Strom aus Infrarotstrahlung der Erde

Forscher glauben dass sich aus der zurück ins All gehenden Infrarotstrahlung der Erde, tausende Terrawatt an erneuerbaren Strom gewinnen lassen.

Solarenergie mal anders

Das klassische Prinzip der Solarenergie via Photovoltaikanlagen und Co. ist ja allen bekannt das es aber auch theoretisch anders gehen kann vermutlich nicht. Laut Physikern aus der Harvard Universität lässt sich rein Theoretisch die Wärmestrahlung der Erde nutzen, denn diese strahlt einen Teil der Sonnenenergie als Infrarotstrahlung wieder zurück ins All aus. Diese Infrarotstrahlung wollen die Wissenschaftler nutzen und zu Strom machen. In dem Fachmagazin „Proceedings of the National Academy of Sciences“ äußerten sich Federico Capasso und Steven J. Byrnes zu der Technologie um die die Wärmestrahlung der Erde zu nutzen.

Wie soll dies Funktionieren?

Zwei mögliche Technologien kommen hierfür in Frage, die erste nutzt ebenso wie die zweite die Temperaturunterschiede und ähnelt einen Solarthermischen Generator. Sie besteht aus zwei Platten, Platte 1. hat die Temperatur der Erde ist somit Warm und Platte 2. ist die über Platte 1. liegende kalte Platte. Die kalte Platte leitet äusserst effizient Wärme nach oben und kühlt dabei ab. Dieser Effekt heißt Strahlungskühlung. Platte 1 hingegen hat diesen Effekt nicht, somit kommt es zu einen Temperaturgefälle, woraus sich Energie und somit Strom gewinnen lässt. Die 2. Variante gleicht eher einer Photovoltaikanlage. Eine Antenne erzeugt mit Hilfe einer Diode eine positive Spannung, wenn sie eine höhere Temperatur als ein Widerstand hat. Mit der Antenne, die Infrarotstrahlung in den Himmel ableitet und sich durch die Abstrahlung selbst abkühlt, senkt auch die Temperatur des Widerstands gegenüber der Diode. Somit lässt sich dann Strom erzeugen. Die zweite Variante wollen Federico Capasso und Steven J. Byrnes nutzen

Pro und Kontra der zweiten Variante

Kontra: Statt der knappen 200 Watt die sich mit Photovoltaikanlagen auf einen Quadratmeter erzeugen lassen, bring es diese Methode gerade mal auf 20 Watt pro Quadratmeter. Pro: Durch das Prinzip der Wärmestrahlung lässt sich effizient auch in der Nacht Strom gewinnen. Kontra: Die Antennen stellen technologisch für solch eine Anwendung kein großes Problem dar, jedoch müsse in die Dioden für diesen Einsatz noch jede Menge Entwicklungsarbeit investiert werden. Pro: Die Menge am Energieertrag ist gigantisch, rund 100.000 Terrawatt strahlt die Erde ab. Die Menschheit hingegen benötigte vor knapp 5 Jahren, inklusive aller Energiegewinnungsformen (Fossile, Erneuerbarer und Nuklearenergie), lediglich 15 Terrawatt an Leistung und sogar nur 3 Tw. der Energie waren Strom.
Zum Kostenpunkt kann man sich derzeit noch nicht äussern da sich diese Technologie noch in der Entwicklungsphase befindet. Hoffnung dass dies bald auch kein Problem mehr darstellen sollte geben jedoch die Fortschritte der Entwicklung bei den Solarzellen die Erzielt wurden.

Realisierung möglich?

Nach den Fortschritten in Nano- und Mikrotechnologie sowie Mikroelektronik, sind sich die Forscher einig das sich diese Technologie realisieren lässt. Jedoch gibt es noch einige Klippen zu umschiffen um dieses Vorhaben umzusetzen. Vor allem bereitet das Entwickeln einer hocheffizienten Diode, die niedrige Spannung optimal auffängt und 100 Prozentige Leistung erzielt, Schwierigkeiten. Auch die Geschwindigkeit der Dioden bereitet Schwierigkeiten, die Dioden müssen da es sich um Infrarot Signale handelt mindestens 30 Trillionen pro Sekunde schalten.
Problemlösungstaktik Nummer 1. Wäre die Entwicklung genau solch einer Infrarotdioden. Weitere Lösungsansätze wären Tunnel-Dioden oder ballistische Dioden. Noch ein Ansatz wäre die Anhebung der niedrigen Spannung auf ein Niveau mit dem die jetzigen Dioden Arbeiten können.

 

Bild: © Depositphotos.com/egal

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