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Die neuen Thermogeneratoren - umweltfreundlich - kompakt und leistungsfähig

05.04.2005


Die Thermovoltaik ist das Arbeitsgebiet der Physik, das sich mit der Umsetzung von Wärmeenergie in elektrische Energie befasst.



Ein Thermogenerator (Patent) besteht aus mehreren in Reihe flächig kontaktierten Kohle/Graphitplatten. Diese dienen als Träger (Substrate) von dünnschichtig aufgetragenen thermoelektrischen Materialien wie NiCu-NiCr und werden flächig kontaktiert danach auf einer Seite erhitzt, auf der Seite gegenüber mit Wasser oder besser mit flüssigem Wasserstoff gekühlt und gasförmig in den Brennraum geleitet. Durch die Temperaturdifferenz entsteht eine elektrische Gleichspannung mit sehr hoher Stromdichte.



Die Kühlung einer Elementenreihe identischer Thermopaare ist eine bequeme Kompromisslösung, die Energieumwndlung wird so nicht voll genutzt. Die neue Thermogeneratoren-Generation nach der Additivmethode mit Thermozellen ist effektiver im Vergleich zum Temperarurgradientenverfahren, wie oben.

Eine Thermozelle besteht aus zwei Schichten thermoelektrischer Materialien die flächig kontaktiert sind, so entsteht ein Thermoelement mit hohem Stromfluss zu einem Verbraucher, eine typische Eigenschaft der Thermoelementen. Schaltet man mehrere Elemente in Reihe, um höhere Spannung zu gewinnen, wird als Verbindung zwischen den einzelnen flachen Thermoelementen, ebenso flächig kontaktiert, ein Gleichrichtermaterial eingesetzt. Die Thermospannung der einzelnen Elementen addieren sich (Additivmethode), vergleichbar mit in Reihe geschalteten Trockenbatterien, eine Kühlung ist so nicht erforderlich. Die zugeführte Wärmeenergie ist mit allen Brennstoffarten möglich, durch Kraft-Wärme-Kopplung, Erdwärme oder Sonneneinstrahlung.

Beide Generatorentypen sind einfach kompakt konstruiert und erlauben hohe Leistungen ohne aufwendige Komponente, geeignet für Blockheizkraftwerke als Anlagen mit 220-230 Volt, Strom- und Warmwasserlieferant für Haushalte, als Antrieb für Elektrofahrzeuge oder Grossanlagen mit >200 Megawattleistung und flüssigem Wasserstoff als Brennstoff.

Weitere Anwendungen als 5 mm Dünnschichtiges Kraft-Wärme-Kopplung- und Solarmodule mit mehreren hundert Quadratmeter, Zugmaschinen bis 3000 kW für die Bahn oder Genratoren mit >15.000 kW Leistung für die Schifffahrt, insbesondere Geovoltaiksonden die Wechselspannung direkt aus der Tiefe der Erde liefern.Thermogeneratoren sind keinem Verschleiss ausgesetzt, sind lautlos und umweltfreundlich. Die Additivschaltung bietet zudem in der Sensorentechnik ein neues Feld von Applikationen mit höheren Empfindlichkeiten.

RZ-Thermogeneratoren nach der Additivmethode im thermisch geschlossenen Gehäuse, mit elektronisch geregeltem Luft-Wasserstoff-Gasgemisch und Brennstoffzufur, könnten einen Wirkungsgrad bei voller Leistung, von mehr als 80% erreichen. Es muss nur die Wärmemenge nachgeführ werden die ein thermisch nach aussen gut isoliertes Gehäuse an die Umgebung abgibt.Die Entwicklung neuer thermoelektrischer Materialien wie Siliziumkarbide, und auch halbleitende Kohlenstoff-Nanoröhrechen (CNT) mit physikalische Eigenschften die für den Einsatz in der Thermovoltaik (Hochtemperatur-ADD) geradezu prädestiniert sind, lässt für die Zukunft auf weit höheren Generatorleistungen (Faktor 10-15) hoffen. Der durch den Umwandlungsprozess gewonnene Gleichstrom wird mit einem speziellen Hochstrom-Wechselrichter in nutzbarer Wechselspannung erreicht.

Hochstrom-Wechselrichter

Neuartige hochstrom Bauelemente für die Elektronik- und Elektrobranche eröffnen neue Anwendungsgebiete in der Starkstromtechnik mit niedrigen elektrischen Spannungen. Ursprünglich für Thermogeneratoren entwickelt, zur Umwandlung sehr hoher Gleichströme reicht die Applikation von Wechselrichtern mit leistungsfähigen Schaltelementen auf Platinen mit Normraster, bis zu Anlagen für sehr hoher Stromdichte.

Ein speziell entwickelter Hochstrom-Leistungswechselrichter (DC/AC-Inverter) unkonventioneller Bauart, mit Leistungsbauelementen als Thyristorersatz, kann die Gleichspannung in Mehrphasenwechselspannung (Drehstromsimulator) umsetzen, Frequenz variabel bis 60Hz. Diese zukunftsorientierten Technologien sind als Investitionsofferte mit hoher Kapitalrentabilität im Angebot, Kooperation erwünscht. Weltpatent in Vorbereitung.

Rudolf Zölde | Innovative Technologien (RZ-IT)
Weitere Informationen:
http://www.eksom.com

Weitere Berichte zu: Additivmethode Thermoelement Thermogenerator

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