Gerät erzeugt Licht aus dunkler Kälte

Aber nur geringe Mengen

Im Fachmagazin “Joule” erläutern Forscher aus Kalifornien, wie Lämpchen oder kleine Sensoren künftig mit einer Art umgekehrter Solarzelle versorgt werden könnten: Sie brauche nicht Licht, sondern Dunkelheit zur Stromerzeugung, schreibt Jan Dönges auf spektrum.de. Ein überraschend simples Gerät könne bei Nacht in geringen Mengen Strom erzeugen, aber genug, um ein LED-Licht zu betreiben oder einen kleinen Sensor. Geht es nach den Erfindern um Aaswath Raman von der University of California Los Angeles und  der Stanford University, könnte das Gerät dort eingesetzt werden, wo Stromanschlüsse Mangelware sind.

Kernstück ist ein handelsüblicher thermoelektrischer Generator, ein so genanntes Peltier-Element*), das elektrische Energie erzeugt, wenn eine seiner Seiten wärmer ist als die andere. Bislang hätten Entwickler immer versucht, diese Temperaturdifferenz mit Hilfe einer Wärmequelle zu erzeugen. Beispielsweise werden Systeme entwickelt, bei denen die sonst ungenutzte Abwärme eines Ofens dazu eingesetzt wird, ein wenig Strom zu erzeugen.

Aus dem Abstract von Raman et al.: “Während Solarzellen tagsüber eine dezentrale Stromerzeugung ermöglicht haben, gibt es nachts keine vergleichbare Alternative. In diesem Bericht zeigen wir einen kostengünstigen, modularen Mechanismus zur regenerativen Stromerzeugung in der Nacht, indem wir die kalte Dunkelheit des Weltraums nutzen. Wir verwenden einen passiven Kühlmechanismus, der als strahlende Himmelskühlung bekannt ist, um die kalte Seite eines thermoelektrischen Generators mehrere Grad unter der Umgebung zu halten. Die Umgebungsluft erwärmt die warme Seite des thermoelektrischen Generators, wobei die entstehende Temperaturdifferenz in nutzbaren Strom umgewandelt wird. Wir demonstrieren experimentell 25 mW/m2 Stromerzeugung und validieren ein Modell, das die Leistung des Geräts genau erfasst. Weiterhin zeigen wir, dass das Gerät eine lichtemittierende Diode direkt mit Strom versorgen kann und so Licht aus der Dunkelheit des Raumes selbst erzeugt.

Bei ihren Tests auf einem Hausdach in Stanford bei Dezember-Kälte stellten sie einen Temperaturunterschied bis 2 °C zwischen Ober- und Unterseite fest. Daraus erzeugte ihr schuhkartongroßes Testobjekt eine Leistung von knapp 0,8 MW – genug für eine LED-Lampe. Die Kosten für den Prototyp beliefen sich auf weniger als 30 US-Dollar, wobei der Generator am teuersten gewesen sein dürfte, so Dönges weiter: In warmen, trockenen Gebieten sollte die Temperaturdifferenz zwischen Ober- und Unterseite auf sechs bis sieben Grad anwachsen und das Gerät damit ein halbes Watt pro Quadratmeter liefern, es könnte also möglich sein, ein Handy aufzuladen oder eine Nachtlampe zu betreiben.

*) Ein Peltier-Element (nach Jean Peltier, 1785–1845) ist ein elektrothermischer Wandler, der  bei Stromdurchfluss eine Temperaturdifferenz oder bei Temperaturdifferenz einen Stromfluss erzeugt. Peltier-Elemente können sowohl zur Kühlung als auch – bei Stromrichtungsumkehr – zum Heizen verwendet werden. Eine übliche Abkürzung für Peltier-Elemente und Peltier-Kühler ist TEC (engl. thermoelectric cooler)  – nach wikipedia.org/Peltier-Element).

->Quellen: