Aus dem Auf und Ab der Wellen Strom gewinnen
Das stetige Auf und Ab der Wellen wollen Forscher nutzen, um Strom zu gewinnen. Dabei sollen die Wellen nicht etwa Turbinen antreiben, sondern den triboelektrischen Effekt nutzen. Den gibt es auch, wenn man einen Luftballon an den Haaren reibt.
US-Forscher wollen die Kraft der Wellen nutzen, um Flächen auf und ab zu bewegen, zwischen denen sich Spannungen entwickeln. Dieser Strom kann gespeichert werden. Dieser so genannte triboelektrische Effekt entsteht auch, wenn man beispielsweise einen Luftbalon an den Haaren reibt.
Foto: Sven Hoppe/dpa
Ein Luftballon, der übers Haar streicht, wird elektrisch aufgeladen und bleibt haften. Wenn man ihn entfernt knistert es – die elektrische Energie entlädt sich in Form von winzigen, kaum sichtbaren Blitzen. Diesen , triboelektrischen Effekt wollen amerikanische Forscher nutzen, um Energie aus Meereswellen zu gewinnen. Denn es knistert auch zwischen Flüssigkeiten und bestimmten Feststoffen, wenn man sie mit Gewalt trennt. Wenn solch ein Gerät im Wasser steht, könnten die Wellen die Trennung übernehmen.
Das ist jedenfalls die Idee von Zhong Lin Wang und seinen Team vom Georgia Institute of Technology in Atlanta. Sie haben einen wellengetriebenen Generator entwickelt, der immerhin schon so viel Strom erzeugt, dass er den Akku eines Mobiltelefons laden kann. Dazu bauten sie einen Tank aus Kunststoff – allerdings nicht im Meer, sondern zunächst im Labor.
Stromgewinnung mit der Wellenbewegung des Meeres: Ein Prototyp amerikanischer Wissenschaftler nutzt hierzu den triboelektrischen Effekt. Um die Fläche zu vergrößern, haben die Forscher nanogroße Pyramiden genutzt, von denen das Wasser außerdem besonders gut abtropft. Rechts zu sehen ist die abnehmende Effizienz der Stromgewinnung mit steigender Wassertemperatur.
Quelle: Wiley-VCH
Die Ober- und Unterseite im Inneren des Tanks beklebten sie mit Kupferfolie. Zwischen den beiden Kupferfolien sollte sich die Spannung aufbauen. Auf die obere Folie klebten sie zudem eine weitere Schicht aus Polydimethylsiloxan, einem Kunststoff auf Siliziumbasis. Dessen Oberfläche ist mit nur nanometergroßen Pyramiden übersäht.
Beim Eintauchen ins Wasser entsteht Spannung
Den Tank füllten die Forscher mit deionisiertem Wasser und tauchten die Pyramiden ein. Wie beim Luftballon werden durch den Kontakt Kunststoffmoleküle ionisiert – sie tragen plötzlich negative elektrische Ladungen. Jetzt hievten die Forscher die Pyramiden aus dem Wasser, auf dessen Oberfläche sich positive Ladungen gebildet hatten. Die durch die Trennung entstehende Spannung ließ sich als Strom nutzen. Durch ständiges Senken und Heben des Deckels entstanden in schneller Folge Stromstöße.
Um die Effektivität zu erhöhen imprägnierten Zhong Lin Wang und seine Kollegen den Kunststoff, sodass an seiner Oberfläche praktisch kein Wasser haftet, ähnlich wie an einem eingefetteten Gegenstand. Damit erhöhten sie die Spannung. Den unregelmäßigen Stromfluss bändigten sie mit einem Kondensator und einem Gleichrichter. So erzeugten sie einen Gleichstrom, der 60 LEDs zum Leuchten brachte – oder einen Akku auflud.
Effekt funktioniert auch im Meer mit Salzwasser
Tests zeigten, dass der Effekt auch bei Verwendung von Salzwasser funktioniert, wenn auch nicht so effektiv wie mit deionisiertem Wasser. Deshalb denken die Forscher aus Atlanta daran, das Heben und Senken der Pyramiden Meereswellen zu überlassen. Da deren Bewegung eher gemächlich ist sind die Pausen zwischen zwei Stromstößen relativ groß. Das lässt sich mit sehr großen Kondensatoren ausgleichen.
Interessant dabei: Je höher die Wassertemperatur, umso geringer ist die Stromausbeute. Das bedeutet: Die Apparatur sollte möglichst in sehr kaltem Meerwasser stehen, um viel Strom zu produzieren.
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