Gut minus 50 Grad Celsius herrschen im Durchschnitt auf dem Mars, doch in der Radionuklidbatterie des Mars Rover Curiosity ist es mehrere hundert Grad heißer. Aus solchen Temperatur-differenzen Strom zu gewinnen, hat sich im Weltraum seit 1969 bewährt. Damals setzte Apollo 12 eine Basisstation auf dem Mond ab, in der ein thermoelektrischer Generator (TEG) fünf Jahre lang diverse Geräte versorgte. Inzwischen interessieren sich auch Automobilindustrie und Energieerzeuger für diese Technik, denn bei der Verbrennung fossiler Kraftstoffe entsteht gut 1000 Grad Celsius heißes Abgas. Weltweit arbeiten Forscher nun daran, auch Temperaturunterschiede von nur wenigen Grad zu nutzen, um beispielsweise Messfühler unabhängig zu betreiben. Solche energieautarken Sensoren, die ihre Daten über Funk weitergeben, eignen sich insbesondere zur Überwachung von Motoren oder kritischer Infrastruktur wie Brücken und Tunnel.

Alle thermoelektrischen Generatoren basieren auf einem nach seinem Entdecker benannten Effekt: Der deutsche Physiker Thomas Johann Seebeck (1770 – 1831) hatte beobachtet, dass eine Temperaturdifferenz zwischen den Kontaktstellen zweier verschiedener Metalle eine Kompassnadel ausschlagen ließ. Er hielt dies für ein magnetisches Phänomen. Heute wissen wir, dass freie Ladungsträger am wärmeren Ende eines Festkörpers auf ein geringfügig höheres Energieniveau versetzt werden als die am kälteren. Während beide Enden zuvor dieselbe Ladungsdichte hatten, bauen sich nun ein Ladungsunterschied und damit eine elektrische Spannung auf. Deshalb fließt ein Strom, der durch den Temperaturunterschied getrieben ist. Das Pendant dazu ist der Peltier-Effekt: Indem sie elektrischen Strom verbrauchen, kühlen entsprechende Module beispielsweise Lebensmittel in Hotel-Minibars oder empfindliche Bauteile in elektronischen Schaltungen.

Dass thermoelektrische Stromgeneratoren noch nicht zu einem festen Baustein der Energiewende geworden sind, hat zwei Gründe: Zum einen kostet es einigen Aufwand, die Temperaturdifferenz aufrechtzuerhalten; zum anderen setzen TEGs die eingesetzte Energie im Vergleich zur Fotovoltaik oder zu Windkraftanlagen schlecht um, haben also einen schlechten Wirkungsgrad. ...