Thermoelectric Material Solutions for High Temperature Thermoelectric Generators

Omlag 60 % av all energi som produseres går i dag tapt som spillvarme. De største tapene er innen energiproduksjonsektoren, men både transportsektoren og industrien følger tett etter. For eksempel utnytter en bil kun i underkant av 40 % av energi en som tilføres gjennom drivstoffet, resten tapes som varme i eksos- og kjølesystemet. Termoelektrisitet er en kommende teknologi for omdanning av spillvarme til elektrisk kraft. Takket være fordeler som fravær av bevegelige deler, høy pålitelighet og la vt vedlikeholdsbehov, er denne teknologien lovende innen mange områder, som f.eks. gjenvinning av eksosvarme i biler og lastebiler, gjenvinning av spillvarme i landbasert industri, skip og off-shore anlegg og energiproduksjon innen luft- og romfart. TEGmas visjon er å bli en ledende leverandør av høytemperatur termoelektriske materialer og moduler til bruk i termoelektriske generatorer for varmegjenvinning. For å kunne oppnå dette, må TEGma utvikle effektive og holdbare material- og modulløsninger samt industrielt skalerbare produksjonsprosesser for disse. På material-siden har vi allerede lyktes med å utvikle et meget effektivt termoelektrisk materiale og vi har også identifisert og påbegynt utprøving av lovende konsepter for metallisering av disse og sammenkobling av elementer til en modul. Videre hovedfokus i prosjektet vil ligge innen optimalisering av material, metallisering og sammenføyningsmetoder, produksjon av prototype termoelektriske moduler og pålitelighetstesting av både enkeltkomponenter og sammensatt modul. Arbeidet vil bli utført i nært samarbeid med ledende spesialister ved Sintef og Universitetet i Agder.

About 60% of the primary energy production is never utilized. Most of this energy is rejected as waste heat, the electricity generation sector being the largest contributor closely followed by the transportation sector and industry. As an example, more th an 60% of the energy that goes into an automotive combustion cycle is lost, primarily to waste heat through the exhaust or radiator system. Thermoelectricity (TE)is a promising source of electric power, thanks to its ability to locally scavenge energy by converting a heat flow into electricity when placing a thermoelectric device (TEG) in a persistent thermal gradient. Even with a modest conversion yield, this would have huge benefits. As a consequence, many applications are being imagined for local ener gy production by the thermoelectric effect thanks to local heat leakages. Examples are exhaust heat recovery in cars and trucks, waste heat recovery in land based and off-shore industry and power generation in aeronautic and space applications. TEGma AS was established as a subsidiary of Scatec in 2012. The vision of TEGma is to become a leading supplier of high temperature TE materials for use in TEGs for waste heat recovery applications in the automotive and process industry. To achieve this, TEGma nee ds to develop high efficiency and high durability material solutions. On the material side, TEGma already works closely with the German Aerospace Center to develop high efficiency bulk TE materials and industrially scalable processes for the production of these. However, the thermoelectric materials also faces challenges related to thermal stability and issues related to the thermal and electrical connection of the elements into the finished thermoelectric generator. These challenges will be the main focu s of this R&D project which will be carried out in close cooperation with highly skilled experts within the relevant disciplines at Sintef Materials and Chemistry and the University of Agder.