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Strom- und Wärmeerzeugung mit Thermoelektrischen Generatoren
Um den Klimawandel zu begrenzen, ist die erneuerbare Energieversorgung ein zentraler Baustein. Diese ist aktuell jedoch starken Schwankungen unterworfen und kann insbesondere im Winter den Energiebedarf nicht dezentral decken. Thermoelektrische Generatoren (TEGs) haben das Potenzial diese Energieversorgungslücke klimaneutral und wirtschaftlich zu schließen.
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Recovery+: Industrielle Abwärmenutzung erweitert durch Thermoelektrische Generatoren
Neben der Nutzung von erneuerbaren Energien ist auch die Effizienzsteigerung in allen Sektoren ein zentrales Instrument, um CO2-Emissionen zu reduzieren und den Klimawandel zu stoppen. Der Industriesektor bietet dafür ein besonders hohes Potenzial: Rund 30 Prozent des Endenergieverbrauchs in Deutschland wird für die Industrie benötigt. Zwei Drittel davon sind Prozesswärme (ca. 460 TWh), wobei prozessbedingt ein hoher Anteil dieser Energie ungenutzt als Abwärme verloren geht
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Antriebsentwicklung für den Next Generation Train (NGT)
Zentrale Komponenten des NGT Fahrwerks sind die radindividuell angetriebenen Räder und der zugehörige Radträger, der radial in einen Gleisbogen eingelenkt werden kann. Die elektrischen Motoren bilden hierbei gleichzeitig Antriebsaggregat und Aktuator zur Spurhaltung. So lässt sich das Fahrwerk über lediglich eine Komponente im Spurkanal ausrichten und in Bögen einlenken.
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Der Freikolbenlineargenerator
Mit dem Freikolbenlineargenerator wurde eine kompakte und hocheffiziente Stromerzeugungseinheit entwickelt, die gerade im Hinblick auf einen Einsatz als Range-Extender in einem batterieelektrischen Fahrzeug großes Potenzial besitzt.
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FKLG - SyncSim – Synchronisation in der Simulation
Der Freikolbenlineargenerator ist eine freischwingende Energiewandlungseinheit die prinzipiell aus drei Subsystemen besteht: dem Verbrennungsteil, dem Lineargenerator und der Gasfeder. Einer der wichtigsten Schritte in der Entwicklung des FKLG ist die Verwendung einer zweiten Kolbeneinheit um Vibrationen und Geräusche zu reduzieren.
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HD-TEG: Effizienzsteigerungspotenzial bei Nutzfahrzeugen durch den Einsatz eines Abwärmenutzungssystems − Thermoelektrik
Bei Verbrennungsmotoren gehen rund 2/3 der im Kraftstoff gespeicherten chemischen Energie durch Abwärme ungenutzt verloren. Davon entfällt etwa die Hälfte auf das Abgas. Thermoelektrische Generatoren (TEG) können einen Teil dieser Abwärme direkt in nutzbaren elektrischen Strom umwandeln und damit den Kraftstoffverbrauch reduzieren.
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Induktive Energieübertragung für fremderregte Traktionsantriebe
Forschungsschwerpunkt des Projektes ist die Substitution von Schleifringen in fremderregten Traktionsmotoren durch eine kontaktlose, induktive Energieübertragung. Grundsätzlich sind damit neben einem verschleißarmen Betrieb höhere Drehzahlen und damit gesteigerte Leistungsdichten von rotorseitig elektrisch erregten Antriebssystemen denkbar.
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Kombinierte Antriebs-Bremseinheit
Das Zurückführen von kinetischer Energie in den Energiespeicher mit einem elektrischen Antrieb, bringt die Möglichkeit mit sich die mechanische Bremse zu verkleinern. Die Leistung eines elektrischen Antriebs ist in der Regel jedoch nicht ausreichend, um die mechanische Bremse vollständig zu ersetzen.
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RExTEG: Strom aus Abwärme: Thermoelektrik macht Hybridfahrzeuge effizienter
Thermoelektrische Generatoren (TEG) wandeln Wärme in elektrischen Strom um. Ein vielversprechendes Einsatzgebiet für diese Art von Generatoren ist der Automobilbereich: Die dort verwendeten Verbrennungsmotoren nutzen nur rund ein Drittel der im Kraftstoff gebundenen Energie für den Antrieb, die restlichen zwei Drittel gehen als Abwärme verloren. Im Zuge des Projekts RExTEG hat das Institut das Potenzial dieser Technologie für den Einsatz in Hybrid- und Range-Extender-Fahrzeugen (REx) untersucht und erstmalig für diese ein Funktionsmuster entwickelt.
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RExTEG: Thermoelektrischer Generator (TEG) zur Steigerung der Effizienz von Range Extender Fahrzeugen
Ein Forschungsschwerpunkt des Instituts für Fahrzeugkonzepte ist die Effizienzsteigerung von Fahrzeugantrieben. Ein erfolgsversprechender Ansatz ist die Nutzung von Abwärme von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren.
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THS-Bus: Thermische Hochleistungsspeicher für Elektrobusse
Im Projekt THS-Bus soll erstmalig das Potential Thermischer Hochleistungsspeicher (THS) auf Basis metallischer Phasenwechselmaterialien (mPCM) für den Einsatz als Innenraumheizsystem in batterieelektrischen Bussen demonstriert werden.
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Thermische Hochleistungsspeicher für Fahrzeuganwendungen
Eine bekannte Problematik von Elektrofahrzeugen ist die reduzierte Reichweite in Wintermonaten. Der Einsatz von Wärmespeichern stellt hier einen attraktiven Lösungsansatz dar, den Heizwärmebedarf der Fahrzeugkabine zu decken und damit die Reichweite im Winter zu erhöhen. Am DLR in Stuttgart wird daher erstmalig der Fahrzeugeinsatz sogenannter thermische Hochleistungsspeicher unter Verwendung metallischer Phasenwechselmaterialien (mPCM) am Institut für Fahrzeugkonzepte untersucht.
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Thermoelektrische Energiewandlung und Thermoelektrischer Generator (TEG)
Trotz der zunehmenden Elektrifizierung der Fahrzeugantriebe ist zu erwarten, dass verbrennungsmotorisch betriebene Fahrzeuge bzw. Hybride noch über Jahrzehnte die Hauptlast im Personen- und Güterverkehr tragen werden. Das Institut arbeitet an neuen, kostengünstigen Bauformen.
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Hochleistungswirbelstrombremse zur Verschleiß- Wartungs- und Feinstaubreduktion für Fahrzeuganwendungen
Schwere Nutzfahrzeuge emittieren bei einer Fahrleistung von 69 Mrd. Kilometern 2253 Tonnen Bremsstaub bei einem Emissionsfaktor von 32,7 mg/km. Plakativ entspricht dies der Gesamtmasse von 55 LKW mit 40 Tonnen Gesamtmasse. Das Institut forscht deshalb an einer verschleißfreien Wirbelstrombremse, um die Benutzung der emissions- und verschleißbehafteten mechanischen Bremse auf ein Minimum zu reduzieren.
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ESPESA – Electromechanical System and Power Electronics for Sustainable Applications
Das EU-Projekt ESPESA ist ein Wissensaustauschprojekt zwischen verschiedenen Forschungsinstituten, Universitäten und Unternehmen im Bereich von elektrischen Maschinen und Leistungselektronik. Im Rahmen des Projektes werden Workshops und Austauschforen bei den Partnern angeboten, um jungen Wissenschaftlern, die an ihrer Doktorarbeit arbeiten, bzw. diese gerade abgeschlossen haben, einen internationalen Austausch zu ermöglichen. Für vertieftes Interesse können auch Kurzbesuche bis zu einem Monat realisiert werden.
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Kontakt
Dr.-Ing. Frank Rinderknecht
Abteilungsleiter
Institut für Fahrzeugkonzepte
Alternative Energiewandler
Stuttgart
Tel.: +49 711 6862 288
Downloads
DuoTherm®
(0,93 MB)
MonoTherm®
(1,31 MB)
RExTEG - Neuartiger Thermoelektrischer Generator zur Steigerung der Effizienz von Range Extender Fahrzeugen
(0,93 MB)
Handout Thermoelektrischer Generator
(0,19 MB)
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