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Studie zu Nano-Blockheizkraftwerken
Blockheizkraftwerke im Kleinstmaßstab für Einfamilienhäuser

Gemeinsam mit einem wissenschaftlichen Mitarbeiter untersucht Prof. Dr.-Ing. Thomas Metz, welche Vorzüge Nano-Blockheizkraftwerke auf Basis thermoelektrischer Generatoren (TEG) für Einfamilienhäuser bieten.

Blockheizkraftwerke im Kleinstmaßstab für Einfamilienhäuser (Bild: Johannesspreter/stockadobe.com)

Die dezentrale Energieversorgung gehört zu den wichtigen Säulen der Energiewende. Die konventionelle Stromerzeugung in wenigen großen Kraftwerken wird durch viele kleine Erzeugereinheiten abgelöst. Im von der Staedtler-Stiftung mit 40.000 Euro geförderten Forschungsprojekt: „Energy Harvesting im Wohngebäude – Vorentwicklung eines Nano-BHKW’s“ beschäftigt sich Prof. Dr. Ing. Thomas-Metz von der TH Nürnberg zusammen mit einem Mitarbeiter mit der möglichen Umsetzung eines Blockheizkraftwerkes mit circa 300 Watt elektrischer Leistung. Geprüft werden soll die konkrete Umsetzbarkeit. Anschließend ist ein Entwicklungsprojekt mit einem Industriepartner geplant.

Die Ausgangslage für die Studie erklärt Metz folgendermaßen: „Während in Ballungsgebieten Abwärme bereits sehr gut zur Versorgung von Wohngebieten genutzt wird, sind Fernwärmenetze in ländlichen Regionen wegen der geringen Anschlussdichte unwirtschaftlich. Mit Nano-BHKW können Besitzer von Einfamilienhäusern trotzdem von Effizienzvorteil der Kraft-Wärme-Kopplung profitieren – doch noch sind diese nicht optimal auf die Anforderungen von Einfamilienhäusern zugeschnitten. Mit unserem Forschungsprojekt untersuchen wir deshalb die Vorteile von Nano-BHKW auf Basis thermoelektrischer Generatoren (TEG) im Vergleich zu den bisher am Markt verfügbaren BHKW-Systemen mit Gasmotor, Dampfmotor, Stirlingmotor oder Brennstoffzelle.“

Vorteile der Nano-BHKW‘s

Die Vorteile für thermoelektrische Generatoren liegen auf der Hand: sie enthalten keine beweglichen Teile und sind daher wartungsfrei. Außerdem sind sie geräuschlos und besitzen eine lange Lebensdauer. Sie nutzen den physikalischen Effekt eines Stromkreises, welcher durch zwei verschiedene Metalle aufgebaut wird. Es entsteht ein Stromfluss, wenn die Kontaktstellen unterschiedliche Temperaturen aufweisen.
Ein Umkehreffekt entsteht hingegen, wenn unterschiedliche Temperaturen durch einen eingeprägten Stromfluss an den Kontaktstellen entstehen. Somit könnten thermoelektrische Generatoren auch für Kühlzwecke verwendet werden.

Weiterentwicklung bis zur Marktreife

Metz und sein wissenschaftlicher Mitarbeiter befassen sich in der Studie nicht nur mit bereits kommerziell verfügbaren Geräten, sondern auch mit dem eventuellen Potenzial sich noch in Entwicklung befindlicher Materialien und Herstellungsmethoden. Geplant ist, Nano-BHKW einerseits für Erdgas, andererseits aber auch für Brennstoffe wie Heizöl, Flüssiggas oder Holzbrennstoffe einsetzbar zu machen. Fällt das Ergebnis der Studie positiv aus, so will Metz anschließend mit entsprechenden Industriepartnern das Thema bis zur Marktreife weiterentwickeln.

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