12/04/2016
Door Ad Spijkers
Het Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) is naar eigen zeggen het grootste onderzoeksinstituut naar keramische materialen in Europa. Op de Hannover Messe presenteert het instituut een systeem dat met functionele keramiek restwarmte van hoge temperatuur direct omzet in elektriciteit.
Momenteel wordt minder dan de helft van de energie in industriële processen, het verkeer transport of huishoudens daadwerkelijk gebruikt. De meerderheid van de primaire energie verdwijnt ondanks tal van energiebesparende maatregelen als restwarmte in het milieu. Thermo-elektrische generatoren (TEG) kunnen helpen om de verspilde warmte-energie om te zetten in elektriciteit. Er zijn echter nog obstakels in termen van kosten, beschikbaarheid van grondstoffen, verwerking en milieuvriendelijkheid van thermo-elektrische materialen.
Keramische materialen met hun flexibele scala aan eigenschappen kunnen hier een oplossing bieden. Ze kunnen milieuvriendelijk zijn en te produceren uit gemakkelijk beschikbare grondstoffen. Tot op heden konden keramische TEG’s echter alleen voor beperkte taken en lage energie-conversie-efficiëntie worden gerealiseerd.
Thermo-elektrische generatoren
Het is Fraunhofer-IKTS gelukt om volledig functionele keramische en economisch verantwoorde TEG’s met een lange levensduur te ontwikkelen. Ze kunnen worden gebruikt bij hoge temperaturen, waardoor ze energetisch interessant zijn. Het instituut biedt klanten economisch aantrekkelijk keramische TEG-modules, waarmee waardevolle restwarmte onafhankelijk en betrouwbaar kan worden omgezet in elektriciteit, bij temperaturen tot 1000 °C. Dergelijke robuuste, onderhoudsvrije en duurzaam thermo-elektrische generatoren zijn geschikt voor een verscheidenheid aan toepassingen, bijvoorbeeld in metallurgische processen of in de hete zones van verbrandingsmotoren.
De keramische TEG modules kunnen worden aangepast aan de voorwaarden van het beoogde proces. De keramische componenten worden op geoptimaliseerd op elektrische parameters, chemische interacties en geometrische eisen en worden geïntegreerd in het individuele thermisch systeem. De systeemconfiguratie die in Hannover toont bezoekers hoe de afvalwarmte van een werkende bij 800 °C keramische warmtegeleider in de keramische TEG modules wordt omgezet en gebruikt voor de aansturing van een display.