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Montag, 7. Juni 2010 02:49 - Von Rolf Froböse
Auf den ersten Blick erinnert die direkte Umwandlung von Wärme in Strom an die sinnlosen Versuche der Alchemisten des Mittelalters, mithilfe des Steins der Weisen aus Quecksilber wertvolles Gold zu gewinnen.
Doch im Gegensatz zur Chemie, die derartige Veredlungsversuche gnadenlos scheitern lässt, hat die Physik zumindest für Energieumwandlungen Hintertüren offen gelassen.
Bei jeder Verbrennung geht viel Abwärme verloren. Zur Erschließung dieses Potenzials gibt es gegenwärtig zwei unterschiedliche Ansätze: Der Erstere beschreitet den Umweg über eine sogenannte ORC-Turbine. Das Kürzel steht für "Organic Rankine Cycle", weil diese spezielle Turbine nicht mit Wasserdampf, sondern von den Dämpfen eines niedrig siedenden organischen Lösungsmittels angetrieben wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass es auch schon moderate Temperaturgefälle nutzen kann, die für den Betrieb einer von Wasserdampf angetriebenen Turbine zu klein wären.
Die zweite Möglichkeit basiert auf der direkten Umwandlung von Abwärme in elektrischen Strom mit thermoelektrischen Generatoren. Diese kamen wegen ihres bescheidenen Wirkungsgrades bisher nur in Nischenanwendungen zum Einsatz. Durch die Verwendung neuartiger Materialien zeichnet sich bei den Thermogeneratoren jedoch ein Durchbruch ab. Experten schätzen, dass mittelfristig bis zu 20 Prozent der Abwärme für die Erzeugung von Strom genutzt werden können.
Durchbruch zeichnet sich ab
Die im nordrhein-westfälischen Herten ansässige Firma Aqua Society hat die ersten Langzeittests mit ORC-Turbinen vorgelegt. Angaben von Geschäftsführer Hubert Hamm zufolge handelt es sich um Module, die Blockheizkraftwerken nachgeschaltet werden, um sowohl aus der Wärme des Kühlwassers als auch des Abwassers Strom zu erzeugen. "Bei einer Temperatur von über 80 Grad Celsius wird ein Wirkungsgrad von fünf bis sechs Prozent erzielt", berichtet Hamm.
Ähnliche Wirkungsgrade werden auch mit thermoelektrischen Generatoren erzielt. Thermogeneratoren sind spezielle Halbleiter, die eine direkte Umwandlung von Wärme in Elektrizität ermöglichen. Im Prinzip ist der Effekt lange bekannt. Der deutsch-baltische Physiker Thomas Seebeck beobachtete 1821, dass ein Temperaturgefälle in Metall einen Stromfluss bewirken kann. Mangels Effizienz kam der "Seebeck-Effekt" jedoch nur in Nischenmärkten zum Einsatz. Um 1990 gab es in Japan Radios, die ihren Strom aus der Abwärme von Kerosinlampen zogen.