Skalierbare Produktions-Erforschung für kostengünstige Thermoelektrische Generatoren mit Realanwendungstests und Untersuchung von Modularisierungskonzepten, Teilvorhaben: Entwicklung und Aufbau von Thermoelektrischen Generatoren mit modularisiertem Herstellungsprozess

Description: Um den Klimawandel zu begrenzen, ist neben dem Ausbau erneuerbarer Energien, auch die Steigerung der Energieeffizienz ein zentraler Baustein. Ein hohes Potenzial für Einsparungen liegt bei thermischen Prozessen. Thermoelektrische Generatoren (TEG) bieten eine branchenübergreifende Lösung die Effizienz dieser Prozesse zu erhöhen. Durch einen Halbleitereffekt wandeln sie Wärme ohne bewegliche Bauteile in Strom und können so zur Abwärmenutzung oder Kraft-Wärme-Kopplung eingesetzt werden. Aktuelle Untersuchungen zeigen das hohe technische und wirtschaftliche Potenzial der Technologie. Jedoch kann durch die Vielfältigkeit der Anwendungen bisher kein Skaleneffekt bei der Produktion erreicht werden. Um den Zielkonflikt zwischen individuellen Anforderungen und hoher Produktionsmenge zu lösen, wird im Projekt ein modularisierter Herstellungsprozess untersucht. Es wird die gesamte Prozesskette von der Definition der Randbedingungen, über die (teil-)automatisierte Auslegung und Herstellung, bis hin zur Integration in verschiedene Anwendungen demonstriert. Der Herstellungsprozess und die Laboruntersuchungen der TEG finden am DLR Institut für Fahrzeugkonzepte mit Thermoelektrischen Modulen der Fa. Isabellenhütte statt. Die Projektziele werden durch die Integration in einen Pelletkessel der Fa. Ritter, in einen Bioreaktor der Fa. DMT und in ein Biogas-BHKW mit der Fa. BITZER demonstriert. Dabei wird das Einsparpotenzial der Herstellkosten um 55%, insgesamt 10.000 Betriebsstunden mit über 80% der elektrischen Leistung und die realen Einsparungen von bis zu 40 t/Jahr CO2 durch die drei Anwendungen nachgewiesen. Darüber hinaus werden virtuelle TEG für eine Abgasreinigung der Fa. Bayer, eine Zinkschmelzanlage der Fa. Föhl, eine Bioraffinerie zur Wasserstofferzeugung der Fa. ProCone und den Verkehrssektor aufgezeigt. So wird der Technologietransfer von TEG in die Praxis ermöglicht, wodurch die Effizienz von thermischen Prozessen erhöht und der Klimawandel abgemildert werden kann.

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Tags: Abwärmenutzung ? Kraft-Wärme-Kopplung ? Technologietransfer ? Bioraffinerie ? Bioreaktor ? Erneuerbare Energie ? CO2-Minderung ? Abgasreinigung ? Produktionstechnik ? Minderungspotenzial ? Elektrische Leistung ? Energieeffizienzsteigerung ? Klimawandel ? Verkehr ? Laboruntersuchung ? Wasserstoffherstellung ?

Region: Baden-Württemberg

Bounding boxes: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Finanzielle Förderung)
• Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (Projektverantwortung)
• Institut für Fahrzeugkonzepte (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2025-04-01 - 2028-03-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Sub-project: Development and construction of thermoelectric generators with a modularized manufacturing process
  Description: In addition to the expansion of renewable energies, increasing energy efficiency is a key element in limiting climate change. There is great potential for savings in thermal processes. Thermoelectric generators (TEG) offer a cross-sector solution for increasing the efficiency of these processes. Using a semiconductor effect, they convert heat into electricity without moving parts and can therefore be used for waste heat recovery or combined heat and power generation. Current studies show the high technical and economic potential of the technology. However, due to the diversity of applications, it has not yet been possible to achieve a scale effect in production. In order to resolve the conflict of objectives between individual requirements and high production volumes, a modularized manufacturing process is being investigated in the project. The entire process chain will be demonstrated, from the definition of the boundary conditions, through (partially) automated design and production, to integration into various applications. The manufacturing process and the laboratory tests of the TEG take place at the DLR Institute of Vehicle Concepts with thermoelectric modules from Isabellenhütte. The project objectives will be demonstrated by integration in a pellet boiler from Ritter, in a bioreactor from DMT and in a biogas CHP plant from BITZER. The potential savings in manufacturing costs of 55%, a total of 10,000 operating hours with over 80% of the electrical output and the real savings of up to 40 t/year CO2 through the three applications are demonstrated. In addition, virtual TEGs are shown for an exhaust gas purification system from Bayer, a zinc smelting plant from Föhl, a biorefinery for hydrogen production from ProCone and the transportation sector. This enables the technology transfer of TEGs into practice, which can increase the efficiency of thermal processes and mitigate climate change. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1139530

Status

Aktiv

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