Das Ende thermoelektrischer Generatoren zur Abwärmenutzung in Fahrzeugen
mag für manche überraschend kommen, doch für diejenigen, die die Anzeichen in den letzten Jahren beobachtet haben, ist es wohl keine Überraschung. Eine der schockierendsten Prognosen dieses Berichts ist jedoch die schlechte Nachricht bezüglich der Abwärmenutzung in Fahrzeugen: Laut IDTechEx ist nicht mit dem Einsatz thermoelektrischer Generatoren in Fahrzeugen zu rechnen. Die Euphorie der Vorjahre und die Investitionen von fast 250 Millionen US-Dollar in Projekte von Automobilherstellern in Zusammenarbeit mit Unternehmen der thermoelektrischen Technologie hielten nach 2014 nicht an. Die Fördergelder liefen aus, und bei der Projektabwicklung traten Probleme mit der mechanischen Robustheit und den Materialentwicklungssystemen zutage – Anforderungen, deren Behebung noch mehrere Jahre in Anspruch nehmen würde, bis die Systeme einsatzbereit wären. Es wurden keine Folgeprojekte angekündigt, und die Automobilhersteller reduzierten ihre Pressemitteilungen und Marketingaktivitäten deutlich.
Die erwartete Kraftstoffersparnis von 3–5 % bei potenzieller Leistung von bis zu 1200 W erwies sich mit dem Aufkommen der Fahrzeugelektrifizierung als trügerischer Traum. Zwar werden Elektrofahrzeuge Verbrennungsmotoren in naher Zukunft nicht vollständig ersetzen, doch Volvos Ankündigung aus dem Jahr 2017, ab 2019 von allen Modellen elektrische und Hybridversionen anzubieten, deutet darauf hin, dass die Zeitpläne für den vollständigen Ersatz von Verbrennungsmotoren bereits feststehen. Investitionen in die Entwicklung thermoelektrischer Generatoren wären daher kontraproduktiv, da der Abgasauspuff eines Verbrennungsmotors aufgrund des hohen Temperaturunterschieds zur Umgebung den idealen Standort für den Generator bietet – ein Unterschied, der bei einem Elektrofahrzeug gar nicht existiert.
Aus diesen Gründen ist IDTechEx der Ansicht, dass sich die zukünftigen Arbeiten in diesem Bereich letztendlich auf industrielle Anwendungen mit stationären Hochtemperaturprozessen in solchen Szenarien verlagern werden, wodurch ein Segment mit weniger strengen Anforderungen an die Robustheit von Energieerntern entsteht.
Wie sieht es mit Thermoelektrik in Wearables aus?
Die Nachrichtenlage im Wearables-Sektor ist nicht viel besser: Die Nutzung thermoelektrischer Energie in der Unterhaltungselektronik ist nach wie vor das Ziel vieler Entwickler, befindet sich aber größtenteils noch im Konzeptstadium. Die Idee dahinter ist, dass der Temperaturunterschied zwischen Umgebungsluft und menschlichem Körper genügend Energie für einige elektronische Geräte erzeugt – beispielsweise für Messungen und die Datenübertragung. Der geringe Temperaturunterschied und die daraus resultierende Leistungsgrenze von etwa 30 W/cm² stellen jedoch limitierende Faktoren dar. Ebenso notwendig sind Kühlkörper zur Wärmeableitung und zur Aufrechterhaltung des höchstmöglichen Temperaturunterschieds, was das Endprodukt größer macht. Diese Einschränkungen deuten darauf hin, dass Fitness-Tracker und Wearables mit geringem Stromverbrauch (d. h. solche mit reduziertem Funktionsumfang) potenzielle Anwendungsbereiche darstellen, in denen die Stromversorgung von drahtlosen Sensorknoten und Funkmodulen mit geringem Stromverbrauch realisierbar ist. Matrix Industries bringt seine per Crowdfunding finanzierte Smartwatch nächsten Monat auf den Markt. 10.000 oder mehr Einheiten erreichen die Unterstützer seiner Vision einige Monate später als ursprünglich erwartet. Die Schwierigkeiten, mit denen Matrix zu kämpfen hatte, um diese Smartwatch zu realisieren, bestätigen jedoch nur, wie schwierig es ist, in diesen Markt einzusteigen.
Von Dr. Harry Zervos, leitender Analyst, IDTechEx
