Wärme - das Urkapital der Menschen

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Duropan Alliance

Von damals zu heute

1769 patentierte James Watt die Dampfmaschine, die eine Energieeffizienz von 19 % hatte.

Etwa 250 Jahre später (2016) erreicht die Menschheit mit fossilen Brenn­stoffen eine durchschnittliche Energieeffizienz von 35 %. Das bedeutet, dass 65 % der im Brennstoff enthaltenen Energie als Abwärme in die Atmosphäre abgegeben werden.

Duropan Alliance wandelt einen weiteren Teil der Abwärme in nutzbare Elektroenergie um und steigert somit die Energieeffizienz bis zu zusätzlichen 5 %.

Wie funktioniert thermoelektrische Energieerzeugung?

Wenn die warmen Ende des n‑leitenden (negativ geladenen) und p‑leitenden (positiv geladenen) Materials elektrisch verbunden werden, und eine Last über die kalten Enden verbunden wird, führt der Seebeck-Effekt zu einem Stromfluss durch die Ladung und so zu elektrischer Leistung.

Die elektrische Leistung ist das Produkt aus Spannung und elektrischen Strom über die Last. Der Temperaturunterschied liefert die Spannung. Es ist der Wärmefluss, der den Stromfluss ermöglicht. Ein thermoelektrischer Generator verhält sich ähnlich wie eine ideale Spannungsquelle.

Mit Thermoelektrik kann man Energie bei relativ geringen Temperaturunterschieden abschöpfen. Auf diese Weise ist es möglich Elektrizität aus Abwärme etwa aus der Energieerzeugung oder Prozessindustrie zu erzeugen. Ein Temperaturunterschied von 80 Kelvin ist optimal.

 

 

Wirtschaftliche Realisierbarkeit

Die wirtschaftliche Realisierbarkeit des „Thermoelektrischen Moduls“
der Duropan Alliance GmbH hängt von folgenden Faktoren ab:

  • Der technischen Realisierbarkeit des Wärmeflusses zwischen „Heiß“ und „Kalt“
  • Dem verfügbaren Wärmepotential am Thermogenerator
  • Der möglichen Temperaturdifferenz (ΔT) am Thermogenerator
  • Den verfügbaren Betriebsstunden
  • Den am Markt realisierbaren Preisen

 

 

Wartung

Mit einer korrekten Konstruktion ist die Wartung minimal. Das thermo­elektrische Modul benötigt überhaupt keine Wartung. Die Wartung wird für die Pumpen benötigt, die das Wasser durch das thermo­elektrische Modul bewegen. Die Wartungs­kosten pro Jahr liegen bei etwa 0,5 % der Gesamt­investition für die thermo­elektrischen Module.

Nutzung der verfügbaren Sonneneinstrahlung

1,7 Mrd. Menschen auf der Erde sind ohne Energieversorgung. Die autarken Module der Duropan Alliance sichern Strom-, Wasser- und Wärmeversorgung. Mit gekühlten Solar­modulen kann die Effizienz gesteigert werden und zusätzlich wird die Infrarot-Energie der Sonne genutzt – das TPV-Modul.

Stromerzeugung mit aktiven, intelligenten Fassaden und Kühlung von Gebäuden

Mit dem ThermoPhotoVoltaik-Modul als Fassadenelement, bestehend aus einem PhotoVoltaik-Modul und einem dahinter integrierten Thermoelektrik-Modul, kühlt man die PhotoVoltaik in einen optimalen Arbeitsbereich und nutzt die aufgefangene Wärme zur weiteren Stromerzeugung mit der Thermoelektrik.

Die Kühlung von Gebäuden durch die DUROPAN-ALLIANCE-Technologie hat doppelten Nutzen, insbesondere im Tropen und Wüstenklima, wie im Nahen Osten. Die Außenwärme wird durch die Fassadenverkleidung vom Gebäude fern gehalten und etwa 5 % der Wärme werden über die DUROPAN-ALLIANCE-Technologie in elektrische Energie umgewandelt, mit der dann die Kühlung der Räume durch Klimaanlagen erfolgen kann. Damit wird keine Energie von Drittanbietern benötigt.

Verbrennungsmaschinen

Ein sehr großes Abwärmepotenzial ist im Bereich der Verbrennungsmaschinen zu finden. Jeder Motor produziert bis zu 70 % Wärme bei der Nutzung der eingesetzten Primärenergie. Eine Wärmenutzung und die gleichzeitige Senkung der Emission in die Umwelt. Die Motoren von Schiffen laufen häufig stundenlang mit gleichmäßiger Last und Temperatur. Aus diesem Grund sind sie eine stabile Wärmequelle. Die Anwendung der DUROPAN‑ALLIANCE-Technologie erhöht die Treibstoffeffizienz, da Abwärme in Elektroenergie umgewandelt wird. Dies senkt den Treibstoffverbrauch. In der Praxis ist meist ausreichend Platz in den Maschinenräumen von Schiffen vorhanden, um Module mit der DUROPAN‑ALLIANCE-Technologie zu installieren.

Autarke Energieversorgung

Oft ist es erforderlich autarke Energieversorgungen zu realisieren, weil ein Netzaus­bau sehr kostenintensiv ist oder durch geografische Bedingungen unmöglich wird (Permafrostgebiete). Autarke Versorgungen sichern dann den Einsatz von Sensoren und Steuerungen oder schaffen die Voraussetzung zur Verbesserung von Lebensbedingungen in zahlreichen Regionen.

 

 

 

 

 

 

Die DUROPAN-ALLIANCE-Technologie kann überall zwischen einer Wärme­quelle und der Umgebungs­temperatur mit einem Temperatur­unter­schied von mehr als 50 Kelvin angewendet werden. Der optimale Temperatur­unterschied liegt bei 80 K.