Energie sparen mit Peltier-Technik

01 Februar 2016

Das Peltierelement erzeugt mithilfe eines Stromflusses eine Temperaturdifferenz und ermöglicht so feine Temperierprozesse in einem begrenzten Temperaturbereich. Es kann zum Kühlen und zum Heizen eingesetzt werden. Die Wirkung dieses Bauteils beruht auf dem Peltier-Effekt (benannt nach seinem Entdecker Jean Peltier). Demnach kommt es beim Kontakt von zwei Halbleitern mit unterschiedlicher Dotierung unter Stromzufuhr zu einer Temperaturdifferenz, da Wärme von einer Seite zur anderen „gepumpt“ wird. An der einen Kontaktstelle erfolgt eine Abkühlung, während sich die andere Stelle erwärmt. Durch eine Änderung der Stromrichtung erfolgt die Kühlung bzw. Erhitzung auf der jeweils anderen Seite des Peltierelements.

Vorteile der Peltier-Technik

Eine Temperierung mit Peltier-Technik verfügt über große Vorteile gegenüber herkömmlicher Kompressortechnik. Zunächst gibt es im Gegensatz zur Kompressoranlage beim Peltierelement keine beweglichen Bauteile oder Verschleißteile, sodass ein wartungsfreies und nahezu vibrationsfreies Arbeiten möglich wird. Ein Kompressor ist zwar kraftvoller und kann in Kaskadenschaltung extreme Tief-Temperaturen und schnellere Temperaturwechsel erzielen, allerdings ist mit der Peltier-Technik eine enorm hohe Regelgenauigkeit durch bis zu 10.000 Schaltungen pro Sekunde realisierbar. Weiterhin ist ein Temperiersystem mit Peltier-Technik nicht nur umweltfreundlich sondern auch extrem energiessparend: Regelt man die Soll-Temperatur des Peltierelements nahe der Raumtemperatur, arbeiten die Elemente sehr sparsame und genau, da durch die geringe Schaltzeiten ein Minimum an Energie eingetragen bzw. abgeführt werden kann. Auf diese Weise kann eine Energieeinsparung von bis zu 90% gegenüber der konventionellen Kompressortechnik erreicht werden.

Der Nachteil der Peltier-Technik ist, dass sich der Wirkungsgrad des Peltierelements mit höherer Temperaturdifferenz verringert, da mit steigendem Stromfluss auch der Widerstand des Leiters wächst.
Momentan liegt der sinnvolle Temperaturbereich für Anwendungen bei ca. +/-0 bis +70°C.

Typische Anwendungen:

Stabilitätsprüfung, Bebrüten, Kristallzucht, PCR, Keimung, Umweltprüfung, Lagerung, Tierhaltung

Stephan Schäufele - post author

Stephan Schäufele ist Gründer und Geschäftsführer bei GREIF Laborlösungen GmbH und betreut Kunden beim Thema Laborgeräte.

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