In jüngerer Zeit wurden Konzepte zur Nutzung von Abwärmeströmen mit Dampfkreisläufen vorgestellt, wobei ein Potenzial von etwa 15 % unter Laborbedingungen zur Verbrauchsenkung aufgezeigt wurde. Im Beitrag wird eine Systematik gezeigt, und es werden wichtige Verfahren kurz vorgestellt. Unter anderem werden neben den Dampfkreisläufen thermisch angetriebene Klimatisierung, thermische Kraftstoffaufwertung sowie die direkte Wandlung thermischer in elektrischer Energie angesprochen. Im Hinblick auf die Auslegung von thermoelektrischen Generatoren (TEG), die Abgaswärme in elektrische Energie wandeln, wurden entsprechende Wärmeübertrager ausgelegt und dazu ein Auslegungsprogramm erarbeitet, das anhand von Prüfstandsexperimenten validiert wurde. Im Beitrag wird die Methodik zur Berechnung von Wärmeübertragern zur Abwärmenutzung anhand des thermoelektrischen Generators erläutert. Bei thermoelektrischen Generatoren ist dabei die Besonderheit, dass ein Mehrschichtenaufbau beschrieben werden muss, der insbesondere die funktionale Schicht mit den thermoelektrischen Modulen umfasst. Es wird der Nachweis erbracht, dass mit dem Berechnungsprogramm das Temperaturfeld und die elektrische Leistung von thermoelektrischen Generatoren mit ausreichender Genauigkeit berechnet werden kann. Insbesondere wird auch der Zielkonflikt zwischen Effizienz der Wärmeübertragung und dem zulässigen Druckverlust aufgezeigt. Für verschiedene Fahrzustände wird abgeleitet, welche elektrischen Leistungen mit thermoelektrischen Generatoren im Abgasstrang erzielt werden können, was als Grundlage für die Abschätzung des Verbrauchminderungspotenzials dienen kann. Abschließend wird beispielhaft die Integration eines thermoelektrischen Generators in den Abgasstrang eines Versuchsfahrzeuges beleuchtet.

The objectives in engine and vehicle development are motivated by the increasing demands of reduction in fuel consumption and emissions. With respect to these challenges the trans-formation and recuperation of waste heat has gained a rising attention. Lately, various car manufactures have presented concepts for the utilization of waste heat by means of a steam cycle, which showed a potential of up to 15% in reduction of fuel consumption at laboratory conditions Generally, different methods for the transformation of heat flux are applicable. In this paper a methodology as well as the most important concepts are presented. Addition-ally to the steam cycle, thermally powered air conditioning, thermally activated fuel reforming and the direct conversion of thermal to electrical energy are described. For all concepts the extraction of the waste heat is an essential first step, whereas the design of the heat exchangers faces big challenges. The heat exchanger have to fit into the confined available space, yet they have to meet certain requirements: they must not have a negative impact on the ICE, exhaust system or cooling system but nevertheless they have to extract a substantial amount of heat for the subsequent process. With regard to the design of a ther-moelectric generator (TEG) that converts heat directly to electrical energy, heat exchangers have been designed and a software-tool has been developed that had been validated with experiments on the test-bench. In this paper, the method for the calculation of heat exchang-ers for waste heat recovery with thermoelectric generators is described. A thermoelectric generator consists of several layers, in particular of the functional layer with thermoelectric modules. It is demonstrated that the simulation tool predict the temperature pattern and the electrical power output with an adequate accuracy. In particular, the conflict of objectives between the efficiency of heat transfer and the acceptable pressure loss is depicted. The electrical power output of the TEG is calculated for various driving conditions which can be used for the prediction of reduction in fuel consumption. Finally, the integration of a thermoelectric generator in the exhaust system of an experimen-tal vehicle is highlighted.