Entwicklung eines Alkalimetall-Konverters zur hoch effizienten Direktumwand­lung von Wärme in elektrischen Strom (AMTEC-D)

Projektname

Entwicklung eines Alkalimetall-Konverters zur hoch effizienten Direktumwandlung von Wärme in elektrischen Strom (AMTEC-D)

Projektlaufzeit

01.04.2017 - 30.04.2020

Kurzbeschreibung

Im Rahmen der Herausforderungen der durch die Energiewende gesetzten Ziele zum forcierten Ausbau der erneuerbaren Energien werden innovative Systeme zur effizienten Nutzung von Hochtemperatur-Abwärme benötigt. Der in diesem Vorhaben zu entwickelnde Alkalimetall-getriebene Konverter zur direkten Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie (Alkali-Metall-Thermo-Electrical-Converter = AMTEC) erscheint hierzu außerordentlich geeignet. AMTEC-Systeme wurden für die Stromversorgung von Raumsonden entwickelt und dort bereits erfolgreich eingesetzt. Da solche Direkt-Umwandlungsverfahren ohne bewegte Maschinenteile auskommen, sind sie praktisch wartungsfrei zu betreiben, verfügen über sehr flexible Einsatzmöglichkeiten und können sich hervorragend an schwankende Lastbedingungen anpassen. Da sie als Antrieb lediglich eine hinreichende Temperaturdifferenz benötigen, können sie in Kombination mit allen relevanten Wärmequellen eingesetzt werden. Als Wärmequelle für das zu entwickelnde System kann die Abwärme aus technologischen Prozessen, Wärme aus Solar-Receivern, Abwärme aus Kraftfahrzeugmotoren oder Wärme, die bei der Wasserstoffherstellung entsteht, genutzt werden. Bisher erschwerten nicht gelöste Material- und Fertigungsprobleme einen großtechnischen, terrestrischen Einsatz derartiger Konverter. Der von den Antragstellern erreichte Fortschritt auf den Gebieten der Materialforschung und innovativer Fertigungsverfahren eröffnet neue Möglichkeiten, AMTEC künftig für den Einsatz im Bereich erneuerbarer Energieumwandlungstechnologien, der Wasserstoffwirtschaft und der industriellen Abwärmenutzung zu verwenden. Es ist das Ziel des Vorhabens, unter Nutzung neuartiger keramischer Werkstoffe und innovativer Laserverfahren einen hocheffizienten, umweltfreundlichen und wirtschaftlich wettbewerbsfähigen AMTEC zu entwickeln, als Prototyp zu bauen und diesen unter Praxisbedingungen in verschiedenen Anwendungsfeldern zu testen. Angestrebt wird ein Umwandlungswirkungsgrad höher als 20%.

Kooperationspartner

• Professur Wasserstoff- und Kernenergietechnik, TU Dresden
• Professur für Betriebliche Umweltökonomie, TU Dresden
• Professur für Thermische Energiemaschinen und -anlagen, TU Dresden
• Karlsruher Institut für Technologie, (KIT) (Deutschland)
• TU Bergakademie Freiberg, - (Deutschland)
• Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, (HZDR) (Deutschland)
• Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme, (IKTS) (Deutschland)

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