Strom aus Abwärme: Der thermoelektrische Generator von BMW
Ein Blick auf den Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren ist ernüchternd. Nur rund ein Drittel der Energie, die im Kraftstoff steckt, wird in mechanische Energie umgesetzt – doch diese Verluste lassen sich in Gewinn ummünzen
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München, 21. Mai 2008 – Ein Blick auf den Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren ist ernüchternd. Praktisch wird nur rund ein Drittel der Energie, die im Kraftstoff steckt, in mechanische Energie umgesetzt. Der Rest verpufft als Wärme, sei es als direkte Wärmeabgabe, die wenigstens der Innenraumheizung zugute kommt, oder schlicht über die Abgase. Um wenigstens einen kleinen Teil dieser Energie zu nutzen, entwickelt BMW einen thermoelektrischen Generator (TEG).
Auch bei Raumsonden genutzt
Bei der thermoelektrischen Stromgewinnung macht man sich den so genannten Seebeck-Effekt zunutze, der bei thermoelektrischen Halbleiterelementen auftritt. Der Umstand, dass sich dabei bei einem Temperaturgefälle eine elektrische Spannung ergibt, wird unter anderem in Thermoelementen zur Temperaturmessung eingesetzt. Man kann sich den Effekt aber auch zur Energiegewinnung zunutze machen. Die Entwicklungsingenieure von BMW arbeiten derzeit daran, diese Technik ins Fahrzeug zu integrieren. Sie wird übrigens bereits seit Jahrzehnten zur Stromerzeugung in Raumsonden genutzt. Dabei dient eine radioaktive Probe als Wärmequelle. Das ist im Auto natürlich schlecht machbar; stattdessen verwendet man die heißen Abgase. Dazu wird ein thermoelektrischer Generator in den Abgasstrang integriert. Beim Dieselmotor ist das natürlich ebenso möglich wie beim Benziner.
Strom für alle Verbraucher
Aktuell kann das System eine elektrische Leistung von etwa 200 Watt erzeugen – auf den ersten Blick nicht gerade viel. Aber die Materialforschung macht Fortschritte, und so sollen schon bald 1000 Watt erreichbar sein. Zum Vergleich: Derzeit braucht ein BMW 5er etwa 600 bis 700 Watt für alle elektrische Verbraucher – vom CD-Radio bis zur Beleuchtung. Man könnte also den Mehrverbrauch verhindern, den die elektrischen Systeme im Auto verursachen. Das würde bis zu fünf Prozent Sprit sparen. Die Wärmerückgewinnung könnte zudem zur schnelleren Aufheizung von Motor, Getriebe oder die Heizung beim Kaltstart verwendet werden. Das klingt zwar zunächst etwas widersprüchlich, doch das Abgas erreicht natürlich von Anfang an hohe Temperaturen, während der Kühlkreislauf oder das Getriebe- und Motoröl einige Minuten braucht, um warm zu werden.