Prozesswärme

Integration von Thermoelektrogeneratoren in Gas-Porenbrenner

Der Einsatz von Thermoelektrogeneratoren (TEG) kann den Wirkungsgrad von Verbrennungsprozessen steigern, in dem sie neben Wärme elektrische Energie erzeugen. Die direkte Wandlung von Abwärme in elektrische Energie verbessert die Energieeffizienz. Die Projektpartner weisen die Eignung des Porenbrenners in Kombination mit TE-Elementen nach. 

 

Zusammenfassung

Die Wärmeerzeugung durch Verbrennung ist noch immer mit erheblichen Wärmeverlusten verbunden. Porenbrenner stellen in diesem Zusammenhang eine neuartige Verbrennungstechnik dar, mit der geeignete Brennstoffe flammenlos in einer porösen Struktur mittels glühenden Keramikschäumen verbrannt werden. Der Wirkungsgrad solcher Porenbrenner kann durch den Einsatz von TEG gesteigert werden. Durch Ausnutzung von 1-10 % der Verbrennungswärmeleistung kann durch Erzeugen einer Temperaturdifferenz in einem TEG elektrische Energie erzeugt werden. Der Energiegehalt der Brennstoffe kann somit nachhaltig ausgenutzt werden.

Im Rahmen des Projekts wurde die energetische Ausnutzung von Abwärme sowie der Oberflächenwärme des Porenbrennergehäuses mittels zugekaufter TEG untersucht. Anhand von Moduleinheiten aus vier parallel geschalteten Thermogeneratorzellen wurden die Potentiale in der Stromerzeugung untersucht. Eine optimale Verschaltung der Elemente mit der Brenneroberfläche ist dabei ebenso wichtig wie die Einstellung der idealen Betriebstemperatur. 

 

Ergebnisse:

  • Es konnte die generelle Eignung einer planen Brenneroberfläche für die effektive Stromerzeugung nachgewiesen werden.
  • Die generierte elektrische Leistung der TEGs ist nicht an die Brennerleistung gekoppelt. D.h., dass die TEGs in allen Betriebspunkten des Brenners mit dem optimalen elektrischen Wirkungsgrad arbeiten können.
  • Bei vergleichbaren Temperaturdifferenzen wurden unterschiedliche elektrische Leistungen generiert. Die elektrische Leistung ist nicht wie erwartet proportional zur Temperaturdifferenz.
  • Der geringe elektrische Wirkungsgrad ist auf eine schlechte Kontaktierung der TE-Elemente mit dem Brenner zurückzuführen.
  • Als Energiesenke zur Herstellung der benötigten Temperaturdifferenz bietet sich Wasser an.
  • Die zur Verfügung stehenden TEG erfüllen nicht die Erwartungen bezüglich des elektrischen Wirkungsgrades, der mechanischen Stabilität und der allgemeinen Betriebszuverlässigkeit.

Projektbeteiligte

Durchführende Institution

promeos GmbH

Weitere Projektdaten

Projekttitel: TEG-Brenner – Neuartiger stromliefernder Gasbrenner durch Integration von Dünnschicht-Thermoelektrogeneratoren in Gas-Porenbrenner

Projektnummer: 01LY0911A

Projektzeitraum: 2009 - 2011

Projektort: Deutschland (Bayern)

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Quelle: Technische Informationsbibliothek Hannover (TIB)