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TU Berlin

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Thermoelektrische Generatoren 2020

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Fossile Energieträger werden auf absehbare Zeit die Hauptenergiequelle unserer Fahrzeuge bleiben. Wegen des weltweit zunehmenden Mobilitätsanspruchs wird einhergehend der Energiebedarf weiter steigen, bei gleichzeitiger restriktiveren der Ressourcen und Fördermengen. Mit zunehmendem Verkehr und Energieverbrauch steigen zudem die Umweltbelastungen, deren Folgen unser Leben bereits beinträchtigen. Eine der größten Herausforderungen unseres Jahrhunderts ist es deshalb, Verkehrssysteme und Fahrzeuge zu entwickeln und zu betreiben, die unsere natürlichen Lebensgrundlagen nicht zerstören und unsere Energiereserven schonen.

Diesem Ziel dienen die Schlüsselmaßnahmen Energiebedarf zu minimieren, Wandlungsverluste zu vermeiden, Energie bedarfsgerecht bereitzustellen und Energieverluste nutzen. Konventionelle Fahrzeugantriebe verwenden nur einen geringen Teil der im Kraftstoff gebundenen chemischen Energie für die eigentliche Transportarbeit. Der weitaus größere Teil (ca. 50%) wird vom heutigen Verbrennungsmotor in thermische Energie umgewandelt und nahezu ungenutzt über das Abgas- und Kühlsystem an die Umgebung abgegeben. Hieraus resultiert im Wesentlichen der mangelhafte Wirkungsgrad heutiger Fahrzeuge, den es zu verbessern gilt.

Die Rückgewinnung dieser enormen Abwärmemengen hat im volkswirtschaftlichen Maßstab ein enormes Potenzial zur Ressourcenschonung und zur Minderung der Umweltbelastung.

Im Rahmen des BMBF-Forschungsprojektes „Thermoelektrische Generatoren“ (TEG 2020) soll die Thermovoltaik genutzt werden um die Abgaswärme effizient in Elektrizität zu rekuperieren.

Dieses Verbundprojekt baut auf die Synergiewirkung aus der Zusammenarbeit der Projektpartner. Diese bilden die gesamte Wertschöpfungskette, vom Thermoelektrischen(TE)-Material über TE-Module und TE-Baugruppen, bis zur anwendungsorientierten Systemintegration.

Die Konzepte, die in diesem Verbundsprojekt für die Zielsysteme entwickelt werden, die in ca. 10 Jahre am Markt sind, sollen soweit gereift und abgesichert sein, dass sie klar belegen, welche Potenziale die Technologie in einigen Jahren haben wird und wie diese Konzepte von der Industrie im Anschluss an dieses Forschungsprojekt in entsprechende Serienprodukte überführt und industrialisiert werden können.

Spezifische Ziele des Fachgebietes MDT der TU Berlin

Ziel ist es ein Modul von thermoelektrischen Generatoren durch DC/DC Wandler an das Bordnetz des Fahrzeugs anzukoppeln und in dessen Energiemanagement zu integrieren. Diese Ankoppelung soll bezüglich der Kriterien Zuverlässigkeit, Wandlungseffizienz und Kosten optimiert werden. Hierfür soll ein thermoelektrisches Simulationsmodell entwickelt werden, dass sowohl die einzelnen TEGs, als auch das Bordnetz umfasst. Mit Hilfe dieses Modells sollen anschließend die Verschaltungen der einzelnen TEGs sowie die Anpassung an das Bordnetz optimiert werden.

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