Deutsch-japanischer Schulterschluss: Das DLR und Yamaha wollen mit neuen Modulen Fahrzeugabwärme effizienter in Strom wandeln. (Bild: DLR)
Im Zentrum der Zusammenarbeit stehen sogenannte thermoelektrische Module, die elementare Bestandteile eines Thermoelektrischen Generators sind. Thermoelektrische Generatoren nutzen Abwärme, zum Beispiel von Verbrennungsmotoren, um daraus Strom zu erzeugen.
In der Kooperation übernimmt Yamaha vor allem die Aufgabe, Know-how bei der Materialbeschaffung und Fertigung der aus Halbleitermaterialien bestehenden Thermoelektrischen Module einzubringen, das DLR wiederum sein breites Wissen bei Entwurf, Fahrzeugkonzepten sowie Auslegung und Optimierung von Fahrzeug-Energiesystemen.
Verbrennungsmotoren beispielsweise von Fahrzeugen nutzen nur rund ein Drittel der im Kraftstoff gebundenen Energie für den Antrieb, die restlichen zwei Drittel gehen als Abwärme verloren. Thermoelektrische Generatoren nutzen diese Wärme und wandeln sie in Strom um. Der Strom kann dann im Fahrzeug für Steuergeräte oder Komfortelektronik eingesetzt werden und entlastet so die Lichtmaschine, die sonst diesen Strom eigens generieren muss. In Hybrid- und Range-Extender-Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor kann der mit einem Thermoelektrischen Generator gewonnene Strom direkt in die Batterie eingespeist werden. Zielsetzung der DLR-Wissenschaftler ist es, mit Hilfe Thermoelektrischer Generatoren den Kraftstoffverbrauch um drei bis fünf Prozent zu verringern.
Gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung hat das Stuttgarter DLR-Institut für Fahrzeugkonzepte in den letzten Jahren bereits erste Systemintegrationen auf Basis Thermoelektrischer Generatoren entwickelt und erfolgreich im Auto getestet. Bisher waren industriell hergestellte Thermoelektrische Module nur sehr begrenzt verfügbar. Die Ingenieure mussten deshalb bisher auf Module zurückgreifen, die nicht speziell für diesen Einsatzzweck konzipiert waren.
"Gemeinsam mit unserem japanischen Partner entwickeln wir nun fahrzeuggerechte Module für die nächste Generation von Thermoelektrischen Generatoren nach unserem Entwurf", erklärt DLR-Forscher Mirko Klein Altstedde, der die Zusammenarbeit initiiert hat. "Was Form, thermische und elektrische Eigenschaften, maximale Einsatztemperaturen und Zyklenfestigkeit betrifft, wurden diese speziell auf unsere Anforderungen hin entwickelt. Gleichzeitig hat unser Partner bei der Kooperation auch die Fertigungstechnik im Blick, damit die Module in Zukunft möglichst effizient und kostengünstig für die Automobilindustrie hergestellt werden können", so Klein Altstedde weiter.
Aktuell liegen die ersten Forschungsdemonstratoren vor, sie werden im Labor getestet, um weitere Details hinsichtlich Fahrzeugeignung und Effizienz zu optimieren.
