Schwimmende Paneele gewinnen Energie aus Regen

Photovoltaik kennt mittlerweile jeder, doch habt ihr schon einmal von Hydrovoltaik gehört? Bei der Technologie wird Energie aus Wassertropfen gewonnen, die auf eine Oberfläche fallen und daran hinabrinnen. Nicht nur Meteorologen kennen das Phänomen auch als Regen.

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Forscher versuchen bereits seit längerer Zeit, diese Energieform sinnvoll zu nutzen. Die Effizienz solcher Anlagen war bisher sehr schlecht, es wurden relativ teure und schwere Bauten benötigt, um wenig Energie zu gewinnen. Einem Forscherteam der Nanjing University of Aeronautics & Astronautics ist nun ein Durchbruch gelungen. Sie haben einen schwimmenden Stromgenerator entwickelt, der kostengünstig erneuerbare Energie erzeugen soll.

Wasser ist gleichzeitig aus Elektrode

Herkömmliche Hydrovoltaik-Anlagen basieren auf einem starren Substrat und einer Metallelektrode darunter. Fällt ein Regentropfen auf das Substrat, fließt es an dessen Oberfläche ab. Dadurch entsteht eine Reibungselektrizität. Ein einzelner Tropfen kann dabei eine Spannung von mehreren 100 Volt auslösen - genug, um mehrere LED-Lampen anzutreiben.

Das neue Design der Forscher verfolgt hingegen einen anderen Ansatz. Ihr Substrat schwimmt direkt im Wasser, das gleichzeitig als Elektrode dient. Dadurch kann das Gesamtgewicht der Anlage um 80 Prozent und die Kosten um 50 Prozent reduziert werden, während die Leistung ähnlich zu nicht schwimmenden Anlagen sein soll.

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Besonders langlebig

Das Design soll zudem besonders langlebig sein. Es übersteht unterschiedliche Temperaturen, Salzkonzentrationen und Verschmutzungen im Wasser. Das Forscherteam stattete das Substrat zudem mit Drainagelöchern aus, die Wasser zwar nach unten durchfließen lassen, einen Wasserfluss nach oben aber verhindern. So wird sichergestellt, dass sich keine Wasserpfützen auf dem Substrat bilden. Dadurch würde nämlich die Effizienz stark zurückgehen, da es wichtig für die Stromerzeugung ist, dass sich die Wassertropfen auf dem Substrat in Bewegung befinden.

Die chinesischen Forscher bauten zudem einen 0,3-Quadratmeter großen Prototyp, der im Labor mehr als 50 LEDs aufleuchten lassen konnte. Das zeige laut den Forschern das Potenzial, um damit kleinere Sensoren oder Elektrogeräte anzutreiben. Das System könnte in Seen, Reservoirs oder im Meer eingesetzt werden. 

"Indem das Wasser sowohl strukturelle als auch elektrische Aufgaben übernimmt, haben wir eine Methode entwickelt, die sehr leicht, kostengünstig und auch vergrößerbar ist", sagt Studienautor Wanlin Guo in einer Aussendung. "Damit ist der Weg frei für Hydrovoltaik als Unterstützung für Photovoltaik und Windenergie."

Einige Herausforderungen

Es bleiben aber noch Herausforderungen, die überwindet werden müssen. Während die Wassertropfen zwar hohe Spannungen erzeugen können, ist es schwierig, einen kontinuierlichen Strom zu erzeugen. Außerdem unterscheiden sich echte Regentropfen in ihrer Größe, was die Effizienz der Anlage beeinträchtigen könnte. Zu guter Letzt ist eine mehrere Quadratmeter große Anlage im Freien auch Wind und Wellengang ausgesetzt und muss dagegen erst einmal bestehen.