Energie durch Hitze: Das Konzept Thermophotovoltaik

Wenn schon der Sommer sich bislang eher von seiner nassen, als von seiner warmen Seite zeigt, soll an dieser Stelle zumindest ein Thema aufgegriffen werden, wo Hitze eine elementare Rolle spielt. Maschinen durchziehen unseren Alltag und werden zuhauf eingesetzt. Wieso also nicht die Hitze, die diese abstrahlen dafür nutzen, elektrischen Strom zu erzeugen. Aus Hitzeenergie wird elektrische Energie: Das ist das Konzept der Thermophotovoltaik.

Auch Maschinen können einen Energiebeitrag leisten

Nach wie vor wird ein Großteil unseres Energiebedarfs mit fossilen Brennstoffen gedeckt, aber diese Form der Energieversorgung ist endlich und hat ein Ablaufdatum. Die Zukunft der Energieversorgung ist nachhaltig und ein Teil dessen wird bereits über die Nutzung natürlicher Ressourcen wie Wind, Wasser und Sonne erzeugt. Eine zusätzliche Energiequelle soll die Thermophotovoltaik darstellen. Dieses Konzept ist nicht neu und verfolgt den Ansatz, nicht das sichtbare Licht der Sonne, sondern die unsichtbaren Infrarotstrahlen mittels geeigneter Halbleiter in elektrische Energie umzuwandeln oder ein Schritt weitergedacht, das Konzept auf Automotoren oder industrielle Maschinen zu übertragen. Bei der Nutzung von Maschinen werden durch die Hitzeentwicklung Infrarotstrahlen abgestrahlt, welche durch eine Maschine aufgefangen und in elektrischen Strom umgewandelt werden könnten. Vorstellbar wäre dadurch beispielsweise in einem Auto die durch die Hitzeabstrahlung des Motors gewonnene Energie zum Speisen der Autobatterie zu nutzen oder bei industriellen Großmaschinen ein Teil des benötigten Stroms über Thermophotovoltaik zu gewinnen.

Weiterhin noch Zukunftsmusik, aber ein Schritt in die richtige Richtung

Das Prinzip der Thermophotovoltaik wird bereits seit der Mitte der 1950er-Jahre erforscht, bisher war der Wirkungsgrad der Umwandlung allerdings zu gering, um eine wirkliche Alternative darzustellen, aber ein Team der Duke University hat es jetzt geschafft, ein kleines Gerät zu entwickeln, welches in einer Laborumgebung einen recht hohen Wirkungsgrad aufweisen konnte. Dieses kleine Gerät weist eine Fläche von 8 x 8 Pixeln auf und soll aus einem Material bestehen, welches mit besonders hoher Effizienz Infrarotstrahlen aufnehmen und absondern kann sowie bei der Absorbierung von Hitzeenergie seine Temperatur hält, was einen Einsatz auch bei Raumtemperatur ermöglichen würde. Ein weiterer Umstand, der für einen höheren Wirkungsgrad sorgt, ist die Möglichkeit, bei dem Gerät die einzelnen Pixel in den Eigenschaften separat zu konfigurieren.

Von einer praktischen Nutzbarkeit dieser Technologie sind wir nach wie vor weit entfernt, aber die Entwicklung in dieser Sektor geht rasch voran und da Thermophotovoltaik eine Technologie mit sehr viel Potential ist, kann man mit ziemlicher Sicherheit davon ausgehen, dass sie unseren Alltag mittelfristig stark beeinflussen wird.


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