Motivation

Thermoelektrik gilt als aussichtsreiche Technologie zur Verwertung sonst verlorener Abwärme zur Stromerzeugung und ist damit energie- und umweltpolitisch als Teil des aktuellen Forschungsprogrammes für Energieeffizienz von Bedeutung.

Abwärme fällt in allen Bereichen des täglichen Lebens an, in Industrie, Haushalt und Verkehr. Allein in Deutschland summiert sich das auf ein Abwärmepotenzial von 300 TWh pro Jahr, was in 2016 knapp der Hälfte des gesamten Energieverbrauchs der deutschen Industrie ensprach.

Wichtigster Markt und Technologietreiber ist derzeit die Abwärmeverstromung beim dezentralen Heizen und Kühlen im industriellen Bereich sowie in Automotive-Anwendungen. Als wichtigste Wachstumsmärkte der Thermoelektrik entwickeln sich die Hochleistungselektronik (Kühlung der Batterien), die schnelle Temperaturstabilisierung und die energieautarke Aktorik und Sensorik.

Wärmepumpen bzw. Kälteanlagen auf Basis von Magnetokalorikmaterialien bieten entscheidende Vorteile gegenüber etablierten Technologien: Sie enthalten keine klima- und gesundheitsschädlichen Kältemittel, weisen um 20–30% höhere Wirkungsgrade auf, ermöglichen geräuscharmen Betrieb und benötigen keine verschleißanfälligen Teile. Die Magnetokalorik gilt damit als eine der vielversprechendsten Zukunftstechnologien zur Klimatisierung.

Um die Technologien zu industrialisieren sind Herausforderungen zu bewältigen wie Rohstoffverfügbarkeit, Preisstabilität, Öko- und Humantoxikologie, RoHS-Limitierungen, um identische Rohstoffe konkurrierende Technologien sowie Recyclingmöglichkieten zur Wiedergewinnung der Rohstoffe.