wie die Photovoltaik spielen. Schließlich ermöglicht sie es, aus Wärmeströmen verschiedenster Herkuft ohne den klassischen Weg der Nutzung eines Turbine-Generator-Systems nur mit Hilfe von Temperaturdifferenzen elektrische Energie zu gewinnen.
Es ist eine faszinierende Vorstellung, auf einfachem Weg überall dort, wo Wärme zur Verfügung steht, Strom erzeugen zu können. Und allein die Tatsache, dass diese Technologie den Nutzungsgrad bekannter Technologien deutlich erhöhen kann, indem sie aus ansonsten ungenutzer Abwärme zusätzlichen Strom gewinnt, verdeutlicht ihr enormes Potential.
Auch in unserem Alltag können Wärmequellen zukünftig für die Stromgewinnung genutzt werden. Man denke nur an die Wärmeentwicklung von Motoren oder auch Computerprozessoren. Überall dort bieten thermoelektrische Module in Zukunft die Chance, elektrische Energie zu gewinnen.
Bereits in naher Zukunft kann die Thermoelektrik im Bereich der regenerativen Energien eine vergleichbare Rolle wie die Photovoltaik spielen. Schließlich ermöglicht sie es, aus Wärmeströmen verschiedenster Herkuft ohne den klassischen Weg der Nutzung eines Turbine-Generator-Systems nur mit Hilfe von Temperaturdifferenzen elektrische Energie zu gewinnen.
Es ist eine faszinierende Vorstellung, auf einfachem Weg überall dort, wo Wärme zur Verfügung steht, Strom erzeugen zu können. Und allein die Tatsache, dass diese Technologie den Nutzungsgrad bekannter Technologien deutlich erhöhen kann, indem sie aus ansonsten ungenutzer Abwärme zusätzlichen Strom gewinnt, verdeutlicht ihr enormes Potential.
Auch in unserem Alltag können Wärmequellen zukünftig für die Stromgewinnung genutzt werden. Man denke nur an die Wärmeentwicklung von Motoren oder auch Computerprozessoren. Überall dort bieten thermoelektrische Module in Zukunft die Chance, elektrische Energie zu gewinnen.
Differenzen sorgen für Spannung
Vereinfacht dargestellt besteht ein thermoelektrisches Modul aus zwei unterschiedlichen, miteinander über Brücken verbundenen Materialien, vorzugsweise aus der Familie der Halbleiter. Existiert zwischen den beiden Materialien, bzw. ihren Verbindungsstellen, ein Temperaturunterschied und fließt in dessen Folge ein Wärmestrom, so entsteht eine elektrische Spannung. Wird der Leiterkreislauf mit einem Verbraucher verbunden und somit belastet, so fließt ein elektrischer Strom durch die Halbleiter und den Verbraucher.
Nur durch einen Zufall entdeckte Thomas Johann Seebeck 1821 diesen nach ihm benannten Seebeck-Effekt, als er feststellte, dass in einer Metallstange eine elektrische Spannung entsteht, wenn ihre Enden einen Temperaturunterschied aufweisen.
Durch den Einsatz moderner Halbleitermaterialien können heute schon thermoelektrische Module mit Wirkungsgraden erreicht werden, die einen Einsatz in Produkten für breite Massenmärkte erlauben.
Vereinfacht dargestellt besteht ein thermoelektrisches Modul aus zwei unterschiedlichen, miteinander über Brücken verbundenen Materialien, vorzugsweise aus der Familie der Halbleiter. Existiert zwischen den beiden Materialien, bzw. ihren Verbindungsstellen, ein Temperaturunterschied und fließt in dessen Folge ein Wärmestrom, so entsteht eine elektrische Spannung. Wird der Leiterkreislauf mit einem Verbraucher verbunden und somit belastet, so fließt ein elektrischer Strom durch die Halbleiter und den Verbraucher.
Nur durch einen Zufall entdeckte Thomas Johann Seebeck 1821 diesen nach ihm benannten Seebeck-Effekt, als er feststellte, dass in einer Metallstange eine elektrische Spannung entsteht, wenn ihre Enden einen Temperaturunterschied aufweisen.
Durch den Einsatz moderner Halbleitermaterialien können heute schon thermoelektrische Module mit Wirkungsgraden erreicht werden, die einen Einsatz in Produkten für breite Massenmärkte erlauben.
Die Kehrseite der Thermoelektrik: Ihr vielseitiges Potential
Etwa 13 Jahre nach Johann Seebeck belegte Jean Peltier mit der Umkehrung des Seebeck-Effekts die Vielseitigkeit der Technologie. Seine Entdeckung bildet die Basis für den Einsatz von thermoelektrischen Modulen als Kühlaggregate.
Wird beim Seebeck-Effekt elektrische Energie durch eine Temperaturdifferenz erzeugt, so zeigte Peltier, dass durch das Anlegen einer elektrischen Spannung an das Modul ein Wärmetransport von einer Seite des Elementes zur anderen erfolgt. Kurzum, durch das Anlegen einer Spannung erhalten die thermoelektrischen Elemente die Funktion eines Kühlaggregates. Neben diesen beiden Kernbereichen werden thermoelektrische Elemente auch in der Sensortechnologie verwendet, wobei hier die Kopplung aus Energiegewinnung und Sensortechnik ein interessantes Potential birgt.
Etwa 13 Jahre nach Johann Seebeck belegte Jean Peltier mit der Umkehrung des Seebeck-Effekts die Vielseitigkeit der Technologie. Seine Entdeckung bildet die Basis für den Einsatz von thermoelektrischen Modulen als Kühlaggregate.
Wird beim Seebeck-Effekt elektrische Energie durch eine Temperaturdifferenz erzeugt, so zeigte Peltier, dass durch das Anlegen einer elektrischen Spannung an das Modul ein Wärmetransport von einer Seite des Elementes zur anderen erfolgt. Kurzum, durch das Anlegen einer Spannung erhalten die thermoelektrischen Elemente die Funktion eines Kühlaggregates. Neben diesen beiden Kernbereichen werden thermoelektrische Elemente auch in der Sensortechnologie verwendet, wobei hier die Kopplung aus Energiegewinnung und Sensortechnik ein interessantes Potential birgt.
- Alle Bilder: ©thomasschuppisser.com
