Energy Harvesting mit Thermoelektrischen Generatoren
Drahtlose energieautarke Sensoren und Aktoren werden etwa für EnOcean-Module verwendet. Sie erzeugen ihren Betriebsstrom selbst - mittels Energy Harvesting. Für den Einsatz im Smart Home sind diese Komponenten von Vorteil, weil sie keinen Strom verbrauchen, wartungsfrei sind und so auch an schlecht zugänglichen Stellen platziert werden können. Neben Luftströmungen oder Vibrationen nutzen sie häufig Temperaturunterschiede zur Energiegewinnung: Thermoelektrische Generatoren (TEGs) transformieren dann Wärme direkt in Strom. otego, ein Start-up aus Karlsruhe, hat ein Verfahren zur kostengünstigen und umweltfreundlichen Massenproduktion von TEGs entwickelt. Damit sollen drahtlose Industriesensoren, aber auch das smarte Heizthermostat zuhause energieautark betrieben werden.
Wo finden TEGs Anwendung?
Die thermoelektrischen Schaltungen können für smarte Sensoren und Aktoren in allen Bereichen verwendet werden, in denen Wärme zur Verfügung steht. Am Heizungsthermostat etwa kann ein TEG seine Energie aus dem Temperaturunterschied zwischen Raumluft und Heizkörperwärme erzeugen. Auch in Industrieanlagen finden sich problemlos Maschinenteile oder Leitungen, die Wärme abgeben, sodass die dezentrale Energieversorgung von beispielsweise Funksensoren gewährleistet ist. Ein weiteres Anwendungsfeld, das allerdings noch erschlossen werden muss, sind Hybridfahrzeuge: Deren Wirkungsgrad könnte durch TEGs erhöht werden. Ungenutzte Primärenergie sollte ebenfalls von TEGs aufgefangen werden, findet das Team von otego.
Die TEGs von otego sind besonders
Das Herstellungsverfahren von otego beruht auf gedruckten TEGs: Die elektrischen Schaltungen werden im Rolle-zu-Rolle-Verfahren wie Zeitungen auf ultradünne Folien gedruckt, die wiederum vollautomatisch zu zentimetergroßen Würfeln gefaltet werden – fertig ist der Generator. Dieses Druckverfahren ist patentiert und erlaubt eine anwendungsorientierte Produktion mit hoher Stückzahl.
Üblicherweise enthalten TEGs Blei oder Tellur. Diese Schwermetalle sind nicht nur giftig, sondern obendrein auch selten – sie machen die Herstellung aufwändig und die Schaltteile dementsprechend teuer. otego nutzt stattdessen speziell auf Thermoelektrik ausgelegte, organische Halbleiter. Diese sind nicht nur umweltverträglicher und günstiger, sondern auch unempfindlich gegenüber Luftsauerstoff und Wasser. Im Einsatz ist das Material variabel anpassbar, etwa an gekrümmte Oberflächen wie Rohre, und flexibel gegenüber Vibrationen oder Stößen.
Karlsruher Start-up auf Erfolgskurs
otego ist eine Ausgründung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und hat bereits mehrere Auszeichnungen erhalten. Auf zahlreichen Messen wurde der TEG-Prototyp präsentiert, etwa auf der CeBIT 2016. Auch der damalige Bundespräsident Joachim Gauck überzeugte sich auf der Woche der Umwelt 2016 von der zukunftsträchtigen Innovation des otego-Teams.
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