Forschern ist es durch einen neuartigen Prozess gelungen, Abwärme deutlich effizienter in Strom umzuwandeln. Dadurch könnte verschwendete Energie zurückgewonnen werden, um die Stromnetze zu entlasten. Die Hintergründe.
Die Energiewende birgt große Herausforderungen. Denn einerseits steigt der Bedarf an Elektrizität, während andererseits Energie verschwendet wird, da sie nicht in der gewünschten Form zur Verfügung steht.
So verpuffen beispielsweise große Mengen an Wärmeenergie, die etwa während der Müllverbrennung entstehen, die Verbraucher aber nicht als Fernwärme oder Elektrizität nutzen können.
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Ein Grund dafür ist auch, dass die Umwandlung von Wärmeenergie in Elektrizität nur einen sehr bescheidenen Wirkungsgrad hat. Das möchte ein Forscherteam des NIST und der Universität von Colorado jedoch ändern.
Neuer Prozess wandelt Abwärme effizient in Strom um
Verläuft alles nach Plan, könnte die Methode allein dem US-amerikanische Energiesektor Einsparungen in Höhe von 100 Milliarden US-Dollar pro Jahr verschaffen. Damit das funktioniert, reihten die Forscher Hunderttausende mikroskopisch kleine Zellen aus Galliumnitrid auf einen Silizium-Wafer auf. Anschließend entfernten sie das Silizium so weit, dass nur noch eine dünne Schicht übrig blieb.
Das Forscherteam wickelte die Silizium-Galliumnitrid-Blätter anschließend um Rohre, die Wärmeenergie anhand von Dampf transportierten. Durch die neuartige Galliumnitrid-Schicht erfolgte die Übertragung von Wärme auf das Silizium deutlich langsamer. Das Material hat also deutlich mehr Zeit, um die eintreffende Wärme in Elektrizität umzuwandeln.
Forscher wollen den Prozess weiter optimieren
Neben dem Einsatz in Kraftwerken sehen die Forscher auch einen potenziellen Einsatz bei der Kühlung von Computerchips. Bis zu einer flächendeckenden Anwendung in der Industrie sind dennoch weitere Experimente notwendig.
Denn die Forscher möchten im nächsten Schritt an Strukturen arbeiten, die ausschließlich auf Silizium basieren und eine bessere Struktur aufweisen. Dann ließe sich die Produktion besser skalieren und die Industrie könnte das Material in ihren Fabriken anwenden. Am Ende profitiert davon auch die Umwelt, da ohnehin schon vorhandene Energie besser genutzt wird.
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