Thermoelektrische Generatoren sind klein und handlich und wandeln ungenutzte Wärme in nutzbare Energie um. Dennoch sind sie verhältnismäßig selten im Einsatz: Sie werden vor allem in Raumfahrtprojekten oder in Spezialanwendungen verwendet und enthalten in der Regel umweltschädliche und seltene Rohstoffe wie Blei, Selen oder Tellur, die auch nur mit hohem Aufwand entsorgt und recycelt werden können. Nun haben deutsche Wissenschafter einen 18 Millimeter breiten, 21 Millimeter langen und 6 Millimeter hohen thermoelektrischen Generator entwickelt, der erstmalig als Basismaterial das unbegrenzt verfügbare und umweltfreundliche Silizium nutzt

Die Forscher am Institut für Energie- und Umwelttechnik e. V. (IUTA), der Universität Duisburg-Essen (UDE) und der Gesellschaft für Schweißtechnik International mbH arbeiten derzeit gemeinsam daran, die neue Technologie so zu optimieren, dass sie bei gleichem Wirkungsgrad kostengünstiger wird und sich für die Massenproduktion eignet.

"Neben der Wirtschaftlichkeit ist inzwischen auch die Nachhaltigkeit ein wesentlicher Faktor, damit sich Innovationen am Markt durchsetzen können", betont Stefan Haep, Geschäftsführer des IUTA, "deshalb und weil der Bedarf an Energieversorgern jeder Art rasant wächst, rechnen wir mit einem großen Interesse seitens der Wirtschaft. Wir eröffnen hier neue Nutzungspotentiale für die Automobilindustrie sowie für die Energie- und Umwelttechnik, aber der Zukunftsmarkt liegt in der Industrie 4.0 - wo drahtlose Netzwerke mit unzähligen Sensoren und Knotenpunkten zu versorgen sein werden."

Strom aus Strahlung, Umgebungstemperatur, Vibrationen oder Luftströmungen

Um Silizium für solche kleinen Generatoren zu nutzen, hat das Forscherteam des IUTA zusammen mit dem Institut für Verbrennung und Gasdynamik (UDE) ein Syntheseverfahren für Nanopartikel entwickelt - erstmalig im Kilogramm-Maßstab. Diese wurden anschließend am Institut für Nanostrukturtechnik (UDE) in einem Sinterprozess in die benötigte Form gebracht. Da innovative Materialien auch neuartige Fügetechnik erfordern, holte IUTA die AiF-Forschungsvereinigung für Schweißen und verwandte Verfahren e.V. des DVS in das Projektkonsortium. Die Verbindungsspezialisten orientierten sich an den Technologien aus dem Raumfahrtsektor und entwickelten eine weniger kostenintensive Methode, die in Zukunft auch eine wirtschaftliche Produktion von robusten, stabilen und langlebigen Modulen ermöglichen könnte.

"Wir arbeiten hier an Grundlagen für zukünftige industrielle Anwendungen in allen Bereichen der Energierückgewinnung", betont der Projektleiter, Stefan Peil vom IUTA, "demnächst wird es möglich, wirtschaftlich und ökologisch Strom aus umgebenden Energiequellen wie Strahlung, Umgebungstemperatur, Vibrationen oder Luftströmungen zu erzeugen. Der von uns entwickelte Demonstrator kann als Ausgangspunkt für Produkte dienen, die sich hervorragend in den ‚Green Energy'-Markt einfügen." (red, derstandard.at, 24.05.2012)