WO2009083584A2 - Thermischer transmitter zur energetischen nutzung von wärmestrahlungen und konvektion - Google Patents

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Anja Kirchler
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    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Definitions

  • the present invention relates generally to an apparatus and method for generating electrical energy from thermal energy while utilizing the accumulated heat.
  • the present application relates to a thermal transmitter for the energetic use of heat radiation and convection.
  • the efficiency is considered to be the ratio of the usable energy to the energy used.
  • the heart of a solar thermal system is the collector.
  • the most common type of collector, the flat plate collector consists of a selectively coated absorber (predominantly of metal) which absorbs (absorbs) the incident solar radiation and its conversion into heat Thermal losses, this absorber is embedded in a thermally insulated box with transparent cover (mostly glass).
  • the absorber is traversed by a heat transfer fluid (usually a mixture of water and ecologically harmless antifreeze), which circulates between the collector and hot water tank.
  • a heat transfer fluid usually a mixture of water and ecologically harmless antifreeze
  • the sun-facing surface of the absorber is either colored black or provided with a special coating that acts selectively, that absorbs the coming from the outside shorter-wave solar energy as well as possible (absorption) and the longer-wave heat energy of the absorber gives off poorly.
  • Modern coatings usually have a bluish shimmering color. With 91 to 96 percent absorption they achieve similar high levels to the previously predominantly used (black shimmering) black chrome coating, but at the same time significantly lower emission values, thus losing less heat through radiation. As a result, they achieve significantly higher performance values than just black-painted absorbers, but also measurably and noticeably higher values than black chrome-coated absorbers.
  • the absorber should capture direct and diffuse solar radiation as well as possible and convert it into heat (absorption). At the same time, it should emit as little heat as possible in the form of radiation (emission). In addition, he himself must be long-term heat and UV resistant. In hot countries, absorbers are often used that are only "coated” with so-called solar paint.This solar paint is very heat-resistant and usually black, in order to achieve the best possible absorption values for solar radiation, but at the same time the emission values in the mid-infrared are very high - Part of the trapped heat is therefore emitted again.
  • black "chrome” coating One of the first selective absorption coatings that could be mass produced was the so-called black "chrome” coating. It was applied to the copper or aluminum absorber sheet in a galvanic process. Very simply, it consists of microscopic chrome hairs that trap the sunlight between them, but due to their small size emit less at longer wavelengths.
  • black nickel a - also applied - nickel coating
  • the most widely used today is a sputtered titanium-based layer with blue color, which is slightly worse absorption values than black chrome but achieves significantly lower emission values and therefore overall better efficiency.
  • the first series-ready coatings of this type were developed in the form of titanium nitrite oxide coatings in Germany and marketed by TiNOX. Theoretically, other colors are possible with this coating depending on the layer structure; However, these have so far achieved no comparable performance.
  • absorbers of different manufacturers differ in their basic structure. Frequently, full-surface absorbers, which consist of a single absorber sheet, can be found. The piping is soldered or welded in these serpentine or meandering or harp form on the back. There are also strip absorbers, which consist of individual fins, about 10-15 cm narrow strips on the back of each a thin tube is welded. The fins are then soldered into a collecting tube at both ends to form a kind of "harp.”
  • a third type is the cushion absorber, which, like full-surface absorbers, consists of a single one continuous absorber sheet on the back but instead of a pipe a press-formed second sheet is applied. The heat transfer fluid flows between these two sheets.
  • full-surface absorbers have the best performance. Since initially the manufacturers of the new highly selective coating were only able to process copper sheets that did not exceed a certain width, absorber fins are still predominantly used in older collector models. In the meantime, absorber sheets are available in widths of up to 1200 mm, which allows a great deal of flexibility in the absorber geometry. In contrast, absorber fins allow only the harp form piping, on the other hand, fins allow easier adaptation to the roof shape (custom collectors).
  • Thermal solar systems are put into operation via a solar controller. As soon as the temperature at the collector exceeds the temperature in the storage tank by a few degrees, the controller switches on the solar circuit circulation pump and the heat transfer fluid transports the heat absorbed in the collector to the heat exchanger in order to use the heat energy generated in a hot water storage tank.
  • thermocouples Historically very long known are thermocouples. Thermocouples always form at the point where two different metals are electrically connected. At this juncture creates a temperature-dependent contact voltage, the so-called Seebeck effect. This contact voltage (thermoelectric voltage) depends on the two metals and the temperature difference between the connection point (measuring point) and the open ends (connection point).
  • thermoelectric properties equalizing line
  • thermocouple thermocouple
  • metals metals
  • thermoelectric voltage An energetic use of the thermoelectric voltage is conceivable has already been described sufficiently, but ultimately fails on the efficiency. An illustration is given in FIG.
  • the Peltier effect is the reversal of the Seebeck effect and should be used within the meaning of the patent specification. If an electric current flows through two contact points of two different semiconductors or conductors connected in series, heat energy is absorbed on one leg and heat energy is released on the other leg.
  • the scheme of a Peltier element is shown in FIG. Conversely, this means that electric current is generated in a continuous heat flow through the respective contact points or legs of the semiconductor element.
  • the utility model DE 20 2007 005 127 Ul attempts to represent the use of the Peltier element as technically effective.
  • the utility model is based on a warm flowing medium in a double-jacket tube, in the center of which is a cooler liquid; separated by a ring of semiconductor block elements doped according to the Peltier-Seebeck effect.
  • the utility model is based exclusively on a method of converting thermal energy into electrical energy in a closed circuit.
  • the utility model does not disclose where the heat energy comes from and what the energy balance looks like. Consequently, the description energetically represents a pure power generator, comparable to a coal power plant in which coal is burned to generate thermal energy and in turn generate electrical power therefrom.
  • the utility model document conceals the fact that energetic use according to the Seebeck-Peltier effect necessarily requires a heat flow through the Peltier element and that its efficient use depends on the existing temperature gradient.
  • the solution of the invention aims at the use of the heat source for electric power and the further use of the existing heat energy.
  • the technical solution of the utility model is a pure energy converter of heat into electrical energy
  • the solution according to the invention is a system for the use of alternative energy sources, which are available to electric and thermal energy alike generate without using an artificial energy source as a heat donor.
  • the invention relates to a thermogenerator according to each of the claims 1 to 18 and its uses according to each of the claims 19 to 22.
  • the invention relates inter alia to a thermal closure element consisting of a solvent-free, free-formable liquid plastic based on a hydoxylene and / or amino-functional reaction partner for isocyanates, wherein the solvent-free coating material is formed from two reactive components, wherein the component A of an aliphatic isocyanate and / or whose blends consist and the component B consists of a proportion of 80 to 99% crosslinkable with the component A binder based on a hydoxylene and / or amino-functional reactants and / or their mixtures, wherein the component B contains a maximum of 10% thermochromic pigments, 0% to 7% stabilizers and 0% to 3% auxiliaries.
  • This thermal sealing element is preferably one in which component B additional nanoscale fillers in powder form and / or in the form of a dispersion are added, which form specific properties in the coating material, which after curing a change in surface hardness, abrasiveness and / or UV Effect stability and / or the achievement of surface effects and the achievement of a fungicidal or antifouling effect.
  • the invention further relates to a thermal accumulator consisting of a solvent-free, free-formable liquid plastic based on a hydoxylene and / or amino-functional reactant for isocyanates, wherein the solvent-free coating material is formed from two reactive components, wherein the component A of an aliphatic isocyanate and / or its blending consists and the component B from a proportion of 65% to 98% with the component A crosslinkable binder on the basis of a hydoxylene and / or amino-functional reactants and / or mixtures thereof, wherein the component B is from 0.00025% to 5 % functionalized and / or non-functionalized carbon nanotubes, 0% to 20% of nanoscale fillers and / or a dispersion of nanoscale fillers in the form of primary particles in the size of 1 nm to 10 nm, 0% to 7% stabilizers and 0% to 3% %
  • Auxiliaries contains un d the energy input by means of ultrasound in the power range
  • This thermal accumulator is preferably one in which the component A in addition to a pre-crosslinking of the binder causing silanized and / or aminic Contains isocyanates and the energy input takes place by means of ultrasound in the power range of at least 500 Ws / ml.
  • the thermal accumulator is preferably one in which the nano-scalable fillers added to component B and / or in the form of a dispersion of nano-scaled fillers form specific properties in the plastic which after hardening produce a change (improvement) in surface hardness, abrasiveness, UV stability which provide thermal conductivity enhancement and surface effects such as direct coupling to the total infrared spectrum in the range of 780 nm to 1 mm wavelength.
  • the thermal accumulator is preferably one in which a blocked aminic light stabilizer is used as an additive for UV stabilization.
  • the thermal accumulator is preferably one in which nanoscale bone ash and its mixtures are used as the flame retardant and the energy input is effected by means of ultrasound in the power range of at least 500 Ws / ml.
  • the thermal accumulator is one in which chemical additives having an affinity for gases and / or an internal or external release agent which reduces adhesion to a mold wall are used in the solvent-free, free-formable liquid plastic to assist the processability of the coating material as auxiliaries for deaeration and defoaming which bring about a thixotropic effect and / or the moisture content-reducing character in the reactive component B.
  • the invention also relates to a thermal transmitter as a matrix of semiconductor chips, which are doped according to the Peltier-Seebeck effect, geometrically free between a thermal accumulator and a thermal diffuser for generating electrical energy or the energy conversion of thermal and electrical energy are arranged, wherein the thermal transmitter is forcibly disposed between the heat source and heat sink and otherwise absolute design freedom exists.
  • the invention relates to a thermal diffuser, which is a metallic or non-metallic heat conductor, which comprises the thermal closure element according to the invention and / or the thermal accumulator according to the invention, and which is cooled in a pulse-like manner.
  • This thermal diffuser is preferably one which comprises a cooling system according to the Stemke system as pulse-like cooling.
  • the invention relates to a thermal generator according to the thermoelectric principle, wherein a forcibly high thermal flux (thermo-motive force - TMK) is realized by a semiconductor chip constructed according to the Peltier-Seebeck effect.
  • a forcibly high thermal flux thermo-motive force - TMK
  • This thermal generator preferably comprises: a thermal accumulator according to the invention, a thermal transmitter according to the invention, a thermal diffuser according to the invention, and optionally a thermal shutter element according to the invention.
  • the invention also relates to a method for
  • This process is preferably one in which chemical additives having an affinity for gases and / or an internal or external release agent which reduces the adhesion to a mold wall are used in the solvent-free, free-formable liquid plastic to assist the processability of the coating material as auxiliaries for deaeration and defoaming which cause a thixotropic effect and / or the moisture content-reducing character in the reactive component B.
  • the invention also relates to the use of the thermal generator according to the invention as a geothermal probe, for energy conversion of secondary energy, for independent power supplies in off-grid areas and / or for simultaneous recovery of heat energy in the ratio of about 3: 1 to electrical energy.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a thermocouple
  • FIG. 2 is a schematic representation of a Peltier element
  • FIG. 7 Electrical contacting of the thermogates
  • FIG. 8 block diagram of the overall cycle
  • thermomotive principle The direct conversion of heat energy into electrical energy is defined as thermomotive principle or thermo-motive force (TMK) and the inventive height results from the combination of several known and new findings.
  • thermo-motive force TMK
  • the forced thermal energy flow is established by a semiconducting Peltier element, in the center of which the thermal transmitter is located and the comprehensive energy utilization takes place via a controlled temperature gradient.
  • thermogenerator TMG
  • TMG thermogenerator
  • Thermal radiation refers to a part of the infrared radiation (IR radiation), which in turn is a part of the optical radiation and thus part of the electromagnetic spectrum is. It connects to the visible light in the direction of larger wavelengths. Their wavelength range is from 780 nm to 1 mm. Infrared radiation is subdivided into the short-wave IR-A radiation with a wavelength range of 780 to 1400 nm, the IR-B radiation (1400 to 3000 nm) and the long-wavelength subrange, the IR-C radiation (3000 nm to 1 mm ).
  • thermogenerator The principle of the thermogenerator is shown in FIG.
  • the thermal generator consists of: a thermal shutter (optional), a thermal accumulator, a thermal transmitter and a thermal diffuser.
  • the thermal accumulator consists of a doped polymer matrix which is prepared from an aliphatic isocyanate and a hydroxyl-containing and / or amino-functional reactant. It ensures the functions of the thermal coupler and thermal conductor.
  • the thermal coupling within the polymer matrix occurs, for example, with IR-absorbing pigments, e.g. Minatec® 230 A-IR and / or nanoscale borides and / or similar nanoscale crystalline materials that serve as electron donors.
  • IR-absorbing pigments e.g. Minatec® 230 A-IR and / or nanoscale borides and / or similar nanoscale crystalline materials that serve as electron donors.
  • These are e.g. platelet-shaped mica particles which are coated with an antimony-containing tin oxide layer or modified titanium dioxide nanoparticles which act as electron donors and enable strong absorption of infrared radiation in the wavelength range from 800 nm to 1 mm.
  • the task of the thermal conductor is to ensure heat conduction within the polymer matrix.
  • carbon nanotubes CNT
  • the thermal conductivity of the CNT is with 6000 W / (mK) twice as high as the thermal conductivity of diamond and ensures the stable heat flow to the Thermogate.
  • the CNTs are stabilized in a special dispersing process in the matrix.
  • the thermal accumulator consists of a two-component coating material which comprises:
  • Component A aliphatic isocyanate and / or its mixtures
  • Component B binder crosslinkable with component A consisting of:
  • binder based on a hydroxyl-containing and / or amino-functional reactant and / or their mixtures
  • Minatec® 230 A-IR 0 to 20% Minatec® 230 A-IR and / or a comparable substance as described
  • thermogenerator nanoscale and / or nanoscale raw materials for improving the UV stability, for increasing the surface hardness and thus the abrasiveness or also additives for protection against moss can be added to the thermal accumulator on the formulation side.
  • the generation of the nanoparticles or the singulation and homogenization of the CNTs takes place via energy input by means of ultrasound in the range of 500 to 2000 W.
  • thermo accumulator With the thermal accumulator according to the invention a coupling / absorption of the IR radiation and the forwarding to the Thermogate is ensured to greater than 90%.
  • the outer surface of the thermal accumulator can be freely designed or formed, e.g. in the form of micro-calottes, in order to achieve the best possible dispersion-free absorption of heat radiation. At the same time the surface design should prevent the renewed emission of heat radiation. For certain applications, it may be useful and useful to integrate a thermal sealing element on the surface.
  • This thermal closure element allows a temperature-controlled opening of the surface of the thermal accumulator.
  • a polymer is also used, as has already been described.
  • the thermal functional materials are replaced by thermochromic pigments which, depending on the outside temperature, are reversible
  • the thermal closure element consists of a two-component coating material which comprises:
  • Component A aliphatic isocyanate and / or its mixtures
  • Component B binder crosslinkable with component A consisting of:
  • thermochromic pigment 80 to 99% binder based on a hydroxyl-containing and / or amino-functional reactant and / or their mixtures to max. 10% thermochromic pigment
  • the production of the thermal closure element is analogous to the manufacturing example of the thermal accumulator.
  • the thermal transmitter The thermal transmitter
  • the thermal transmitter is the actual energy converter. It consists of the thermal barrier in which the thermal gates are embedded. The selection of both materials takes place with regard to their heat conduction coefficients. While the thermogates have a very high thermal conductivity, the thermal barrier consists of a material with the lowest possible thermal conductivity. Thus, the thermal energy is forcibly passed through the thermal gates and thereby converted into electrical energy.
  • the thermal barrier of the thermal transmitter serves to ensure the energy flow of the thermal energy towards the thermogate, with no stray radiation, conduction or convection occurring near the gate.
  • the barrier layer represents the basis for the electrical contact plane. This layer consists of very poor heat conductors, such as ceramics, epoxy resin bonded glass fabrics, among others.
  • Thermogate consists of a semiconductor chip, the Peltier element. Depending on the energy supply, this is embedded matrix-like in the barrier. The thermal coupling to the diffuser via a thermally conductive adhesive. The distance between the rows and columns depends on the available energy supply. The minimum distance is approx. 1 mm.
  • thermogates Peltier elements
  • the thermal diffuser The thermal diffuser
  • the main purpose of the thermal diffuser is to ensure thermal flow with high efficiency.
  • a miniature cold source e.g. arranged according to the Stemke principle.
  • the material of the diffuser must in turn be characterized by a high thermal conductivity.
  • metals such as Aluminum or copper can also be used with CNT-doped polymers.
  • the thermal diffuser in the form of a CNT-doped polymer consists of a two-component coating material which comprises:
  • Component A aliphatic isocyanate and / or its mixtures
  • Component B binder crosslinkable with component A consisting of: at least 85% binder based on a hydroxyl-containing and / or amino-functional reactant and / or their mixtures to max. 5% carbon nanotubes
  • the technical embodiment of the heat diffuser is shown in Figures 4 and 5.
  • the heat diffuser works e.g. with pulsed cold energy. In geothermal applications, these may also include simple heat exchange media such as e.g. Be water.
  • the temperature is controlled by a PD controller, which continuously detects the gradient between the accumulator and the diffuser and thus ensures the respective cooling demand in the diffuser.
  • thermogenerator In order to achieve the highest possible efficiency of energy production, the thermogenerator must be isolated on the back against external heat radiation.
  • an insulating material based on polyurethane is used, which achieves a good insulating effect due to its very low thermal conductivity.
  • the insulating layer serves as a basis for securing the thermal generator to roof surfaces or the like.
  • thermogate In addition to the electrical energy, a recovery of the heat forced by the thermogate takes place by means of a heat-power coupling (see FIG. 4).
  • the electrical contacting takes place directly in the transmitter layer along the thermal barrier.
  • the circuit matrix depends on the power diagram and the voltage-to-current ratio.
  • the generated DC voltage can be generated by means of electrical accumulators be stored or supplied to the power grid via inverters, (see Figure 7)
  • the thermal generator of the present invention is freely configurable in its outer shape. This can be used in many ways:

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Abstract

Ein Thermogenerator ist mit einem zwischen einem thermischen Akkumulator und einem thermischen Diffusor angeordneten thermischen Transmitter ausgestattet. Der Transmitter bildet vorzugsweise eine thermische Barriere mit darin eingebetteten, als thermische Gates zwischen dem Akkumulator und dem Diffusor dienenden Peltier-Elementen.

Description

THERMISCHER TRANSMITTER ZUR ENERGETISCHEN NUTZUNG VON WÄRMESTRAHLUNGEN UND KONVEKTION
TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie aus thermischer Energie unter gleichzeitiger Nutzung der akkumulierten Wärme.
Insbesondere betrifft die vorliegende Anmeldung einen thermischen Transmitter zur energetischen Nutzung von Wärmestrahlungen und Konvektion.
Stand der Technik
Auf der Suche nach effektiver Nutzung von
Energiequellen sind die Wärmequellen Sonne, Erde und die sekundären Wärmequellen aus allen möglichen technischen und natürlichen Prozessen immer stärker in den Fokus wissenschaftlich-technischer Untersuchungen und Entwicklungen gelangt. In zahlreichen Verfahren wird die Nutzung von Solarenergie und anderer Wärmequellen beschrieben.
Allen gemeinsam ist zurzeit noch der geringe Wirkungsgrad, insbesondere der elektrischen Energieerzeugung. Als Wirkungsgrad betrachtet man das Verhältnis der nutzbaren zur eingesetzten Energie.
Zur Illustration
Herkömmliche Glühbirnen/Glühlampen verwandeln etwa 3 bis 4 % der eingesetzten Energie in Licht, Photovoltaikanlagen bzw. Solarzellen erreichen derzeit einen Wirkungsgrad von 11 bis 17 %, thermische Solaranlagen können zwischen 25 und 40 % der Sonnenstrahlung umwandeln. Ähnliche Verhältnisse stellen sich auch bei der Nutzung der Erdwärme oder der Sekundärenergie (Abwärme aus technischen Prozessen) dar.
Als nutzbare Energiequellen stehen im Sinne der Patentbeschreibung die Solarenergie mit ihrer Wärmestrahlung die Erdwärme im Sinne der Geothermie sekundäre Kreisläufe der Technik (Abwärme) zur Verfügung. Allen Prozessen ist gemeinsam, dass die verfügbare Wärmeenergie über Wärmetauscher oder Wärme- Kraftkopplung auf ein höheres nutzbares Energieniveau angehoben werden.
z.B. Funktion einer thermischen Solaranlage zur Nutzung als Wärmeenergiequelle
Herzstück einer thermischen Solaranlage ist der Kollektor. Die am weitesten verbreitete Bauform eines Kollektors, der Flachkollektor, besteht aus einem selektiv beschichteten Absorber (überwiegend aus Metall) , der zur Absorption („Aufnahme") der einfallenden Sonnenstrahlung und ihrer Umwandlung in Wärme dient. Zur Minimierung von thermischen Verlusten wird dieser Absorber in einen wärmegedämmten Kasten mit transparenter Abdeckung (meistens Glas) eingebettet.
Der Absorber wird von einer Wärmeträgerflüssigkeit (üblicherweise ein Gemisch aus Wasser und ökologisch unbedenklichem Frostschutzmittel) durchströmt, die zwischen Kollektor und Warmwasserspeicher zirkuliert.
Zur Erhöhung des Wirkungsgrades werden diese Absorber mit speziellen Beschichtungen versehen.
Beschreibung dieser bisherigen Beschichtungen
Absorberschichten
Um eine möglichst hohe Absorption der Sonnenenergie zu erreichen, ist die der Sonne zugewandte Oberfläche des Absorbers entweder schwarz eingefärbt oder mit einer speziellen Beschichtung versehen, die selektiv wirkt, das heißt die von außen kommende kürzerwellige Sonnenenergie möglichst gut aufnimmt (Absorption) und die längerwellige Wärmeenergie des Absorbers nur schlecht abgibt.
Moderne Beschichtungen haben meist eine bläulichschimmernde Farbe. Sie erreichen mit 91 bis 96 Prozent Absorption ähnlich hohe Werte wie die früher überwiegend verwendete (schwarz schimmernde) Schwarzchrom-Beschichtung, jedoch zugleich deutlich niedrigere Emissionswerte, verlieren also weniger Wärme durch Abstrahlung. Dadurch erreichen sie insgesamt deutlich höhere Leistungswerte als nur schwarz lackierte Absorber, aber auch mess- und spürbar höhere Werte als Schwarzchrom-beschichtete Absorber.
Der Absorber soll direkte und diffuse Sonnenstrahlung möglichst gut auffangen und in Wärme umwandeln (Absorption) . Zugleich soll er möglichst wenig Wärme wieder in Form von Strahlung abgeben (Emission) . Zudem muss er selber langfristig hitze- und UV-beständig sein. In heißen Ländern werden häufig Absorber eingesetzt, die lediglich mit so genanntem Solarlack „beschichtet" sind. Dieser Solarlack ist sehr hitzebeständig und in der Regel schwarz, um so bestmögliche Absorptionswerte für Sonnenstrahlung zu erreichen. Zugleich sind aber auch die Emissionswerte im mittleren Infrarot sehr hoch - ein Teil der eingefangenen Wärme wird daher wieder abgestrahlt.
Um die Energieverluste zu minimieren, wird daher eine sog. hoch-selektive Beschichtung der Kollektoren eingesetzt. Damit werden Absorptionswerte von ca. 94 % für das Sonnenlicht (0,4 bis 0,8 μm Wellenlänge) und Emissionswerte von weniger als 6 % für die aufgrund der Eigentemperatur des Absorbers reemittierte Strahlung (Infrarot mit Wellenlängen um 7,5 μm) erreicht.
Eine der ersten Beschichtungen mit selektiver Absorption, die serienmäßig hergestellt werden konnte, war die so genannte Schwarz"Chrom"-Beschichtung. Sie wurde in einem galvanischen Verfahren auf das aus Kupfer oder Aluminiumbestehende Absorberblech aufgebracht. Sehr vereinfacht gesagt besteht sie aus mikroskopischen Chromhärchen, die das Sonnenlicht zwischen sich einfangen, jedoch aufgrund ihrer geringen Größe bei größeren Wellenlängen wenig emittieren.
Bis etwa war die Schwarzchrom-Beschichtung marktbeherrschend. Mittlerweile erlauben aber neuere Beschichtungen nicht nur höhere Wirkungsgrade, sondern gelten - vor allem wegen des Verzichts auf galvanische Prozesse - auch unter Produktions- und -Aspekten als umweltfreundlicher. Eine inzwischen nicht mehr auf dem Markt verfügbare Alternative zu Schwarzchrom war eine - ebenfalls aufgebrachte - Nickelbeschichtung („Schwarznickel") .
Am verbreitetsten ist heute eine aufgesputterte Schicht auf Titanbasis mit blauer Farbe, die gegenüber Schwarzchrom zwar leicht schlechtere Absorptionswerte aufweist, aber dafür deutlich niedrigere Emissionswerte und damit insgesamt einen besseren Wirkungsgrad erreicht. Die ersten serienreifen Beschichtungen dieser Art wurden in Form von Titan-Nitrit-Oxid-Beschichtungen in Deutschland entwickelt und von der Fa. TiNOX auf den Markt gebracht. Theoretisch sind bei dieser Beschichtung je nach Schichtaufbau auch andere Farben möglich; diese erreichen aber bisher keine vergleichbaren Leistungswerte.
Eine weitere Entwicklung der späten 90-er Jahre ist die "Sunselect"-Beschichtung des Glas- und Beschichtungsherstellers Interpane, eine Keramik-Metall- Struktur (vermutlich ebenfalls auf Titan-Basis), die wie die Titan-Nitrit-Oxid-Beschichtungen im Vakuum-Sputter- Verfahren aufgebracht wird und ebenfalls schwarzbläulich schimmert .
Beide Beschichtungen lassen sich bisher nur auf Absorberblechen aus Kupfer aufbringen; entsprechende Techniken für Aluminiumabsorber sind erst seit kurzem auf dem Markt. Auch diese Aluminiumabsorber verwenden jedoch zur Wärmeabführung mittels der „Solarflüssigkeit" eine Verrohrung aus Kupfer, die per Laser-Schweißverfahren mit dem Absorber verbunden wird.
Neben der Beschichtung unterscheiden sich Absorber verschiedener Hersteller auch in ihrem prinzipiellen Aufbau. Häufig sind Vollflächenabsorber, die aus einem einzigen Absorberblech bestehen, anzutreffen. Die Verrohrung ist bei diesen Serpentinen- bzw. mäanderartig oder in Harfenform auf der Rückseite aufgelötet oder - geschweißt. Daneben gibt es Streifenabsorber, die aus einzelnen Finnen bestehen, etwa 10-15 cm schmalen Streifen, auf deren Rückseite jeweils ein dünnes Rohr aufgeschweißt ist. Die Finnen werden dann an beiden Enden in ein Sammelrohr eingelötet, so dass eine Art „Harfe" entsteht. Eine dritte Bauform sind die Kissenabsorber. Wie Vollflächenabsorber bestehen sie aus einem einzigen durchgehenden Absorberblech, auf das aber rückseitig statt einer Rohrleitung ein pressgeformtes zweites Blech aufgebracht ist. Die Wärmeträgerflüssigkeit strömt zwischen diesen beiden Blechen.
Grundsätzlich weisen Vollflächenabsorber die besten Leistungswerte auf. Da anfangs die Hersteller der neuen hochselektiven Beschichtung nur Kupferbleche verarbeiten konnten, die eine bestimmte Breite nicht überschritten, werden vor allem in älteren Kollektormodellen noch überwiegend Absorberfinnen eingesetzt. Inzwischen sind Absorberbleche in Breiten bis 1200 mm erhältlich, was eine große Flexibilität in der Absorbergeometrie ermöglicht. Im Unterschied dazu erlauben Absorberfinnen ausschließlich die Verrohrung in Harfenform, andererseits lassen Finnen auf einfacherem Wege Anpassungen an die Dachform zu (maßgeschneiderte Kollektoren) .
Der dargelegte Stand der Technik weist hier bereits ein hohes Maß an Gestehungskosten aus.
Thermische Solaranlagen werden über einen Solarregler in Betrieb genommen. Sobald die Temperatur am Kollektor die Temperatur im Speicher um einige Grad übersteigt, schaltet die Regelung die Solarkreis-Umwälzpumpe ein und die Wärmeträgerflüssigkeit transportiert die im Kollektor aufgenommene Wärme in den Wärmetauscher, um in einem Warmwasserspeicher die erzeugte Wärmenergie zu nutzen.
Nach dem gleichen Prinzip funktionieren auch alle anderen alternativen nutzbaren Energiequellen.
Es wird also vorhandene Wärmeenergie eingesammelt und über einen Wärmetauschermedium nutzbar gestaltet, d.h. thermische Energie wird auf ein höheres Energieniveau gebracht, bleibt aber letztendlich thermische Energie.
Die Erzeugung von Elektroenergie aus diesen alternativen Energiequellen ist gekennzeichnet durch einen niedrigen Wirkungsgrad.
Historisch sehr lange bekannt sind Thermoelemente. Thermoelemente bilden sich immer an der Stelle, an der zwei unterschiedliche Metalle elektrisch leitend verbunden sind. An dieser Verbindungsstelle entsteht eine temperaturabhängige Kontaktspannung, der so genannte Seebeck-Effekt. Diese Kontaktspannung (Thermospannung) hängt von den beiden Metallen und der Temperaturdifferenz zwischen der Verbindungsstelle (Messstelle) und den offenen Enden (Anschlussstelle) ab.
Diese Enden müssen mit gleichem (Thermoleitung) oder mit Metallen die gleichen thermoelektrischen Eigenschaften (Ausgleichsleitung) haben, wie die Thermoelementdrähte bis zu einer Zone bekannter Temperatur, der Vergleichsstelle verlängert werden.
Diese Elemente werden als Messfühler verwandt. Eine energetische Nutzung der Thermospannung ist denkbar wurde auch schon hinreichend beschrieben, scheitert letztendlich aber am Wirkungsgrad. Eine Illustration ist in Figur 1 gegeben .
Der Peltier-Effekt ist die Umkehrung des Seebeck- Effekts und soll im Sinne der Patentbeschreibung genutzt werden. Fließt ein elektrischer Strom durch zwei hintereinander geschaltete Kontaktstellen zweier verschiedenen Halbleiter oder Leiter, so wird an dem einen Schenkel Wärmeenergie aufgenommen und am anderen Schenkel Wärmeenergie abgegeben. Das Schema eines Peltier-Elements ist in Figur 2 wiedergegeben. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass bei einem kontinuierlichen Wärmefluss durch die jeweiligen Kontaktstellen oder auch Schenkel des Halbleiterelements elektrischer Strom erzeugt wird.
Das Gebrauchmuster DE 20 2007 005 127 Ul versucht die Nutzung des Peltierelementes als technisch effektiv darzustellen. Hierbei geht das Gebrauchsmuster von einem warmen strömenden Medium in einer Doppelmantelröhre aus, in dessen Zentrum sich eine kühlere Flüssigkeit befindet; getrennt durch einen Ring von Halbleiterblockelementen, die nach dem Peltier-Seebeck-Effekt dotiert sind. Die Gebrauchsmusterschrift geht ausschließlich von einer Methode der Umwandlung von thermischer in elektrische Energie im geschlossenen Kreislauf aus.
Das Gebrauchsmuster verschweigt, woher die Wärmeenergie kommt und wie die Energiebilanz aussieht. Folglich stellt die Beschreibung energetisch einen reinen Stromerzeuger dar, vergleichbar mit einem Kohlekraftwerk, in dem Kohle verbrannt wird, um Wärmeenergie zu erzeugen und hieraus wiederum elektrischen Strom zu erzeugen.
Weiterhin verschweigt die Gebrauchmusterschrift, dass für eine energetische Nutzung nach dem Seebeck-Peltier- Effekt zwingend ein Wärmefluss durch das Peltierelement erforderlich ist und dieser in seiner effizienten Nutzung vom bestehenden Temperaturgradienten abhängig ist.
Im Gegensatz zu der Gebrauchsmusterbeschreibung werden in der vorliegenden Erfindung alternative Energiequellen herangezogen, die als Energiespender verfügbar sind. Diese sind
• Solar-,
• Geo- und
• sekundäre Thermiequellen .
Eine weitere technische Abgrenzung zum beschriebenen Gebrauchsmusterschutz entsteht aus dem technischen Lösungsansatz. Das beschriebene System basiert auf einem durchströmten Doppelmantel und ist auf diese geometrische Gestaltung letztendlich fixiert. Die vorliegende erfindungsgemäße Lösung ist deutlich weitgehender und gestattet eine absolut geometrisch freie Formgestaltung, so dass der Thermogenerator den jeweiligen technischen Erfordernissen frei geometrisch angepasst werden kann.
Weiterhin zielt die erfindungsgemäße Lösung auf die Nutzung der Wärmequelle zur Elektroenergiegewinnung und der weiteren Nutzung der vorhandenen Wärmeenergie ab. So kann als signifikanter Unterschied zum Stand der Technik herausgearbeitet werden, dass die technische Lösung des Gebrauchsmusters ein reiner Energiewandler von Wärme in Elektroenergie ist, wohingegen die erfindungsgemäße Lösung ein System zur Nutzung von alternativen Energiequellen darstellt, die verfügbar sind, um Elektro- und Wärmeenergie gleichermaßen erzeugen, ohne eine künstliche Energiequelle als Wärmespender zu benutzen.
Bekannt für die Erzeugung von Elektroenergie sind weiterhin die Photovoltaikanlagen, die speziell das UV - Spektrum des Sonnenlichtes nutzen. Zurzeit werden entsprechende Photovoltaikanlagen entwickelt, die aber über den bereits genannten Wirkungsgrad 11 bis 17 % bisher nicht hinausgekommen sind. Besonders nachteilig erweisen sich die hohen Gewichte der Solarelemente, die Kostenhöhe und die mitunter störende Ästhetik.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft einen Thermogenerator nach jedem einzelnen der Patentansprüche 1 bis 18 sowie seine Verwendungen nach jedem einzelnen der Patentansprüche 19 bis 22.
Die Erfindung betrifft unter anderem ein thermisches Verschlusselement bestehend aus einem lösungsmittelfreien frei formbaren flüssigen Kunststoff auf der Basis eines hydoxylen und / oder aminofunktionellen Reaktionspartners für Isocyanate, , wobei der lösungsmittelfreie Beschichtungsstoff aus zwei reaktiven Komponenten gebildet ist, wobei die Komponente A aus einem aliphatischen Isocyanat und / oder dessen Abmischungen besteht und die Komponente B aus einem Anteil von 80 bis 99 % mit der Komponente A vernetzbaren Bindemittels auf der Basis eines hydoxylen und / oder aminofunktionellen Reaktionspartners und / oder deren Abmischungen besteht, wobei die Komponente B einen Anteil von maximal 10 % thermochrome Pigmente, 0 % bis 7 % Stabilisatoren und 0 % bis 3 % Hilfsstoffe enthält.
Dieses thermische Verschlusselement ist bevorzugt eines, bei dem der Komponente B zusätzlich nanoskalierbare Füllstoffe in Pulverform und / oder in Form einer Dispersion zugegeben werden, welche spezifische Eigenschaften im Beschichtungsstoff ausbilden, die nach Aushärtung eine Veränderung der Oberflächenhärte, der Abrasivität und / oder der UV-Stabilität bewirken, und / oder der Erzielung von Oberflächeneffekten und dem Erreichen einer fungiziden bzw. einer Antifouling - Wirkung dienen .
Die Erfindung betrifft weiter einen thermischen Akkumulator bestehend aus einem lösungsmittelfreien frei formbaren flüssigen Kunststoff auf der Basis eines hydoxylen und/oder aminofunktionellen Reaktionspartners für Isocyanate, wobei der lösungsmittelfreie Beschichtungsstoff aus zwei reaktiven Komponenten gebildet ist, wobei die Komponente A aus einem aliphatischen Isocyanat und/oder dessen Abmischungen besteht und die Komponente B aus einem Anteil von 65 % bis 98 % mit der Komponente A vernetzbaren Bindemittels auf der Basis eines hydoxylen und / oder aminofunktionellen Reaktionspartners und / oder deren Abmischungen besteht, wobei die Komponente B einen Anteil von 0.00025 % bis 5 % funktionalisierte und / oder nicht funktionalisierte Carbonnanotubes, 0 % bis 20 % von nanoskalierbaren Füllstoffen und/oder eine Dispersion von nanoskalierten Füllstoffen in Form von Primärteilchen in der Größe von 1 nm bis 10 nm, 0 % bis 7 % Stabilisatoren und 0 % bis 3 % Hilfsstoffe enthält und der Energieeintrag mittels Ultraschall im Leistungsbereich von mindestens 500 Ws/ml erfolgt.
Dieser thermische Akkumulator ist bevorzugt einer, bei dem die Komponente A zusätzlich eine Vorvernetzung des Bindemittels bewirkendes silanisierte und / oder aminische Isocyanate enthält und der Energieeintrag mittels Ultraschall im Leistungsbereich von mindestens 500 Ws/ml erfolgt .
Der thermische Akkumulator ist bevorzugt einer, bei dem die der Komponente B zugegebenen nanoskalierbaren Füllstoffe und / oder in Form einer Dispersion von nanoskalierten Füllstoffen spezifische Eigenschaften im Kunststoff ausbilden, die nach Aushärtung eine Veränderung (Verbesserung) der Oberflächenhärte, der Abrasivität, der UV-Stabilität, die Steigerung der thermischen Leitfähigkeit bewirken, und der Erzielung von Oberflächeneffekten wie der direkten Kopplung zum gesamten Infrarotspektrum im Bereich von 780 nm bis 1 mm Wellenlänge dienen.
Zudem ist der thermische Akkumulator bevorzugt einer, bei dem als Additiv zur UV-Stabilisierung ein blockierter aminischer Lichtstabilisator eingesetzt wird.
Weiter ist der thermische Akkumulator bevorzugt einer, bei dem als Flammschutzmittel nanoskalierbare Knochenasche und deren Abmischungen eingesetzt werden und der Energieeintrag mittels Ultraschall im Leistungsbereich von mindestens 500 Ws/ml erfolgt.
Zusätzlich ist der thermische Akkumulator einer, bei dem in dem lösungsmittelfreien frei formbaren flüssigen Kunststoff zur Unterstützung der Verarbeitbarkeit des Beschichtungsstoffes als Hilfsstoffe zur Entlüftung und Entschäumung chemische Zuschlagsstoffe mit einer Affinität zu Gasen und / oder ein das Haftvermögen an einer Formwandung minderndes internes oder externes Trennmittel verwendet werden, die einen thixotropen Einfluss und / oder den Feuchtigkeitsgehalt mindernden Charakter in der reaktiven Komponente B bewirken.
Die Erfindung betrifft zudem einen thermischen Transmitter als Matrix von Halbleiterchips, die nach dem Peltier-Seebeck-Effekt dotiert sind, geometrisch frei zwischen einem thermischen Akkumulator und einem thermischen Diffusor zur Erzeugung von Elektroenergie bzw. der Energiewandlung von thermische und elektrische Energie angeordnet sind, wobei der thermischer Transmitter zwangsweise zwischen Wärmequelle und Wärmesenke angeordnet ist und ansonsten absolute gestalterische Freiheit besteht.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen thermischen Diffusor, welcher ein metallischer oder nichtmetallischer Wärmeleiter ist, der das erfindungsgemäße thermische Verschlusselement und / oder den erfindungsgemäßen thermischen Akkumulator umfasst, und der pulsartig gekühlt wird.
Dieser thermischer Diffusor ist bevorzugt einer, welcher als pulsartige Kühlung ein Kühl-System nach dem Stemke-System umfasst.
Die Erfindung betrifft einen thermischen Generator nach dem thermoelektrischen Prinzip, wobei ein zwangsweise hoher thermischer Fluss (thermomotorische Kraft - TMK) durch einen nach dem Peltier-Seebeck-Effekt aufgebauten Halbleiterchip realisiert wird.
Dieser thermische Generator umfasst bevorzugt: einen erfindungsgemäßen thermischen Akkumulator, einen erfindungsgemäßen thermischen Transmitter, einen erfindungsgemäßen thermischen Diffusor erfindungsgemäßen, und optional ein erfindungsgemäßes thermisches Verschlusselement .
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur
Herstellung und Verarbeitung eines lösungsmittelfreien frei formbaren flüssigen Kunststoff auf der Basis eines hydoxylen und / oder aminofunktionellen Reaktionspartners für Isocyanate, wobei dem Bindemittel als Komponente B die nanoskalierbaren Füllstoffe, dann mindestens ein Additiv und mindestens ein Hilfsstoff zugemischt wird und der Energieeintrag mittels Ultraschall im Leistungsbereich mindestens 500 Ws/ml erfolgt, und dann zur Verarbeitung vor dem Versprühen im Sprühverfahren unter Druck durch die Komponente B nach dem Injektorprinzip die Komponente A der Komponente B als Vernetzungsmittel zugeführt wird und dabei beide Komponenten homogenisiert werden und anschließend mittels hochpräziser Kolbendosieranlagen oder ähnlichen Anlagen mit mechanisch selbstreinigenden Sprühmischköpfen eine Feinstverteilung des Beschichtungsstoffes mit sehr wenig Overspray erzielt und auf die vorgesehene Formwandung aufgetragen wird und dort in kurzer Zeit zu einem Polyurethan oder Polyurea polymerisiert .
Dieses Verfahren ist bevorzugt eines, bei dem in dem lösungsmittelfreien frei formbaren flüssigen Kunststoff zur Unterstützung der Verarbeitbarkeit des Beschichtungsstoffes als Hilfsstoffe zur Entlüftung und Entschäumung chemische Zuschlagsstoffe mit einer Affinität zu Gasen und / oder ein das Haftvermögen an einer Formwandung minderndes internes oder externes Trennmittel verwendet werden, die einen thixotropen Einfluss und / oder den Feuchtigkeitsgehalt mindernden Charakter in der reaktiven Komponente B bewirken .
Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung des erfindungsgemäßen thermischen Generators als Geothermiesonde, zur Energieumwandlung von sekundärer Energie, für unabhängige Stromversorgungen in netzfreien Gebieten und / oder zur gleichzeitigen Gewinnung von Wärmeenergie im Verhältnis von ca. 3 : 1 zur elektrischen Energie .
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Figur 1 schematische Darstellung eines Thermoelements
Figur 2 schematische Darstellung eines Peltier-Elements
Figur 3 Prinzip eines erfindungsgemäßen Thermogenerators
Figur 4 Prinzip der Kühlung -- Wärmepumpe
Figur 5 Prinzip der Miniaturkühlung
Figur 6 Schematische Darstellung einer Dachanwendung
Figur 7 Elektrische Kontaktierung der Thermogates
Figur 8 Blockschaltbild des Gesamt-Kreislaufes
TECHNISCHE LÖSUNG DER ERFINDUNG
Das thermomotorische Prinzip
Die direkte Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie wird als thermomotorisches Prinzip bzw. thermomotorische Kraft (TMK) definiert und die erfinderische Höhe ergibt sich aus der Kombination mehrer bekannter und neuer Erkenntnisse. Als thermomotorischen Kraft (TMK) wird der zwangsweise thermische Energiefluss durch ein halbleitendes Peltier-Element begründet, in dessen Zentrum der thermische Transmitter steht und die umfassende Energienutzung über einen gesteuerten Temperaturgradienten erfolgt.
Beschrieben wird ein Thermogenerator (TEG) , der ein breites Spektrum an Infrarotstrahlung absorbieren kann, diese bündelt und durch ein Thermogate zur Stromerzeugung leitet. Anschließend steht die Infrarotstrahlung in einer Wärmesenke zur weiteren energetischen Nutzung zur Verfügung .
StrahlungsSpektrum
Als Wärmestrahlung bezeichnet man einen Teil der Infrarotstrahlung (IR-Strahlung) , welche wiederum ein Teil der optischen Strahlung und damit Teil des elektromagnetischen Spektrums ist. Sie schließt sich in Richtung größerer Wellenlängen an das sichtbare Licht an. Ihr Wellenlängenbereich reicht von 780 nm bis 1 mm. Infrarotstrahlung wird unterteilt in die kurzwellige IR-A- Strahlung mit einem Wellenlängenbereich von 780 bis 1400 nm, die IR-B-Strahlung (1400 bis 3000 nm) und den langwelligen Teilbereich, die IR-C-Strahlung, (3000 nm bis 1 mm) .
Das Prinzip des Thermogenerators ist in Figur 3 dargestellt .
Der Thermogenerator besteht aus: einem thermischen Verschlusselement (optional), einem thermischen Akkumulator, einem thermischen Transmitter und einem thermischen Diffusor.
Der thermische Akkumulator besteht aus einer dotierten Polymermatrix, die aus einem aliphatischen Isocyanat und einem hydroxylgruppenhaltigen und/oder aminofunktionellen Reaktionspartner hergestellt wird. Er stellt die Funktionen des thermischen Kopplers und thermischen Leiters sicher.
Die thermische Kopplung innerhalb der Polymermatrix erfolgt beispielsweise mit IR-absorbierenden Pigmenten, wie z.B. Minatec® 230 A-IR und/oder nanoskaligen Boriden und/oder ähnlichen nanoskaligen kristallinen Werkstoffen, die als Elektronenspender dienen. Dies sind z.B. plättchenförmige Glimmerpartikel, welche mit einer antimonhaltigen Zinnoxid-Schicht überzogen sind bzw. modifizierte Titandioxid - Nanopartikel, die als Elektronenspender agieren und eine starke Absorption infraroter Strahlung im Wellenlängenbereich von 800 nm bis 1 mm ermöglichen.
Der thermische Leiter hat die Aufgabe, innerhalb der Polymermatrix die Wärmeleitung sicherzustellen. Zu diesem Zweck werden Carbonnanotubes (CNT) in die Polymermatrix eingearbeitet. Die Wärmeleitfähigkeit der CNT ist mit 6000 W/(m-K) doppelt so hoch wie die Wärmeleitfähigkeit von Diamant und sichert den stabilen Wärmefluss zum Thermogate. Die CNT' s werden in einem speziellen Dispergierverfahren in der Matrix stabilisiert.
Zusammensetzung des thermischen Akkumulators
Der thermische Akkumulator besteht aus einem Zweikomponenten-Beschichtungsstoff, welcher umfasst:
Komponente A: aliphatisches Isocyanat und/oder dessen Abmischungen
Komponente B: mit Komponente A vernetzbares Bindemittel bestehend aus:
65 bis 98 % Bindemittel auf der Basis eines hydroxylgruppenhaltigen und/oder aminofunktionellen Reaktionspartners und/oder deren Abmischungen
0 bis 20 % Minatec® 230 A-IR und/oder eines vergleichbaren Stoffes gemäß Beschreibung
0 bis 5 % Carbonnanotubes
0 bis 7 % Stabilisatoren
0 bis 3 % Hilfsstoffe
Herstellungsbeispiel 1
Im Ansatzbehälter werden bis zu 35% aminofunktionelles Bindemittel vorgelegt. Diesem Ansatz werden die Pigmente, Füllstoffe und Additive zugegeben und gemischt. Durch geeigneten Energieeintrag in dieses System (z.B. Rührwerksmühle, Ultraschallgeber) werden die entsprechenden Primärteilchen erzeugt. Danach werden die restlichen Bindemittelkomponenten zur 100 % - Basis zugegeben und gemischt. In Abhängigkeit der eingesetzten Pigmente, Füllstoffe und Additive sind die notwendigen Temperaturparameter zu beachten. Ansonsten kann der Fachmann die Auswahl auf Grund des allgemein bekannten Standes der Technik gegebenenfalls nach Durchführung geeigneter Versuchsreihen treffen.
Je nach Anwendungsgebiet des Thermogenerators können dem thermischen Akkumulator rezepturseitig noch nanoskalige und/oder nanoskalierbare Rohstoffe zur Verbesserung der UV- Stabilität, zur Erhöhung der Oberflächenhärte und damit der Abrasivität oder auch Additive zum Schutz vor Vermoosung zugesetzt werden.
Die Erzeugung der Nanopartikel bzw. die Vereinzelung und Homogenisierung der CNT' s erfolgt über Energieeintrag mittels Ultraschall im Bereich von 500 bis 2000 W.
Mit dem erfindungsgemäßen thermischen Akkumulator ist eine Ankopplung/Absorption der IR-Strahlung und die Weiterleitung zum Thermogate zu größer 90 % sichergestellt.
Oberflächenform des thermischen Akkumulators
Die äußere Oberfläche des thermischen Akkumulators kann frei gestaltet oder ausgebildet werden, z.B. in Form von Mikrokalotten, um eine möglichst streuungsfreie Absorption der Wärmestrahlung zu erreichen. Gleichzeitig soll die Oberflächengestaltung die erneute Emission der Wärmestrahlung verhindern. Für bestimmte Anwendungen kann es sinnvoll und nützlich sein, ein thermisches Verschlusselement an der Oberfläche zu integrieren.
Dieses thermische Verschlusselement ermöglicht eine temperaturgeführte Öffnung der Oberfläche des thermischen Akkumulators. Zur Realisierung dieses thermischen Verschlusselements wird ebenfalls ein Polymer eingesetzt, wie es bereits beschrieben wurde. Jedoch werden in dieser Formulierung die thermischen Funktionswerkstoffe durch thermochrome Pigmente ersetzt, welche in Abhängigkeit von der Außentemperatur eine reversible
Aggregatzustandsänderung durchlaufen und somit die thermische Kopplungsschicht freigeben oder auch verdecken. Dadurch wird gespeicherte Energie im System erhalten und kann auch nach einem Abfall der Außentemperatur noch genutzt werden.
Das thermische Verschlusselement besteht aus einem Zwei-Komponenten-Beschichtungsstoff, welcher umfasst:
Komponente A: aliphatisches Isocyanat und/oder dessen Abmischungen
Komponente B: mit Komponente A vernetzbares Bindemittel bestehend aus:
80 bis 99 % Bindemittel auf der Basis eines hydroxylgruppenhaltigen und/oder aminofunktionellen Reaktionspartners und/oder deren Abmischungen bis max . 10 % thermochromes Pigment
0 bis 7 % Stabilisatoren
0 bis 3 % Hilfsstoffe
Die Herstellung des thermischen Verschlusselementes erfolgt analog dem Herstellungsbeispiel für den thermischen Akkumulator .
Der thermische Transmitter
Der thermische Transmitter ist der eigentliche Energiewandler. Er besteht aus der thermischen Barriere, in welche die thermischen Gates eingebettet sind. Die Auswahl beider Materialien erfolgt hinsichtlich ihrer Wärmeleitkoeffizienten. Während die Thermogates eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, besteht die thermische Barriere aus einem Material mit möglichst sehr geringer Wärmeleitfähigkeit. Somit wird die die thermische Energie zwangsweise durch die thermischen Gates geführt und dadurch in elektrische Energie umgewandelt.
Die thermische Barriere des thermischen Transmitters dient dazu, den Energiefluss der thermischen Energie hin zum Thermogate sicherzustellen, wobei möglichst keine Streustrahlung, Leitung oder Konvektion neben dem Gate auftreten sollte. Gleichzeitig stellt die Barriereschicht die Basis für die elektrische Kontaktebene. Diese Schicht besteht aus sehr schlechten Wärmeleitern, wie z.B. Keramik, epoxydharzgebundenen Glasgeweben, u.a..
Das Thermogate besteht aus einem Halbleiterchip, dem Peltier-Element . Dieses wird je nach Energieangebot matrixförmig in die Barriere eingebettet. Die thermische Kopplung zum Diffusor erfolgt über einen wärmeleitenden Klebstoff. Der Abstand zwischen den Zeilen und Spalten richtet sich nach dem verfügbaren Energieangebot. Der Mindestabstand beträgt ca. 1 mm.
Bei dem erfindungsgemäßen thermischen Transmitter ist es wichtig, die Wärme gezielt durch die Thermogates (Peltier-Elemente) zu treiben. Hierzu muss ein großer Wärmeunterschied (Temperaturgradient) zwischen beiden Seiten der Thermogates vorhanden sein.
Der thermische Diffusor
Der thermische Diffusor hat vor allem die Aufgabe, den thermischen Fluss mit hohem Wirkungsgrad sicherzustellen. Hierzu wird unmittelbar hinter dem Thermogate eine Miniaturkältequelle z.B. nach dem Stemke-Prinzip angeordnet. Dadurch wird ein ständig gleichmäßig hoher Temperaturgradient erzeugt und die Energie kann fließen. Der Werkstoff des Diffusors muss wiederum von einer hohen Wärmeleitfähigkeit gekennzeichnet sein. Neben Metallen, wie z.B. Aluminium oder Kupfer können auch CNT - dotierte Polymere zum Einsatz kommen.
Der thermische Diffusor in Form eines CNT-dotierten Polymers besteht aus einem Zwei-Komponenten- Beschichtungsstoff, welcher umfasst:
Komponente A: aliphatisches Isocyanat und/oder dessen Abmischungen
Komponente B: mit Komponente A vernetzbares Bindemittel bestehend aus: mindestens 85% Bindemittel auf der Basis eines hydroxylgruppenhaltigen und/oder aminofunktionellen Reaktionspartners und/oder deren Abmischungen bis max . 5 % Carbonnanotubes
0 bis 7 % Stabilisatoren
0 bis 3 % Hilfsstoffe
Die technische Ausführung des Wärmediffusors ist in den Figuren 4 und 5 dargestellt. Der Wärmediffusor arbeitet z.B. mit gepulster Kälteenergie. Bei der Geothermieanwendung können diese auch einfache Wärmetauschermedien wie z.B. Wasser sein. Die Temperaturreglung erfolgt über PD - Regler, der kontinuierlich zwischen dem Akkumulator und dem Diffusor den Gradienten erfasst und somit den jeweiligen Kältebedarf im Diffusor sicherstellt.
Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad der Energieerzeugung zu erreichen, muss der Thermogenerator rückseitig gegen Fremdwärmeeinstrahlung isoliert werden. Dazu wird ein Dämmstoff auf Polyurethanbasis eingesetzt, der aufgrund einer sehr geringen Wärmeleitfähigkeit eine gute Isolierwirkung erzielt. Gleichzeitig dient die Isolationsschicht als Grundlage für eine Befestigung des Thermogenerators an Dachflächen o.a..
Neben der elektrischen Energie erfolgt eine Rückgewinnung der durch das Thermogate gezwungen Wärme mittels einer Wärme-Kraft-Kopplung, (siehe Figur 4)
Elektrische Kontaktierung der Thermogates
Die elektrische Kontaktierung erfolgt direkt in der Transmitterschicht entlang der thermischen Barriere. Die Schaltungsmatrix richtet sich nach dem Leistungsdiagramm und dem Verhältnis von Spannung zu Strom. Die erzeugte Gleichspannung kann mittels elektrischer Akkumulatoren gespeichert werden oder über Wechselrichter dem Stromnetz zugeführt werden, (siehe Figur 7)
Kältetechnische Kontaktierung der Thermogates
Um einen konstant hohen Temperaturgradienten zwischen Akkumulatorschicht und Diffusorschicht zu gewährleisten, müssen je nach Größe des Thermogenerators mehrere Kältequellen nach dem STEMKE-Prinzip miteinander gekoppelt werden. Die Verknüpfung erfolgt über verlustarme Sehne11kupplungen .
Industrielle Anwendbarkeit
Der Thermogenerator der vorliegenden Erfindung ist in seiner äußeren Form frei gestaltbar. Dadurch kann in vielfältiger Weise eingesetzt werden:
Beispiele :
• Verwendung der erfinderischen Lösung als Dach- oder Fassadenelement eines Gebäudes zur energetischen Nutzung thermischer Energie in Form von Wärmestrahlung
(Sonnenstrahlung, etc.). (siehe Figur 6)
• Verwendung der erfinderischen Lösung als außenliegendes Karosserieelement eines Fahrzeugs zur energetischen Nutzung thermischer Energie in Form von Wärmestrahlung (Sonnenstrahlung, etc.).
• Verwendung der Vorrichtung als Geosonde zur energetischen Nutzung thermischer Energie in Form von unterirdischer Wärmestrahlung.
• Verwendung der Vorrichtung als Element in der Umgebung einer Wärmequelle (z.B. Motor) zur energetischen Nutzung thermischer Energie in Form von Konvektion.
Vorteile der Erfindung
Die Nutzung der permanent verfügbaren alternativen Wärmeenergiequellen entsprechend der erfindungsgemäßen Beschreibung liegt in der zeitnahen Erzeugung von Elektroenergie und Nutzung von Wärmeenergie.
Durch die Sammlung und Verdichtung thermischer Energie gemäß Beschreibung werden beträchtliche neue Ressourcen der Energienutzung erschlossen.

Claims

Patentansprüche
1. Thermogenerator mit einem zwischen einem thermischen Akkumulator und einem thermischen Diffusor angeordneten thermischen Transmitter.
2. Thermogenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Transmitter eine thermische Barriere mit darin eingebetteten, als thermische Gates zwischen dem Akkumulator und dem Diffusor dienenden Peltier-Elementen darstellt.
3. Thermogenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Peltier-Elemente entlang der thermischen Barriere nach einer Schaltungsmatrix miteinander verbunden sind, die im Zusammenhang mit dem Leistungsdiagramm und dem Verhältnis von Spannung und Strom steht.
4. Thermogenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor mit mindestens einer Kältequelle ausgestattet ist und vorzugsweise pulsartig gekühlt ist.
5. Thermogenerator nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch mehrere Miniaturkältequellen, die eine pulsartige Kühlung gewährleisten und vorzugsweise über verlustarme Schnellkopplungen miteinander gekoppelt sind.
6. Thermogenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen PD-Regler zum kontinuierlichen Erfassen und Sicherstellen des zwischen dem Akkumulator und dem Diffusor existierenden Temperaturgradienten.
7. Thermogenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Wärme-Kraft-Kopplung zur Rückgewinnung der durch den Transmitter gezwungenen Wärme.
8. Thermogenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein auf der vom Transmitter abgewandten Oberfläche des Akkumulators angeordnetes thermisches Verschlusselement, das eine temperaturgeführte Öffnung der Oberfläche des Akkumulators gewährleistet.
9. Thermogenerator nach Anspruch 8, wobei das Verschlusselement aus einem lösungsmittelfreien Kunststoff besteht, der aus zwei reaktiven Komponenten gebildet ist, wobei die Komponente A aus einem aliphatischen Isocyanat und / oder dessen Abmischungen besteht und die Komponente B aus einem Anteil von 80 bis 99 % mit der Komponente A vernetzbaren Bindemittels auf der Basis eines hydroxylen und / oder aminofunktionellen Reaktionspartners und / oder deren Abmischungen besteht, und wobei die Komponente B einen Anteil von maximal 10 % thermochrome Pigmente, 0 % bis 7 % Stabilisatoren und 0 % bis 3 % Hilfsstoffe enthält.
10. Thermogenerator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Komponente B zusätzlich nanoskalierbare Füllstoffe in Pulverform und / oder in Form einer Dispersion zugegeben sind, welche spezifische Eigenschaften im Beschichtungsstoff ausbilden, die nach Aushärtung eine Veränderung der Oberflächenhärte, der Abrasivität und / oder der UV-Stabilität bewirken, und / oder der Erzielung von Oberflächeneffekten und dem Erreichen einer fungiziden bzw. einer Antifouling-Wirkung dienen .
11. Thermogenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der thermische Akkumulator aus einem lösungsmittelfreien Kunststoff besteht, der aus zwei reaktiven Komponenten gebildet ist, wobei die Komponente A aus einem aliphatischen Isocyanat und / oder dessen Abmischungen besteht und die Komponente B aus einem Anteil von 65 % bis 98 % mit der Komponente A vernetzbaren Bindemittels auf der Basis eines hydroxylen und / oder aminofunktionellen Reaktionspartners und / oder deren Abmischungen besteht, wobei die Komponente B einen Anteil von 0,00025 % bis 5 % funktionalisierte und / oder nicht funktionalisierte Carbonnanotubes, 0 % bis 20 % von nanoskalierbaren Füllstoffen und / oder eine Dispersion von nanoskalierten Füllstoffen in Form von Primärteilchen in der Größe von 1 nm bis 10 nm, 0 % bis 7 % Stabilisatoren und 0 % bis 3 % Hilfsstoffe enthält und der Energieeintrag mittels Ultraschall im Leistungsbereich von mindestens 500 Ws/ml erfolgt .
12. Thermogenerator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente A zusätzlich eine Vorvernetzung des Bindemittels bewirkendes silanisierte und / oder aminische Isocyanate enthält und der Energieeintrag mittels Ultraschall im Leistungsbereich von mindestens
500 Ws/ml erfolgt.
13. Thermogenerator nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die der Komponente B zugegebenen nanoskalierbaren Füllstoffe und / oder in Form einer Dispersion von nanoskalierten Füllstoffen spezifische Eigenschaften im Kunststoff ausbilden, die nach Aushärtung eine Veränderung (Verbesserung) der Oberflächenhärte, der Abrasivität, der UV-Stabilität, die Steigerung der thermischen Leitfähigkeit bewirken, und der Erzielung von Oberflächeneffekten wie der direkten Kopplung zum gesamten Infrarotspektrum im Bereich von 780 nm bis 1 mm Wellenlänge dienen .
14. Thermogenerator nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Additiv zur UV- Stabilisierung ein blockierter aminischer Lichtstabilisator eingesetzt wird.
15. Thermogenerator nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Flammschutzmittel nanoskalierbare Knochenasche und deren Abmischungen eingesetzt werden und der Energieeintrag mittels Ultraschall im Leistungsbereich von mindestens 500 Ws/ml erfolgt .
16. Thermogenerator nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem lösungsmittelfreien Kunststoff zur Unterstützung der Verarbeitbarkeit des Beschichtungsstoffes als Hilfsstoffe zur Entlüftung und Entschäumung chemische Zuschlagsstoffe mit einer Affinität zu Gasen und / oder ein das Haftvermögen an einer Formwandung minderndes internes oder externes Trennmittel verwendet werden, die einen thixotropen Einfluss und / oder den Feuchtigkeitsgehalt mindernden Charakter in der reaktiven Komponente B bewirken.
17. Thermogenerator nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei das Verschlusselement und / oder der Akkumulator dadurch erhältlich sind, dass dem Bindemittel als Komponente B die nanoskalierbaren Füllstoffe, dann mindestens ein Additiv und mindestens ein Hilfsstoff zugemischt wird und der Energieeintrag mittels Ultraschall im Leistungsbereich mindestens 500 Ws/ml erfolgt, und dann zur Verarbeitung vor dem Versprühen im Sprühverfahren unter Druck durch die Komponente B nach dem Injektorprinzip die Komponente A der Komponente B als Vernetzungsmittel zugeführt wird und dabei beide Komponenten homogenisiert werden und anschließend mittels hochpräziser Kolbendosieranlagen oder ähnlichen Anlagen mit mechanisch selbstreinigenden Sprühmischköpfen eine Feinstverteilung des Beschichtungsstoffes mit sehr wenig Overspray erzielt und auf die vorgesehene Formwandung aufgetragen wird und dort in kurzer Zeit zu einem Polyurethan oder Polyurea polymerisiert .
18. Thermogenerator nach Anspruch 17, wobei das Verschlusselement und / oder der Akkumulator dadurch erhältlich sind, dass dem lösungsmittelfreien Kunststoff zur Unterstützung der Verarbeitbarkeit des Beschichtungsstoffes als Hilfsstoffe zur Entlüftung und Entschäumung chemische Zuschlagsstoffe mit einer Affinität zu Gasen und / oder ein das Haftvermögen an einer Formwandung minderndes internes oder externes Trennmittel verwendet werden, die einen thixotropen Einfluss und / oder den Feuchtigkeitsgehalt mindernden Charakter in der reaktiven Komponente B bewirken.
19. Verwendung des Thermogenerators nach einem der Ansprüche 1 bis 18 als Geothermiesonde .
20. Verwendung des Thermogenerators nach einem der Ansprüche 1 bis 18 zur Energieumwandlung von sekundärer Energie .
21. Verwendung des Thermogenerators nach einem der Ansprüche 1 bis 18 für unabhängige Stromversorgungen in netzfreien Gebieten.
22. Verwendung des Thermogenerators nach einem der Ansprüche 1 bis 18 zur gleichzeitigen Gewinnung von Wärmeenergie im Verhältnis von ca. 3 : 1 zur elektrischen Energie .
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012209322B4 (de) * 2012-06-01 2018-04-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Sonnenkollektor und Verfahren zur Herstellung desselben
EP2679208B1 (de) 2012-06-28 2015-01-28 The Procter & Gamble Company Absorbierender Kern zur Verwendung in saugfähigen Artikeln
US9960288B2 (en) 2012-08-09 2018-05-01 The United State of America as represented by the Administrator of NASA Solar radiation control and energy harvesting film
DE102015007236A1 (de) 2015-06-09 2016-12-15 Duropan Gmbh Thermo-Photovoltaik-System (TPV) als ein Thermischer Hybrid-Transmitter basierend auf einer fluiddurchströmten Trägerplatte
JP6897945B2 (ja) * 2015-12-04 2021-07-07 マックス建材株式会社 瓦葺屋根及び金属瓦
DE102018002714A1 (de) 2017-04-18 2018-10-18 Gabriele Trinkel Memristor Effekt System Netzwerk und Verfahren mit funktionalem Werkstoff
RU2699757C1 (ru) * 2018-12-28 2019-09-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Цирит Термо" Отопительная установка со встроенным термогенератором
DE102019004123A1 (de) 2019-01-11 2020-07-16 Duropan Gmbh Thermischer Hybrid Transmitter mit integriertem Speicher und Fluid durchströmter Glasfaser verstärkter Basisplatte mit Wirbelelementen (TPV-S)
IT202200001142A1 (it) * 2022-01-24 2023-07-24 Paolino Pio Mattina Sistema di generazione e ricircolo di energia a retroazione

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1980001438A1 (en) * 1979-01-02 1980-07-10 E Gomez Energy production and storage apparatus
GB2277198A (en) * 1993-04-14 1994-10-19 Peter King A differential voltage solar cell
DE19919023A1 (de) * 1999-04-27 2000-12-21 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie durch thermophotovoltaische Konversion
DE19946806A1 (de) * 1999-09-29 2001-04-05 Klaus Palme Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus thermischen Energie nach dem Seebeck-Effekt
US20030221717A1 (en) * 2002-05-30 2003-12-04 Rensselaer Polytechnic Institute Composite thermal system
US20040238022A1 (en) * 2001-12-12 2004-12-02 Hiller Nathan D. Thermoelectric power from environmental temperature cycles
WO2005082988A1 (de) * 2004-03-01 2005-09-09 Basf Aktiengesellschaft Thermoplastische polyurethane enthaltend kohlenstoffnanoröhren
US20070072991A1 (en) * 2004-06-28 2007-03-29 University Of Akron Synthesis of thermoplastic polyurethane composites

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3740251B2 (ja) * 1997-06-09 2006-02-01 キヤノン株式会社 太陽電池モジュールの製造方法
JP2002234260A (ja) * 2000-12-04 2002-08-20 Pilot Ink Co Ltd 可逆熱変色透光性積層体
DE10152723A1 (de) * 2001-10-25 2003-05-15 Degussa Construction Chem Gmbh Wässriges hochvernetztes Zweikomponenten-Polyurethanbeschichtungssystem mit verringerter Hydrophilie und verbesserter Chemikalienbeständigkeit, Verfahren zu seiner Herstellung sowie dessen Verwendung
CN101326207B (zh) * 2005-12-06 2010-12-01 三菱丽阳株式会社 含碳纳米管组合物、复合体及它们的制造方法
DE202007005127U1 (de) 2007-04-04 2007-11-08 Vincenz, Manuela Halbleiterblockelement und daraus gebildetes Energieerzeugungssystem
US7765811B2 (en) * 2007-06-29 2010-08-03 Laird Technologies, Inc. Flexible assemblies with integrated thermoelectric modules suitable for use in extracting power from or dissipating heat from fluid conduits

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1980001438A1 (en) * 1979-01-02 1980-07-10 E Gomez Energy production and storage apparatus
GB2277198A (en) * 1993-04-14 1994-10-19 Peter King A differential voltage solar cell
DE19919023A1 (de) * 1999-04-27 2000-12-21 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie durch thermophotovoltaische Konversion
DE19946806A1 (de) * 1999-09-29 2001-04-05 Klaus Palme Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus thermischen Energie nach dem Seebeck-Effekt
US20040238022A1 (en) * 2001-12-12 2004-12-02 Hiller Nathan D. Thermoelectric power from environmental temperature cycles
US20030221717A1 (en) * 2002-05-30 2003-12-04 Rensselaer Polytechnic Institute Composite thermal system
WO2005082988A1 (de) * 2004-03-01 2005-09-09 Basf Aktiengesellschaft Thermoplastische polyurethane enthaltend kohlenstoffnanoröhren
US20070072991A1 (en) * 2004-06-28 2007-03-29 University Of Akron Synthesis of thermoplastic polyurethane composites

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