Holzvergaser-BHKW der Thermoelect GmbH mit einer elektrischen Nennleistung von 250 W aus thermoelektrischer Energiewandlung.
Eine zuverlässige, bedarfsorientierte, umweltverträgliche und preiswerte Energieversorgung ist Voraussetzung für eine zukunftsfähige gesellschaftliche Entwicklung. Neben erneuerbaren Energiequellen können stromerzeugende Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen ein Eckpfeiler moderner Energiesysteme werden. Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen als steuerbare Erzeuger vereinen Versorgungsstabilität, Speicheroptionen und Autarkie und sind unabhängig gegenüber Wettereinflüssen. Nur Systeme mit hohen Stromkennziffern, dem Verhältnis von Strom- zu Wärmeerzeugung, sind in der Lage, neben dem Wärme- auch den elektrischen Energiebedarf zu decken und als Netto-Erzeuger zu wirken. Die Erfolgsaussichten der verschiedenen Energiekonzepte hängen nicht zuletzt vom Zukunftspotenzial der Energieträger sowie der Emissionsbilanz ab. Auch wirtschaftlich-technische Rahmenbedingungen wie die Kosten bei Investition, Installation, Betrieb und Wartung sowie die Regelbarkeit und Dynamik der Energieerzeugung bestimmen neben der Anlagenleistung und dem Wirkungsgrad die Marktakzeptanz.
Holzvergaserfeuerungen in Kombination mit thermoelektrischen Generatoren weisen viele Vorteile auf, da sie auf nachwachsenden Rohstoffen basieren, hohe Wirkungsgrade größer 90% bieten sowie niedrige Emissionen aufweisen. Das einfache und robuste Funktionsprinzip des thermoelektrischen Generators stellt vor dem Hintergrund der genannten Anforderungen einen technisch wie wirtschaftlich hochinteressanten Verfahrensansatz dar.
Die Abteilung Thermoelektrische Materialien und Systeme im Institut für Werkstoff-Forschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) kooperiert seit 2016 mit der Thermoelect GmbH (zur Entwicklung eines e-Kaminofens. Zusammen mit dem DLR konnte die Firma Thermoelect mit der Optierung des Wärmetauschers die anliegenden Temperaturdifferenzen am thermoelektrischen Generator maximieren und damit einen entscheidenden Schritt zur effizienten und stabilen Implementierung thermoelektrischer Module umsetzen.
Im Rahmen der gemeinsamen Entwicklung wurden am DLR thermoelektrische Generatormodule hinsichtlich ihrer Stabilität und der Sensitivität ihrer Ausgangsleistung gegenüber den Einbaubedingungen im Heizsystem untersucht. Dort werden bei einer Nennleistung von 250 W elektrische Ausgangsleistungen bis zu 420 W in der Spitze bereitgestellt. Damit ist zum ersten Mal eine marktreife TEG-Anwendung in Feuerungsanlagen gelungen.
Die Entwicklung der Thermoelect GmbH zeigt, dass eine wirtschaftliche Umsetzung des technischen Konzepts durch eine gekonnte Systemintegration auf Basis heutiger thermoelektrischer Modultechnologie möglich ist. Die Demonstration einer leistungsfähigen thermoelektrischen Stromerzeugung für den Endverbrauchermarkt liefert wichtige Impulse für die Entwicklung weiterer Thermoelektrik-Produkte.
Thermoelektrisches Generatormodul (weiße Platte mit Stromanschlüssen) im Teststand.
Der e-Kaminofen wurde auf der Hannover-Messe 2018 erstmals als Produkt vorgestellt. Im November 2018 erhielt das System den ersten Preis im Rahmen des Wettbewerbes Wood Stove Design Challenge in Washington, DC (USA) in gleich zwei Kategorien (Best Automated Stove, Best Thermoelectric Stove). Der von der Alliance for Green Heat organisierte Wettbewerb wird seit 2013 ausgetragen und zeichnet besonders innovative und umweltschonende Konzepte zur Wärmeerzeugung aus.