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Entwicklung eines innovativen Nano-Blockheizkraftwerkes auf Basis neuartiger Thermogeneratoren aus Skutterudit- und Bismuttellur-Verbindungen

18. August 2020

 

 Entwicklung eines neuartigen, innovativen Nano-Blockheizkraftwerkes
zum Bild Entwicklung eines neuartigen, innovativen Nano-Blockheizkraftwerkes

Ziel des Projektes Nano-BHKW ist die Entwicklung eines neuartigen, innovativen NanoBlockheizkraftwerkes zur teilweisen Wandlung der im Heizbetrieb von Ein- und Mehrfamilienhäusern anfallenden Wärme in elektrische Energie. Im Vergleich zu bisher genutzten Aggregaten auf Basis von Verbrennungsmotoren werden in dem zu entwickelnden Nano-BHKW thermoelektrische Generatoren (TEG) auf Basis neuartiger Skutterudit-Halbleitersysteme verbaut. Dabei erfolgt die Erzeugung der elektrischen Energie durch das zwischen der Warm- und Kaltseite im Heizsystem aufgebaute Temperaturgefälle von ca 500 °C auf der Heiß- und 50 °C auf der Kaltseite, wobei das physikalische Phänomen des Seebeck-Effektes genutzt wird. In der neuentwickelten Technologie liegt der große Vorteil, dass diese im Gegensatz zu bisher verfügbaren Systemen auch in Niedriglastbereichen unterhalb von 5 kW thermischer Leistung elektrische Energie zur Verfügung stellt. Um eine möglichst anwendungsnahe Lösung zu erarbeiten entspricht der Grundaufbau prinzipiell einem konventionellen Heizgerät mit Brenner, Wärmeübertrager und Heizkreislauf. Wesentlicher Unterschied des Nano-BHKWs ist nun, dass in den Wärmeübertrager TEGs integriert werden, welche während des Brennerbetriebes auf der einen Seite beheizt werden und auf der anderen Seite durch den Heizkreislauf gekühlt werden. Somit wird immer dann, wenn Wärme an den Heizkreislauf zu Heizzwecken übertragen wird, auch elektrischer Strom produziert. Es wird dabei ein Einsparpotential von 6% des Primärenergiebedarfs bzw. 7% CO2 erwartet. Damit ist der Thermogenerator in der Lage, die Heizung auch dann zu betreiben, wenn das vorgelagerte Stromnetz ausfallen sollte, da er die gesamte notwendige Hilfsenergie bereitstellen kann.

Projektpartner des Projekts sind die Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm, Interdomo GmbH, Emsdetten, metz automotive, Kümmersbrück, Situs Technicals GmbH, Wuppertal und das Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Köln. Gefördert wird dieses Projekt durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi).


Kontakt
Univ.-Prof. Dr. Wolf Eckhard Müller
Abteilungsleiter

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Werkstoff-Forschung
, Thermoelektrische Materialien und Systeme
Köln

Tel.: +49 2203 601-3556

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