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Green-Economy.de - Lexikon - Thermovoltaik
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Thermovoltaik
Die Thermovoltaik ist ein Teilgebiet der Physik. Im Mittelpunkt steht dabei die direkte Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie.

Dies geschieht mittels thermoelektrischer Effekte. So entsteht eine elektrische Spannung, wenn ein Kontakt zwischen zwei unterschiedlichen Legierungen oder Metallen hergestellt wird. Diese werden dabei erhitzt beziehungsweise weisen einen Temperaturunterschied auf. Welche Leistung so erzielt werden kann ist von den verwendeten Materialien abhängig.

Die Anstrengungen weltweit haben sich dahingehend intensiviert, neue Materialien zu entwickeln, mit denen es gelingt, effizient allein über Temperaturunterschiede Strom erzeugen zu können. Dabei räumt man der Thermovoltaik in Zukunft eine ähnlich wichtige Rolle wie der Photovoltaik ein. Bereits jetzt zeichnet sich ein eigener Markt für Thermovoltaik ab, dessen Größe ab 2010 mit rund 10 Milliarden Euro geschätzt wird. Die technische Entwicklung ist zwar noch nicht so weit fortgeschritten wie man es sich erhofft hat, allgemein wird jedoch damit gerechnet, dass sich dies bis zum Jahr 2020 ändern wird.

Wichtig in diesem Zusammenhang ist, dass man bei der Stromerzeugung den Umweg über die Strom erzeugende Turbine gänzlich vermeiden möchte. Dies bedeutet, dass überall dort, wo Wärme verfügbar ist, Strom erzeugt werden kann. Mögliche Einsatzgebiete sind etwa sie Sonnenenergie, die entstehende Abwärme bei Motoren oder Computern sowie die Bioenergie. Aktuell sind die Länder China, Japan und USA führend in der Forcierung dieser spannenden Technologie, die viele Probleme der Menschheit in Zukunft lösen könnte. In Europa hingegen wird die Entwicklung der Thermovoltaik nicht forciert. So existieren derzeit weder ein Förderprogramm noch ein entsprechender Verband für diese Technologie. Die Thermoelektronik ist die gegenseitige Beeinflussung von Elektrizität und Wärme. Sie kennt drei wichtige Effekte: den schwachen Thompson-Effekt und die beiden stärkeren Effekte, den Peltier-Effekt und den Seebeck-Effekt.

Der Seebeck-Effekt beschreibt das Auftreten von elektrischem Strom der innerhalb eines geschlossenen Leiterkreises auftritt. Dieser Leiterkreis besteht aus zwei Materialien. Die Kontaktstellen weisen dabei konstant eine unterschiedliche Temperatur auf. Ebenso beschreibt der Seebeck-Effekt eine elektrische Thermospannung innerhalb eines geöffneten Leiterkreises. Für die Berechnung des erzeugten Stroms kann näherungsweise das ohmsche Gesetzt herangezogen werden. Der Seebeck-Koeffizient wird durch das Verhältnis aus der generierten Spannung und der Temperaturdifferenz definiert. Dieser Seebeck-Koeffizient wird auch als Thermokraft bezeichnet.

Der Peltier-Effekt dient zur Beschreibung des Transportes einer Wärmemenge an der Grenze von zwei Leitern während des Durchganges von elektrischem Strom. Der Peltier-Koeffizient wird als Quotient aus Wärmemenge und Strom definiert. Ob Wärme dabei absorbiert oder freigesetzt wird, ist von zwei Faktoren abhängig. Einerseits von der Richtung des Stromflusses über den Materialübergang hinweg, andererseits vom Vorzeichen des Peltier-Koeffizienten.
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