Thermoelektrik

Thermoelektrik ist eine technische Disziplin, die sich mit der Umwandlung von Wärme in elektrische Energie beschäftigt. Ein Bereich der Thermoelektrik ist die Nutzung von Abwärme von technischen Geräten, Motoren, Kraftwerken, Industrieanlagen, Kraftfahrzeugen oder von der Umweltwärme, wie beim Energy Harvesting.


Die Thermoelektrik kann wie andere alternative Energien auch, zur Energieerzeugung aus Abwärme und Umgebungstemperaturen beitragen. Sie basiert auf zwei aus dem 19. Jahrhundert entdeckten Effekten: dem Seebeck-Effekt und dem Peltier-Effekt. Bei beiden Effekten, die gemeinsam auftreten, aber getrennt in Thermoelementen und Thermogeneratoren genutzt werden, werden aus Temperaturunterschieden Thermospannungen erzeugt oder, im Umkehrschluss, aus Spannungsunterschieden Wärme oder Kälte.

Peltierelement für die Kühlung von CPUs, Foto: Conrad Electronic

Peltierelement für die Kühlung von CPUs, Foto: Conrad Electronic

Die genannten Effekte basieren auf unterschiedlichen thermoelektrischen Spannungen, die Metalle oder Metalllegierungen aufweisen. Da der Wirkungsgrad der thermoelektrisch erzeugten Spannungen bei Metallen äußerst gering ist und lediglich bei einigen Mikrovolt pro Grad Celsius liegt, wurde diese Technik nur in geringem Maße in Komponenten eingesetzt.

Thermoelektrische 
   Spannungen von verschiedenen Metallen

Thermoelektrische Spannungen von verschiedenen Metallen

Erst durch neuere Verbindungshalbleiter, die die früheren Metalllegierungen ablösten, konnte der Wirkungsgrad wesentlich erhöht werden. Als Verbundmaterialien werden Wismut-Tellurid und Blei-Tellurid eingesetzt. Weitere Effizienzsteigerungen wurden durch verbesserte Strukturierungen im Nanobereich erzielt. Der derzeitig erreichbare Wirkungsgrad liegt trotz dieser Verbesserungen erst bei wenigen Prozent.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Thermoelektrik
Englisch: thermoelectric - TE
Veröffentlicht: 08.03.2021
Wörter: 211
Tags: EK-Grundlagen
Links: Celsius, Energy-Harvesting, Peltierelement, Seebeck-Effekt, U (Spannung)