Verfahren zur Energiegewinnung aus Abwärme vorgestellt
Überall wo Strom fließt, verwandelt sich ein Teil der elektrischen Energie in Wärme. An diesem physikalischen Grundprinzip wird sich so schnell auch nichts ändern. [br]
Dennoch könnte es in ferner Zukunft durch ein, in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins "Nature" vorgestelltes, Verfahren möglich sein, einen Teil dieser eigentlich verloren gegangenen Energie wieder in elektrischen Strom zurückzuverwandeln. Entwickelt wurde dieses Verfahren von einer Gruppe Wissenschaftler der Universität von Kalifornien unter Leitung von Professor Peidong Yang.
Das Prinzip, welches sich dahinter verbirgt, ist das der Thermoelektrizität. Thermoelektrische Elemente können auf zwei unterschiedliche Arte genutzt werden. Legt man eine elektrische Spannung an, kühlt sich das Element auf der einen Seite ab, während sich die andere Seite erwärmt. Der zweite Effekt ist genau der umgekehrte Fall, nämlich das bei einer Erwärmung des Elements ab einer bestimmten Temperatur ein elektrischer Strom zu fließen beginnt.
Genau diesen Effekt machen sich Professor Yang und sein Team zunutze. Als Thermoelektrikum verwenden sie dabei Silizium, welches in seiner normalen Form eher schlecht thermoelektrische Eigenschaften besitzt. Durch eine spezielle Behandlung lassen sich diese jedoch so weit verbessern, dass das Material zu schon kommerziell genutzten Elementen wie Wismud-Tellur oder Blei-Tellur vergleichbare Leistungen liefert.
Quelle: (Bild: University of California, Berkley)
Elektronenmikroskop-Aufnahme eines Nanodrahtes aus Silizium. (Quelle: A. Hochbaum)
Ein gutes Thermoelektrikum braucht also eine gute Strom- und gleichzeitig eine niedrige Wärmeleitfähigkeit. Normalerweise leitet Silizium beides sehr gut, wie jeder Besitzer einer modernen Grafikkarte bestätigen kann. Stellt man daraus jedoch 50 Nanometer feine Drähte her, reduziert sich die Wärmeleitfähigkeit von Silizium auf ein Hundertstel des normalen Wertes, während sich die Stromleitfähigkeit so gut wie gar nicht ändert.
Neben dem Einsatz in Hybrid-Fahrzeugen, um mit Hilfe der vom Motor erzeugten Abwärme die Batterien des Elektromotors wieder aufzuladen, bietet sich auch der Computer als Anwendungsgebiet an. So könnte man mit den Nanodrähten zum Beispiel versuchen die Laufzeit von Notebooks weiter zu erhöhen.
Allerdings ist es noch ein weiter Weg bis dahin. So kennen die Wissenschaftler noch immer nicht den genauen Grund dafür, warum Nanodrähte aus Silizium ihre Wärmeleitfähigkeit einbüßen, was derzeit einer weiteren Effizienzsteigerung im Wege steht.
