Clever: Dieses kleine Gerät am Auspuff gewinnt elektrische Energie aus Abgasen
Forscher:innen haben ein kleines Bauteil entwickelt, das am Auspuff von Autos angebracht werden kann und elektrischen Strom aus den Abgasen gewinnt. Die elektrische Energie wird dabei durch einen thermoelektrischen Generator entwickelt, welcher aus Temperaturgradienten Strom gewinnen kann. Es gibt bereits einen Prototyp, der aus den Abgasen eines Autos etwa 40 Watt elektrische Leistung gewinnen kann.
Strom aus Abgasen
Bei thermoelektrischen Materialen handelt es sich um kristalline Halbleiter, die gleichzeitig sehr gut Strom leiten und eine geringe Wärmeleitfähigkeit haben. Wenn man diese Materialien von einer Seite erwärmt, entsteht ein Temperaturunterschied, der Elektronen im Kristallgitter mobilisiert und so dazu führt, dass ein Strom fließt. Auf diese Art und Weise kann die Abwärme von Computern und anderen Geräten zum Produzieren von Strom genutzt werden. Aber etwa auch die von menschlichen Körpern produzierte Körperwärme kann als Energiequelle verwendet werden.
Ein Forschungsteam der Pennsylvania State University hat nun demonstriert, dass es auch möglich ist, die Abgase von Autos bzw. generell von Verbrennermethoden zu verwenden, um daraus mittels eines thermoelektrischen Generators Strom zu gewinnen. Die Forscher:innen rund um Babeya Bosry Smriti haben ein Bauteil entwickelt, das am Auspuff angebracht werden kann und über einen thermoelektrischen Generator aus einer Bismut-Tellurid-Verbindung verfügt. Dieses Material verfügt über ein besonders gutes Verhältnis von Größe und Umwandlungsleistung.
Den Generator kombinierte das Team dann mit einem speziell angepassten Wärmetauscher-System. Mehrere Reihen dünner Plättchen nehmen die Hitze aus den Abgasen auf und leiten sie dann an den thermoelektrischen Generator. Auf der Außenseite des Halbleiterblocks sitzt ein Kühler, der dafür verantwortlich ist, den Temperaturgradienten aufrecht zu erhalten. „Diese mit trapezförmigen Finnen besetzte Wärmesenke ist darauf ausgelegt, die Hitze durch forcierte Konvektion abzugeben„, so die Forscher:innen.
Tests an einem Auto und einem Helikopter
Das Team untersuchte die Funktion des Generators dann in mehreren Tests an einem Auto sowie an einem Hubschrauber. Bereits im Stand erreichte der Prototyp am Auto montiert bei einem Temperaturgradienten von etwa 190 Grad eine Leistung von 40 Watt. Dies reicht etwa aus, um eine klassische Glühbirne mit Strom zu versorgen. Während der Fahrt nimmt diese Leistung sogar noch zu – bei schneller Fahrt auf 56 Watt. In einer Simulation brachten die Forscher den Generator außerdem an einem Hubschrauber an. Dort produzierte der Prototyp 146 Watt elektrische Leistung.
Die Wissenschaftler:innen gehen davon aus, dass der thermoelektrische Generator einen Beitrag zur sinnvollen Nutzung der bisher verloren gehenden Wärmeenergie von Abgasen leisten könnte. Das neu entwickelte Bauteil kann einfach am Auspuff angebracht werden und wird nur durch den Fahrtwind gekühlt.
