Gemeinsam mit dem dem schwedischen Hersteller von Kühlsystemen für Lastkraftwagen Titanx, dem Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) sowie dem britischen Engineering-Dienstleister Ricardo forscht die Isabellenhütte Heusler an der Entwicklung eines thermoelektrischen Generators (TEG), der an Lkw-Abgasanlagen gekoppelt werden soll. Das Entwicklungsprojekt entstand im Rahmen des EU-Projektes Integral (Initiative to bring 2nd generation of thermo-electric generators into industrial reality), das die Rückgewinnung von Energie aus Abwärme unter Verwendung von thermoelektrischen Material erforscht.

Schmelzblock, Wafer und Halbleiter Bauelemente aus Halb-Heusler-Material

Schmelzblock, Wafer und Halbleiter Bauelemente aus Halb-Heusler-Material. Isabellenhütte Heusler

Die Isabellenhütte ist verantwortlich für eine von drei Pilotproduktionen. Noch in diesem Jahr ist der Aufbau einer Produktionslinie am Unternehmensstandort in Dillenburg geplant, die dann große Mengen Halb-Heusler-Material in industrienahmen Umfeld produzieren soll. Halb-Heusler-Verbindungen eignen sich besonders gut für thermoelektrische An­wendungen. Die Metalllegierungen bestehen aus weit verbreiteten Rohstoffen, zum Beispiel Nickel, verfügen über gute thermoelektrische Eigenschaften und halten hohe Temperaturen aus. Ziel der Produktionsanlage ist es konstant 20 kg qualitativ hochwertiges Material zu erschmelzen. Die erschmolzenen Blöcke werden in Scheiben (Wafer) geschnitten und anschließend zu nur Millimeter großen Bauteilen gesägt. Ziel ist eine Ausbringungsquote von 95 Prozent. Die gefertigten Bauteile liefert die Isabellenhütte dann an Titanx, wo sie im von Titanx und Ricardo entwickelten Generator verbaut und einem Praxistest unterzogen werden. Das bis 2019 laufende Projekt soll den Beweis bringen, dass die industrielle Herstellung und Anwendung von Halb-Heusler-Werkstoffen möglich ist und sich kommerziell sowie ökologisch lohnt.

Der thermoelektrische Generator, der im Rahmen des Projektes entsteht, besteht aus zwei Wärmetauschern und dem aktiven thermoelektrischen Halb-Heusler-Material, das zwischen diesen beiden Wärmetauschern angeordnet ist. Ein Wärmetauscher sammelt die Wärme aus den Abgasen ein. Die Wärme wird von diesem Heißseitenwärmetauscher zum aktiven thermoelektrischen Material geführt. Die Wärme strömt durch das thermoelektrische Material und wird vom zweiten Wärmetauscher aufgenommen und abgeführt. Ein Teil des Wärmestroms wird durch das thermoelektrische Material in elektrische Energie umgewandelt. Die eingesetzten Halb-Heusler-Materialien können 5 bis 7 Prozent des Wärmestroms in elektrische Energie umwandeln. Diese Technik ist interessant in Anwendungen in den große Mengen an Abwärme entsteht und so Energie verloren geht wie beispielsweise in Kraftwerken oder der Automobilindustrie.