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Strom aus Wärme:
Thermoelektrische Stromerzeugung

Energy Harvesting - Drahtlos zum Strom

(14. Dezember 2009) Moderne Elektronik ist wissbegierig: Was ist los im Haus, im Auto, im Flugzeug? Zahllose Sensoren funken ihre Signale an die Zentrale. Dazu benötigen sie winzige Strommengen, den bislang Batterien oder Stromkabel liefern.

481 Ein Knopfdruck erzeugt den Strom

Ein Knopfdruck erzeugt den Strom für die Absendung eines Funksignals, das über den Knopfdruck informiert (PTM 200 von Enocean).

Künftig könnte jedoch die Umgebungsenergie den nötigen Strom lokal erzeugen: Das sogenannte Energy Harvesting oder das Ernten von Energie ist ein Forschungsschwerpunkt an vielen Universitäten und ein milliardenschwerer Wachstumsmarkt. Nutzbar sind Vibrationen, Temperaturunterschiede, elektromagnetische Felder, Luftströmungen oder mechanische Bewegungen. Auch in der Medizin sind diese Techniken wichtig.

Die Firma Enocean produziert schon heute drahtlose Sensoren für Gebäude: Drückt man den Lichtschalter, bewegt sich eine Spule durch ein Magnetfeld und erzeugt dadurch genügend Strom, um ein Funksignal zu senden und dadurch die Lampe anzuschalten - ein Kabel zwischen Lichtschalter und Lampe wird überflüssig.

Bereits 400.000 Gebäude sind mit dieser Technik ausgerüstet. In vielen Maschinen gibt es hunderte von Sensoren, die über Druck und Temperatur informieren - ein wichtiges Einsatzfeld für kabelfreie Lösungen.

Experten an der ETH Zürich haben soeben ein neues Herstellungsverfahren für die Nutzung von Temperaturunterschieden entwickelt. Es hat den Swisselectric Research Award bekommen. Dem 35-jährigen Ingenieur Wulf Glatz gelang es, thermoelektrische Materialien preisgünstig auf einer Folie aufzubringen. Die Herstellungskosten sinken um 90 Prozent. Damit könnte man künftig ein Handy mit eigener Körperwärme aufladen.

Strom aus Körperwärme

Energiegewinnung aus thermoelektrische Generatoren

Strom aus Körperwärme

(12. September 2007) - Forscher vom Fraunhofer-Institut in Erlangen haben eine Methode entwickelt, um natürliche Körperwärme zur Energiegewinnung zu nutzen. Grundlage sind thermoelektrische Generatoren, kurz TEG, aus Halbleiterelementen. Die TEGs gewinnen elektrische Energie allein aus der Temperaturdifferenz zwischen heißer und kalter Umgebung.

481 Strom aus Körperwärme

Menschliche Wärme erzeugt Strom.

Normalerweise sind Unterschiede von mehreren zehn Grad notwendig, um Strom zu erzeugen. Wärmedifferenzen, die natürlicherweise vorkommen, etwa die Differenz zwischen der Außentemperatur des menschlichen Körpers und der Zimmertemperatur, betragen jedoch meist nur wenige Grad. Mit solch geringen Unterschieden ließen sich bislang nur geringe Spannungen erzeugen, etwa 200 Millivolt. Für den Betrieb elektronischer Geräte sind jedoch mindestens ein bis zwei Volt erforderlich.

Die Forscher haben deshalb Schaltungen entwickelt, die mit 200 Millivolt auskommen. Sie kombinierten dazu verschiedene Bauteile in einer neuen Weise und entwickelten so elektronische Systeme, die keine interne Batterie benötigen, sondern allein aus der Wärmedifferenz ihre Energie beziehen. Es existieren bereits Schaltungen, die bei 50 Millivolt "anschwingen", wie es in der Fachsprache heißt.

Die Stromerzeugung aus Wärme lässt sich überall dort nutzen, wo eine Temperaturdifferenz auftritt - sei es am menschlichen Körper, an Heizungen zur Kalkulation der Heizkosten, zur Überwachung der Kühlkette beim Transport gekühlter Güter oder in Klimaanlagen.

Thermoelektrik: In Deutschland unterentwickelt

Unterentwickelt ist die Forschung in Deutschland auf den Gebieten Thermophotovoltaik und Thermoelektrik.

Thermoelektrik: In Deutschland unterentwickelt

(4. Januar 2006) - Unterentwickelt ist die Forschung in Deutschland auf den Gebieten Thermophotovoltaik und Thermoelektrik. Darauf weist der Grüne Bundestagsabgeordnete Hans-Josef Fell hin.

Die thermoelektrische Stromerzeugung wandelt Sonnenstrahlung in Wärme um, zum Beispiel durch konzentrierende Spiegel oder besonders geformte Linsen (Fresnel-Linsen). Aus dem so erzeugten Wasserdampf wird in einer Turbine Strom erzeugt. Am bekanntesten sind die Parabol-Rinnenkollektoren in Kalifornien.

Auf gänzlich andere Weise erzeugt die Sonne Strom bei der Thermoelektrik (TE). Man nutzt dabei einen vom estnisch-deutschen Physiker Thomas Seebeck entdeckten und nach ihm benannten Effekt. Seebeck beobachtete, dass an den Enden einer Metallstange eine elektrische Spannung entsteht, wenn in ihr ein Temperaturgefälle herrscht. Werden beide Enden verbunden, fließt ein elektrischer Strom. 1821 nutzte Seebeck diesen Effekt erstmalig aus. Er ist auch bei hohen Umgebungstemperaturen nutzbar.

In Japan und Korea nutzt man bereits Thermoelektrizität, berichtet Dieter Planco aus Mühlheim. Seine Firma entwickelt und vermarktet thermoelektrisch betriebene Geräte.

Thermoelemente betreiben Glühbirnen und Fernsehen

Britische Forscher erzeugen Strom mit Holzofen

Thermoelemente betreiben Glühbirnen und Fernsehen

(18. September 2002) Mit der Wärme eines Holzofens gelang es britischen Forschern Glühbirnen und einen kleinen Fernseher zu betreiben. Neuartige Thermoelemente sollen sogar in der Lage sein, mit Badewasser Strom zu erzeugen, berichtet das britische Wissenschaftsmagazin New Scientist in seiner jüngsten Ausgabe.

Die Forscher wollen versuchen, die Thermoelemente als Energielieferant für Entwicklungsländer, in denen ganze Regionen ohne Stromversorgung sind, weiter zu entwickeln. Holzöfen stehen den meisten Menschen dort zur Verfügung.

Thermoelemente sind nicht neu: Bereits in den 70er Jahren nutzte die Nasa die Technik beispielsweise dafür, um die Raumsonden Voyager 1 und 2 mit Energie zu versorgen. Bisher waren Generatoren, die auf diesem so genannten thermoelektrischen Effekt beruhen, jedoch äußerst ineffizient.

Mike Rowe von der Universität Cardiff konnte die Technik nun entscheidend verbessern. Die Forscher wollten herausfinden, ob sich die Methode eignet, die Restwärme eines Holzofens zu nutzen. Es gelang ihnen, die Thermoelemente enorm hitzebeständig zu machen, so dass sie selbst hohen Temperaturen standhalten.

Mit etwa 100 Watt gewannen die Forscher genug Leistung, um einen Raum zu erhellen oder einen kleinen Fernseher am Laufen zu halten, berichtet die Nachrichtenagentur ddp.

letzte Änderung: 23.03.2015