Thermogenerator / Thermogeneratoren

Thermogeneratoren gewinnen aus Temperaturdifferenzen Energie. Winzige Dünnschicht-Thermogeneratoren sorgen dafür, dass Temperaturunterschiede nahe am Einbauort von Sensoren elektrische Energie Sensoren und Mikrosysteme gewonnen wird.

Thermoelektrische Generatoren nutzen den Seebeck-Effekt. Es handelt sich dabei um die Umkehrung des Peltier-Effekts, der z. B. in Kühlschränken für Kälte sorgt. Der Seebeck-Effekt beruht auf dem Phänomen, dass ein Wärmefluss in thermoelektrisch aktiven Materialien einen Stromfluss bewirkt. Das bedeutet, dass schon weniger als 20°C Temperaturunterschied mehrere Milliwatt Leistung generieren.

Aufbau und Funktionsweise

Die folgende Beschreibung eines Thermogenerators bezieht sich auf das inverse Prinzip eines Peltier-Elements. Es ist aber durchaus möglich, dass Thermogeneratoren auch nach einen anderen Prinzip funktionieren können.

Das inverse Prinzip eines Peltier-Elements arbeitet wie folgt:

Thermogeneratoren bestehen aus zwei Siliziumchips. Dazwischen befindet sich eine Mikrostruktur aus paarweise n- und p-dotierten thermoelektrischen Wismut-Tellurit-Stiften (Bi2Te3). An einer Seite sind sie elektrisch verbunden. Am Übergang entsteht eine Thermospannung. Man bezeichnet das als den Seebeck-Effekt.
Je feiner die Mikrostruktur und je größer die Temperaturdifferenz, desto höher ist die Spannung, die ein Thermogenerator erzeugen kann. Bei guter thermischer Ankopplung erzeugt ein Thermogenerator Spannungen um die 1,5 V. Der lieferbare Strom hängt vom Umfang des Wärmeflusses durch den Thermogenerator ab.