Gemeinsam mit mehreren Partnerunternehmen ist es Isabellenhütte gelungen, das vor 15 Jahren entdeckte thermoelektrische Halb-Heusler-Material zur Marktreife zu führen und eine Pilot-Produktionslinie für das TEG-Modul-Assembly aufzubauen. Aktuell lassen sich je Produktionslauf 10 kg an thermoelektrischem Material erschmelzen und zu Funktionsbauteilen weiterverarbeiten. Bis Ende Dezember 2019 soll die Menge auf 50 kg ansteigen, theoretisch ist eine Produktionsmenge von 500 kg je Ofenlauf und damit eine Jahresproduktion von 25 Tonnen möglich.

Die thermoelektrische Halb-Heusler-Verbindung lässt sich nun auch in industriell relevanten Mengen herstellen. Theoretisch ist eine Jahresproduktion von 25 Tonnen möglich.

Die thermoelektrische Halb-Heusler-Verbindung lässt sich nun auch in industriell relevanten Mengen herstellen. Theoretisch ist eine Jahresproduktion von 25 Tonnen möglich. Isabellenhütte

Bisher waren thermoelektrische Materialien nur bis 300 °C einsetzbar, während die Halb-Heusler-Verbindungen auch bei Temperaturen bis 600 °C stabil bleiben und damit im Abgasstrom von Verbrennungsmotoren Einsatz finden können. Ein thermoelektrischer Generator (TEG), der in einem Fahrzeug verbaut ist, erzeugt aus der Abwärme Elektrizität und erzielt dabei mit 60 bis 70 g des Materials einen Wirkungsgrad von bis zu 5 Prozent. Die so umgewandelte Energie wird anschließend in das Bordnetz eingespeist, um so den Treibstoffverbrauch und damit den CO2-Ausstoß je Fahrzeug um bis zu vier Prozent zu senken.

Mit dem im EU-Projekt „Integral“ realisierten Produktionsverfahren ist es grundsätzlich möglich, das vom Markt geforderte Kostenziel von 0,50 €/W unter Großserienbedingungen zu erreichen. Ein thermoelektrischer Generator auf Halb-Heusler-Basis, der beispielsweise 400 W an elektrischer Energie „erzeugt“, würde mit etwa 200 € zu Buche schlagen.

Dr. Felix Heusler, geschäftsführender Gesellschafter bei Isabellenhütte Heusler, will mit der skalierbaren Produktionslinie bis 2022/24 den TEG zur Marktreife führen.

Dr. Felix Heusler, geschäftsführender Gesellschafter bei Isabellenhütte Heusler, will mit der skalierbaren Produktionslinie bis 2022/24 den TEG zur Marktreife führen. Nicole Ahner

In der Praxis kommt das TEG-Modul in einen Wärmetauscher zum Einsatz. Auf Grund der Temperaturdifferenz zwischen Heiß-Seite (bis 600 °C im Abgasstrom) und Kalt-Seite (80 bis 90 °C bei Anschluss an den Kühlkreislauf im Fahrzeug) wird im Material eine Thermospannung erzeugt. Das Konzept eignet sich besonders gut für den Einsatz in Mild-Hybrid-Fahrzeugen und ist für Nutzfahrzeuge wie Lastkraftwagen von Interesse. Derzeit befindet sich das Konzept noch in der Prototypen-Phase, soll aber perspektivisch bis 2022/24 die endgültige Marktreife erlangen.