Energieversorgung 06.02.2013, 18:33 Uhr

Strom aus Abfallwärme

Ein internationales Forscherteam entwickelt preiswerte Werkstoffe, die Energie auf niedrigem Temperaturniveau in Strom umwandeln.

Die Grafik zeigt das Prinzip eines thermoelektrischen Generators auf. Aufgrund der größeren Bewegungsenergie diffundieren die Elektronen beziehungsweise Löcher von der wärmeren zur kälteren Seite. Dabei bauen sie eine Thermospannung auf, die einen Strom für den Verbraucher ‚R‘ erzeugt.

Die Grafik zeigt das Prinzip eines thermoelektrischen Generators auf. Aufgrund der größeren Bewegungsenergie diffundieren die Elektronen beziehungsweise Löcher von der wärmeren zur kälteren Seite. Dabei bauen sie eine Thermospannung auf, die einen Strom für den Verbraucher ‚R‘ erzeugt.

Foto: Universität Würzburg/Professor Jens Pflaum

Wärme mit einer Temperatur von weniger als 200 Grad Celsius lässt sich nur zum Heizen nutzen. In der Industrie fällt so viel davon an, dass sie mangels Abnehmer einfach an die Umwelt abgegeben werden muss. Thermoelektrische Generatoren könnten diese Wärme nutzen, um Strom daraus herzustellen. Doch sie sind zu teuer, weil die effektivsten zu einem Gutteil aus dem seltenen Element Tellur bestehen. Die weltweite Produktionsmenge liegt bei wenig mehr als 100 Tonnen. Viel mehr ist auch nicht drin. Anders ausgedrückt: Wenn man thermoelektrische Generatoren in großem Stil bauen will, stößt man schnell auf ein Versorgungsproblem.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Stadtbetrieb Wetter (Ruhr)-Firmenlogo
Bauingenieur/in (m/w/d) Fachrichtung Tiefbau / Straßenbau Stadtbetrieb Wetter (Ruhr)
Wetter (Ruhr) Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Brandschutzbeauftragte*r mit Zusatzfunktionen Tram (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Planungsingenieur (w/m/d) Streckenplanung Die Autobahn GmbH des Bundes
Uwe Wenzel WW-Personalkonzepte e.K.-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) Wärmepumpensysteme und Regelungen Uwe Wenzel WW-Personalkonzepte e.K.
Großraum Hamburg Zum Job 
Landeshauptstadt München-Firmenlogo
Verkehrsingenieur*innen für die Verkehrswende (w/m/d) Landeshauptstadt München
München Zum Job 
Framatome-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) für nukleare Entsorgung Framatome
Karlstein am Main, Erlangen Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur als Bauwerksprüfer (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektingenieurin / Projektingenieur (w/m/d) Verfahrenstechnik Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Technische Universität Graz-Firmenlogo
Universitätsprofessur für Nachhaltige Antriebssysteme und angewandte Thermodynamik (m/w/d) Technische Universität Graz
Graz (Österreich) Zum Job 
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektingenieurin / Projektingenieur (w/m/d) Elektrotechnik Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Lübeck Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
(Umwelt-)Ingenieur (w/m/d) für Boden, Abfall, Altlasten und Georisiken Die Autobahn GmbH des Bundes
Nürnberg Zum Job 
Fuest Familienstiftung-Firmenlogo
Bauzeichner, Bautechniker oder Innenarchitekt (m/w/d) Fuest Familienstiftung
Timm Technology GmbH-Firmenlogo
Sales Manager / Vertriebsingenieur (m/w/d) Timm Technology GmbH
Reinbek Zum Job 
Caljan GmbH-Firmenlogo
Maschinenbauingenieur / Konstrukteur Sondermaschinenbau (m/w/d) Caljan GmbH
Halle (Westfalen) Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
(Senior) Projektmanager*in Niederspannung (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Ingenieur* Produktmanagement für Navigationsdienste DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
Langen (Hessen) Zum Job 
VAHLE-Firmenlogo
Ingenieur Automatisierungs- und Steuerungstechnik (m/w/d) VAHLE
Kamen, Großraum Dortmund Zum Job 
Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB-Firmenlogo
Patentingenieur (m/w/d) der Fachrichtung Physik und/oder Elektrotechnik mit der Möglichkeit zur Ausbildung zum "European Patent Attorney (m/w/d/)" Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB
München Zum Job 
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Flugsicherungsingenieur (w/m/d) DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB-Firmenlogo
Europäischer Patentanwalt (m/w/d) der Fachrichtung Physik, Informatik, Elektrotechnik oder Nachrichtentechnik Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB
München Zum Job 

H2ESOT (Heat 2 Electrical Energy via Sustainable Organic Thermoelectrics), ein Projekt der Europäischen Union, soll Abhilfe schaffen. Es startete Anfang des Jahres und hat eine Laufzeit von drei Jahren. Beteiligt sind Forscher aus Würzburg, Großbritannien, Bulgarien, Lettland und Moldawien. 1,3 Millionen Euro stehen dafür zur Verfügung. Statt Tellur und dem ebenfalls benötigten Wismut, das allerdings in ausreichenden Mengen gewonnen werden kann, wollen sie organisches Material einsetzen, also Kohlenstoffverbindungen. Sie werden schon genutzt, um flächige Leuchtdioden (Oleds) oder Solarzellen herzustellen, allerdings in einem frühen Stadium.

Stromerzeugung beruht auf dem so genannten Seebeck-Effekt

Da Kohlenstoff weltweit im Überfluss vorhanden ist, wird es keine Engpässe geben, wenn die internationale Forschergruppe Materialverbindungen findet, die das Kunststück fertigbringen, Wärme direkt in Strom umzuwandeln. Dazu müssen sie zum einen extrem rein sein. Zum anderen müssen sie sich zu fehlerfreien Kristallen zusammensetzen lassen.

Die Stromerzeugung beruht auf dem so genannten Seebeck-Effekt. Im Prinzip werden dazu zwei unterschiedliche Metalle wie Tellur und Wismut durch einen Draht verbunden. Wenn dieser Draht erhitzt wird, werden die Elektronen aktiv. Die im ersten Metall fühlen sich von der Wärme angezogen, die im zweiten Metall abgestoßen. Dadurch entsteht am anderen Ende der Metalle, am kalten Ende also, eine Spannung, die einen Strom fließen lässt, etwa in eine Batterie oder nach entsprechender Umwandlung ins Stromnetz. Genutzt wird der Effekt versuchsweise bereits in Autos. Dort erzeugen die heißen Abgase Strom, der in die Bordbatterie fließt. Der umgekehrte Effekt, die Erzeugung von Kälte durch elektrischen Strom ­– benannt nach dem Physiker Jean Peltier –, wird bereits häufiger genutzt, etwa in Hotelkühlschränken. Peltier-Elemente arbeiten lautlos.

Experten schätzen, dass ein Fünftel der Wärmeenergie, die die Menschheit etwa durch Verbrennen von Kohle, Erdgas oder Holz erzeugt, verlorengeht, weil sie nicht mehr nutzbar ist.

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.