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Energieforschung: Low-Tech-Dampfgenerator aus Luftpolsterfolie

Der mit Knallfolie bedeckte Schwamm nutzt Sonnenlicht, um Wasserdampf zu erzeugen - auch an bewölkten Tagen.
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Ein Forschungsteam um Gang Chen vom Massachusetts Institute of Technologie hat einen Low-Tech-Dampfgenerator gebaut, der Sonnenlicht in Wärme umwandelt. Die Forscher tüftelten schon seit Jahren an einem effizienten Generator, der auf besonders kostengünstige Weise mit Sonnenlicht heißen Wasserdampf erzeugen kann. Und das, ohne Licht mit Linsen oder Spiegeln optisch fokussieren zu müssen. Dies ist dem Team jetzt gelungen. Sein schwimmender Schwamm erhitzt sich mit natürlichem Sonnenlicht – ganz ohne Spiegel und Linsen – auf 100 Grad Celsius und kann so Wasserdampf erzeugen.

Bei ihrem neuen Design setzte die Gruppe zunächst auf eine hochselektive Absorberschicht: einen bläulichen Film, wie er häufig in Solaranlagen genutzt wird. Das Material absorbiert sichtbares Licht, aber es strahlt nicht im Infrarotbereich, was bedeutet, dass es die aus dem Sonnenlicht gewonnene Wärme speichert. Das Team überzog eine Kupferscheibe, die Wärme besonders gut leitet, mit dem bläulichen Film und deckte damit ein handtellergroßes Stück Schaumstoff ab. Durch den Schaumstoff bohrte man einen Kanal und füllte ihn mit einem Stück Stoff als Docht. Schwimmt das Gerät in einem Wasserbehälter, wird das Wasser durch diesen Kanal gesaugt und unter die Kupferabsorberschicht geleitet, die das Wasser schließlich aufheizt. Der dabei erzeugte Dampf tritt durch einen Schnitt in der Absorberschicht nach außen.

Zunächst verlor man jedoch immer noch zu viel Wärme. Zwar strahlte das neue Konstrukt kaum noch Wärme ab, aber der Wind kühlte es ständig. Zur Lösung inspirierte die Wissenschaftler angeblich Chens 16-jährige Tochter, die für ein Schulprojekt ein Treibhaus aus Luftpolsterfolie bastelte. Wie sie feststellten, eignet sich die Knallfolie offenbar bestens als spottbillige Isolation des Dampfgenerators. Ihre transparente Fläche lässt ausreichend Licht passieren; gleichzeitig speichern die Luftpolster die produzierte Wärme. Bisher entwickelte Solargeräte, die Dampf generieren können, fokussieren Sonnenlicht optisch mit Hilfe von Linsen oder Spiegeln. Dank der Knallfolie ist dies hier nicht nötig; sie ersetzt die optische Fokussierung praktisch mit der thermalen. Die Folie isoliert das Gerät von oben, und der Schaumstoff schirmt es von unten von der Hauptmasse des Wassers ab, so dass nur innerhalb des Kupferkanals konzentriert Hitze abgegeben wird und keine Wärme über die Wasseroberfläche verloren geht.

Der Low-Tech-Dampfgenerator könnte in Zukunft kostengünstig zum Heizen von Leitungswasser, zur Behandlung von Abwasser, zur Entsalzung oder zur Sterilisierung medizinischer Geräte genutzt werden. Die Forscher schätzen, dass ihr Gerät um die ein bis zwei Jahre halten sollte, zehnmal kürzer als andere Solargeräte. Dafür sei ihre Erfindung um ein Vielfaches günstiger.

34/2016

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 34/2016

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