{"id":61960,"date":"2020-08-25T02:33:00","date_gmt":"2020-08-25T00:33:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=61960"},"modified":"2020-08-24T10:34:10","modified_gmt":"2020-08-24T08:34:10","slug":"auch-nachts-gruenstrom","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/auch-nachts-gruenstrom\/","title":{"rendered":"Auch nachts Gr\u00fcnstrom"},"content":{"rendered":"\n

Forscher entwickeln effizientes kosteng\u00fcnstiges System zur Stromerzeugung bei Nacht<\/p>\n\n\n\n

Forscher der Stanford University haben eine netzunabh\u00e4ngige, kosteng\u00fcnstige modulare Energiequelle entwickelt, die nachts effizient Strom erzeugen kann. Das System nutzt kommerziell erh\u00e4ltliche Technologie und k\u00f6nnte schlie\u00dflich dazu beitragen, den Bedarf an n\u00e4chtlicher Beleuchtung in st\u00e4dtischen Gebieten zu decken oder in Entwicklungsl\u00e4ndern f\u00fcr Beleuchtung zu sorgen \u2013 so ein Artikel in Science Daily<\/em><\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Obwohl Solarenergie viele Vorteile mit sich bringt, h\u00e4ngt ihre Nutzung stark von der Verteilung des Sonnenlichts ab, das an vielen Orten begrenzt sein kann und nachts \u00fcberhaupt nicht zur Verf\u00fcgung steht. Systeme, die tags\u00fcber erzeugte Energie speichern, sind in der Regel teuer und treiben so die Kosten f\u00fcr die Nutzung der Sonnenenergie in die H\u00f6he.<\/p>\n\n\n\n

Um eine preiswertere Alternative zu finden, suchten Forscher unter der Leitung von Shanhui Fan von der Stanford University<\/a> nach einer Strahlungsk\u00fchlung. Dieser Ansatz nutzt die Temperaturdifferenz, die sich aus der von der Umgebungsluft absorbierten W\u00e4rme und dem Strahlungsk\u00fchlungseffekt des kalten Raums ergibt, zur Stromerzeugung.<\/p>\n\n\n\n

Optimierter Strahlungsk\u00fchlungsansatz<\/strong><\/p>\n\n\n\n

In der Zeitschrift Optics Express<\/em> der Optical Society (OSA)<\/a> demonstrieren die Forscher theoretisch einen , der 2,2 Watt pro Quadratmeter mit einem Dachger\u00e4t erzeugen kann, das weder eine Batterie noch externe Energie ben\u00f6tigt. Das ist etwa das 120-fache der Energiemenge, die experimentell nachgewiesen wurde, und reicht aus, um modulare Sensoren zu betreiben, wie sie beispielsweise in Sicherheits- oder Umweltanwendungen eingesetzt werden.<\/p>\n\n\n\n

\u201cWir arbeiten an der Entwicklung einer leistungsstarken, nachhaltigen Lichterzeugung, die jedem \u2013 auch in Entwicklungs- und l\u00e4ndlichen Gebieten \u2013 Zugang zu zuverl\u00e4ssigen und nachhaltigen, kosteng\u00fcnstigen Energiequellen f\u00fcr die Beleuchtung bietet\u201d, sagte Lingling Fan, Erstautor der Studie. \u201cEine modulare Energiequelle k\u00f6nnte auch netzunabh\u00e4ngige Sensoren, die in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, mit Strom versorgen und dazu dienen, die Abw\u00e4rme von Kraftfahrzeugen in nutzbare Energie umzuwandeln.<\/p>\n\n\n\n

Maximierung der Energieerzeugung durch thermoelektrischen Stromgenerator<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Eine der effizientesten Methoden zur Stromerzeugung durch Strahlungsk\u00fchlung ist die Verwendung von thermoelektrischen Stromgeneratoren<\/a>. Diese Vorrichtungen verwenden thermoelektrische Materialien zur Stromerzeugung, indem sie die Temperaturunterschiede zwischen einer W\u00e4rmequelle und der k\u00fchlen Seite der Vorrichtung oder des Strahlungsk\u00fchlers in eine elektrische Spannung umwandeln.<\/p>\n\n\n\n

In der neuen Arbeit optimierten die Forscher jeden Schritt der thermoelektrischen Stromerzeugung, um die n\u00e4chtliche Stromerzeugung von einem Ger\u00e4t zu maximieren, das auf einem Dach verwendet werden sollte. Sie verbesserten die Energiegewinnung, so dass mehr W\u00e4rme aus der Umgebungsluft in das System str\u00f6mt, und integrierten neue kommerziell erh\u00e4ltliche thermoelektrische Materialien, die die Nutzung dieser Energie durch das Ger\u00e4t verbessern. Sie berechneten auch, dass ein thermoelektrischer Stromgenerator, der einen Quadratmeter eines Daches bedeckt, den besten Kompromiss zwischen W\u00e4rmeverlust und thermoelektrischer Umwandlung erzielen k\u00f6nnte.<\/p>\n\n\n\n

\u201cEine der wichtigsten Innovationen war die Entwicklung eines selektiven Emitters, der an der k\u00fchlen Seite des Ger\u00e4ts angebracht wird\u201d, sagte Wei Li, ein Mitglied des Forschungsteams. \u201cDadurch wird der Strahlungsk\u00fchlungsprozess optimiert, so dass der Stromgenerator die \u00fcbersch\u00fcssige W\u00e4rme effizienter abf\u00fchren kann.<\/p>\n\n\n\n

Die Forscher demonstrierten den neuen Ansatz, indem sie mit Hilfe von Computermodellen ein System mit realistischen physikalischen Parametern simulierten. Die Modelle reproduzierten fr\u00fchere experimentelle Ergebnisse getreu und zeigten, dass das von den Forschern entworfene optimierte System nahe an das herankommen konnte, was als maximaler Wirkungsgrad durch thermoelektrische Umwandlung berechnet wurde.<\/p>\n\n\n\n

Neben der Durchf\u00fchrung von Experimenten untersuchen die Forscher auch optimale Designs f\u00fcr den Betrieb des Systems w\u00e4hrend des Tages und zus\u00e4tzlich zur Nachtzeit, was die praktischen Anwendungen des Systems erweitern k\u00f6nnte.<\/p>\n\n\n\n

Kurzfassung aus Optics Express<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

\u201cWir stellen eine systematische Optimierung des n\u00e4chtlichen thermoelektrischen Stromerzeugungssystems unter Verwendung von Strahlungsk\u00fchlung vor. Wir zeigen, dass eine elektrische Leistungsdichte >2 W\/m2<\/sup>, zwei Gr\u00f6\u00dfenordnungen h\u00f6her als das zuvor berichtete experimentelle Ergebnis, mit bestehenden Technologien erreichbar ist. Dieses System kombiniert Strahlungsk\u00fchlung und thermoelektrische Stromerzeugung und arbeitet nachts, wenn keine Sonnenenergie geerntet werden kann. Der thermoelektrische Stromgenerator (TEG) selbst deckt weniger als 1 Prozent der Systemfl\u00e4che ab, wenn diese optimale Stromerzeugung erreicht wird, was die wirtschaftliche Machbarkeit belegt. Wir untersuchen den Einfluss von Emissionsgradspektren, thermischer Konvektion, thermoelektrischer G\u00fctezahl und dem Fl\u00e4chenverh\u00e4ltnis zwischen dem TEG und dem Strahlungsk\u00fchler auf die Leistung der Stromerzeugung. Wir optimieren den an der kalten Seite angebrachten W\u00e4rmestrahlungsemitter und schlagen eine praktische Materialausf\u00fchrung vor. Die Bedeutung des optimalen Strahlers wird durch den Gewinn von 153% an Leistungsdichte im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen Schwarzk\u00f6rperstrahlern verdeutlicht.\u201d \u00a9 2020 Optical Society of America unter den Bedingungen des Open Access Publishing der OSA<\/p>\n\n\n\n

Quellen und mehr:<\/strong><\/p>\n\n\n\n