Thermoelektrische Generatoren im Hochtemperaturbereich für BHKW  

Nutzung von Abwärme zur Effizienzsteigerung von BHKWs 

Wie wirtschaftlich ein Blockheizkraftwerk arbeitet, hängt wesentlich von seinem elektrischen Wirkungsgrad ab. Ein großer Teil der Abwärme aus dem heißen Abgas bleibt bislang ungenutzt. Thermoelektrische Generatoren bieten die Möglichkeit, diese Wärme zusätzlich in elektrischen Strom umzuwandeln. Sie nutzen den Temperaturunterschied zwischen einer heißen und einer kalten Seite und gelten als robust, langlebig und weitgehend wartungsfrei. Bisher war ihr Einsatz allerdings auf Temperaturen bis etwa 200 °C begrenzt, sodass die im Abgasstrom enthaltene Wärme eines BHKWs nicht genutzt werden konnte. 

Hochtemperatur‑Thermoelektrik für den Einsatz im Abgasstrom 

Das Fraunhofer‑Institut für Physikalische Messtechnik (IPM) entwickelte in den vergangenen Jahren erstmals thermoelektrische Module, die für Temperaturen von bis zu 550 °C geeignet sind. Gemeinsam mit der auf innovativen Anlagenbau spezialisierten Firma Schleif Automation entstand ein thermoelektrischer Generator, der parallel zu einem vorhandenen Wärmetauscher eingesetzt wird. Dadurch kann die Abwärme des BHKWs nicht nur zur Brauchwassererwärmung genutzt werden, sondern zusätzlich zur Stromerzeugung. Der Generator wird direkt im Abgasstrom betrieben und ergänzt damit die bestehende Wärmenutzung um eine elektrische Komponente. 

Praxistest, Ergebnisse und zukünftige Anwendungsmöglichkeiten 

Zu Beginn des Projekts simulierte das Projektteam das Verhalten des thermoelektrischen Wärmetauschers im Abgasstrom eines BHKWs, um eine möglichst hohe elektrische Ausbeute zu erzielen. Anschließend wurde ein optimierter Wärmetauscher gefertigt und in einem von Badenova betriebenen Schleif‑BHKW installiert. Die erfassten Betriebsdaten wurden in die BHKW‑Steuerungssoftware integriert, um einen zuverlässigen und effizienten Betrieb sicherzustellen. Nach der Testphase zeigte sich, dass sich der elektrische Wirkungsgrad des BHKWs durch den Einsatz des thermoelektrischen Generators um etwa 3 % steigern lässt. Perspektivisch könnten solche Systeme nicht nur in Blockheizkraftwerken, sondern auch in Fahrzeugen eingesetzt werden und so zur Einsparung von Treibstoff und CO₂ beitragen.