Herkömmliche Solartechnologie absorbiert Sonnenlicht, um die Spannung zu reduzieren. Seltsamerweise können sich einige Materialien in die entgegengesetzte Richtung bewegen und Energie erzeugen, indem sie Wärme in den kalten Nachthimmel abstrahlen. Eine Gruppe von Ingenieuren aus Australien demonstrierte diese Theorie in Aktion, indem sie eine Technologie nutzten, die üblicherweise in Nachtsichtbrillen verwendet wird, um Strom zu erzeugen.
Bisher produziert der Prototyp nur eine geringe Menge Strom und ist wahrscheinlich keine wettbewerbsfähige erneuerbare Energiequelle, aber in Kombination mit der vorhandenen Photovoltaik-Technologie kann er eine kleine Menge an Energie nutzen, die von Solarzellen bereitgestellt wird, um sich nach langer Hitze abzukühlen Tag bei der Arbeit.
„Photoelektrizität, die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität, ist ein künstlicher Prozess, den Menschen entwickelt haben, um Sonnenenergie in Elektrizität umzuwandeln“, sagt Phoebe Pearce, Physikerin an der University of New South Wales. „In diesem Sinne ist der thermoradiative Prozess analog: Wir leiten die im Infrarotbereich fließende Energie von der warmen Erde in das kalte Universum um.“ Indem Sie die Atome in jedem Material dazu zwingen, mit Wärme zu schwingen, bringen Sie ihre Elektronen dazu, niederenergetische Pulsationen elektromagnetischer Strahlung in Form von Infrarotlicht zu erzeugen. Egal wie schwach dieses elektronische Flimmern ist, es ist immer noch in der Lage, einen langsamen Stromfluss zu starten. Dazu wird lediglich eine elektronische Einbahnampel namens Diode benötigt. Eine Diode, die aus der richtigen Kombination von Elementen besteht, kann Elektronen bewegen und gleichzeitig ihre Wärme langsam an eine kühlere Umgebung abgeben.
In diesem Fall besteht die Diode aus Quecksilber-Cadmium-Tellurid (Quecksilber-Cadmium-Tellurid (MKT)). Die Fähigkeit von MCT, Licht im mittleren und fernen Infrarot zu absorbieren und in Strom umzuwandeln, wird bereits in Geräten verwendet, die Infrarotlicht erkennen. Was nicht ganz klar war, war, wie dieser spezielle Trick effektiv als tatsächliche Energiequelle genutzt werden könnte.
Bei Erwärmung auf etwa 20°C erzeugte einer der getesteten MCT-Photovoltaik-Detektoren eine Leistungsdichte von 2,26 ml pro Quadratmeter. Das reicht natürlich nicht aus, um einen Krug Wasser für den Morgenkaffee aufzukochen. Für diese kleine Aufgabe benötigen Sie wahrscheinlich genügend MCT-Panels, um mehrere Stadtblöcke abzudecken. Aber das ist nicht wirklich der Punkt, da es auf dem Gebiet noch sehr früh ist, um über ein echtes Ergebnis zu sprechen, und die Technologie das Potenzial hat, sich in Zukunft erheblich weiterzuentwickeln.
„Im Moment ist die Demonstration der Thermostrahlungsdiode sehr leistungsschwach. Eine der Herausforderungen bestand darin, es tatsächlich zu erkennen“, sagt der leitende Forscher Ned Ekins-Dowkes. Aber die Theorie besagt, dass die Technologie letztendlich etwa 1/10 der Leistung einer Solarzelle erzeugen könnte. Bei dieser Effizienz könnte es sich lohnen, MCT-Dioden in typische PV-Netzwerke einzuflechten, damit sie die Batterien noch lange nach Sonnenuntergang aufladen.
Um es klar zu sagen, die Idee, einen kühlenden Planeten als Quelle für niederenergetische Strahlung zu nutzen, beschäftigt Ingenieure seit einiger Zeit. Verschiedene Methoden haben unterschiedliche Ergebnisse gezeigt, alle mit ihren eigenen Kosten und Vorteilen. Indem wir jedoch die Grenzen jedes einzelnen austesten und seine Fähigkeit, mehr Infrarot zu absorbieren, optimieren, können wir eine Reihe von Technologien entwickeln, die in der Lage sind, jeden Tropfen Energie aus fast jeder Art von Abwärme herauszupressen.
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