Thermoelektrischer Generator: Stanford-Forscher lassen Solarmodule nachts Strom erzeugen

Die Kosten für die Produktion von Solarstrom sind in den letzten Jahren massiv gesunken. In sonnenreichen Gegenden – etwa in der chilenischen Wüste – handelt es sich schon jetzt um die preiswerteste Form der Stromerzeugung. Sie kann zudem auch vergleichsweise einfach dezentral zum Einsatz gebracht werden. So gibt es weltweit noch immer rund eine Milliarde Menschen ohne Zugang zu einem öffentlichen Stromnetz. Solarmodule können hier dafür sorgen, dass trotzdem elektrische Geräte genutzt werden können. Das Problem allerdings: Die Sonne scheint nur tagsüber. In der Nacht wird also kein Strom produziert. Bisher wird dieses Problem mithilfe von Batterien gelöst. Diese sind allerdings nicht ganz preiswert. Außerdem verlieren sie im Laufe der Zeit an Speicherkapazität und müssen ersetzt werden. Dadurch entstehen große Mengen an Elektroschrott, die nicht immer fachgerecht entsorgt werden. Forscher der Stanford Universität haben daher nun eine alternative Lösung entwickelt.

Bild: user:Quistnix [CC BY 1.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/1.0)]

Nachts geben die Solarmodule Wärme ab

Sie haben auf dem Dach eines Universitätsgebäudes ein Solarmodul installiert, das auch nachts Strom erzeugt. Dafür machten sie sich einen besonderen Effekt zunutze. Wenn die Sonne nämlich tagsüber ihre Energie in Richtung Erde schickt, erwärmt sich dort alles. Diese Wärme verbleibt aber nicht vollständig auf dem Planeten. Stattdessen wird sie nachts über Infrarotstrahlung wieder ins All zurückgesendet. Jeder Gegenstand, der wärmer als der absolute Nullpunkt ist, sendet daher Photonen in Richtung Weltall und kühlt dadurch ab. Dies wiederum hat einen Temperaturunterschied zwischen der Oberfläche des Gegenstandes und der umliegenden Lufttemperatur zur Folge. Diesen machen sich die Forscher mithilfe eines thermoelektrischen Generators zunutze und produzieren so auch nachts Strom. Eine Einschränkung muss allerdings gemacht werden: Der Ansatz funktioniert bei freiem Himmel am besten. Denn andernfalls sorgen die Wolken dafür, dass die Infrarotstrahlung reflektiert wird, was den Kühlungseffekt reduziert.

Die Ausbeute ist deutlich geringer als am Tag

Auch bei optimalen Bedingungen auf dem Dach der Universität kamen die Forscher allerdings nur auf einen Wert von 50 Milliwatt pro Quadratmeter. Zwar gehen sie davon aus, dass durch gezielte Optimierungen zumindest noch 2 Watt pro Quadratmeter erreicht werden können. Auch dieser Wert muss aber eingeordnet werden. So gibt es bereits Solarmodule, die tagsüber auf Werte von 200 Watt pro Quadratmeter kommen. Auch die neuen Solarmodule sorgen also keineswegs für eine konstante Stromproduktion bei Tag und Nacht. Zumindest produzieren sie aber bei Dunkelheit überhaupt Strom. Da nachts in der Regel auch die Stromnachfrage sinkt, könnte dies schon ausreichen, um zumindest einen Teil der heute genutzten Batterien einzusparen und so den anfallenden Elektroschrott zu verringern. Zudem könnte die Forschung profitieren. Denn auch abgelegene Sensoren und Messgeräte ließen sich so ohne Batterie dauerhaft mit Strom versorgen.

Via: Interesting Engineering