TEIL C

Der Thermoelektrische Effekt / Seebeck-Effekt (TEGs) (IV)

Doch auch im Fernen Osten geht es zwischenzeitlich voran. Nach dem Bekanntwerden der Pläne der US-Firma Westinghouse, beginnt im Jahr 1957 die japanische Firma Komatsu Ltd. mit eigenen Entwicklungsarbeiten im Bereich der Thermoelektrik. Bereits 1958 wird eine Autoklimaanlage konstruiert, die der Präsident des Unternehmens persönlich in seinem Privatwagen testet, einem Chrysler. Die Technik kann jedoch nicht in die Praxis umgesetzt werden, da sie nur für das Gesicht des Fahrers ausreicht und nicht in der Lage ist, den gesamten Fahrgastraum zu kühlen.

Im selben Jahr entwickelt Komatsu den ersten in Japan produzierten TE-Kühlschrank mit einem Volumen von 35 Litern und betrieben von 42 Paaren TE-Elemente. Bei einer Umgebungstemperatur von 20°C kann die Innentemperatur (des leeren Schranks) im Laufe von 2 Stunden auf -2°C gesenkt werden, bei einer Außentemperatur von 30°C werden sogar -6°C erreicht. Ein Inhalt von 3 l Wasser kann bei einer Umgebungstemperatur von 20ºC in 2 Stunden auf 10ºC, und in 5 Stunden auf 4ºC abgekühlt werden.

Auf den Markt kommt das Gerät trotzdem nicht, da der Stromverbrauch im Vergleich zum Kompressortyp das 7- bis 8-fache beträgt, was teilweise auf die schlechtere Leistung der verwendeten TE zurückzuführen ist. Zudem sind die Herstellungskosten relativ hoch, da für die Elementmaterialien teure und seltene Metalle verwendet werden. Dasselbe Schicksal erleidet auch eine Klimaanlage für den häuslichen Einsatz.

Mehr Erfolgt hat Komatsu ab 1959 mit der Vermarktung thermoelektrischer Kühlaggregate für astronomische Teleskope, einem eindeutigen Nischenmarkt.

Die Nachrichten aus den USA spornen neben Komatsu auch noch andere japanische Firmen an. Die Sumitomo Electric Industries lanciert einen thermoelektrischen Kühler für die Transistoren in Computern und soll auch mit der Entwicklung eines Trinkwasserkühlers begonnen haben, der an Bord von Flugzeugen installiert werden sollte. Sanyo Electric geht mit Kühlkästen für Energy-Drinks und Vitaminergänzungen auf den thermoelektrischen Kühlermarkt, und 1962 baut die japanische Electronic Industry Development Association einen thermoelektrisch klimatisierten Raum in ihrem Büro – als Demonstration eines ,Dream Room’.

Nachdem im Jahr 1960 die Firma Komatsu Electronics Inc. als 100 %-ige Tochtergesellschaft der Komatsu Ltd. gegründet wurde, wird die Forschungs- und Entwicklungsabteilung der Komatsu Ltd. zu einem unabhängigen Unternehmen, das mit der Produktion thermoelektrischer Kühl-Halbleitermaterialien sowie der Produktion und dem Vertrieb von Thermo-Paneelen und deren angewandter Ausrüstung beginnt. 1963 wird eine kompakte Kühlbox für Personenwagen entwickelt (COOLNICS-Serie) und für die Massenvermarktung vorbereitet.

Im November 1966 wird dann die Japan Solidate Co. Ltd. als selbständiges Unternehmen ausgegründet (ab 1967: Komatsu Solidate Co. Ltd.), um thermoelektrische Module und verschiedene Temperatur-Kontrollsysteme herzustellen. 1970 beginnt der Verkauf von thermoelektrischem Isothermbädern und Zero-Con-Systemen, welche durch das thermoelektrische Einfrieren von reinem Wasser hochgenau und kontinuierlich über lange Zeiträume eine Standardtemperatur von 0°C halten. 1971 startet der Vertrieb von thermoelektrischen Entfeuchtern für Gasanalysatoren, gefolgt von Mehrzweck-Thermo-Modulen (1975) und Mikro-Thermo-Modulen (1976).

Ebenfalls 1976 wird – basierend auf der oben gezeigten COOLNICS-Serie – ein tragbarer Kühlschrank für den Freizeitbereich entwickelt und als OEM-Artikel auf den Markt gebracht. Immerhin können rund 500 Systeme verkauft werden.

Um das Jahr 1980 herum beginnt, was in Japan als der zweite Boom der Thermoelektrik bezeichnet wird, indem der Verbrauchermarkt mit lustigen Produkten und einigen Luxuswaren überschwemmt wird, die thermoelektrische Elemente verwenden. Dazu gehören beispielsweise ein Weinkühler, ein Kühler für den Kopf, ein Hundekühler und so weiter. Allerdings verschwinden die meisten Anwendungen, die während dieser Zeit entwickelt wurden, mit dem Platzen der Wirtschaftsblase wieder vom Markt.

Bei der Komatsu Solidate werden dessen ungeachtet 1985 die ersten Massenproduktionsanlagen für Mehrzweck-Thermomodule installiert, und schon 1989 beginnt die Montage von Mikro-Thermomodulen mittels Robotern. Ein weiteres TE-Patent, das auf die Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho in Tokio zurückgeht, läuft unter dem Titel ,Multistep electronic cooler’ und wird 1991 angemeldet (US-Nr. 5.237.821, erteilt 1993).

Als Beispiel für ein Produkt, das auf diesen aus Eisensilizid (FeSi2) hergestellten Thermomodulen basiert, soll das Candle Radio YOUTES CR-100 genannt werden, das zu einem Preis von 16.270 Yen erstmals im KAZI Marin Warenkatalog von 1992 aufgeführt wird.3021a

Der für Niederspannungsbetrieb ausgelegte Mittelwellen-Transistorempfänger (525 – 1.605 kHz) ist samt Lautsprecher im Fuß des 644 g schweren Geräts installiert, das eine Höhe von 21 cm und einen Durchmesser von 12 cm hat. Um den als Brennstoff genutzten Kerzenwachs bei laufendem Betrieb wieder aufzufüllen, können mitgelieferte Wachsperlen durch Aussparungen im Kerzendeckel in das bereits flüssige Wachs fallen gelassen werden. Die Stromerzeugung des interessanten Radios beträgt 1,08 V, die obere Temperatur 94°C.

Die Stadt Tokio kauft einige Exemplare des Candle Radio, um sie als Notfallempfänger im Falle von Erdbeben zu testen.

Anfang 2008 stellt Komatsu ein thermoelektrisches Paneel vor, das Abwärme mit einem Wirkungsgrad von 7,2 % in Strom umwandeln kann, was etwa 50 % besser ist als der Stand der Technik zu diesem Zeitpunkt. Die aus Bismut-Tellurid hergestellten Module arbeiten bei einer Temperatur von 250 – 280°C und erzeugen jeweils 24 W. In der Standardausführung sollen sie 320 $ kosten. Das Unternehmen nimmt bereits Bestellungen an.

Im Juli 2008 bekommt das Unternehmen übrigens wieder einmal einen neuen Namen, der diesmal KELK Ltd. lautet. Dem Stand von 2013 zufolge konzentriert sich die Firma inzwischen auf industrielle Abwärme. Ihre Standardprodukte variieren von 100 μW (2,5°C Temperaturunterschied) über 2 - 3 mW (10°C) für drahtlose Sensoren usw., bis zu großen 200 W Systemen für Öfen und ähnliches.

Ein ATEG, an dem das Unternehmen mit entwickelt, ist noch nicht marktreif. Im Dezember 2014 ist nur zu erfahren, daß der 1,5 kW ATEG auf eines der riesigen Komatsu-Baufahrzeuge montiert wurde um zu belegen, daß die thermoelektrische Ernte mehr als nur die Bereitstellung von Signalleistung liefern kann. Die Effizienz des Geräts hätte derweil auf bis zu 7,5 % gesteigert werden können.

Weitere japanische Firmen, deren Aktivitäten sich durch Patentanmeldungen in den USA (wo diese am leichtesten online zu recherchieren sind) nachweisen lassen, sind u.a. die Nippondenso Co. Ltd. (US-Nr.  4.653.443, angemeldet 1984, erteilt 1987; Nr. 4.637.222, 1985/1987; Nr. 5.279.128, 1991/1994); die Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. (US-Nr.  5.226.298, 1992/1993; Nr. 6.181.718, 1998/2001); die Nisshin Steel Co. Ltd. gemeinsam mit der Ohara Metal Industries Co. Ltd. (US-Nr. 5.726.380, 1996/1998); die Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha (US-Nr. 5.886.390, 1997/1999) und die Aisin Seiki Kabushiki Kaisha (US-Nr. 5.936.192, 1997/1999).

Ein zusätzlicher Grund für den oben erwähnten Boom, der auch die bislang weitgehend aussichtslos scheinenden thermoelektrischen Kühlschränke und Klimaanlagen betrifft, kann in dem Montrealer Protokoll vom September 1987 gesehen werden, das Stoffe verbietet, die zu einem Abbau der Ozonschicht führen. Denn zu diesen gehört primär das weltweit in Kühlgeräten verwendete FCKW. Insbesondere in Japan werden daraufhin die Forschungen und Entwicklungen zur Leistungssteigerung thermoelektrischer Materialien und zur Erreichung einer höheren Effizienz der Systeme stark intensiviert, was auch zu einigen signifikanten Fortschritten führt.

Doch zurück zur allgemeinen Chronologie. Mit dem Zustrom neuer Ideen erneuert sich in den 1990er Jahren das Interesse an der Thermoelektrizität, und die Hoffnung, daß konstruierte Strukturen, insbesondere im Nanometer-Bereich, den ZT-Wert verbessern könnten, belebt auch die Forschung an TE-Materialien von Neuem. Dazu kommen der globale Bedarf an alternativen Energiequellen, was das Interesse an der Entwicklung kostengünstiger und umweltfreundlicher TE-Materialien anregt, die für kommerzielle Anwendungen geeignet sind.

Im Folgenden sollen daher die wichtigsten Firmen präsentiert werden – chronologisch nach ihrer Gründung – sowie die weiteren Schritte, die im Bereich der Forschung erfolgt sind.

Im Jahr 1991 wird in Südkalifornien von Lon Bell, einem weltweit führenden Pionier und Erfinder auf dem Gebiet der Thermoelektrik, die Firma Amerigon Inc. gegründet, die ein breites Spektrum von Technologien untersucht, einschließlich thermoelektrischer Geräte. 1999 wird als erstes Produkt ein beheiz- und kühlbarer Autositz namens Climate Control Seat (CCS) auf den Markt gebracht, der auf einer thermoelektrischen Technologie basiert.

Das System verfügt über thermoelektrische Wärmepumpen in den Rücken- und Sitzkissen, von denen aus die konditionierte Luft durch Kanäle zu dem Insassen strömt und je nach Bedarf eine Abkühlung oder Erwärmung ermöglicht. Die einzelne Wärmepumpe besteht aus einem thermoelektrischen Modul (grün) und einem Ventilator (orange). Eingesetzt wird die CCS-Technologie zuerst bei dem Toyota Lexus von 1999 sowie – als Option – bei dem Lincoln Navigator Modelljahr 2000 von Ford.

Im Jahr 2000 wird die Tochtergesellschaft BSST LLC mit Sitz in Irwindale, Kalifornien, aus der Taufe gehoben, in der Bell nun als Präsident und Forschungsleiter wirkt, um hocheffiziente und praktische thermoelektrische Temperaturregelungs- und Stromerzeugungslösungen auf Solid-State-Grundlage zu entwickeln.

Die BSST ist eine der federführenden Firmen, die im Oktober 2004 mit jeweils 8 Mio. $ aus dem Forschungspaket des US-Energieministeriums (DOE) ausgestattet werden, um ein hocheffizientes thermoelektrisches System zur Abwärmerückgewinnung bei PKW zu entwickeln. Die Partner sind neben den Firmen Viseton und Marlow das CalTech, JPL, NREL und das Virginia Polytechnic.

Statt dem üblichen Bismut-Tellurid setzt das Team auf die Materialien Hafnium und Zirkonium, was die Funktion bei hohen Temperaturen bis 500°C begünstigt und die Effizienz des Generators um rund 40 % steigert. Das offiziell bis zum September 2011 laufende Projekt kostet insgesamt knapp 12 Mio. $, von denen das DOE exakt 7.156.429 $ übernimmt.

Im Januar 2011 folgt die Meldung, daß Bell im Dezember des Vorjahres in den Ruhestand ging, worauf Amerigon für eine Barzahlung in Höhe von rund 3,4 Mio. $ dessen bisherige 15 %-ige Minderheitsbeteiligung an der BSST sowie die Rechte an der Technologie erworben hat und die BSST damit zu einer 100 %-igen Tochtergesellschaft gemacht hat.

Als Resultat der Entwicklungsarbeiten wird im Mai 2011 der erste Prototyp getestet, ab dem Juni auch beim NREL, und im August werden die neuen ATEG an die Forschungspartner BMW of North America und Ford geliefert, wo sich die implementierte TEG-Technologie bei Straßentests mit einem BMW X6 und einem Lincoln MKT, die bis Oktober durchgeführt werden, auch bewährt. Dabei wird eine nicht unbeträchtliche Menge elektrischer Energie erzeugt: bis zu 450 W im BMW, und mehr als 300 W im MKT. Durch Verbesserung der thermischen und elektrischen Schnittstellen können im Labor sogar Spitzenleistungen von mehr als 700 W erzielt werden.

Die BMW AG war im Rahmen des von  2009 bis 2011 laufenden Verbundprojekts ,TEG - Thermoelektrischer Generator zur Verbrauchsoptimierung in elektrifizierten Kraftfahrzeugen’ von der Bundesregierung mit gut 650.000 € gefördert worden, um neben einer Fahrzeugkonzeption auch den Aufbau und die Erprobung eines Demonstrationsfahrzeugs durchzuführen. Dabei erfolgte die Basisentwicklung einer Abgasrückführkomponente mit thermoelektrischen Rohrmodulen, das Modellieren der Wärmeflüsse und Druckverläufe im Fahrzeug sowie die Demonstration auf dem Rollenprüfstand (120 W bei 60 km/h im 5er BMW).

Der in dem neuen BSST-Projekt entwickelte TEG liefert den Machbarkeitsnachweis für stapelförmige TE-Geräte in zylindrischer Form, wie man auf der Abbildung des Wagenunterbodens sehen kann. Das Projektteam kommt jedoch zu dem Ergebnis, daß das Design eine unpassene Leistungsform aufweist (hoher Strom, niedrige Spannung) und aufgrund des komplexen Flüssigkeitskühlkreises, der Anzahl der Teile und des großen hermetisch geschlossenen Volumens zudem schwierig herzustellen wäre.

Weshalb man fröhlich weiterforschen kann, damit die nächste Generation – unter Beibehaltung der zylindrischen Form und der Stapel-gestalteten TE – eine Reihe von kleineren Patronen umfassen soll, ohne daß klar wird, was man damit eigentlich zu erreichen versucht. Immerhin wird der Prototyp des ATEG vom Magazin Car and Driver zu einer der vielversprechendsten Innovationen des Jahres 2012 gekürt.

Gleichhohe Beträge von jeweils 8 Mio. $ für die Entwicklung ähnlicher Abwärme-TEG erhalten 2004 vom DOE übrigens auch zwei weitere Teams um die Firmen General Motors LLC bzw. GMZ Energy Inc. (s.u.).

Im Juni 2012 scheint die BSST wieder mit der zwischenzeitlich in Gentherm umbenannen Mutter (s.u.) verschmolzen worden zu sein - und im September schießt das DOE weitere 1,55 Mio. $ in Form einer Vertragsänderung nach, um die TEG-Technologie, die das Potential hat, die Kraftstoffeffizienz von Personenkraftwagen um bis zu 5 % zu verbessern, auch auf ein ähnliches Programm für schwere militärische Fahrzeuge anzuwenden. Hierfür wird der PKW-TEG vergrößert und mit einem 15-Liter-Dieselmotor kombiniert, um den Kraftstoffverbrauch zu senken und Hilfsenergie für Kampffahrzeuge zur Verfügung zu stellen. Neben den Partnern Ford und BMW arbeitet die Firma dabei auch mit dem Tank Automotive, Research, Development and Engineering Center (TARDEC) der US-Army zusammen.

Gemeinsam mit den aktuellen Partnern Tenneco, CalTech und NREL wird auf der IAA 2013 in Frankfurt der erste, im Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellte TEG gezeigt. Dabei ist zu erfahren, daß die Gesamtkosten des 4-jährigen Folgeprojekts, das offiziell im Oktober 2011 begonnen hat, knapp 15,8 Mio. $ betragen, von denen das DOE einen Anteil von gut 9,5 Mio. $ übernimmt. Die Prüfung und Validierung des TEG wird in den emissionstechnischen Zentren von Tenneco in Edenkoben, Deutschland, und Grass Lake, Michigan, durchgeführt. Das Konsortium geht davon aus, daß die ersten Demonstratoren Anfang 2014 verfügbar sein werden und das Projekt bis Anfang 2015 abgeschlossen werden kann, wofür sich bislang aber keine Belege finden lassen.

Im Jahr 2013 startet in Deutschland ein Projekt unter dem Titel ,Industrielle Erprobung von thermoelektrischen Generatoren zur Stromerzeugung aus Abwärme’ (INTEGA), an dem neben der Gentherm Europe die Firma Salzgitter Flachstahl sowie das VDEh-Betriebsforschungsinstitut (BFI) in Düsseldorf beteiligt sind. Die Laufzeit dieses Forschungsvorhabens mit dem Ziel, den Einsatz von Hochtemperatur-TEG zur Verstromung von Strahlungsabwärme zu demonstrieren und daraus eine optimierte Anwendung für die Industrie abzuleiten, geht bis 2017.

Dabei wird ein kompaktes und robustes TEG-Großmodul entwickelt, von der Firma Gentherm hergestellt und im Technikum beim Betriebsforschungsinstitut sowie im industriellen Umfeld bei Salzgitter Flachstahl getestet und optimiert, wo durch den vorgesehenen Dauereinsatz am Rollgang der Stranggießanlagen weitreichende Erkenntnisse zu den betrieblichen Einsatzbedingungen gewonnen werden sollen.

Einer Meldung vom Februar 2015 zufolge werden die TEG-Module bereits am Laborversuchsstand untersucht und optimiert, was durch Simulationen unterstützt wird. Nach einer Untersuchung ihres Betriebsverhaltens in einer Versuchsanlage unter industrienahen Bedingungen soll der Langzeiteinsatz bei Salzgitter Flachstahl die Betriebstauglichkeit demonstrieren, bei der erwartet wird, 4 – 6 % der Abwärmeenergie in Strom umwandeln zu können.

Amerigon feiert derweil große Erfolge und kann schon 2003 auf insgesamt 1 Mio. verkaufte Geräte verweisen. 2005 erfolgt der Umzug des Hauptsitzes nach Northville in Michigan, und im Jahr 2007 verkauft die Firma bereits mehr als 1,2 Mio. thermoelektrische Luft-zu-Luft-Geräte pro Jahr, mit denen die Sitze in Fahrzeugen von über 50 Herstellern gekühlt bzw. erwärmt werden. Das Unternehmen gilt 2009 mit insgesamt 10 Mio. verkauften Geräten als weltweit größter Anbieter von thermoelektrischen Geräten für die Automobilindustrie. 2010 werden zudem die ersten beheizten/gekühlten Matratzen und Becherhalter angeboten.

Mit dem Erwerb von 75,6 % der Firma W.E.T. Automotive Systems AG im Februar 2011 für 126,4 Mio. $ gelingt es Amerigon, die Palette von Produkten, die thermischen Komfort bieten, signifikant zu erweitern. Außerdem erhält die Firma dadurch erstmals Zugang zu eigenen Produktionsanlagen in Malta, Ungarn, China und Mexico – bislang wurde alles von externen Partnern hergestellt. Die 1968 als Wärme- und Hygienetechnik B. Ruthenberg GmbH in der Nähe von München gegründete W.E.T. hatte 1973 mit der Herstellung von widerstandsfähigen Wärmeprodukten für die Automobilindustrie begonnen und hält zum Zeitpunkt der Übernahme 50 % des Automobilmarktes für beheizte Sitze.

Um die neuen, wachsenden Fähigkeiten nach dieser Akquisition besser zu reflektieren, ändert die Firma ihren Namens im Juni 2012 in Gentherm Inc. 

Im April 2014 kauft die Gentherm das in Calgary, Kanada, beheimatete Unternehmen Global Thermoelectric (GT) und schafft daraus eine neue Tochter namens Gentherm Global Power Technologies Inc. (GGPT o. GPT).

Die Geschichte der Global Thermoelectric hatte mit dem Apollo-Programm der NASA begonnen, als 3M die Technologie für entsprechende Generatoren entwickelt, um Strom für die Apollo-Mission auf dem Mond zu erzeugen. 1975 kauft eine Gruppe von Unternehmern aus der Öl- und Gasindustrie die auf Blei-Tellurid (PbTe) basierende thermoelektrische Technologie von 3M und gründet die GT, die im Laufe der Jahre zum weltweiten Marktführer bei industriellen thermoelektrischen Generatorsystemen wird.

Die einzelnen Generatoren haben Ausgangsleistungen von 15 – 550 W und eignen sich ideal für netzferne Anwendungen, die eine Leistung von bis zu 5 kW benötigen. Das zusätzliche technische Know-How dieses Tochterunternehmen umfaßt zudem noch weitere Lösungen, die auf Industriegeneratoren, Hybridmotoren, der Photovoltaik und netzgekoppelten Systemen basieren.

Im Dezember 2014 gibt Gentherm bekannt, daß es in Prilep, Mazedonien, ein neues Werk eröffnet – und bis 2016 sind in 55 Ländern schon mehr als 25.000 TEGs der GPT installiert.

Weitere Produkte von Gentherm sind z.B. das Climate-Control-Schlafsystem, bei dem als Wärmepumpe ein thermoelektrisches Modul zum Einsatz kommt, das jede Seite des Bettes einzeln wärmt oder kühlt. Dabei wird Umgebungsluft mittels kleiner Hochleistungslüfter durch die Wärmepumpe befördert, dabei entsprechend der eingestellten Temperatur erwärmt oder gekühlt und dann durch ein speziell konstruiertes Luftverteilungssystem geblasen.

Daneben gibt es auch noch das myHeatPad Sitz-Heizkissen mit Power-Akku, klimatisierte Sitzmöbel, Bestuhlung zum Festeinbau, wärmeabstrahlende Oberflächen sowie weitere Heiz- und Kühlgeräte im Angebot. Das Unternehmen besitzt inzwischen weltweit 11 Standorte mit insgesamt rund 5.000 Mitarbeitern.

Ab 1992 entwickelt die 1988 gegründete Forschungsfirma Hi-Z Technology Inc. aus San Diego im Auftrag des U.S. Department of Energy und der California Energy Commission einen ATEG, welcher der Auspuffanlage eines Diesel-LKW bis zu 1 kW entziehen kann. Zur Energieumwandlung nutzt der Generator 72 Stück der firmeneigenen 13 W-Thermoelektrik-Module aus Bismut-Tellurid. Im Laufe der Folgejahre führt das Unternehmen weitere Entwürfe für Diesel-LKW, Busse sowie Militärfahrzeuge ein.

Weitere Arbeiten der Hi-Z betreffen beispielsweise die Entwicklung thermoelektrischer Stromversorgungen mittels Radioisotopen im Milliwatt-Bereich für Raumfahrtanwendungen, wobei mehrere Exemplare gebaut und getestet werden – oder die 1999 gemeinsam mit Wim Ch. Mallon von dem Gasinfrastrukturunternehmen N.V. Nederlandse Gasunie in Groningen durchgeführte Entwicklung selbst angetriebener Boiler.

Bei diesem Konzept erzeugt ein normales flammenbeheiztes Gerät genügend Strom, um auch seine elektrischen Komponenten zu betreiben und frei vom Stromnetz zu arbeiten. Zwanzig dieser Einheiten werden gebaut und in den Jahren 1999 – 2000 im Feld getestet. Ziel ist eine Heizeinheit mit 22 kW thermisch, die zudem noch 55 – 60 W elektrisch liefert.

Finanziert vom DOE und der New York State Energy Research and Development Authority (NYSERDA) konzipiert Hi-Z Technology in Zusammenarbeit mit der Clarkson Universität in Potsdam im US-Bundesstaat New York sowie der Firma General Motors im Jahr 2004 einen ATEG für einen Sierra Pick-up Truck, der bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 110 km/h etwa 255 W erzeugt.

Die auch heute noch aktive Hi-Z stellt zudem Milliwatt-Module für die DARPA her, welche verwendet werden, um Mikro-Luftfahrzeuge (MAVs) zu betreiben. Im Verkauf gibt es Module zwischen 2 W (29 $) und 20 W (83 $) Dauerleistung (Stand 2016).

Ein Robert Dan Zinke aus Sterling Heights, Michigan, meldet im Jahr 1995 das Patent für einen thermoelektrischen Generator an, der eine Pulsverbrennung zum Erwärmen der Plattenelemente einer Thermosäule verwendet, um damit effizient Elektrizität zu erzeugen (US-Nr. 5.793.119, erteilt 1998).

1996 und 1998 folgen zwei weitere Patente, zum einen ein thermoelektrischer Kühler (US-Nr. 5.837.928, erteilt 1998), und zum anderen ein Motorblock, der thermoelektrische Materialien enthält, die während des Betriebs einen Gleichstrom erzeugen (US-Nr. 6.029.620, erteilt 2000). Über irgendwelche Umsetzungen ist nichts zu finden.

Weitere Anmeldungen der 1990er Jahre stammen beispielsweise von der Owens-Corning Fiberglas Corp. gemeinsam mit der Oceaneering Space Systems (US-Nr. 5.605.047, 1995/1997); der Citizen Watch Co. Ltd. aus Tokio (US-Nr. 5.897.330, 1995/1999); der Raytheon Co. (US-Nr. 6.509.520, 1995/2003), der Northern Telecom Ltd. in Montreal (US-Nr. 5.884.486, 1997/1999); oder der Schweizer Nestec S.A. in Vevey (US-Nr. 6.158.224, 1999/2000).

Im Jahr 1998 entwickeln Wissenschaftler des Forschungsinstituts Fahrzeugtechnik an der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (HTW Dresden) unter der Leitung von Prof. Gennadi Zikoridse ein neues Konzept für die Stromversorgung von Kraftfahrzeugen, das auf dem thermoelektrischen Effekt beruht. Anstatt mit einer Lichtmaschine, wird der Strom hier mittels spezieller Halbleiter aus der Abwärme des Kühlsystems und/oder den heißen Abgasen des Motors gewonnen.

2008 ist man dort im Rahmen der Sächsischen Landesexzellenzinitiative am Exzellenzcluster European Centre für Emerging Materials and Processes (ECEMP) beteiligt – und arbeitet an dem Thema ,Keramische Mehrkomponentenwerkstoffe für kostengünstige thermoelektrische Systeme zur Erhöhung des energetischen Wirkungsgrades und gleichzeitigen Verbesserung der Prozeßüberwachung in Maschinen und Anlagen (TECer)’. Über irgendwelche Umsetzungen ist bislang nichts zu erfahren.

In den späten 1990er Jahren veröffentlicht die Firma Nissan Motors die Untersuchungsergebnisse ihrer ATEG, bei denen als thermoelektrisches Material Siliziumgermanium verwendet wird. In Testbedingungen, die den Betriebsbedingungen eines 3,0 l-Benzinmotors im Bergrennen-Modus bei 60,0 km/h entsprechen, produziert der Nissan-ATEG 35,6 W.

Etwas überraschend klingt ein Patent von Ronald J. Parise aus Suffield, Connecticut, aus dem Jahr 1999 (US-Nr. 5.936.193), da es als Titel ein Oxymoron trägt: Nighttime Solar Cell. Da fragt man sich doch, wie das funktionieren soll.

Aus der Beschreibung geht hervor, daß sich einer der beiden Halbleiter der thermoelektrischen Photovoltaik-Zelle in einer abgeschlossenen Zelle mit vermindertem atmosphärischem Druck befindet, um den Strahlungsenergie-Wärmeaustausch mit dem schwarzen Nachthimmel als Kältepol zu erhöhen – und dadurch eine erhöhte elektrische Energieerzeugung zu erreichen. Von einer Umsetzung ist allerdings nichts bekannt geworden.

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