Ingenieure der University of California in Davis haben ein Gerät erfunden, das nachts mechanische Energie erzeugen kann, indem es die natürliche Wärme um uns herum mit der Kälte der Tiefen des Weltraums verbindet. Die Erfindung könnte beispielsweise zur Belüftung von Gewächshäusern oder anderen Gebäuden eingesetzt werden.
Bei der Erfindung handelt es sich um eine Art Maschine, die als Stirlingmotor bezeichnet wird. Andere Maschinen wie Verbrennungsmotoren erzeugen Energie aus einem großen Temperaturgefälle, erklärt Jeremy Munday, Professor für Elektrotechnik und Informationstechnik an der UC Davis und Mitautor der Veröffentlichung. Im Gegensatz dazu kann ein Stirlingmotor bereits mit einem geringen Temperaturunterschied arbeiten, beispielsweise zwischen einer heißen Tasse Kaffee und ihrer Umgebung.
„Diese Motoren sind sehr effizient, wenn nur geringe Temperaturunterschiede bestehen, während andere Motortypen bei größeren Temperaturunterschieden besser funktionieren und mehr Energie erzeugen können“, so Munday.
Warum ein Stirlingmotor mit kleinen Temperaturunterschieden arbeitet
In der Regel ist ein Stirlingmotor auf der einen Seite direkt mit einer Wärmequelle und auf der anderen Seite mit einer kühleren Umgebung verbunden. „Wenn man ihn einfach auf den Tisch stellt, erzeugt er von selbst keine Energie, da alle Seiten die gleiche Temperatur haben“, so Munday.
Eine Möglichkeit, einen Temperaturunterschied zu erzeugen, besteht natürlich darin, eine Seite durch Verbrennen von Brennstoff zu erwärmen. Munday und der Doktorand Tristan Deppe fragten sich, ob sie stattdessen die kalte Seite mit etwas verbinden könnten, das sehr, sehr kalt, aber auch sehr weit entfernt ist: dem Weltraum.
„Es muss den Weltraum nicht physisch berühren, es kann einfach strahlungsmäßig mit ihm interagieren“, sagte Munday. Es ist wie wenn man in einer kalten, klaren Nacht draußen steht: Der Kopf wird schnell kalt, weil die Wärme abstrahlt.
Kopplung an die Kälte des Weltraums
Deppe und Mundays Idee war es, einen einfachen Stirlingmotor (im Wesentlichen ein Kolben, der ein Schwungrad antreibt) auf eine Platte zu setzen, die als wärmeabstrahlende Antenne fungiert, und das Ganze nachts im Freien auf den Boden zu stellen. Der Boden fungiert als die warme Seite des Motors, und die Antenne leitet die Kälte des Weltraums weiter.
Ein Jahr lang durchgeführte nächtliche Experimente zeigen, dass das kleine Gerät tatsächlich mindestens 400 mW mechanische Leistung pro Quadratmeter erzeugen kann. Die Forscher nutzten das Gerät experimentell, um einen Ventilator direkt anzutreiben, und koppelten es auch an einen kleinen Elektromotor, um Strom zu erzeugen.
Die Experimente zeigen, dass es möglich ist, aus dem Nachthimmel nutzbare Mengen an Energie zu gewinnen. Das Potenzial ist laut Munday in Gebieten mit geringer Luftfeuchtigkeit und meist klarem Nachthimmel am größten. Das Prinzip könnte beispielsweise zur Belüftung von Gewächshäusern oder Wohngebäuden genutzt werden. Die UC Davis hat ein vorläufiges Patent für diese Arbeit angemeldet.
