Ein internationales Wissenschaftlerteam konnte erstmals die Möglichkeit demonstrieren, mithilfe einer optischen Diode direkt aus der Kälte des Weltalls eine messbare Menge Strom zu gewinnen. Das zum Himmel gerichtete Infrarot-Halbleitergerät nutzt den Temperaturunterschied zwischen Erde und Weltraum zur Energieerzeugung.
„Das riesige Universum selbst ist eine thermodynamische Ressource“, erklärt Shanhui Fan, einer der Autoren der Studie. „Aus Sicht der optoelektronischen Physik besteht eine sehr schöne Symmetrie zwischen der Sammlung ein- und ausgehender Strahlung.“
Im Gegensatz zur Nutzung von Energie, die auf die Erde gelangt, wie es bei herkömmlichen Solarmodulen der Fall ist, ermöglicht eine negative optische Diode die Erzeugung von Elektrizität, wenn Wärme die Oberfläche verlässt und zurück in den Weltraum strömt. Indem das Wissenschaftlerteam sein Gerät in den Weltraum richtete, dessen Temperatur sich dem absoluten Nullpunkt nähert, konnte es einen Temperaturunterschied erzielen, der groß genug ist, um Energie zu erzeugen.
„Die Energiemenge, die wir mit diesem Experiment gewinnen konnten, liegt derzeit deutlich unter der theoretischen Grenze“, ergänzt Masashi Ono, ein weiterer Autor der Studie.
Die Wissenschaftler errechneten, dass ihr Gerät in seiner jetzigen Form etwa 64 Nanowatt pro Quadratmeter erzeugen könnte. Das ist eine äußerst geringe Energiemenge, aber in diesem Fall ist der Proof of Concept selbst wichtig. Die Autoren der Studie können das Gerät künftig optimieren, indem sie die quantenoptoelektronischen Eigenschaften der in der Diode verwendeten Materialien verbessern.
Berechnungen haben gezeigt, dass das von Wissenschaftlern entwickelte Gerät unter Berücksichtigung atmosphärischer Effekte theoretisch nach einigen Verbesserungen fast 4 Watt pro Quadratmeter erzeugen kann, etwa eine Million Mal mehr, als sie während des Experiments erreicht haben, und zwar durchaus genug, um kleine Geräte mit Strom zu versorgen, die nachts arbeiten müssen. Im Vergleich dazu erzeugen moderne Solarmodule zwischen 100 und 200 Watt pro Quadratmeter.
Während die Ergebnisse für Himmelsrichtungsgeräte vielversprechend sind, weist Shanhu Fang darauf hin, dass das gleiche Prinzip auch für die Wiederverwertung der von Maschinen abgestrahlten Wärme angewendet werden könnte. Derzeit konzentrieren er und sein Team sich darauf, die Leistung ihres Instruments zu verbessern.
Forschung in einer wissenschaftlichen Veröffentlichung des American Institute of Physics (AIP).
Source: 3dnews.ru