Ein großer Durchbruch steht bevor: ein neuartiges Solarpanel, das mit Regentropfen arbeitet. In Frankreich ist es üblich zu sagen, dass dies den Bewohnern der Bretagne entgegenkommen dürfte, einer der Regionen Frankreichs, in denen es am meisten regnet.
In Frankreich und für viele Franzosen ist es eine Selbstverständlichkeit: In der Bretagne regnet es. Obwohl dies nicht immer der Fall ist, gehören die wichtigsten Städte im Nordwesten Frankreichs regelmäßig zu den feuchtesten Orten Frankreichs.
Und alle sind sich einig: Wenn es regnet, gibt es keine Sonne. Wie wäre es dann mit dem Einsatz von Solarmodulen?
Nun, chinesische Wissenschaftler beschäftigen sich derzeit mit dem Thema und arbeiten an einem neuen Typ von Solarmodulen, die in der Sonne und bei Regenwetter funktionieren.
Obwohl diese Technologie noch in den Kinderschuhen steckt und eine kommerzielle Anwendung noch in weiter Ferne liegt, verspricht die Innovation große Auswirkungen auf den Bereich der erneuerbaren Energien.
Dies bedeutet faktisch, dass die Stromversorgung nicht mehr von der direkten Verfügbarkeit der Sonnenstrahlen abhängig wäre und somit eine Lösung für Unterbrechungen in der Energieproduktion wäre.
Eine Innovation, die sowohl Regen als auch Sonne nutzt
Solarenergie erfreut sich weltweit großer Beliebtheit und hat sich zu einer der wirtschaftlichsten Energiequellen entwickelt. Dies ist auf eine Kombination aus technologischen Fortschritten und einem anhaltenden Rückgang der Produktionskosten zurückzuführen, die in den letzten Jahren um 10 % gesunken sind. Doch selbst mit den besten Solarmodulen stoppt die Energieproduktion, wenn die Sonne hinter den Wolken verschwindet oder untergeht.
In diesem Zusammenhang erhält das Projekt der Universität Soochow in China seine volle Bedeutung. Diese Initiative basiert auf der Nutzung eines physikalischen Phänomens, des triboelektrischen Effekts (der berühmten statischen Elektrizität), um die Energie von Regentropfen zu nutzen, ein Phänomen, das in herkömmlichen Solarsystemen bisher nicht genutzt wurde.
Das Prinzip des triboelektrischen Effekts: Energiegewinnung aus Regen
Der triboelektrische Effekt bezeichnet die Erzeugung einer elektrischen Ladung durch die Reibung zweier unterschiedlicher Materialien. Soochow-Ingenieuren ist es gelungen, diesen Ansatz mit einer herkömmlichen Solarzelle zu kombinieren, indem sie ein Hybridsystem entwickelt haben, das einen triboelektrischen Nanogenerator, kurz TENG (Triboelectric Nanogenerator), integriert. Dieses Gerät nutzt die Bewegung von Regentropfen auf der Oberfläche des Panels, um zusätzlichen Strom zu erzeugen.
Das in Soochow entwickelte Konzept besteht darin, zwei dünne Schichten aus transparentem Polymer auf einer geneigten Photovoltaikzelle zu platzieren. Wenn Regentropfen auf die Oberfläche treffen, erzeugen sie eine statische elektrische Ladung, wodurch die Fähigkeit des Panels, Strom zu erzeugen, auch ohne direkte Sonneneinstrahlung erhöht wird.
Ein innovatives Design mit vielen Anwendungsmöglichkeiten
Baoquan Sun, einer der Forscher hinter dieser Innovation, präzisierte, dass das entwickelte Gerät besonders leicht sei. Ihm zufolge könnte diese Technologie in mobilen und flexiblen Geräten Anwendung finden, beispielsweise in intelligenter Kleidung oder tragbaren elektronischen Geräten.
« Dank unseres einzigartigen Designs erhalten wir ein leichtes Gerät. Zukünftig planen wir die Integration in mobile und flexible Geräte, beispielsweise in elektronische Kleidung. Der Wirkungsgrad der Ausgangsleistung muss jedoch noch verbessert werden, bevor er in der Praxis angewendet werden kann. » Baoquan Sun
Sun räumt jedoch ein, dass noch Verbesserungen erforderlich sind, insbesondere bei der Effizienz der Energieerzeugung, bevor diese Technologie in großem Maßstab eingesetzt werden kann.
Sun ist jedoch optimistisch, was die Zukunft dieses Projekts angeht. Er schätzt, dass dank der rasanten Entwicklung der Technologien im Bereich der erneuerbaren Energien innerhalb von drei bis fünf Jahren ein kommerzieller Prototyp entstehen könnte.
Geteilte Meinungen von Experten aus der Solarbranche
Obwohl diese neue Technologie auf großes Interesse stößt, ist sie auch Gegenstand von Debatten innerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft. Varun Sivaram, Solarenergieexperte beim Council on Foreign Relations in den Vereinigten Staaten und Autor eines Nachschlagewerks über Solarenergie, hält die Idee eines Hybridgeräts, das die kinetische Energie von Regentropfen nutzt, für ein vielversprechendes Konzept. Er würdigt insbesondere den technischen Einfallsreichtum des Projekts und betont:
„Bei diesem Ansatz gibt es viele faszinierende Innovationen, einschließlich der Verwendung einer einzigen Doppelfunktionsschicht, die sowohl als Komponente des TENG als auch als Lichtfalle für die Solarzelle dient. »
Sivaram weist jedoch darauf hin, dass die derzeit durch Regen erzeugte Energiemenge nicht ausreicht, um einen signifikanten Einfluss auf die Gesamtproduktion zu haben. Seiner Meinung nach ist es noch ungewiss, ob diese Technologie den Solarenergiesektor kurzfristig wirklich revolutionieren kann.
Professor Keith Barnham vom Imperial College London vertritt eine ähnliche Ansicht. Obwohl er anerkennt, dass das chinesische System kompakter und möglicherweise effizienter ist, glaubt er, dass triboelektrische Energie nicht unbedingt die geeignetste Lösung ist:
„Windkraft ist mit Abstand die effizienteste und ergänzendste Energiequelle zur Photovoltaik – und sie funktioniert auch bei Regen sehr gut. »
Auf dem Weg zu konkreten Anwendungen triboelektrischer Nanogeneratoren (TENG)
Obwohl TENGs aufgrund ihres geringen Wirkungsgrads bisher nicht die Begeisterung von Solarexperten geweckt haben, bieten sie in anderen Bereichen interessante Perspektiven. Diese Geräte, die durch die Reibung zweier Materialien Strom erzeugen, könnten in Umgebungen eingesetzt werden, in denen geringe Energiemengen ausreichen.
Sie könnten beispielsweise in Touchscreens integriert werden, wo durch einfache Fingerbewegungen auf dem Bildschirm der Akku aufgeladen werden könnte. Darüber hinaus könnten auch Vibrationen, die von Autos auf Straßen oder Fußgängerschritten erzeugt werden, in elektrische Energie umgewandelt werden. Obwohl sich die Technologie also noch in der Entwicklung befindet, eröffnet sie den Weg für viele praktische Anwendungen, die verschiedene Sektoren verändern könnten.
Eine vielversprechende Technologie, aber noch in der Entwicklung
Obwohl die an der Universität Soochow entwickelte Innovation unbestreitbar vielversprechend ist, muss sie noch einige Herausforderungen meistern, bevor sie sich als praktikable Lösung im Bereich der erneuerbaren Energien etabliert. Die Stromerzeugung aus Regentropfen ist zwar attraktiv, erfordert aber dennoch erhebliche Effizienzsteigerungen.
Allerdings ist es, wie bei vielen wissenschaftlichen Innovationen, möglich, dass diese Technologie in den kommenden Jahren eine unvorhergesehene Richtung einschlägt und sich in einer praktischeren Form offenbart. In jedem Fall eröffnet die Idee, dass Solarmodule auch bei schlechtem Wetter funktionieren, aufregende neue Möglichkeiten für die Zukunft sauberer Energie.
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