Energie vom Nachthimmel – Solarzellen auf den Kopf gestellt

Wissenschaftler haben kürzlich einen Weg gefunden, ein LED durch Nutzung der nächtlichen Kälte mit Energie zu versorgen. Ein Prototyp des Gegenstücks zur Sonnenenergie wurde auf dem Dach dem Stanford Campus in Kalifornien getestet. Eine größere Version dieses nächtlichen Energieerzeugers könnte eines Tages hoffentlich Räume beleuchten, Handys aufladen oder andere Elektronikgeräte in abgelegenen oder ressourcenarmen Gegenden antreiben, in denen es nachts an Strom mangelt. Energie vom Nachthimmel könnte also ganz bald zur alltäglichen Realität werden.

Nach Sonnenuntergang sind Solarzellen inaktiv

Energie vom Nachthimmel – Solarzellen auf den Kopf gestellt solarfarm bei sonnenuntergang

Wie kann man denn Energie vom Nachthimmel gewinnen?

Das Herzstück des Prototyps besteht aus einem thermoelektrischen Generator, der Strom erzeugt, wenn eine seiner Seiten kühler als die andere ist. Klingt schon ein bisschen wie Sci-Fi, schöpf aber Inspiration von natürlichen Prozessen.

Die dem Himmel zugewandte Seite ist an einer Aluminiumplatte befestigt, die unter einer transparenten Abdeckung versiegelt und von einer Isolierung umgeben ist, um die Wärme davon abzuhalten. Diese Platte bleibt kühler als die Umgebungsluft, indem sie die absorbierte Wärme als Infrarotstrahlung abgibt. Eine ähnliche Methode treibt auch NASAs Curiosity Rover auf Mars an. Sein thermoelektrischer Generator bezieht Wärme aus Plutoniumstrahlung.

Tatsächlich ist diese Energie vom Nachthimmel ein hundertprozentig natürlicher Prozess. Wenn nachtsüber keine Wolken vorhanden sind, um Wärme einzufangen, können Objekte eine niedrigere Temperatur als die Umgebungsluft erreichen. Genau deshalb können Grashalme an klaren Herbstmorgen gefroren sein, auch wenn die Lufttemperatur über dem Gefrierpunkt liegt. Menschen haben diesen Effekt seit vielen Jahrtausenden ausgenutzt. Vor sechstausend Jahren bauten Perser im heutigen Iran und Afghanistan riesige bienenstockförmige Strukturen namens Yakhchal (Eishaus), die diesen passiven Kühleffekt nutzten, um Eis in der Wüste zu erzeugen und zu speichern.

Eis in der Wüste? Ja, mit diesem schlauen Trick!

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Ein erfolgreicher Test eines Prototyps

Ingenieur Wei Li und Kollegen von der Stanford University testeten einen 20 cm großen Prototyp ihres Geräts in einer klaren Dezembernacht. Der Generator erzeugte etwa 25 Milliwatt Leistung pro Quadratmeter – genug, um eine kleine LED anzutreiben. Das Team schätzt, dass weitere Designverbesserungen, wie beispielsweise eine bessere Isolierung der Kühlplatte, die Produktion auf mindestens 0,5 Watt pro Quadratmeter steigern könnten.

Die Stromerzeugung ist immer viel geringer als bei Solarzellen, die in der Regel mindestens 100 Watt pro Quadratmeter produzieren. Dieser Nachtgenerator kann aber äußerst nützlich für Notstromversorgung oder für netzunabhängige Menschen sein. Das Team plant, den Generator für Stromversorgung entfernter Wetterstationen oder für andere Umweltsensoren einzusetzen. Dies kann sich besonders in Polargebieten als effektiv erweisen, in denen monatelang kein Sonnenlicht scheint.

Das Gerät soll viel kostengünstiger sein als Solarzellen

Energie vom Nachthimmel – Solarzellen auf den Kopf gestellt der prototyp des teams

Im Notfall können selbst die kleinsten Strommengen überlebenswichtig sein

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