Kein Strom & dunkel? Die „Solarzelle“ für die Nacht ist da:

Ja – richtig gelesen: Die „Solarzelle“ für die Nacht ist da! Wenngleich noch in den Kinderschuhen steckend, wurde (entgegen der allgemeinen annahmen) Praktisch nachgewiesen & umgesetzt, dass es dennoch Funktioniert! Klar: Diese Technik wird nicht unser aller Energieproblem lösen, aber: Sie ist in der Lage, dort ein Licht aufgehen zu lassen, wo es bisher keinerlei Strom-Infrastruktur bzw. Technik gegeben hatte, auch in der Nacht wenigstens eine Lampe leuchten zu lassen … schauen wir es uns an:

Aus dem englischen Übersetzt – Original Artikel / Veröffentlichung zum Ende des Artikels verlinkt!


Einführung:

Die Stromerzeugung mit erneuerbaren Energien hat im vergangenen Jahrhundert ein breites Spektrum an grundlegenden und angewandten Natur- und Ingenieurwissenschaften motiviert. Während die Photovoltaik einen tragfähigen kommerziellen Weg angeboten hat, um dieses Ziel sowohl am Netz als auch im kleinen Maßstab am Tag zu erreichen, bleibt die Realisierung einer kleinen, dezentralen erneuerbaren Stromerzeugung nachts ohne Speicherung eine Herausforderung.

Dieser Mangel an Möglichkeiten bei Nacht stellt eine besondere Herausforderung für die 1,3 Milliarden Menschen weltweit dar, die keinen zuverlässigen Zugang zu Strom haben; eine Bevölkerung, die ein Viertel der Bevölkerung der Dritten Welt ausmacht.

Der Strombedarf dieser ländlichen Bevölkerung in den Entwicklungsländern steigt stark an, wobei drei Anwendungen von besonderem Interesse sind: Handy-Ladung, Kochen und Beleuchtung. Lichtlösungen für ressourcenbeschränkte, netzferne Gemeinschaften haben mit einer Reihe von implementierten Ansätzen weltweit großes Interesse geweckt.

Solarleuchten haben bei dieser Aufgabe Fortschritte gemacht, erfordern aber, da der Beleuchtungsbedarf nachts in Spitzenzeiten steigt, die Kopplung von Photovoltaik- oder Solarthermiemodulen an eine Batterie, was zu hohen Kosten führt.

Eine modulare Art der nächtlichen Stromerzeugung ohne Speicherung hätte daher direkte und erhebliche Auswirkungen auf die Beleuchtungsanwendung. Neben der Beleuchtung könnte eine breite Palette von netzfernen Sensoren mit geringem Stromverbrauch auch nachts von einer modularen Stromerzeugungsquelle profitieren.

Thermodynamisch gesehen muss es für jeden Energieumwandlungsprozess, um nützliche Arbeiten wie z.B. Strom zu erzeugen, eine heiße Quelle und eine kalte Senke geben. Die meisten erneuerbaren Ansätze zur Stromerzeugung, einschließlich Photovoltaik und Solarthermie, basieren auf der Nutzung der Sonne als heiße Quelle und der Umgebung der Erde als Kühlbecken.

Bildquelle: „Raman Generator“

Nachts gibt es jedoch keine solche allgegenwärtige und leicht zugängliche heiße Quelle für den Antrieb eines Wärmemotors. Auf der anderen Seite gibt es eine allgegenwärtige Kaltwanne, die bisher weitgehend ignoriert wurde: die Kälte des Weltraums. Die Nutzung der Umgebungsluft um die Erdoberfläche herum als Wärmequelle und Raum als Kühlbecken würde es also ermöglichen, einen neuartigen Nachtwärmekraftwerk zu betreiben und nachts Strom zu erzeugen.

Bemerkenswert ist, dass der Zugang zur Kälte des Weltraums tatsächlich durch Strahlungswärmeübertragung zwischen einer himmelwärts gerichteten Oberfläche und dem Weltraum möglich ist. Ein erheblicher Teil der Wärmestrahlung einer himmelwärts gerichteten Oberfläche kann durch die Atmosphäre in den Weltraum gelangen und ermöglicht eine passive Strahlungskühlung der Oberfläche bis weit unter die Umgebungslufttemperatur.

(A) Schematic of the low-cost night-time thermoelectric generator device and its key components.

(B) Photo of the device in rooftop testing

Bildquelle: Figure 1


Was leistet diese „Solarzelle“ ? Ja … hier wird natürlich deutlich, dass es (bisher) kaum mehr als zur Betreibung einer LED reicht. Aber es wurde auch noch keinerlei bzw. so gut wie keine Ingenieursarbeit geleistet. Es handelt sich, wie eingangs schon erwähnt, um eine Technik in den Kinderschuhen. Dennoch sollte jedem doch einLEUCHTEN, dass selbst die kleinste Lichtquelle besser ist, als nichts – oder? Zumal diese Technik ohne Akkus auskomm, was sie alleine aus dem Grunde schon, sehr interessant macht … Zu den derzeitigen Leistungen:

Zusammenfassung

Ein großer Teil der Weltbevölkerung hat noch immer keinen Zugang zu Strom, insbesondere nachts, wenn Photovoltaikanlagen nicht mehr in Betrieb sind. Die Möglichkeit, nachts Strom zu erzeugen, könnte eine grundlegende Voraussetzung für ein breites Anwendungsspektrum sein, einschließlich Beleuchtung und Sensoren mit geringer Leistung.

Hier zeigen wir eine kostengünstige Strategie, um die Kälte des Raums durch Strahlungskühlung zur Stromerzeugung mit einem handelsüblichen thermoelektrischen Generator zu nutzen.

Im Gegensatz zu herkömmlichen thermoelektrischen Generatoren koppelt unser Gerät die kalte Seite des thermoelektrischen Moduls an eine himmelwärts gerichtete Oberfläche, die Wärme an die Kälte des Raumes abgibt und deren warme Seite durch die Umgebungsluft erwärmt wird, so dass nachts Strom erzeugt werden kann.

Das bedeutet:

Wir demonstrieren experimentell 25 mW/m2 Stromerzeugung und validieren ein Modell, das die Leistung des Geräts genau erfasst. Weiterhin zeigen wir, dass das Gerät eine lichtemittierende Diode direkt mit Strom versorgen kann und so Licht aus der Dunkelheit des Raumes selbst erzeugt.


Ja! 25 mW/m2 ist nicht viel, aber immer noch mehr als nichts … auch das erwähnte ich ja schon. Ich bin der Meinung, dass ganze hat Potenzial, ganz besonders in jenen Regionen der Erde, wo eine Strom-Infrastruktur eben kaum zu Realisieren ist – da extrem Kostenintensiv. Was diese Menschen zu allererst benötigen ist, eine Technik, die (für den Anfang) ohne zusätzliche Kostentreiber auskommt: Wie z.B. Akkus, welche den Preis für die jeweilige Technik erhöhen.

Ich wurde letztens immer wieder (in den Sozialen Netzwerken) immer Mal wieder gefragt, was ICH tun würde, was ich z.B. zur veränderung mir einfallen lassen würde, um das leben von unzähligen Menschen in der (sogenannten) „3. Welt“ zu verbessern? Eine Antwort haben wir hier gerade thematisiert … eine ganz andere andere, würde auf so einfache Dinge wie eine Waschmaschine und ein stabiles Mobilfunknetz fallen …

Waschmaschinen & Mobilfunk? Ja! Eine kurze Erklärung:

Eine Frau irgendwo in Afrika hätte, bevor sie mit ihrem selbst produzierten Gemüse und dem Vorhaben, es auf dem nächsten Markt verkaufen zu wollen, viele Vorteile, wenn sie zuvor via Mobilfunknetz in Erfahrung bringen könnte, wo & auf welchem Markt sie die bestmöglichen Preise für ihre Erzeugnisse bekommen würde. Grundlage hierfür ist ein Stabiles Netz.

Das wiederum funktioniert nur, wenn die junge Dame (der Mann wäscht ja bekanntlich kaum die wäsche!!!) nicht den halben Tag im nächstbesten „Wasserloch“ die Wäsche für die ganze Familie per Hand waschen müsste …

Schon an so einem Beispiel wird deutlich, wie wichtig so (für uns) banale Dinge wie ein stabiles Mobilfunknetz & sogar eine Waschmaschine sein können …

Tagsüber scheint die Sonne – Solarzellen, für eine (sehr einfache) Art der Waschmaschine sind stand der Technik … „Solarzellen“ für die Nacht, um nach Sonnenuntergang ein paar Dinge noch erledigen zu können, ohne auf Akkus angewiesen zu sein, die zudem mit zusätzlichen kosten verbunden sind, wären praktische und machbare Ergänzung ihrer Lebensqualität & damit der ganzen Familie & des ganzen Dorfes …


So sollte Technik gedacht werden … in Zukunft …um zumindest die gröbsten Probleme zu lösen!


Checkt die Erfindung von Elektro-Ingenieur Aaswath Raman von der University of California, Los Angeles unter der Webseite:

Generating Light from Darkness


© Alpha Rocking

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