Ein Großteil der weltweit verwendeten Energie kommt weiterhin aus fossilen Energiequellen. Allerdings wird die Tatsache, dass die Nutzung fossiler Brennstoffe mittelfristig negative Auswirkungen auf das Klima und die Umwelt generell hat, immer breiter anerkannt. Dank der Entwicklungen, die in den letzten Jahrzehnten im Bereich der erneuerbaren Energien stattfanden, sind wir inzwischen auf dem Weg in eine Zukunft, in der fossile Brennstoffe immer mehr an Bedeutung verlieren und die Gesellschaft sich verstärkt auf erneuerbare Energiequellen verlässt. Ein Teil dieser Zukunft könnte es sein, die Hitze, die von diversen Maschinen ausgestrahlt wird, zu nutzen, um daraus elektrische Energie zu gewinnen.


Bild: Xinyu Liu, Duke University

Neue Art von erneuerbarer Energie

Erneuerbare Energien werden in absteigender Reihenfolge zumeist in Form von Sonnen-, Wind- und Wasserenergie gewonnen. Vor allem die Solartechnologie hat in den letzten Jahren große Sprünge gemacht und wird zudem immer günstiger. Weltweit gibt es eine Vielzahl von Unternehmen, deren Ziel es ist, die Welt vollständig von fossiler Energie zu befreien, darunter beispielsweise Tesla. Neben den klassischen erneuerbaren Energien arbeiten Wissenschaftler weltweit an etwas ausgefalleneren Methoden zur Energiegewinnung, wie etwa die Produktion von Strom aus der kinetischen Energie, die Menschen beim Gehen hervorbringen.

Zwei Forscher der Duke University wollen nun eine andere Form von Energie nutzbar machen: Hitzeenergie. Diese wird überall dort abgestrahlt, wo Maschinen am Werk sind – egal, ob es sich um einen Automotor oder eine große industriell eingesetzte Maschine handelt. Die Forscher entwickelten ein kleines Gerät, das diese Energie in elektrische Energie umwandeln können. Dazu fängt es die abgestrahlten Infrarot-Strahlen auf und wandelt diese um. Dieser Prozess wird als Thermophotovoltaik bezeichnet.


Energie aus Infrarotstrahlung

Das Konzept der Thermophotovoltaik ist nicht neu. Mehrere Teams weltweit experimentieren damit, statt dem sichtbaren Licht der Sonne die unsichtbaren Infrarotstrahlen bzw. die Hitze in elektrische Energie umzuwandeln. Der große Durchbruch gelang diesbezüglich jedoch noch nicht – das Gerät des Teams der Duke University könnte aber ein großer Schritt in die richtige Richtung sein.

Das entwickelte Gerät besteht aus einer Fläche von 8×8 individuellen Pixeln, die jeweils 120×120 Mikrons messen Diese bestehen aus einem Metamaterial, das es ermöglicht, mit hoher Effizienz Infrarotstrahlen aufzunehmen und abzugeben. Die Forscher haben das Gerät so konstruiert, dass seine Konfiguration für jedes Pixel einzeln geändert werden kann.

Während das Gerät Hitzeenergie absorbiert, ändert das Material die Temperatur nicht, was bedeutet, dass die thermophotovoltaische Umwandlung bei Raumtemperatur stattfinden kann.

…this new infrared emitter could provide a tailored way to collect and use energy from heat. There is a great deal of interest in utilizing waste heat, and our technology could improve this process„, so Willie Padilla, der an der Entwicklung des Geräts beteiligt ist, in einer Pressemitteilung der Optical Society.

Die Technologie hat vielfältige Einsatzmöglichkeiten

Die Technologie könnte beispielsweise eingesetzt werden, um die von einem Automotor abgestrahlte Wärme zu nutzen, um daraus elektrische Energie zu gewinnen, mit der die Batterie des Wagens geladen werden kann. Noch effizienter könnte die Technologie in der Industrie genutzt werden.

Außerdem kann das Gerät auch als Infrarot-Transmitter genutzt werden. So konfiguriert könnte das Gerät als Fremd-Feind-Identikator in Kampfsituationen oder als Infrarot-Projektor genutzt werden.

Am interessantesten ist aber die Anwendung als thermophotovoltaischer Wandler. Bisher ist es nicht gelungen, diese Technologie praktisch nutzbar zu machen. Doch dank des Teams der Duke University sind wir nun wieder ein Stück näher an einer Zukunft ohne fossile Energie.

via Inhabitat

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1 Kommentar

  1. Achmed Khammas

    19. April 2017 at 00:58

    Bislang kannte ich diese Technik unter dem Namen Thermophotovoltaik. Dazu gibt es schon einiges an Vorarbeiten, sie hier (z.B.): http://www.buch-der-synergie.de/c_neu_html/c_04_10_sonne_pv_typen_4.htm#Thermophotovoltaik

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