Autarkie ist in greifbarer Nähe – Nachts kann Strom vom Dach gewonnen werden

Nachts mit Solarzellen Strom erzeugen

Damit Solarzellen Strom erzeugen können, benötigen sie für gewöhnlich Sonnenlicht, das natürlicherweise nur tagsüber zur Verfügung steht. Nachts sinkt die Produktivität der Module dadurch auf Null. Forschern der Universität Stanford soll es nun aber gelungen sein, dieses Problem zu beheben und auch in der Nacht mit Solarpanels Strom zu generieren. Wie die Website Interesting Engineering berichtet, testeten im vergangenen Oktober Wissenschaftler rund um den Elektroingenieur Sid Assaworrarit auf dem Dach der Stanford Universität ein Solarmodul, welches mit einem thermoelektrischen Generator ausgestattet wurde, um dessen nächtliche Leistungsfähigkeit zu untersuchen. Die Konditionen waren gut, da mehrere Nächte lang am kalifornischen Himmel keine einzige Wolke zu sehen war. Unter diesen Bedingungen verlief das Experiment erfolgreich. Nach Angaben von Interesting Engineering soll das getestete Gerät nachts etwa 50 Milliwatt pro Quadratmeter erzeugt haben. „Ich denke, das ist wahrscheinlich eine Rekordzahl“, sagt Assaworrarit gegenüber der Website. Mit einigen Verbesserungen und einem optimierten Standort, könnte die Stromerzeugung laut Assaworrarit aber noch deutlich gesteigert werden. „Die theoretische Grenze liegt wahrscheinlich bei etwa ein bis zwei Watt pro Quadratmeter“, gibt der Forscher bekannt. „Das ist keine große Zahl, aber es gibt viele Anwendungen, bei denen diese Art von Nachtenergie nützlich wäre.“

Neue Solarzellen könnten Batterien überflüssig machen

Die neue Technologie könnte überall nützlich sein, wo bisher für den nächtlichen Strombedarf Batterien eingesetzt werden müssen. Da gewöhnlich Solarmodule nur tagsüber arbeiten, muss für die Energiebereitstellung in der Nacht der erzeugte Strom für die spätere Nutzung in Batterien gespeichert werden. Dieser Umstand bringt gleich zwei Nachteile mit sich. Erstens sind die notwendigen Batterien durchaus teuer und zweitens verlieren diese mit der Zunahme der Ladezyklen erheblich an Kapazität. Durch die nächtliche Stromerzeugung mit thermoelektrischen Generatoren kann auf viele Batterien verzichtet werden. Da es sich bei den Geräten außerdem um Festkörpergeneratoren handle, erstrecke sich die Lebensdauer laut Assaworrarit so ziemlich ins Unendliche.

Laut Interesting Engineering hat etwa eine Milliarde Menschen keinen Zugang zu einem Stromnetz. Diese Personen sind bei der Stromversorgung unter anderem von Solarenergie abhängig. Tagsüber könne man sich in diesen Gebieten auf die Solarpanels verlassen, nachts sei dies aber nicht der Fall. Die neu entwickelten Solarmodule könnten hier Abhilfe schaffen. Ebenso angewiesen auf nächtliche Energie seien viele Wissenschaftler und Forschungsprojekte auf der ganzen Welt. Für die durchgehende Untersuchung von beispielsweise Wetterbedingungen oder Tierarten in den entlegensten Ecken des Globus, könnten die nachtaktiven Solarpanels den benötigten Strom generieren und den Bedarf von Batterien deutlich reduzieren.

Infrarotstrahlung macht Stromerzeugung bei Nacht möglich

Die Stromerzeugung bei Nacht bewerkstelligen die Forscher der Universität Stanford mit der Nutzung von Infrarotstrahlung. „Tagsüber kommt Licht von der Sonne herein und trifft auf die Solarzelle, aber während der Nacht passiert so etwas wie das Gegenteil“, erklärt Assawaworrarit gegenüber Interesting Engineering. Von der Sonne empfange die Erde ständig eine enorme Menge an Energie in Höhe von 173.000 Terrawatt. Wolken, atmosphärische Partikel und schneebedeckte Oberflächen würden rund 30 Prozent dieser Energie direkt wieder in den Weltraum reflektieren. Der Rest erwärme den Planeten. Diese Wärme verbleibe aber, bis auf eine gewisse durch den Treibhauseffekt bedingte Menge, nicht auf der Erde. Über Infrarotstrahlung gebe praktisch jeder Gegenstand, der wärmer als der absolute Nullpunkt ist, die aufgenommene Energie wieder ab. Dabei handle es sich um eine Art Licht, das aufgrund seiner langen Wellenlänge nicht vom menschlichen Auge wahrgenommen werden kann. „Es geht tatsächlich Licht aus [vom Solarpanel], und wir nutzen das, um nachts Strom zu erzeugen. Die Photonen, die in den Nachthimmel hinausgehen, kühlen die Solarzelle tatsächlich ab“, erläutert Assawaworrarit. Die himmelwärts austretenden Photonen nehmen die Wärme mit sich und verlassen die Erde Richtung Weltall. Wenn nachts keine Wolken am Himmel sind, die die Infrarotstrahlungen wieder auf den Planeten zurückwerfen, erwärmt sich die Luft um das Solarmodul bei gleichzeitiger Abkühlung der Oberfläche des Geräts. Diesen Temperaturunterschied zwischen dem ein paar Grad kühleren Solarpanel und der Umgebungsluft, machen sich Assawaworrarit und seine Kollegen über einen thermoelektrischen Generator für die Stromerzeugung zunutze.

Nicolas Flohr / Redaktion finanzen.net

MfG Hans-Jürgen Heesen

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