Selbst bei einem hocheffizienten Verbrennungsmotor der neuesten Generation wird ein Großteil der im Kraftstoff chemisch gebunden Energie in nicht genutzte Wärmeenergie gewandelt. Mit einem thermoelektrischen Generator kann ein Teil dieser Verlustwärme in nutzbare elektrische Energie zurückgewandelt werden. Der besondere Vorteil ist, dass für diese Art der Energiewandlung keine bewegten Teile eingesetzt werden müssen. Durch neue Materialentwicklungen in den letzten Jahren, insbesondere durch Einsatz der Nanotechnologie, konnte die Leistungsfähigkeit der thermoelektrischen Module deutlich gesteigert werden. Obwohl Hochtemperaturmaterialien für den automobilen Einsatz noch nicht kommerziell verfügbar sind, hat sich die BMW Group entschlossen, ein Prototypenfahrzeug mit einem thermoelektrischen Generator aufzubauen, um die Wechselwirkungen des Systems mit dem Antriebsstrang und weitere wichtige Grundsatzfragen zu untersuchen. Die Integration eines thermoelektrischen Generators in einer Abgasanlage erfordert, je nach geforderter elektrischer Rekuperationsleistung, systemintensive Anpassungen. Dabei stellen der maximale Abgasgegendruck und die maximale Temperatur, mit der die thermoelektrischen Werkstoffe beaufschlagt werden können, den Orientierungsrahmen für die Auslegung des Gesamtsystems dar. Der TEG-Prototyp der BMW Group besteht aus drei Heißgaswärmetauschern, 24 Bi2Te3-Thermoelektrikmodulen und vier Kühlmittelwärmeübertragern, die wechselseitig in einer plattenförmigen Struktur aufgebaut sind. Das plattenförmige TEG-System wurde in einer prototypischen Umsetzung in die Abgasanlage eines BMW 535i US mit Automatikgetriebe integriert. Im Zuge des Entwicklungsprozesses wurde ein parametriertes Fahrzeugmodell mit einem Finite-Volumen-Modell eines thermoelektrischen Generators gekoppelt. Es zeigt sich, dass der thermoelektrische Generator gerade bei der Fahrt auf Landstraßen und Autobahnen einen signifikanten Beitrag zur Verbrauchsreduktion liefert.
Der thermoelektrische Generator von BMW macht Abwärme nutzbar
Motortechnische Zeitschrift ; 70 , 4 ; 272-281
2009
10 Seiten, 14 Bilder, 9 Quellen
Article (Journal)
German
Thermomanagement - Der thermoelektrische Generator von BMW macht Abwärme nutzbar
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