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begin quoting, Rolf_Bombach schrieb:
Rechnen wir mal:
Das TEG 127-150-22 hat lt.
folgende Daten:
l*b*h Leerlauf- Kurz- Wider- Thermo- Wärme- el. spannung schluss- stand kraft leitwert Leistung strom (Ri) (V/K) (W/K) bei DT=100K
40x40x3,4 5,38 3,49 1,54 0,054 0,696 4,70Max. Temp.: 150 °C
Bei DT=100K gehen also ca. 70 W hindurch, das entspricht, bezogen auf das 105-W-Modul mit einer Fläche von 450 cm^2, einer Leistungsdichte von 37,3 kW/m^2. Die Sonne schafft aber höchstens ca. 0,8-1 kW/m^2, also wird die Temperaturdifferenz bei max. Bestrahlung wohl höchstens ca. 2,7 K sein - klingt eindeutig nach "vergiß es".
Alternative: Für 70 W Solarwärme braucht man ca. 0,1 m^2 Empfängerfläche. Also klebt man auf eine dicke, einseitig schwarz eloxierte Alu-Platte (nicht hauen, bitte!) pro Quadratmeter zehn von den o. a. Elementen, isoliert den Zwischenraum gut und bringt auf der Unterseite ein entsprechend großer Kühlblech an, dann hat man einen Generator mit 47 W Nennleistung. Das ist ein Drittel bis die Hälfte wie bei entsprechenden PV-Modulen.
Aber: Lohnt sich das? Was kostet der Spaß?
Alternative: Ölgekühlter Strahlungsempfänger aufs Dach, Umwälzgeschwindigkeit dynamisch so einregulieren, daß die Vorlauftemperatur 150 °C beträgt. Das heiße Öl wird von mehreren hintereinanderliegenden TEC gekühlt - bei hohem Strahlungsdargebot können alle ihre Nennleistung abgeben, bei geringerem die hinteren nicht mehr. Damit hängt der Wirkungsgrad nicht von der Strahlungsintensität ab.
Welches denn?
Weitere Rechnung: Seien o. a. 4,7 W bei Temperaturen 30 °C/130 °C gegeben, dann ist der Wirkungsgrad 6,7 % und der Carnot-Wirkungsgrad
24,8 %, wird also zu 27 % ausgenutzt - das ist schon ziemlich viel - Wikipedia schreibt: "Der Wirkungsgrad thermoelektrischer Generatoren ist nur ein Bruchteil (ca. 17 %) des Carnot-Wirkungsgrades. Gebräuchliche Materialien sind Bi2Te3, PbTe, SiGe, BiSb oder FeSi2 mit realen Wirkungsgraden zwischen drei und acht Prozent. Werkstoffe mit besseren thermoelektrischen Eigenschaften sind gegenwärtig nicht bekannt." ()Aber: Jede Wärmekraftmaschine (z. B. der Stirling-Motor) dürfte eine weitaus bessere Ausnutzung der gewonnenen Wärme erlauben, also z. B. doppelt oder gar dreimal soviel elektrische Leistung erzeugen, und zwar ggf. direkt mit einer permanent erregten Synchronmaschine, so daß man sich auch noch den WR sparen kann.
Optimierungsaufgabe dabei: Je höher die Vorlauftemperatur des Kollektorkühlmittels, desto höher ist der Wirkungsgrad der damit betriebenen Wärmekraftmaschine. Zugleich steigen mit der Kollektortemperatur aber auch die IR-Strahlungsverluste. (Letzteres läßt sich durch Konzentratoren umgehen, aber die sind natürlich wieder teurer. Eine weitere Maßnahme wären "Treibhäuser", also selektiv reflektierende Kollektoren, die im Sichtbaren schwarz und im Infraroten reflektierend und daher nicht-strahlend sind - das machen z. B. Vakuumkollektoren in Perfektion.)
Gruß aus Bremen Ralf