WO2013014147A1 - Thermoelectric generator having a thermal energy store - Google Patents

Thermoelectric generator having a thermal energy store Download PDF

Info

Publication number
WO2013014147A1
WO2013014147A1 PCT/EP2012/064473 EP2012064473W WO2013014147A1 WO 2013014147 A1 WO2013014147 A1 WO 2013014147A1 EP 2012064473 W EP2012064473 W EP 2012064473W WO 2013014147 A1 WO2013014147 A1 WO 2013014147A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
thermoelectric generator
temperature
phase change
layer
change material
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/064473
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Kautz
Stefan Lampenscherf
Jochen SCHÄFER
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2013014147A1 publication Critical patent/WO2013014147A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction

Definitions

  • the invention relates to an arrangement and a method for energy conversion with a thermoelectric generator comprising thermoelectrically active layers.
  • the arrangement comprises at least a top layer with high sauceleitfä ⁇ ability, which is disposed on the thermo-electrically active layers of the thermoelectric generator.
  • the arrangement according to the invention for energy conversion comprises a thermoelectric generator having thermoelectrically active layers, and at least one cover layer with high thermal conductivity, which is arranged over the thermoelek ⁇ trically active layers of the thermoelectric generator. Furthermore, the arrangement comprises at least one layer which comprises a phase change material and between the layers of the thermoelectric generator and which is arranged at least one cover layer, in thermi ⁇ schem contact with the layers of the thermoelectric generator and the at least one cover layer.
  • the phase change material may be composed of a mixture of different union under ⁇ chemical substances.
  • the chemical composition of the phase change material from under defenceli ⁇ chen chemical substances can be selected depending on an optimum operating temperature and / or a high heat capacity. If the temperature of phase change is near the loading ⁇ operating temperature or is identical, then the thermoelectric generator can be operated substantially at its operating temperature by the arrangement. This leads to a high efficiency in the conversion of heat into electrical energy. Destruction of the thermoelectric generator by temperature peaks is avoided.
  • the phase change material stores especially during the phase change a large amount of heat and can thus buffers at a temperature close to or equal to the temperature of the phase change particularly good Tempe ⁇ raturspitzen and lead to a steady operation of the thermoelectric generator with high efficiency ⁇ degree.
  • thermoelectric generator in particular a previously described nen thermoelectric generator may include that a phase change material is used, the Temperaturstabiii tion of the thermal gradient across the thermoelectric generator.
  • the phase change material can stabilize the temperature to values of an optimum operating temperature T B of the thermoelectric generator.
  • a substantially homogeneous temperature in the phase change material can be generated over a surface of the thermoelectric generator via a heat conduction structure.
  • phase change material can be done a capping of temporally occurring temperature peaks on and / or in the thermoelectric generator.
  • thermo ⁇ electric generator For the inventive method for operating a thermo ⁇ electric generator, the above-mentioned, associated with the inventive arrangement for energy conversion advantages.
  • thermoelectric generator 2 for the use of solar energy according to the prior art
  • Fig. 2 is a schematic representation of a temperature-time diagram of an arrangement 1 shown in Fig. 1, and 3 shows a schematic sectional view of an arrangement 1 according to the invention for the use of solar energy with a thermoelectric generator 2 and a layer of phase change material 4, and
  • thermoelectric generator 2 for the use of solar energy according to the prior art.
  • the Anord ⁇ voltage 1 for energy conversion comprises a plate-shaped or sheet-shaped thermoelectric generator 2, which comprises thermoelectrically active layers.
  • Such thermal moelektrischer generator 2 is generally known, for example from DE 100 04 390 Al, and will therefore not be described ge ⁇ more precisely in the following.
  • At least one cover layer 3 is arranged on the thermoelectric generator 2. It may be a glass plate or an absorber, such as a blackened metal plate. This is arranged in thermal contact area on the thermoelectric generator 2.
  • a temperature-time diagram of the arrangement shown in Fig. 1 is shown schematically.
  • the cover layer 3 is heated intermittently via a heat source 5, for example by solar radiation.
  • a heat source 5 serve as a heat source 5, a fluid which stores waste heat and the cover layer 3 flows over.
  • the heat source 5 heats the cover layer 3 to a temperature T D whose change in the course of time follows the temperature of the heat source 5 or the heat radiation.
  • the cover layer 3 is in thermal contact with the ther ⁇ moelektrischen generator 2.
  • T 2 On the side of the thermoelectric generator 2, which the side in contact with the deck Layer 3 is opposite, there is a lower tempera ture T 2 , as the temperature ⁇ on the side in contact with the cover layer 3.
  • the temperature ⁇ on the side of the cover ⁇ layer 3 is substantially by the temperature T D of the cover layer third given or both temperatures ⁇ and T D are the same.
  • the temperature T2 on the opposite side is essentially determined by the ambient temperature of the arrangement, eg the air temperature in the shade. Their time course is usually similar to the temperature Ti, but with much lower amplitude or temperature maxima and minima than in ⁇ . This leads to a greatly vary the temperature ⁇ ⁇ and an almost constant or slightly changing with time temperature T2 during operation of the thermoelectric generator. 2
  • the thermoelectric generator 2 produces from the tempera ⁇ turdifferenz Ti T2 minus a current or electrical Leis ⁇ processing. At an optimum operating temperature T B , the thermoelectric generator 2 operates at a maximum efficiency.
  • the operating temperature T B is to be understood as the mean value of the temperature T 1 and the temperature T 2. Varies this operating temperature T B by strong variations in temperature Ti and / or the temperature T 2, or the operating temperature T B removed of the optimal operating temperature T B, operates the thermoelectric Ge ⁇ erator 2 most of the time decreased with a response ⁇ degrees. This means that the thermoelectric generator 2 according to the prior art works most of the time with a ge ⁇ lower efficiency than would be possible optimally.
  • FIG. 3 shows a schematic sectional illustration of an arrangement 1 according to the invention. This comprises, in addition to the cover layer 3 and the underlying arranged thermoelekt ⁇ cal generator 2 a layer of phase change material 4.
  • the phase change material 4 is in thermal contact with the thermoelectric generator 2 and is disposed between the thermoelectric generator 2 and the cover layer 3.
  • FIG. 4 is a schematic representation of a Tempe ⁇ temperature-time diagram of a erfindungsge ⁇ MAESSEN arrangement 1 shown in Fig. 3 is illustrated.
  • T D of the coating layer for example, by variations in the sunlight or heat temperature, which takes place via the temperature of the phase change of time, the phase change material ⁇ 4 stores heat.
  • the temperature Ti at the thermoelectric generator 2 changes little. Part of the temperature change is via the phase change material whose temperature T PCM is in the phase change range no or only very slight changes have been "weggepuffert" until the completion of Pha ⁇ senuncis.
  • thermoelectric generator 2 On the thermoelectric generator 2, a relatively constant temperature i prevails on the side facing the cover layer. On the opposite side, the temperature T 2 prevails, which by nature varies less and corresponds substantially to the ambient temperature, eg of the air. About the difference between Ti and T2 is produced by the thermoelectric generator 2 electric current or electrical power. Due to the lower fluctuation of the tempera ture Ti compared to the temperature T2 less mechanical stresses in the thermoelectric generator 2, and destruction of the assembly 1 by strong Temperaturschwankun- conditions or temperature peaks can be avoided. As a result, the life of the assembly 1 can be increased.
  • the thermoelectric generator operates particularly effectively, ie with high efficiency.
  • a particularly high efficiency of the arrangement 1 can be achieved.
  • the phase change material keeps the temperature Ti at the thermoelectric generator 2 close to the optimum operating temperature T B of the thermoelectric generator 2.
  • the temperature Ti and, with a slight change in the temperature T2 the average value of the thermoelectric generator 2 Temperature Ti and the temperature T2 are maintained at a value T B at which the thermoelectric generator 2 operates optimally. This means that the thermo ⁇ electric generator operates most of the time with a maximum ⁇ possible efficiency.
  • phase change material 4 leads to a more uniform temperature compared to an arrangement 1 without phase change material 4, over the entire surface of the thermoelectric
  • structures may be incorporated in the layer with phase change material 4, which contribute to the mechanical stabilization and / or better heat conduction. This is not shown in the figures for the sake of simplicity.
  • a metal grid which is fluid-permeable, serve as a heat-conducting structure and / or as a structure for mechanical stabilization.
  • structures such as meandering or comb-shaped cooling coils. These are arranged between cover layer 3 and thermoelectric generator 2 in thermal contact with the latter and penetrated by phase change material 4. As a result, local temperature differences on the surface of the thermoelectrically active layer or
  • the phase change material 4 of the layer comprising the phase change material 4 can be stored.
  • This example can be used in a thermally insulated device such as a thermal done vessel or container which is fluidically connected to the phase-change material layer 4 comprising ver ⁇ prevented. This is not shown in the figures for the sake of simplicity.
  • Phasen ⁇ material 4 for example, in liquid form in an external device, additional amount of heat from the thermoelectric generator 2 off or can be supplied to him. The advantages described above are thereby achieved more.

Abstract

The invention relates to an arrangement (1) and a method for energy conversion using a thermoelectric generator (2) which comprises thermoelectrically active layers. The arrangement (1) has at least one top layer (3) having high thermal conductivity, which is arranged above the thermoelectrically active layers of the thermoelectric generator (2). A phase change material (4) is arranged between the layers of the thermoelectric generator (2) and the at least one top layer (3) in thermal contact with the layers of the thermoelectric generator (2) and the at least one top layer (3).

Description

Beschreibung description
Thermoelektrischer Generator mit thermischem Energiespeicher Thermoelectric generator with thermal energy storage
Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Energieumwandlung mit einem thermoelektrischen Generator, welcher thermoelektrisch aktive Schichten umfasst. Die Anordnung weist wenigstens eine Deckschicht mit hoher Wärmeleitfä¬ higkeit auf, welche über den thermoelektrisch aktiven Schichten des thermoelektrischen Generators angeordnet ist. The invention relates to an arrangement and a method for energy conversion with a thermoelectric generator comprising thermoelectrically active layers. The arrangement comprises at least a top layer with high Wärmeleitfä ¬ ability, which is disposed on the thermo-electrically active layers of the thermoelectric generator.
Thermoelektrische Generatoren (TEG) , wie sie z.B. aus der DE 100 04 390 AI bekannt sind, können unter Ausnutzung einer Temperaturdifferenz mit Hilfe von Halbleitermaterial Strom erzeugen. Die Lebensdauer und der Wirkungsgrad eines thermo¬ elektrischen Generators hängen stark von den Temperaturen und deren Schwankungsbreite ab. Nachteilig wirken sich vor allem stark schwankende Temperaturen mit hohen Spitzenwerten aus. Bei diesen Temperaturen kann ein thermoelektrischer Generator nicht kontinuierlich unter optimalen Betriebsbedingungen arbeiten. Starke Temperaturschwankungen führen zu thermischen Verspannungen, welche mit der Zeit zu einer irreversiblen Zerstörung des thermoelektrischen Generators führen können. So können z.B. Temperaturspitzen unter anderem eine Verflüssigung von Lot bewirken, was zu einer thermischen Zerstörung des Thermoelektrischen Generators führt. Thermoelectric generators (TEG), as they are known for example from DE 100 04 390 AI, can generate electricity by utilizing a temperature difference using semiconductor material. The life and the efficiency of a thermo ¬ electric generator depend heavily on the temperatures and their range of variation. Disadvantages are, above all, strongly fluctuating temperatures with high peak values. At these temperatures, a thermoelectric generator can not operate continuously under optimum operating conditions. Strong temperature fluctuations lead to thermal stresses, which over time can lead to irreversible destruction of the thermoelectric generator. Temperature peaks, for example, can cause liquefaction of solder, which leads to thermal destruction of the thermoelectric generator.
Im Stand der Technik wird versucht, über konstruktive Maßnah¬ men wie z.B. Isolierungen eine Schädigung des thermoelektrischen Generators zu verhindern. Diese führen jedoch dazu, dass der Wirkungsgrad des thermoelektrischen Generators ver¬ ringert ist. In the prior art attempts to prevent damage to the thermoelectric generator constructive measures ¬ men such as insulation. However, these lead to the fact that the efficiency of the thermoelectric generator ver ¬ is reduced.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Anordnung mit einem thermoelektrischen Generator und ein Verfahren zu deren Verwendung anzugeben, die die zuvor beschriebenen Probleme überwindet. Insbesondere ist es Aufgabe, eine Anordnung mit einem thermoelektrischen Generator anzugeben, welche zeitlich stabil arbeitet, gegenüber Temperaturschwankungen relativ unempfindlich ist und eine Zerstörung des thermoelektrischen Generators durch thermische Verspannungen und sehr hohe Temperaturen verhindert. The object of the present invention is therefore to provide an arrangement with a thermoelectric generator and a method for its use, which overcomes the problems described above. In particular, it is an object to provide an arrangement with a thermoelectric generator, which operates stable over time, is relatively insensitive to temperature fluctuations and prevents destruction of the thermoelectric generator by thermal stresses and very high temperatures.
Die angegebene Aufgabe wird bezüglich der Anordnung zur Energieumwandlung mit einem thermoelektrischen Generator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und bezüglich des Verfahrens zum Betrieb eines thermoelektrischen Generators mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. The stated object is achieved with regard to the arrangement for energy conversion with a thermoelectric generator having the features of claim 1 and with regard to the method for operating a thermoelectric generator having the features of claim 7.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung zur Energieumwandlung mit einem thermoelektrischen Generator und des Verfahrens zum Betrieb eines thermoelektrischen Gene¬ rators gehen aus den jeweils zugeordneten abhängigen Unteransprüchen hervor. Dabei können die Merkmale der nebengeordne¬ ten Ansprüche untereinander und mit Merkmalen eines jeweils zugeordneten Unteranspruchs oder vorzugsweise auch mit Merk¬ malen mehrerer zugeordneter Unteransprüche kombiniert werden. Advantageous embodiments of the inventive arrangement for energy conversion having a thermoelectric generator, and the method for operating a thermoelectric genes ¬ rators are evident from the associated dependent claims in each case. The features of th claims nebengeordne ¬ can paint a plurality of associated dependent claims can be combined with each other and with features of a respective associated sub-claim or preferably also with memory ¬.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Energieumwandlung umfasst einen thermoelektrischen Generator, welcher thermoelektrisch aktive Schichten aufweist, und wenigstens eine Deckschicht mit hoher Wärmeleitfähigkeit, welche über den thermoelek¬ trisch aktiven Schichten des thermoelektrischen Generators angeordnet ist. Ferner weist die Anordnung wenigstens eine Schicht auf, welche ein Phasenwechselmaterial umfasst und zwischen den Schichten des thermoelektrischen Generators und der wenigstens einen Deckschicht angeordnet ist, in thermi¬ schem Kontakt mit den Schichten des thermoelektrischen Generators und der wenigstens einen Deckschicht. The arrangement according to the invention for energy conversion comprises a thermoelectric generator having thermoelectrically active layers, and at least one cover layer with high thermal conductivity, which is arranged over the thermoelek ¬ trically active layers of the thermoelectric generator. Furthermore, the arrangement comprises at least one layer which comprises a phase change material and between the layers of the thermoelectric generator and which is arranged at least one cover layer, in thermi ¬ schem contact with the layers of the thermoelectric generator and the at least one cover layer.
Die wenigstens eine Schicht mit Phasenwechselmaterial spei¬ chert Wärme mit einer hohen Kapazität. Dadurch kann sie bei hohen Temperaturen Wärmemenge aufnehmen und zu einer Verringerung der maximalen bzw. Spitzentemperatur am thermoelektrischen Generator führen. Bei geringen Temperaturen am thermoelektrischen Generator kann das Phasenwechselmaterial Wärme- menge abgeben, und dadurch zu einer Verstetigung der Temperatur am thermoelektrischen Generator ohne große Temperatu- rextrema führen. Durch die Wegpufferung der Temperaturextrema kann die erfindungsgemäße Anordnung zeitlich relativ stabil arbeiten und ist gegenüber Temperaturschwankungen relativ unempfindlich. Eine Zerstörung des thermoelektrischen Generators durch thermische Verspannungen und Temperaturspitzen kann so verhindert werden. The at least one layer of phase change material spei ¬ chert heat at a high capacity. As a result, it can absorb heat quantity at high temperatures and lead to a reduction in the maximum or peak temperature at the thermoelectric generator. At low temperatures at the thermoelectric generator, the phase change material can amount, thereby leading to a stabilization of the temperature at the thermoelectric generator without large temperature extremes. As a result of the path buffering of the temperature extremes, the arrangement according to the invention can work relatively stable in terms of time and is relatively insensitive to temperature fluctuations. Destruction of the thermoelectric generator by thermal stresses and temperature peaks can be prevented.
Der thermoelektrische Generator kann aus wenigstens einer thermoelektrisch aktiven Schicht aufgebaut sein, welche ein oder mehrere Stacks aus nebeneinander angeordneten Schichten umfasst, wobei die Schichten eine Schichtabfolge von p-halb- leitender und n-halbleitender Schicht mit einer isolierenden Schicht dazwischen aufweisen. Diese können derart elektrisch miteinander verbunden sein, dass immer zwei aufeinanderfolgende halbleitende Schichten über die isolierende Schicht hinweg elektrisch verbunden sind. Dadurch kann ein Stromfluss entlang eines Temperaturgradienten innerhalb einer halbleitenden Schicht erfolgen und über die elektrische Verbindung genutzt werden. So kann aus einem Temperaturgradienten, entstanden z.B. durch Nutzung von Abwärme oder durch Nutzung der bei Sonneneinstrahlung gewonnenen Wärme, elektrischer Strom erzeugt bzw. elektrische Leistung gewonnen werden. The thermoelectric generator may be constructed from at least one thermoelectrically active layer comprising one or more stacks of juxtaposed layers, the layers having a layer sequence of p-type semi-conductive and n-type semiconductive layers with an insulating layer therebetween. These may be electrically connected to one another such that always two successive semiconductive layers are electrically connected across the insulating layer. As a result, a current flow along a temperature gradient within a semiconducting layer can take place and be used via the electrical connection. Thus, from a temperature gradient originated e.g. By using waste heat or by using the heat generated by solar radiation, electrical power generated or electrical power can be obtained.
Das Phasewechselmaterial kann aus einem Gemisch von unter¬ schiedlichen chemischen Stoffen aufgebaut sein. Die chemische Zusammensetzung des Phasenwechselmaterials aus unterschiedli¬ chen chemischen Stoffen kann abhängig von einer optimalen Betriebstemperatur und/oder einer hohen Wärmekapazität gewählt werden. Wenn die Temperatur des Phasenwechsels nahe der Be¬ triebstemperatur liegt bzw. identisch ist, dann kann durch die Anordnung der thermoelektrische Generator im Wesentlichen bei seiner Betriebstemperatur betrieben werden. Dies führt zu einem hohen Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Wärme in elektrische Energie. Eine Zerstörung des thermoelektrischen Generators durch Temperaturspitzenwerte wird vermieden. Das Phasenwechselmaterial speichert beim Phasenwechsel besonders viel Wärmemenge und kann so bei einer Temperatur nahe oder gleich der Temperatur des Phasenwechsels besonders gut Tempe¬ raturspitzen wegpuffern und zu einer Verstetigung des Betriebs des thermoelektrischen Generators mit hohem Wirkungs¬ grad führen. The phase change material may be composed of a mixture of different union under ¬ chemical substances. The chemical composition of the phase change material from unterschiedli ¬ chen chemical substances can be selected depending on an optimum operating temperature and / or a high heat capacity. If the temperature of phase change is near the loading ¬ operating temperature or is identical, then the thermoelectric generator can be operated substantially at its operating temperature by the arrangement. This leads to a high efficiency in the conversion of heat into electrical energy. Destruction of the thermoelectric generator by temperature peaks is avoided. The phase change material stores especially during the phase change a large amount of heat and can thus buffers at a temperature close to or equal to the temperature of the phase change particularly good Tempe ¬ raturspitzen and lead to a steady operation of the thermoelectric generator with high efficiency ¬ degree.
Die Schicht mit Phasenwechselmaterial kann eine Struktur zur mechanischen Stabilisierung umfassen. Dadurch kann einer mechanischen Verformung und einer möglichen Zerstörung der Anordnung im Betrieb entgegengewirkt werden. The phase change material layer may comprise a structure for mechanical stabilization. As a result, a mechanical deformation and a possible destruction of the arrangement during operation can be counteracted.
Die Schicht mit Phasenwechselmaterial kann eine Wärmeleit¬ struktur umfassen. Diese kann mit der Struktur zur mechanischen Stabilisierung identisch sein. So kann z.B. ein Metallgitter, welches fluidisch durchlässig ist, als Wärmeleit¬ struktur und/oder als Struktur zur mechanischen Stabilisierung dienen. Es können auch Strukturen wie z.B. mäander- oder kammförmige Kühlschlangen verwendet werden. Dadurch werden lokale Temperaturunterschiede auf der Oberfläche der thermo- elektrisch aktiven Schicht bzw. Schichten vermieden. Lokale Spitzenwerte der Temperatur werden verringert und die Funkti¬ on der erfinderischen Anordnung durch eine homogene Temperaturverteilung in der Schicht des Phasenwechselmaterials ver¬ bessert . The layer with phase change material may comprise a heat conduction ¬ structure. This may be identical to the structure for mechanical stabilization. For example, a metal grid, which is fluidically permeable to serve as thermal conductivity ¬ structure and / or as a structure for mechanical stabilization. It is also possible to use structures such as meandering or comb-shaped cooling coils. As a result, local temperature differences on the surface of the thermoelectrically active layer or layers are avoided. Local peak values of the temperature are reduced, and the functi ¬ on the inventive arrangement ver ¬ repaired by a homogeneous temperature distribution in the layer of the phase change material.
Das Phasenwechselmaterial der Schicht, welche das Phasenwech¬ selmaterial umfasst, kann gespeichert werden. Dies kann z.B. in einer thermisch isolierten Einrichtung, wie z.B. einem Thermogefäß oder Container erfolgen, welcher fluidisch mit der das Phasenwechselmaterial umfassenden Schicht verbunden ist. So kann zusätzlich Wärmemenge von dem thermoelektrischen Generator ab- bzw. zu ihm zugeführt werden. Die zuvor beschriebenen Vorteile werden dadurch verstärkt erreicht. The phase change material of the layer comprising the phase Wech ¬ selmaterial may be stored. This can be done for example in a thermally insulated device, such as a thermo vessel or container, which is fluidly connected to the layer comprising the phase change material layer. Thus, in addition amount of heat from the thermoelectric generator off or be supplied to it. The advantages described above are thereby achieved more.
Em erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines thermo¬ elektrischen Generators, insbesondere eines zuvor beschrieb nen thermoelektrischen Generators kann umfassen, dass ein Phasenwechselmaterial verwendet wird, zur Temperaturstabiii sierung des thermischen Gradienten über den thermoelektri- schen Generator. An inventive method for operating a thermo ¬ electric generator, in particular a previously described nen thermoelectric generator may include that a phase change material is used, the Temperaturstabiii tion of the thermal gradient across the thermoelectric generator.
Das Phasenwechselmaterial kann die Temperatur auf Werte einer optimalen Betriebstemperatur TB des thermoelektrischen Generators stabilisieren. The phase change material can stabilize the temperature to values of an optimum operating temperature T B of the thermoelectric generator.
Über eine Wärmeleitstruktur kann eine im Wesentlichen homogene Temperatur im Phasenwechselmaterial über einer Oberfläche des thermoelektrischen Generators erzeugt werden. A substantially homogeneous temperature in the phase change material can be generated over a surface of the thermoelectric generator via a heat conduction structure.
Es kann über eine Speicherung von Phasenwechselmaterial eine zeitliche Stabilisierung des Temperaturgradienten des thermoelektrischen Generators erfolgen. It can take place via a storage of phase change material, a temporal stabilization of the temperature gradient of the thermoelectric generator.
Mit Hilfe von Phasenwechselmaterial kann eine Kappung von zeitlich auftretenden Temperaturspitzen am und/oder im thermoelektrischen Generator erfolgen. By means of phase change material can be done a capping of temporally occurring temperature peaks on and / or in the thermoelectric generator.
Für das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines thermo¬ elektrischen Generators ergeben sich die vorstehend erwähnten, mit der erfindungsgemäßen Anordnung zur Energieumwandlung verbundenen Vorteile. For the inventive method for operating a thermo ¬ electric generator, the above-mentioned, associated with the inventive arrangement for energy conversion advantages.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit vorteilhaften Weiterbildungen gemäß den Merkmalen der abhängigen Ansprüche werden nachfolgend anhand der folgenden Figuren näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Preferred embodiments of the invention with advantageous developments according to the features of the dependent claims are explained in more detail with reference to the following figures, but without being limited thereto.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Anordnung Fig. 1 is a schematic sectional view of an arrangement
1 mit einem thermoelektrischen Generator 2 zur Nutzung von Sonnenenergie nach dem Stand der Technik, und  1 with a thermoelectric generator 2 for the use of solar energy according to the prior art, and
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Temperatur-Zeit- Diagramms einer in Fig. 1 gezeigten Anordnung 1, und Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung 1 zur Nutzung von Sonnenenergie mit einem thermoelektrischen Generator 2 und ei- ner Schicht Phasenwechselmaterial 4, und Fig. 2 is a schematic representation of a temperature-time diagram of an arrangement 1 shown in Fig. 1, and 3 shows a schematic sectional view of an arrangement 1 according to the invention for the use of solar energy with a thermoelectric generator 2 and a layer of phase change material 4, and
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Temperatur-Zeit- Diagramms einer in Fig. 3 gezeigten erfindungsgemäßen Anordnung 1. 4 shows a schematic representation of a temperature-time diagram of an arrangement 1 according to the invention shown in FIG. 3.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Anordnung 1 mit einem thermoelektrischen Generator 2 zur Nutzung von Sonnenenergie nach dem Stand der Technik. Die Anord¬ nung 1 zur Energieumwandlung weist einen plattenförmigen bzw. schichtförmigen thermoelektrischen Generator 2 auf, welcher thermoelektrisch aktive Schichten umfasst. Ein solcher ther- moelektrischer Generator 2 ist allgemein bekannt, z.B. aus der DE 100 04 390 AI, und soll deshalb im Weiteren nicht ge¬ nauer beschreiben werden. Auf dem thermoelektrischen Genera- tor 2 ist wenigstens eine Deckschicht 3 angeordnet. Dabei kann es sich um eine Glasplatte oder um einen Absorber, wie z.B. eine eingeschwärzte Metallplatte handeln. Diese ist in thermischem Kontakt flächig auf dem thermoelektrischen Generator 2 angeordnet. 1 shows a schematic sectional view of an arrangement 1 with a thermoelectric generator 2 for the use of solar energy according to the prior art. The Anord ¬ voltage 1 for energy conversion comprises a plate-shaped or sheet-shaped thermoelectric generator 2, which comprises thermoelectrically active layers. Such thermal moelektrischer generator 2 is generally known, for example from DE 100 04 390 Al, and will therefore not be described ge ¬ more precisely in the following. At least one cover layer 3 is arranged on the thermoelectric generator 2. It may be a glass plate or an absorber, such as a blackened metal plate. This is arranged in thermal contact area on the thermoelectric generator 2.
In der Fig. 2 ist ein Temperatur-Zeit-Diagramm der in Fig. 1 gezeigten Anordnung schematisch dargestellt. Im Betrieb wird über eine Wärmequelle 5, z.B. durch Sonneneinstrahlung, diskontinuierlich die Deckschicht 3 erwärmt. Alternativ kann als Wärmequelle 5 ein Fluid dienen, welches Abwärme speichert und die Deckschicht 3 überströmt. Die Wärmequelle 5 erwärmt die Deckschicht 3 auf eine Temperatur TD, deren Änderung in ihrem zeitlichen Verlauf der Temperatur der Wärmequelle 5 bzw. der Wärmeeinstrahlung folgt. 2, a temperature-time diagram of the arrangement shown in Fig. 1 is shown schematically. In operation, the cover layer 3 is heated intermittently via a heat source 5, for example by solar radiation. Alternatively, serve as a heat source 5, a fluid which stores waste heat and the cover layer 3 flows over. The heat source 5 heats the cover layer 3 to a temperature T D whose change in the course of time follows the temperature of the heat source 5 or the heat radiation.
Die Deckschicht 3 steht in thermischem Kontakt mit dem ther¬ moelektrischen Generator 2. Auf der Seite des thermoelektrischen Generators 2, welche der Seite in Kontakt mit der Deck- Schicht 3 gegenüber liegt, herrscht eine niedrigere Tempera¬ tur T2, als die Temperatur ΤΊ auf der Seite in Kontakt mit der Deckschicht 3. Die Temperatur ΤΊ auf der Seite der Deck¬ schicht 3 ist im Wesentlichen durch die Temperatur TD der Deckschicht 3 gegeben bzw. beide Temperaturen ΤΊ und TD sind gleich. Die Temperatur T2 auf der gegenüberliegenden Seite ist im Wesentlichen durch die Umgebungstemperatur der Anordnung bestimmt, z.B. der Lufttemperatur im Schatten. Deren zeitlicher Verlauf ist in der Regel ähnlich der Temperatur Ti, aber mit viel geringerer Amplitude bzw. Temperatur-Maxima und -Minima als bei ΤΊ. Dies führt zu einer stark schwanken¬ den Temperatur ΤΊ und einer nahezu konstanten bzw. sich geringfügig mit der Zeit ändernden Temperatur T2 im Betrieb des thermoelektrischen Generators 2. The cover layer 3 is in thermal contact with the ther ¬ moelektrischen generator 2. On the side of the thermoelectric generator 2, which the side in contact with the deck Layer 3 is opposite, there is a lower tempera ture T 2 , as the temperature ΤΊ on the side in contact with the cover layer 3. The temperature ΤΊ on the side of the cover ¬ layer 3 is substantially by the temperature T D of the cover layer third given or both temperatures ΤΊ and T D are the same. The temperature T2 on the opposite side is essentially determined by the ambient temperature of the arrangement, eg the air temperature in the shade. Their time course is usually similar to the temperature Ti, but with much lower amplitude or temperature maxima and minima than in ΤΊ. This leads to a greatly vary the temperature ¬ ΤΊ and an almost constant or slightly changing with time temperature T2 during operation of the thermoelectric generator. 2
Der thermoelektrische Generator 2 produziert aus der Tempera¬ turdifferenz Ti minus T2 einen Strom bzw. elektrische Leis¬ tung. Bei einer optimalen Betriebstemperatur TB arbeitet der thermoelektrische Generator 2 mit einem maximalen Wirkungs- grad. Die Betriebstemperatur TB ist in diesem Zusammenhang als Mittelwert aus der Temperatur Ti und der Temperatur T2 zu verstehen. Schwankt diese Betriebstemperatur TB durch starke Schwankungen der Temperatur Ti und/oder der Temperatur T2, oder liegt die Betriebstemperatur TB entfernt der optimalen Betriebstemperatur TB, so arbeitet der thermoelektrische Ge¬ nerator 2 die meiste Zeit mit einem verringerten Wirkungs¬ grad. Das bedeutet, der thermoelektrische Generator 2 nach dem Stand der Technik arbeitet die meiste Zeit mit einem ge¬ ringeren Wirkungsgrad als optimal möglich wäre. The thermoelectric generator 2 produces from the tempera ¬ turdifferenz Ti T2 minus a current or electrical Leis ¬ processing. At an optimum operating temperature T B , the thermoelectric generator 2 operates at a maximum efficiency. In this context, the operating temperature T B is to be understood as the mean value of the temperature T 1 and the temperature T 2. Varies this operating temperature T B by strong variations in temperature Ti and / or the temperature T 2, or the operating temperature T B removed of the optimal operating temperature T B, operates the thermoelectric Ge ¬ erator 2 most of the time decreased with a response ¬ degrees. This means that the thermoelectric generator 2 according to the prior art works most of the time with a ge ¬ lower efficiency than would be possible optimally.
Starke Schwankungen der Temperatur Ti im Vergleich zur Temperatur T2 führen zu mechanischen Spannungen im thermoelektrischen Generator 2 und unter Umständen zu dessen Zerstörung. So können z.B. Schichten „abplatzen" oder mechanisch defor- miert werden. Diese Deformationen oder das Abplatzen können zu irreparablen Schäden an der Anordnung 1 nach dem Stand der Technik führen. Sehr hohe Spitzenwerte der Temperatur Ti kön- nen zur Zerstörung des thermoelektrischen Generators 2 führen, z.B. durch Erweichen von Lötstellen. Strong fluctuations of the temperature Ti compared to the temperature T2 lead to mechanical stresses in the thermoelectric generator 2 and possibly to its destruction. For example, layers may "chip off" or be mechanically deformed.These deformations or spalling can lead to irreparable damage to state-of-the-art arrangement 1. Very high peak values of the temperature Ti can occur. NEN lead to the destruction of the thermoelectric generator 2, for example by softening solder joints.
In der Fig. 3 ist eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung 1 gezeigt. Diese umfasst neben der Deckschicht 3 und dem darunter angeordneten thermoelekt¬ rischen Generator 2 eine Schicht mit Phasenwechselmaterial 4. Das Phasenwechselmaterial 4 ist in thermischem Kontakt mit dem thermoelektrischen Generator 2 und ist zwischen dem thermoelektrischen Generator 2 und der Deckschicht 3 angeordnet. FIG. 3 shows a schematic sectional illustration of an arrangement 1 according to the invention. This comprises, in addition to the cover layer 3 and the underlying arranged thermoelekt ¬ cal generator 2 a layer of phase change material 4. The phase change material 4 is in thermal contact with the thermoelectric generator 2 and is disposed between the thermoelectric generator 2 and the cover layer 3.
Das Phasenwechselmaterial 4 wechselt bei einer bestimmten Temperatur TP seinen Aggregat zustand, z.B. von fest auf flüs¬ sig. So wird es z.B. bei Erreichen seiner Schmelztemperatur Ts flüssig. Bei dem Phasenwechsel speichert das Phasenwech¬ selmaterial 4 Energie EPW. Diese gibt das Phasenwechselmate¬ rial 4 ab, wenn es z.B. wieder von flüssig zu fest wechselt, sofern die umgebenden Temperaturen die Temperatur Ts unterschreiten. Durch die hohe Wärmekapazität, welche bei ausge¬ suchten Materialien beim Phasenwechsel besteht, führt das Phasenwechselmaterial 4 zu einer Verstetigung der Temperatur im Bereich der Temperatur des Phasenwechsels. Temperaturschwankungen werden in diesem Bereich „weggepuffert". Erst bei Erreichen der Phasenwechselenergie des Phasenwechselmate- rials 4 bzw. bei vollständig erfolgtem Phasenwechsel, beginnt die Temperatur des Phasenwechselmaterials 4 sich wieder zu ändern . The phase change material 4 changes state at a certain temperature T P its aggregate state, for example from fixed to liquid ¬ sig. For example, when it reaches its melting temperature T s , it becomes liquid. In the phase change the phase Wech ¬ selmaterial 4 stores energy E PW. These are from the phase change mate ¬ rial 4 when, for example, to fixed returns from liquid if the ambient temperatures fall below the temperature T s. Due to the high heat capacity, which consists in ausge ¬ sought materials during the phase change, the phase change material 4 leads to a stabilization of the temperature in the region of the temperature of the phase change. Temperature fluctuations are "buffered away" in this area Only when the phase change energy of the phase change material 4 is reached or when the phase change has completely occurred does the temperature of the phase change material 4 begin to change again.
In der Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Tempe¬ ratur-Zeit-Diagramms einer in Fig. 3 gezeigten erfindungsge¬ mäßen Anordnung 1 dargestellt. Bei Schwankungen der Temperatur TD der Deckschicht, z.B. durch Schwankungen der Sonneneinstrahlung oder Abwärmetemperatur, welche über die Temperatur des Phasenwechsels hinweg erfolgt, speichert das Phasen¬ wechselmaterial 4 Wärme. Dies führt dazu, dass die Temperatur Ti am thermoelektrischen Generator 2 sich wenig ändert. Ein Teil der Temperaturänderung ist über das Phasenwechselmaterial, dessen Temperatur TPCM sich im Bereich des Phasenwechsels nicht bzw. nur sehr gering ändert, bis zum Abschluss des Pha¬ senwechsels „weggepuffert" worden. In FIG. 4 is a schematic representation of a Tempe ¬ temperature-time diagram of a erfindungsge ¬ MAESSEN arrangement 1 shown in Fig. 3 is illustrated. In variations of temperature T D of the coating layer, for example, by variations in the sunlight or heat temperature, which takes place via the temperature of the phase change of time, the phase change material ¬ 4 stores heat. As a result, the temperature Ti at the thermoelectric generator 2 changes little. Part of the temperature change is via the phase change material whose temperature T PCM is in the phase change range no or only very slight changes have been "weggepuffert" until the completion of Pha ¬ senwechsels.
Am thermoelektrischen Generator 2 herrscht auf der der Deck- schicht zugewandten Seite eine relativ konstante Temperatur i. Auf der gegenüberliegenden Seite herrscht die Temperatur T2, welche von Natur aus weniger schwankt und im Wesentlichen der Umgebungstemperatur z.B. der Luft entspricht. Über die Differenz zwischen Ti und T2 wird durch den thermoelektri- sehen Generator 2 elektrischer Strom bzw. elektrische Leistung produziert. Durch die geringere Schwankung der Tempera¬ tur Ti gegenüber der Temperatur T2 entstehen weniger mechanischen Spannungen im thermoelektrischen Generator 2, und eine Zerstörung der Anordnung 1 durch starke Temperaturschwankun- gen bzw. Temperaturspitzen kann vermieden werden. Dadurch kann die Lebensdauer der Anordnung 1 erhöht werden. On the thermoelectric generator 2, a relatively constant temperature i prevails on the side facing the cover layer. On the opposite side, the temperature T 2 prevails, which by nature varies less and corresponds substantially to the ambient temperature, eg of the air. About the difference between Ti and T2 is produced by the thermoelectric generator 2 electric current or electrical power. Due to the lower fluctuation of the tempera ture Ti compared to the temperature T2 less mechanical stresses in the thermoelectric generator 2, and destruction of the assembly 1 by strong Temperaturschwankun- conditions or temperature peaks can be avoided. As a result, the life of the assembly 1 can be increased.
Bei einer bestimmten, d.h. der optimalen Betriebstemperatur TB arbeitet der thermoelektrische Generator besonders effek- tiv, d.h. mit einem hohen Wirkungsgrad. Bei Wahl eines Pha- senwechselmaterials 4 mit einer Temperatur des Phasenwechsels nahe oder gleich der optimalen Betriebstemperatur TB des thermoelektrischen Generators 2 kann ein besonders hoher Wirkungsgrad der Anordnung 1 erreicht werden. Das Phasenwechsel- material hält trotz Temperaturschwankungen der Temperatur TD der Deckschicht 3 die Temperatur Ti am thermoelektrischen Generator 2 nahe der optimalen Betriebstemperatur TB des thermoelektrischen Generators 2. Dadurch kann die Temperatur Ti, und bei geringer zeitlicher Änderung der Temperatur T2 der Mittelwert aus der Temperatur Ti und der Temperatur T2 auf einem Wert TB gehalten werden, bei welchem der thermoelektrische Generator 2 optimal arbeitet. Das bedeutet, der thermo¬ elektrische Generator arbeitet die meiste Zeit mit einem ma¬ ximal möglichen Wirkungsgrad. At a certain, ie the optimum operating temperature T B , the thermoelectric generator operates particularly effectively, ie with high efficiency. When selecting a phase change material 4 with a temperature of the phase change near or equal to the optimum operating temperature T B of the thermoelectric generator 2, a particularly high efficiency of the arrangement 1 can be achieved. Despite the temperature fluctuations of the temperature T D of the cover layer 3, the phase change material keeps the temperature Ti at the thermoelectric generator 2 close to the optimum operating temperature T B of the thermoelectric generator 2. As a result, the temperature Ti and, with a slight change in the temperature T2, the average value of the thermoelectric generator 2 Temperature Ti and the temperature T2 are maintained at a value T B at which the thermoelectric generator 2 operates optimally. This means that the thermo ¬ electric generator operates most of the time with a maximum ¬ possible efficiency.
Das Phasenwechselmaterial 4 führt zu einer gleichmäßigeren Temperatur verglichen zu einer Anordnung 1 ohne Phasenwechselmaterial 4, über der gesamten Oberfläche des thermoelekt- rischen Generators 2 in Kontakt mit dem Phasenwechselmaterial 4. Um diesen Effekt zu unterstützen und/oder für eine Erhöhung der mechanischen Stabilität können Strukturen in der Schicht mit Phasenwechselmaterial 4 eingebracht sein, welche zur mechanischen Stabilisierung und/oder besseren Wärmeleitung beitragen. Dies ist in den Figuren der Einfachheit halber nicht dargestellt. So kann z.B. ein Metallgitter, welches fluidisch durchlässig ist, als Wärmeleitstruktur und/oder als Struktur zur mechanischen Stabilisierung dienen. Es können auch Strukturen wie z.B. mäander- oder kammförmige Kühlschlangen verwendet werden. Diese werden zwischen Deckschicht 3 und thermoelektrischem Generator 2 in thermischem Kontakt mit letzterem angeordnet und von Phasenwechselmaterial 4 durchsetzt. Dadurch werden lokale Temperaturunterschiede auf der Oberfläche der thermoelektrisch aktiven Schicht bzw. The phase change material 4 leads to a more uniform temperature compared to an arrangement 1 without phase change material 4, over the entire surface of the thermoelectric In order to support this effect and / or for an increase in the mechanical stability, structures may be incorporated in the layer with phase change material 4, which contribute to the mechanical stabilization and / or better heat conduction. This is not shown in the figures for the sake of simplicity. Thus, for example, a metal grid, which is fluid-permeable, serve as a heat-conducting structure and / or as a structure for mechanical stabilization. It is also possible to use structures such as meandering or comb-shaped cooling coils. These are arranged between cover layer 3 and thermoelectric generator 2 in thermal contact with the latter and penetrated by phase change material 4. As a result, local temperature differences on the surface of the thermoelectrically active layer or
Schichten vermieden. Lokale Spitzenwerte der Temperatur werden verringert und die Funktion der erfinderischen Anordnung 1 durch eine homogene Temperaturverteilung in der Schicht des Phasenwechselmaterials 4 verbessert. Layers avoided. Local peak values of the temperature are reduced and the function of the inventive arrangement 1 is improved by a homogeneous temperature distribution in the layer of the phase change material 4.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können einzeln oder in Kombination sowie in Verbindung mit dem Stand der Technik verwendet werden. The embodiments described above may be used alone or in combination as well as in connection with the prior art.
So kann z.B. das Phasenwechselmaterial 4 der Schicht, welche das Phasenwechselmaterial 4 umfasst, gespeichert werden. Dies kann z.B. in einer thermisch isolierten Einrichtung, wie z.B. einem Thermogefäß oder Container erfolgen, welcher fluidisch mit der das Phasenwechselmaterial 4 umfassenden Schicht ver¬ bunden ist. Dies ist der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt. Durch die Speicherung von Phasenwechselma¬ terial 4 z.B. in flüssiger Form in einer externen Einrichtung, kann zusätzliche Wärmemenge von dem thermoelektrischen Generator 2 ab- bzw. zu ihm zugeführt werden. Die zuvor beschriebenen Vorteile werden dadurch verstärkt erreicht. For example, the phase change material 4 of the layer comprising the phase change material 4 can be stored. This example can be used in a thermally insulated device such as a thermal done vessel or container which is fluidically connected to the phase-change material layer 4 comprising ver ¬ prevented. This is not shown in the figures for the sake of simplicity. By storing Phasenwechselma ¬ material 4, for example, in liquid form in an external device, additional amount of heat from the thermoelectric generator 2 off or can be supplied to him. The advantages described above are thereby achieved more.

Claims

Patentansprüche claims
1. Anordnung (1) zur Energieumwandlung mit einem thermoelek- trischen Generator (2), welcher thermoelektrisch aktive 1. arrangement (1) for energy conversion with a thermoelectric generator (2), which thermoelectrically active
Schichten umfasst, und mit wenigstens einer Deckschicht (3) mit hoher Wärmeleitfähigkeit, welche über den thermoelekt¬ risch aktiven Schichten des thermoelektrischen Generators (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schicht, welche ein Phasenwechselmaterial (4) umfasst, zwi- sehen den Schichten des thermoelektrischen Generators (2) und der wenigstens einen Deckschicht (3) in thermischem Kontakt mit den Schichten des thermoelektrischen Generators (2) und der wenigstens einen Deckschicht (3) angeordnet ist. Comprises layers, and with at least one cover layer (3) with high thermal conductivity, which is disposed over the thermoelectrically ¬ active layers of the thermoelectric generator (2), characterized in that at least one layer which comprises a phase change material (4), between see the layers of the thermoelectric generator (2) and the at least one cover layer (3) in thermal contact with the layers of the thermoelectric generator (2) and the at least one cover layer (3) is arranged.
2. Anordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoelektrische Generator (2) aus wenigstens einer thermoelektrisch aktiven Schicht aufgebaut ist, welche ein oder mehrere Stacks aus nebeneinander angeordneten Schichten umfasst, wobei die Schichten eine Schichtabfolge von p-halb- leitender und n-halbleitender Schicht mit einer isolierenden Schicht dazwischen aufweisen, welcher derart elektrisch miteinander verbunden sind, dass immer zwei aufeinanderfolgende halbleitende Schichten über die isolierende Schicht hinweg elektrisch verbunden sind, so dass ein Stromfluss entlang ei- nes Temperaturgradienten innerhalb einer halbleitenden 2. Arrangement (1) according to claim 1, characterized in that the thermoelectric generator (2) is constructed from at least one thermoelectrically active layer, which comprises one or more stacks of layers arranged side by side, wherein the layers have a layer sequence of p-type conductive and n-type semiconductive layer having an insulating layer therebetween, which are electrically connected to each other such that always two consecutive semiconducting layers are electrically connected across the insulating layer, so that current flow along a temperature gradient within a semiconducting layer
Schicht erfolgt. Layer takes place.
3. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasewechselmaterial aus einem Gemisch von unterschiedlichen chemischen Stoffen aufgebaut ist, insbesondere abhängig von einer optimalen Betriebstempe¬ ratur und/oder einer hohen Wärmekapazität. 3. Arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the phase change material is made up of a mixture of different chemical substances, in particular depend on an optimal operating Tempe ¬ temperature and / or a high heat capacity.
4. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Schicht mit Phasenwechselmate¬ rial (4) eine Struktur zur mechanischen Stabilisierung umfasst . 4. Arrangement (1) according to any one of the preceding claims, character- ized in that the layer with Phasenwechselmate ¬ rial (4) comprises a structure for mechanical stabilization.
5. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht mit Phasenwechselmate- rial (4) eine Wärmeleitstruktur umfasst. 5. Arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the layer with Phasenwechselmate- rial (4) comprises a heat conduction structure.
6. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (4) der Schicht mit Phasenwechselmaterial (4) gespeichert werden kann, insbesondere in einer thermisch isolierten Einrichtung. 6. Arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the phase change material (4) of the layer with phase change material (4) can be stored, in particular in a thermally insulated device.
7. Verfahren zum Betrieb eines thermoelektrischen Generators (2), insbesondere eines thermoelektrischen Generators (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Phasenwechselmaterial (4) verwendet wird zur Temperaturstabilisierung des thermischen Gradienten über den thermoelektrischen Generator (2). 7. A method for operating a thermoelectric generator (2), in particular a thermoelectric generator (2) according to any one of the preceding claims, characterized in that a phase change material (4) is used for temperature stabilization of the thermal gradient across the thermoelectric generator (2).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (4) die Temperatur auf Werte einer optimalen Betriebstemperatur TB des thermoelektrischen Gene- rators (2) stabilisiert. 8. The method according to claim 7, characterized in that the phase change material (4) stabilizes the temperature to values of an optimum operating temperature T B of the thermoelectric generator (2).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass über eine Wärmeleitstruktur eine im We¬ sentlichen homogene Temperatur im Phasenwechselmaterial (4) über einer Oberfläche des thermoelektrischen Generators (2) erzeugt wird. 9. The method according to any one of claims 7 or 8, characterized in that via a heat conduction structure in a substantially homogeneous ¬ temperature in the phase change material (4) over a surface of the thermoelectric generator (2) is generated.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine zeitliche Stabilisierung des Tempera¬ turgradienten des thermoelektrischen Generators (2) über eine Speicherung von Phasenwechselmaterial (4) erfolgt. 10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that a temporal stabilization of the Tempera ¬ turgradienten the thermoelectric generator (2) via a storage of phase change material (4).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kappung von zeitlich auftretenden Temperaturspitzen am und/oder im thermoelektrischen Generator (2) mit Hilfe von Phasenwechselmaterial (4) erfolgt. 11. The method according to any one of claims 7 to 10, characterized in that a capping of temporally occurring temperature peaks on and / or in the thermoelectric generator (2) by means of phase change material (4).
PCT/EP2012/064473 2011-07-28 2012-07-24 Thermoelectric generator having a thermal energy store WO2013014147A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011080011A DE102011080011A1 (en) 2011-07-28 2011-07-28 Thermoelectric generator with thermal energy storage
DE102011080011.5 2011-07-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013014147A1 true WO2013014147A1 (en) 2013-01-31

Family

ID=46724342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/064473 WO2013014147A1 (en) 2011-07-28 2012-07-24 Thermoelectric generator having a thermal energy store

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102011080011A1 (en)
WO (1) WO2013014147A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014119080A1 (en) 2014-12-18 2016-06-23 Albrecht Kretzschmar Heat storage system with thermoelectric generator

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5761909A (en) * 1996-12-16 1998-06-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Breathing gas temperature modification device
DE10004390A1 (en) 2000-02-02 2001-08-16 Infineon Technologies Ag Thermoelectric generator - has insulating spacer regions between external components of p and n=type sections of semiconductor layer regions
US20040238022A1 (en) * 2001-12-12 2004-12-02 Hiller Nathan D. Thermoelectric power from environmental temperature cycles
FR2946353A1 (en) * 2009-06-09 2010-12-10 Commissariat Energie Atomique THERMAL ENERGY STORAGE MATERIAL AND THERMOELECTRIC ENERGY SOURCE.

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU7904298A (en) * 1997-07-15 1999-02-10 Ivo F. Sbalzarini High efficiency thermoelectric converter and applications thereof
DE102008031266B4 (en) * 2008-07-02 2013-05-29 Eads Deutschland Gmbh Use of a thermogenerator on an aircraft
US20100101621A1 (en) * 2008-10-28 2010-04-29 Jun Xu Solar powered generating apparatus and methods

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5761909A (en) * 1996-12-16 1998-06-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Breathing gas temperature modification device
DE10004390A1 (en) 2000-02-02 2001-08-16 Infineon Technologies Ag Thermoelectric generator - has insulating spacer regions between external components of p and n=type sections of semiconductor layer regions
US20040238022A1 (en) * 2001-12-12 2004-12-02 Hiller Nathan D. Thermoelectric power from environmental temperature cycles
FR2946353A1 (en) * 2009-06-09 2010-12-10 Commissariat Energie Atomique THERMAL ENERGY STORAGE MATERIAL AND THERMOELECTRIC ENERGY SOURCE.

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011080011A1 (en) 2013-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xiang et al. Highly air-stable carbon-based α-CsPbI3 perovskite solar cells with a broadened optical spectrum
DE10329623B3 (en) Solar-thermal extraction of electrical energy involves heating medium by solar heating to above temperature working point of steam turbine, using to charge heat store connected before steam turbine.
EP2596154B1 (en) Energy storage device and method for the reversible storage of energy
DE102008008652A1 (en) Thermal electrical accumulator for use in solar thermal plants for wash water heating and heating backup, comprises heat reservoir and cold reservoir, which are thermally separated, and arrangement of thermoelectric generators are provided
DE102012105086A1 (en) Wound and folded thermoelectric system and method of making the same
DE102014101263B3 (en) Apparatus and method for storing energy using supercritical carbon dioxide
DE102008009979A1 (en) Thermoelectric solar generator for generating electrical energy, has warm and cold store, where thermoelectric solar generator produces electric voltage in Peltier modules on basis of physical Seebeck effect
DE102012205087A1 (en) Powder metallurgical production of a thermoelectric component
EP3956497A1 (en) Solid oxide cell (soc) operating method
DE102013212931A1 (en) Control device and method for operating a high-temperature battery
WO2014124747A1 (en) Heat accumulator and heat-accumulator power plant
WO2016050524A1 (en) Device and method for storing energy
DE102014201406B3 (en) Method and arrangement for the indirect storage of electrical energy and for the provision of positive and negative control power for a composite electrical power grid
WO2013014147A1 (en) Thermoelectric generator having a thermal energy store
Tabbai et al. Pyroelectric effect in lead zirconate titanate/polyurethane composite for thermal energy harvesting
AT509824A1 (en) DEVICE FOR GENERATING THERMAL ENERGY
WO2014131561A1 (en) Fuel cell system
EP2606512B1 (en) System for the generation of electricity from solar energy
DE102010035384A1 (en) Electrical system has temperature stabilization module with Peltier element which is connected with latent heat storage portions and surrounded by thermal insulation layer
EP2636114A2 (en) System and method for the complete and unrestricted use of electrical energy generated in an uncontrolled manner
DE102009022670A1 (en) Device for cooling solar cell, has heat reservoir which comprises material for storing heat, where material for storage of heat stays in direct or indirect thermal contact with solar cell
AT523920B1 (en) Gas generating device for converting electrical energy into storable usable gas
DE202014101899U1 (en) Storage arrangement for storing regenerative energy
DE202013002455U1 (en) Heat storage and heat storage power plant
DE102012106910A1 (en) Long-term heat accumulator for storing energy in form of heat energy, has storage unit filled with storage medium and including two regions that are connected with heat receiving side and heat delivering side of heat pump, respectively

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12750337

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12750337

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1