Die Nutzung des thermoelektrischen Effekts ermöglicht die praktische Nutzung der thermischen Energie, die durch die Verwendung zweier unterschiedlicher Metalle entsteht. Was genau sind thermoelektrische Phänomene, welche Arten lassen sich unterscheiden und wie werden sie in der Praxis eingesetzt?
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Was genau ist der thermoelektrische Effekt?
Als thermoelektrisches Phänomen bezeichnet man einen Prozess, bei dem elektrische Energie direkt in thermische Energie oder umgekehrt – thermische Energie in elektrische Energie – umgewandelt wird. Ein solcher Ersatz ist eine Folge der Eigenschaften bestimmter Materialien, die bestimmte Eigenschaften haben. Die Entstehung elektrischer Spannung ist als Folge eines Temperaturunterschieds oder aufgrund einer Temperaturänderung durch Stromfluss möglich. Die Nutzung des Phänomens der Temperaturunterschiede ist möglich, wenn Kabel und Leitungen sowie Kontakte aus mindestens zwei unterschiedlichen Metallen bestehen.
Die Beobachtung des Phänomens ist dank spezieller Geräte möglich, beispielsweise verschiedener elektrischer Geräte oder modularer Geräte .
Abteilung thermoelektrischer Phänomene
In der Praxis gibt es drei Varianten thermoelektrischer Phänomene, die nicht nur erhebliche Auswirkungen nicht nur auf die Energiewirtschaft, sondern auch auf die Elektronik- sowie Luft- und Raumfahrtindustrie haben.
Der erste bekannte ist der sogenannte Seebeck-Phänomen. Es wird beobachtet, wenn in einem bestimmten Stromkreis ein Temperaturunterschied auftritt, und eine notwendige Bedingung ist die Struktur des gegebenen Systems – darin müssen zwei verschiedene leitende oder halbleitende Materialien vorkommen. In der Praxis führt der Seebeck-Effekt dazu, dass sich Ladungen aufgrund der aufgezeichneten Temperaturdifferenz bewegen, wobei die Bewegung immer von der heißen Seite zur kalten Seite erfolgt.
Dadurch entsteht eine elektrische Spannung. Seebeck-Koeffizienten werden unter anderem verwendet zur Temperaturmessung mittels Temperatursensoren.
Die zweite Art von Phänomen ist der Peltier-Effekt. Dabei wird davon ausgegangen, dass durch den Stromfluss durch einen Stromkreis aus zwei unterschiedlichen Materialien Wärme zwischen den Verbindungsstellen transportiert wird. Beobachtungen zufolge wird durch den Peltier-Effekt an einer Verbindungsstelle Wärme absorbiert (Kühlung) und an der anderen Stelle Wärme abgegeben (Erwärmung).
Die dritte Variante ist das thermoelektrische Phänomen, das Thomas-Effekt genannt wird. Es ist das fortschrittlichste der bisher genannten. Sein Kern ist die Beobachtung, dass beim Stromfluss durch ein Material mit variabler Temperatur je nach beobachteter Flussrichtung und Temperaturgradient Wärme abgegeben oder absorbiert wird.
Weit verbreitete Anwendung und Nutzung thermoelektrischer Phänomene
Unterschiedliche Temperaturen, die den Seeback-, Peltier- und Thomas-Effekt verursachen, haben in vielen Branchen sehr praktische Anwendungen. Am häufigsten sprechen wir von der Energiewirtschaft, wo die Nutzung thermoelektrischer Phänomene die Rückgewinnung thermischer Energie z. B. aus Industrieabfällen, elektronischen Geräten oder Verbrennungsmotoren ermöglicht. Dies ist eine großartige Möglichkeit, die Energieeffizienz zu steigern.
Auch in der Elektrotechnik sind thermoelektrische Phänomene von großer Bedeutung. Stromfluss und die Verwendung unterschiedlicher Temperaturwerte werden häufig verwendet, unter anderem in tragbaren und Desktop-Computern. Die charakteristische thermoelektrische Kühlung ist eine hervorragende Alternative zur mechanischen Kühlung von Systemen. Daher kann es herkömmliche Ventilatoren erfolgreich ersetzen. Dies ist eine hervorragende Möglichkeit, den vom Gerät erzeugten Lärm zu reduzieren.
Die praktische Nutzung thermoelektrischer Effekte ermöglicht auch eine effektive Beheizung von Räumen, sofern der Strom in die richtige Richtung fließt. Anschließend müssen die Installationskabel richtig ausgewählt und befestigt werden.