ERNEUERBARE ENERGIEN
Add-Thermogeneratoren
Dezentrale Stromversorgung für jeden Haushalt.
Die Thermovoltaik ist das Arbeitsgebiet der Physik, das sich mit der Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie befasst. Wenn zwei unterschiedliche Metalle oder Legierungen zusammen kontaktiert und erhitzt werden, entsteht eine elektrische Spannung.
Der neuartige ADD-Thermoelektrische Generator ist mit integriertem Hochstromwechselrichter ausgestalet, Patent DE 43 13 827 A1, und besteht aus mehreren in Reihe flächig kontaktierten Thermozellen.
Eine Thermozelle besteht aus drei Dünnfilmschichten unterschiedlicher Materialien (RZ5130), zwei Schichten bilden ein Flachthermoelement, die dritte einen Flachgleichrichter. Wird einer Thermosäule Wärme zugeführt, bildet sich durch die Addition der einzelnen Zellenspannungen (ADD) eine negative irreversible Ladung als Elektronenüberschuss.
Die Gesamtspannung einer Thermosäule ist die Summe aller einzelnen Thermozellen, vergleichbar mit in Reihe geschalteten Batterien. Ein angeschlossener Verbraucher im Stromkreis ist im allgemeinen kühler, somit ist der Seebeck-Effekt (auch thermoelektrischer Effekt) erfüllt und die Ausgangsleistung ergibt sich aus dem gewonnenen Stromwert bezogen auf die Zellenflächengrösse (A/mm²) und der zugeführten Temperatur [Q].
Handelsübliche Thermoelemente, z.B. Type E erzeugen bei 1000°C 0,076 Volt und ca. 0,3 Ampere/mm². Die tatsächlich einzig wirkende Kraft in einem thermoelektrischen geschlossenen System Generator/Verbraucher ist der Anteil der Atome, die durch die Zufuhr von Wärme Elektronen freigeben und somit eine positive Ladung haben. Die so entstandenen Löcher in den äusseren Elektronenschalen der Atome haben durch die kinetische Energie der Protonen im Atomkern eine wirkende Anziehungskraft, die zur Neutralisation neigt und den Elektronenstromfluss mit potentieller Energie aufrecht hält. Der maximal mögliche Wirkungsgrad kommt nur dann zustande, wenn der Anteil der positiven Ladungen gleich oder höher ist als der der negativen Ladungsträger der freigewordenen Elektronen, wie in jedem Stromkreislauf. In der flächigen Kontaktzone zwischen den eingeschmolzenen unterschiedlichen thermoelektrischen Materialien einer Thermozelle entsteht eine unterschiedliche Ladungsträgerdichte, deren Werte sind Materialkonstanten und im Gesamtsystem proportional der zugeführten Wärmeenergie.
Die Masse der Materie verbirgt eine gewaltige ruhende Energiemenge E = m, würde man diese Masse von Null auf maximal mögliche Geschwindigkeit bringen, also Lichtgeschwindigkeit c = 299792 km/s, gleich Einsteins bekannte Formel E = mc² und als praktischer Beweis E = mc³ * 8 (E = m * c² [J = (kg * m²)/s²]) eine Explosion mit sphärischer
Expansionskraft als eine Erscheinungsform von Masse. Die Temperatur und A/mm² ist ein Mass für die Wirksamkeit eines Thermoelektrischen Systems. Die gespeicherte Wärmemenge in einem thermisch geschlossenen Generatorgehäuse ist, bezogen auf den Kraftstoffverbrauch sehr sparsam, es muss nur die Wärmemenge nachgeführt werden, die ein thermisch nach aussen gut isoliertes Gehäuse an die Umgebung abgibt.
Im Kurzschlussfall erreicht der Stromfluss den höchstmöglichen Wert bei der gegebenen Temperatur und ist ein Mass für die Qualität der Thermozellentypen. Die Additivmethode ergibt nach Carnot-Prozess einen Wirkungsgrad von 48%.
Eine Thermozellen-Variante ist mit einer der neusten RZ2843 Legierungen aufgetragen, die Gleichrichtereigenschaften mit Parametern in Millivoltbereich aufweist, so entsteht eine nur zweischichtige Thermozelle, die Fertigung von Thermosäulenblöcken wird dadurch noch kostengünstiger.
Ein BIPLAN-Generator ist ein einzelnes Thermoelement aus einem beliebig grossen beschichteten Aluminiumblech und erfordert keinen Gleichrichter, keine Additiv-Serienschaltung und ist nur mit einem HSWR und Transformator im Betrieb. Neuentwickelte Kohlenstoff-Nanoröhrchen CNT-Materialien wirken als Flachgleichrichter und erlangen dadurch eine Stromleitfähigkeit mit physikalischen Eigenschaften, die für den Einsatz in der Thermovoltaik geradezu prädestiniert sind und lassen für die Zukunft auf weit höhere Generatorleistungen hoffen.
Durch die kompakte Bauform von ADD-Thermogeneratoren sind die Anwendungen vielfältig, angefangen vom Herzschrittmacher bis Megawattkraftwerke sowie Stromversorgung in Luft- und Raumfahrt, Seeschiffe oder mit flüssigem Wasserstoff als Unterwasserfahrzeug.
Die Wärmeenergiezufuhr ist mit allen Brennstoffarten möglich. Durch Kraft-Wärme-Kopplung in der Industrie, Biogas, Sonneneinstrahlung mit Thermo- und Photovoltaik-Solarzellenkopplung oder mit Wasserstoff aus Sonnenenergie gewonnen oder Geothermie, Geovoltaiksonden liefern mit speziellen DC/AC-Invertern Wechselspannungen direkt aus der Tiefe der Erde und grossdimensionierte ADD-Thermogeneratoren mit integriertem Hochstrom-Leistungswechselrichter können weit über 200 Megawatt Nennleistung erreichen.
Ein HOCHSTROMWECHSELRICHTER (HSWR), DC/AC-Inverter, für Thermogeneratoren ist konzipiert mit bekannten Schaltelementen unkonventioneller Bauart in Miniaturbauform für Elektronikplatinen oder dimensioniert als Leistungswechselrichter für extrem hohen Stromdurchlass für Megawattleistungen und eröffnet neue Anwendungsgebiete in der Starkstromtechnik wie die Übertragung von pulsierender, digitalisierter Gleichspannung um auf lange Distanzen zu übertragen.
Die Eingangsgleichspannung ab 0,01 Volt wird im Millisekundentakt periodisch umgepolt und erlangt am Ausgang den doppelten Wert als Spitzenwechselspannung 0,02 Volt und weniger als 0,1% Verluste mit konstanter oder variabler Frequenz bis 400 Hz und mehr, mit wählbaren Impulsformen als Ein- oder Mehrphasen Wechselspannung (Drehstromsimulator) und ist unentbehrlich für die Entnahme der hohen Stromleistungen, die Thermosäulen liefern könnten. Photovoltaikanlagen benötigen dank dieser Technologie ca. nur die halbe Anzahl der PV-Zellen, eine beachtliche Kostenersparnis.
Die Additvmethode und die neuartigen integrierbaren Hochstromwechselrichter sind im Energiebereich zukunftsweisende Technologien, Additivschaltung bietet zudem neue Applikationen in der Sensorentechnik mit höheren Empfindlichkeiten. Gewinnbringende Investitionsanlagen für die Forschung und Entwicklung mit expandierenden Marktpotentialen sind empfehlenswert.
RUDOLF ZÖLDE
INNOVATIVE TECHNOLOGIEN
E-03690 San Vicente/Alicante, Spanien
Tel./Fax: +34965673886
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Stand: 06.07.2007
RENEVABLE ENERGY
THERMOVOLTAIK - CURRENT FROM WARMTH
ADD THERMAL GENERATORS (Addition-thermocouple-voltage) - Decentralized current supply for each household.
Sketch info:
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The new thermal generator generation is pollution free, compact and efficient. Status of information: 05.07.2007.
The Thermovoltaik is the sphere of activity of physics, which is concerned with the transformation of heat energy into electricity. If two different metals or alloys are together contacted and heated up, a low electrical tension develops. A thermal current generator with integrated high current inverter patent DE 43 13 827 A1, consists of several laminar contacted metal layers in row on suitable carriers of thermoelectric neutral materials, which serve as conductor. A new ADD-thermoelectric generator is consisting of a metal block of a multiplicity of thermal cells. A thermal cell consists of three thin film layers of different materials (RZ5130), two form a flat thermocouple, the third a flat electric rectifier.
If warmth is supplied to a thermopile, a negative irreversible charge forms as electron excess, the total tension of a thermopile is the sum of all individual thermal cells, comparable also with in row switched batteries by the addition of the individual thermal cell tensions. An attached consumer in the electric circuit is generally cooler, thus is fulfilled the Seebeck effect and power output results from the won current value related to the cell area size (A/mm ²) and the supplied temperature [Q].
The only working power in a thermoelectric closed system generator/consumer is the portion of the atoms, which release electrons by the supply of warmth and thus have a positive charge. The holes in the outside electron shells of the atoms, developed in such a way, have a working suction strength by the kinetic energy of the protons in the atomic nucleus. The suction strength inclines to neutralisation and keeps upright the electron current flow with potential energy.
The maximally possible efficiency comes off only if the portion of the positive charges is the same or higher than that of the negative charge carriers of the freed electrons. In the laminar contact zone between the melted different thermoelectric materials of a thermal cell a different charge carrier density develops, their values are material constants and in the overall system proportional to the supplied heat energy.
The mass of the subject hides an enormous resting energy quantity of E = m Would one bring this mass of zero on maximally possible speed, thus to speed of light, equal Einsteins well-known formula E = mc ² and as practical proof
E = mc³ * 8 (E = m * c² [J = (kg * m²)/s²]) with spherical expansion strength as a manifestation of mass.
Here the electron portion of the opposite pole with smaller negative potential works as loss of energy: Consumer output-plus tension minus plus tension at the opposite pole related to the total internal resistance of the system. However the positive charges have a attractively working power, which works by the protons in the atomic nucleus on the free electrons as inactive negative charge carriers. The difference of potential between charge carriers in the momentary condition is the measurable electrical tension.
The temperature is a measure for the effectiveness of a thermoelectric system and the stored amount of heat in a thermally closed generator housing is extremely economical, related to the fuel consumption, only the amount of heat must be adjusted some thermally outward well isolated housing delivers to the environment. In case of short-circuit the current flow achieves the highest possible value at the given temperature and is a measure for the quality of the thermal cell types. The additive method results in an efficiency of 48% according to Carnot cycle. A thermal cell variant is laid on with one of the newest RZ2843 alloys, which exhibits electric rectifier characteristics with parameters within millivolt range, then develops an only two-layered thermal cell, the manufacturing of thermopile blocks, thereby becomes still more economical.
Newdeveloped carbon nano-tubes (CNT) materials work as flat electric rectifiers and attain thereby a current conductivity with physical characteristics, which are almost predestined for the employment in the Thermovoltaik and let hope for far higher generator power in future. An example of the manufacturing of a thermal cell:
A Konstantan sheet metal galvanized on one side with copper results in a flat thermocouple, afterwards on a side coated with nano-carbon semiconductor, a thermal cell develops. The quality of the nano-carbon semiconducter coating and processing is decisive for the efficiency.
By the compact design of ADD thermal generators the applications are various from cardiac pacemaker to megawatt power stations as well as current supply in air and space travel.
The heat energy supply is possible with all kinds of fuel. By force heat coupling in the industry, fermentation gas, sun exposure with thermal and Photovoltaik solar cell coupling or with hydrogen won from solar power or to thermal power with geovoltaik probes alternating voltages supply directly from the depth of the earth and largedimensioned ADD thermal generators with integrated high current power inverter can reach far over 200 megawatts rated output with special DC/AC inverters.
A HIGH CURRENT INVERTER (HSWR), DC/AC inverter, for thermal generators is conceived largedimensioned with well-known logic elements of unorthodox design in miniature design for electronics plates or as power inverters for extremely high current passage for megawatt power and opens new areas of application in the heavy current technology like the transmission of more pulsating, digitized DC voltage over long distances to transfer. Entrance DC voltage starting from 0.1 V is commutated in the millisecond clock periodically and attained at the exit double value as alternating (Vpp) voltage 0.2 V and less than 0.1% losses with constant or variable frequency to 0-400 cycles per second and more, with selectable pulse envelopes as one or multi-phase alternating voltage (three-phase alternating current simulator) and is indispensable for the withdrawal of the high current power, which thermopiles could supply. Photovoltaik plants need approx. only .the half number of test specification cells, a considerable cost saving owing to this technology.
In the energy field the addition method (ADD) and the new integrable high current inverters are trend-setting technologies, ADD circuit besides offer new applications in the sensor technology with higher sensitivities.
Profitable investment plants for the research and development with expanding market potentials are recommendable.
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