Der Seebeck-Effekt

Der Seebeck Effekt, der auch als Thermoelektrik bezeichnet wird, dürfte im Allgemeinen nur noch Physikern und Ingenieuren bekannt sein. Das ist jedoch schade, denn er könnte durchaus einen Beitrag zur Energieeinsparung und insbesondere zur dezentralen Energieversorgung leisten. Aber eine dezentrale Energieversorgung ist nicht im Sinne der mächtigen Energiekonzerne und wohl auch nicht im Sinne der Politik.

Johann Thomas Seebeck (1770-1831), der den nach ihm benannten physikalischen Effekt entdeckt hat, war ein deutscher Mediziner und Naturwissenschaftler. Seebeck, der auch Physiker war, hat entdeckt, dass in einem Stromkreis aus zwei verschiedenen elektrischen Leitern bei einer Temperaturdifferenz zwischen den Kontaktstellen eine elektrische Spannung entsteht. Seebeck wusste jedoch zu seiner Zeit noch nichts von Elektronen, daher ist sein Thermoelement mehr eine Entdeckung als eine Erfindung. Seebeck hatte dazu zwei elektrische Leiter unterschiedlichen Materials durch verlöten miteinander verbunden. Aus dieser physikalischen Erkenntnis wurde eine Erfindung, die man als Seebeck-Generator bezeichnet, die jedoch kaum genutzt wurde. Natürlich gibt es dafür gute Gründe: Thermoelemente aus metallischen Leitern wandeln thermische Energie leider nur sehr ineffizient in elektrische Energie um, weswegen sie fast nur zur Temperaturmessung eingesetzt werden. Dennoch hatte die Sowjetunion in den 50er bis 60er Jahren einen mobilen Seebeck-Generator entwickelt, der dazu diente, in abgelegenen Regionen Strom für eine kleine Lampe oder ein Radio zu erzeugen.

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In modernen thermoelektrischen Generatoren werden Halbleitermaterialien eingesetzt, womit sich der Wirkungsgrad um einiges steigern lässt. Solche Seebeck-Generatoren – die auch als Wandler bezeichnet werden – finden unter anderem in Isotopenbatterien Anwendung. Dort wandeln sie verschleißfrei und ohne bewegliche Teile Wärmeenergie in elektrische Energie um. Dennoch kann auch mit diesen Halbleitern bisher der höchste theoretisch mögliche Wirkungsgrad (Carnot-Faktor) nicht annähernd erreicht werden.

Es werden derzeit einige Anstrengungen unternommen, um thermoelektrische Generatoren zu entwickeln, die Abwärme zur Erzeugung von Elektroenergie nutzen. Zudem bin ich als Ingenieur der festen Auffassung, dass es möglich wäre den Seebeck-Effekt zu nutzen, um elektronische Geräte mit geringem Stromverbrach zu betreiben, die Akkus dieser Geräte wieder aufzuladen oder den Standby-Betrieb zu gewährleisten.

Ich habe in diesem Betrag bewusst auf die Beschreibungen des thermoelektrischen Peltier-Effektes sowie des Thomson-Effektes verzichtet – ich wollte ausschließlich den Seebeck-Effekt vorstellen.




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