Wärme - das Urkapital der Menschen
Wir verflechten Technologie
Von damals zu heute
1769 patentierte James Watt die Dampfmaschine, die eine Energieeffizienz von 19 % hatte.
Etwa 250 Jahre später (2016) erreicht die Menschheit mit fossilen Brennstoffen eine durchschnittliche Energieeffizienz von 35 %. Das bedeutet, dass 65 % der im Brennstoff enthaltenen Energie als Abwärme in die Atmosphäre abgegeben werden.
Abwärme in nutzbare Elektroenergie um und
steigert somit die Energieeffizienz bis zu
zusätzlichen 5%.
Wie funktioniert thermoelektrische Energieerzeugung?
Wenn die warmen Ende des n‑leitenden (negativ geladenen) und p‑leitenden (positiv geladenen) Materials elektrisch verbunden werden, und eine Last über die kalten Enden verbunden wird, führt der Seebeck-Effekt zu einem Stromfluss durch die Ladung und so zu elektrischer Leistung.
Die elektrische Leistung ist das Produkt aus Spannung und elektrischen Strom über die Last. Der Temperaturunterschied liefert die Spannung. Es ist der Wärmefluss, der den Stromfluss ermöglicht. Ein thermoelektrischer Generator verhält sich ähnlich wie eine ideale Spannungsquelle.
Mit Thermoelektrik kann man Energie bei relativ geringen Temperaturunterschieden abschöpfen. Auf diese Weise ist es möglich Elektrizität aus Abwärme etwa aus der Energieerzeugung oder Prozessindustrie zu erzeugen. Ein Temperaturunterschied von 80 Kelvin ist optimal.
Wirtschaftliche Realisierbarkeit
Die wirtschaftliche Realisierbarkeit des „Thermoelektrischen Moduls“ der Duropan GmbH hängt von folgenden Faktoren ab:
- Der technischen Realisierbarkeit des Wärmeflusses zwischen „Heiß“ und „Kalt“
- Dem verfügbaren Wärmepotential am Thermogenerator
- Der möglichen Temperaturdifferenz (ΔT) am Thermogenerator
- Den verfügbaren Betriebsstunden
- Den am Markt realisierbaren Preisen
Wartung
Mit einer korrekten Konstruktion ist die Wartung minimal. Das thermoelektrische Modul benötigt überhaupt keine Wartung. Die Wartung wird für die Pumpen benötigt, die das Wasser durch das thermoelektrische Modul bewegen. Die Wartungskosten pro Jahr liegen bei etwa 0,5 % der Gesamtinvestition für die thermoelektrischen Module.
Die DUROPAN-Technologie kann überall zwischen einer Wärmequelle und der Umgebungstemperatur mit einem Temperaturunterschied von mehr als 50 Kelvin angewendet werden. Der optimale Temperaturunterschied liegt bei 80 K.
Nutzung der verfügbaren Sonneneinstrahlung
1,7 Mrd. Menschen auf der Erde sind ohne Energieversorgung. Die autarken Module der Duropan sichern Strom-, Wasser- und Wärmeversorgung. Mit gekühlten Solarmodulen kann die Effizienz gesteigert werden und zusätzlich wird die Infrarot-Energie der Sonne genutzt – das TPV-Modul.
Stromerzeugung mit aktiven, intelligenten Fassaden und Kühlung von Gebäuden
Mit dem ThermoPhotoVoltaik-Modul als Fassadenelement, bestehend aus einem PhotoVoltaik-Modul und einem dahinter integrierten Thermoelektrik-Modul, kühlt man die PhotoVoltaik in einen optimalen Arbeitsbereich und nutzt die aufgefangene Wärme zur weiteren Stromerzeugung mit der Thermoelektrik.
Die Kühlung von Gebäuden durch die DUROPAN-Technologie hat doppelten Nutzen, insbesondere im Tropen und Wüstenklima, wie im Nahen Osten. Die Außenwärme wird durch die Fassadenverkleidung vom Gebäude fern gehalten und etwa 5 % der Wärme werden über die DUROPAN-Technologie in elektrische Energie umgewandelt, mit der dann die Kühlung der Räume durch Klimaanlagen erfolgen kann. Damit wird keine Energie von Drittanbietern benötigt.
Verbrennungsmaschinen
Ein sehr großes Abwärmepotenzial ist im Bereich der Verbrennungsmaschinen zu finden. Jeder Motor produziert bis zu 70 % Wärme bei der Nutzung der eingesetzten Primärenergie. Eine Wärmenutzung und die gleichzeitige Senkung der Emission in die Umwelt. Die Motoren von Schiffen laufen häufig stundenlang mit gleichmäßiger Last und Temperatur. Aus diesem Grund sind sie eine stabile Wärmequelle. Die Anwendung der DUROPAN‑Technologie erhöht die Treibstoffeffizienz, da Abwärme in Elektroenergie umgewandelt wird. Dies senkt den Treibstoffverbrauch. In der Praxis ist meist ausreichend Platz in den Maschinenräumen von Schiffen vorhanden, um Module mit der DUROPAN‑Technologie zu installieren.
Autarke Energieversorgung
Oft ist es erforderlich autarke Energieversorgungen zu realisieren, weil ein Netzausbau sehr kostenintensiv ist oder durch geografische Bedingungen unmöglich wird (Permafrostgebiete). Autarke Versorgungen sichern dann den Einsatz von Sensoren und Steuerungen oder schaffen die Voraussetzung zur Verbesserung von Lebensbedingungen in zahlreichen Regionen.
