Autoabwärme hilft beim Benzinsparen
Forscher wollen herkömmliche Lichtmaschinen durch thermoelektrische Stromerzeuger ersetzen.
US-Forschern ist es gelungen, die Effizienz thermoelektrischer Materialien zu verdoppeln, indem sie ihre elektrischen Eigenschaften verbesserten. Die Technologie könnte die einfache Produktion von Strom aus Abwärme bald in greifbare Nähe rücken – beispielsweise im Fahrzeugbau, berichtet das Technologiemagazin Technology Review in seiner Online-Ausgabe.
Bislang wird der Ansatz noch kaum zur Energieerzeugung verwendet, weil er teuer und verhältnismäßig ineffizient ist. Um die Leistung zu steigern, mischten Wissenschaftler um den Maschinenbauprofessor Joseph Heremans an der Ohio State University Bleitelluriden Spuren von Thallium bei. Das thermoelektrische Material wird schon seit Jahrzehnten beispielsweise an Bord von Raumsonden verwendet, um Elektrizität zu erzeugen. Die Zugabe von Thallium verdoppelte die Fähigkeit des Materials, Wärme in Strom umzuwandeln, weil sich dadurch die Spannung erhöhte. Heremans glaubt, dass die erhöhte Effizienz den Kraftstoffverbrauch eines Autos um bis zu zehn Prozent absenken könnte, wenn die Technik als Ersatz für herkömmliche Lichtmaschinen verbaut würde. Als Wärmequelle würden dann Abgase dienen.
Gang Chen, Professor für Maschinenbau am MIT, der die Heremans-Studie kennt, hält sie aus mehreren Gründen für wichtig. Zunächst sei die Effizienzsteigerung in einem einzelnen themoelektrischen Material bereits "durchaus beeindruckend". Konventionelle Bleitelluride setzen nur rund 6 Prozent der Wärmeenergie auch in Elektrizität um. Eingebaut in einem thermoelektrischen Generator könnte das optimierte Material dies auf zehn Prozent erhöhen, elektrische Verluste aus den zusätzlich notwendigen Komponenten bereits einberechnet. Wichtiger sei aber noch, so Chen, dass Heremans Arbeit Forschern eine neue Methode an die Hand gebe, thermoelektrische Materialien zu verbessern. Diese Technik lasse sich womöglich bei einer großen Anzahl experimenteller Materialien verwenden.
Ein Nachteil des neuen Materials ist allerdings, dass Thallium extrem giftig ist. Bei Herstellung und Entsorgung müssten die Hersteller deshalb viel Vorsicht walten lassen. Bei der Verwendung des thermoelektrischen Materials in Fahrzeugen oder anderen Anwendungsgebieten ist dieses zwar gekapselt, stellt deshalb ein geringeres Risiko dar. Trotzdem stellt sich Forscher Heremans eine Art Recycling-Programm vor: Die Stromerzeuger ließen sich einfach aus alten Autos ausbauen und in neuen verwenden, da ihre Lebenszeit problemlos für mehrere Fahrzeuggenerationen reiche. Heremans ist optimistisch, dass sich seine Technik schnell kommerzialisieren lässt. Erste Produkte wie thermoelektrische Generatoren als Ersatz für Lichtmaschinen könnten in drei bis vier Jahren verfügbar sein.
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(bsc)
