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AMSclub Bulletins Beiträge
Fahrzeug mit thermoelektrischem Generator
(Bulletin 76/2016)
von Peter Zobrist, AMS
Heinz Surber brachte das obige Fahrzeug mit an den Hock in Baden und demonstrierte es. Heinz leerte Wasser in das Gefäss oben auf der Maschine, zündete die Kerze an und nach einer Weile bewegte sich das Fahrzeug über den Tisch. Alle Anwesenden waren verblüfft. Die folgenden Zeilen können das Geheimnis vielleicht aufklären.
Ein thermoelektrischer Generator (auch TE-Generator) ist ein Gerät, welches elektrische Energie aus Wärme gewinnen kann. Anders als übliche Wärmekraftmaschinen enthält es keinerlei bewegliche Teile. Es basiert auf dem thermoelektrischen Effekt (Seebeck-Effekt) in Halbleitern. Hierbei müssen zwei unterschiedlich dotierte (n-dotierte bzw. p-dotierte) Versionen eines Halbleitermaterials (z. B. Bismuttellurit, Bismutantimonit, Bleitellurit oder Eisendisilizid) mit möglichst hohem Seebeck-Koeffizienten verwendet werden (siehe Bild 2).
Die mit einem TE-Generator erzielte elektrische Spannung hängt von der genutzten Temperaturdifferenz, der Auswahl der thermoelektrischen Materialien (TE-Materialien) und der Anzahl der Elemente (bei Reihenschaltung) ab. Sie kann beispielsweise bei einigen Volt liegen. Um die maximale elektrische Leistung entnehmen zu können, wird die elektrische Stromstärke so hoch gewählt, dass die erzeugte Spannung deutlich, aber nicht dramatisch reduziert wird. In diesem Sinne werden TE-Generatoren ähnlich wie Solarzellen betrieben. In Analogie zur Photovoltaik spricht man hier von der Thermovoltaik.
Der thermoelektrische Effekt wird sonst auch in Thermoelementen verwendet und in Thermosäulen, die jeweils viele Thermoelemente enthalten. Diese dienen der Messung von Temperaturen bzw. Temperaturunterschieden. Hier wird das gleiche physikalische Prinzip ausgenutzt, jedoch in der Regel nicht mit Halbleitern, sondern mit Metallen. Die erzeugten elektrischen Leistungen sind sehr klein, aber ausreichend für Messungen.
Die gleiche Art von Anordnung kann auch als Peltier-Element arbeiten, also quasi in umgekehrter Richtung: Mithilfe elektrischer Energie wird Wärme von der kalten auf die warme Seite “gepumpt”. Es liegt also eine Art von Wärmepumpe ohne bewegliche Teile vor.
Quelle: RP-Energie-Lexikon, https://www.energie
lexikon.info/thermoelektrischer_generator.html?s=ak
Mit freundlicher Genehmigung durch Hr. Dr. Rüdiger Paschotta.