Eine Technologie für die unbegrenzte Nutzbarmachung von Energie aus der atmosphärischen Luft
Um die gesellschaftlichen Bedarfe zu decken, setzen die Wissenschaftsgemeinde und der Industriesektor nicht mehr ausschließlich auf Solar- und Windenergie, sondern auch auf die Nutzbarmachung einer reichlich vorhandenen natürlichen Ressource – Luftfeuchtigkeit, also den unsichtbaren Wasserdampf, der bereits in unserer Atemluft vorhanden ist. Die direkte Umwandlung der aus der Luft gewonnenen Feuchtigkeit in Strom birgt jedoch Herausforderungen.
Eine innovative erneuerbare Energiequelle erschließen
Um diese Hindernisse zu überwinden, entwickelte Projekt CATCHER(öffnet in neuem Fenster) mit Unterstützung durch den Europäischen Innovationsrat(öffnet in neuem Fenster) eine zuvor entwickelte Technologie weiter, die Luftfeuchtigkeit in Strom umwandelt. Diese Technologie für die Umwandlung von Luftfeuchtigkeit in Strom ist nun einen Schritt näher an der Skalierung mit einer großen Anzahl einzelner Umwandlungseinheiten. Nach der Fertigstellung soll die Technologie in das europäische Stromnetz integriert werden, um den täglichen Energiebedarf zu decken. „Das übergeordnete Bedürfnis bestand darin, einen glaubwürdigen Weg hin zu einer zukünftigen autarken Technologie zur Umwandlung von Feuchtigkeit in Strom aufzuzeigen und konventionelle Technologien wie die Solar- und Windenergie zu ergänzen“, kommentiert Projektkoordinatorin Svitlana Lyubchyk(öffnet in neuem Fenster), außerordentliche Professorin an der COFAC/Universität Lusófona in Portugal. Sie betont, wie wichtig die Größenordnung der Ressource selbst ist. Eine einzelne Einheit kann jeweils nur eine geringe Energiemenge gewinnen. Luftfeuchtigkeit ist jedoch überall auf der Erde vorhanden und wird von der Natur ständig erneuert. Die neue Technologie kann überall eingesetzt werden, um eine riesige, unerschöpfliche Energiequelle zu erschließen. Luftfeuchtigkeit birgt das Potenzial, die nächste große Ressource für saubere Energie zu werden. „Unsere Bewertung zeigt, dass die mit der Adsorption von Wasser aus der Atmosphäre verbundene Energie etwa dem 50-Fachen des derzeitigen jährlichen weltweiten Energieverbrauchs entspricht“, erklärt Lyubchyk. „Dies ist eine theoretische Ressourcenobergrenze, die die Luftfeuchtigkeit zu einer der größten erneuerbaren Ressourcen der Welt macht – in der Größenordnung weitgehend vergleichbar mit Windenergie und größer als andere erneuerbare Ressourcen, die bereits kommerziell genutzt werden.“
Die Möglichkeiten zur Umwandlung von Luftfeuchtigkeit in Strom erweitern
Die CATCHER-Partner optimierten die einzelnen Einheiten für die Umwandlung von Luftfeuchtigkeit in Strom und demonstrierten einen Dauerbetrieb von mehr als 9.000 Stunden ohne Leistungseinbußen, einschließlich einer Erprobung unter wechselnden Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen. Sie etablierten eine skalierbare Architektur für das Strom- und Energiemanagement, um viele Wandler miteinander zu kombinieren. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben nun ein deutlich klareres Verständnis von den Mechanismen, welche die Umwandlung von Luftfeuchtigkeit in Strom steuern. Ihre Arbeit gab Aufschluss darüber, wie die unterschiedlich großen Poren im Inneren des Wandlers zusammenwirken, um Luft in Strom umzuwandeln. Zudem wurde die optimale Betriebsweise dieser Wander ermittelt, was für die Entwicklung einer effizienteren Elektronik für die Energiegewinnung und das Energiemanagement entscheidend ist. Obgleich CATCHER einen bedeutenden technologischen Fortschritt in Richtung eines autonomen Systems erzielt hat, das Luftfeuchtigkeit in nutzbare elektrische Energie umwandeln kann, ist das Projekt bei Weitem nicht abgeschlossen. Das Konsortium beabsichtigt, die Umwandlung von Luftfeuchtigkeit in Strom weiterzuentwickeln, die sich trotz der jüngsten Fortschritte noch in einem frühen Stadium der technologischen Entwicklung befindet.
Ein Wendepunkt in der erneuerbaren Energie
Das Ziel besteht letztlich darin, eine rund um die Uhr verfügbare, nutzungsfreundliche und vollständig recycelbare Energielösung bereitzustellen, die sich an eine Vielzahl von Umgebungen anpassen lässt – von großen Energieerzeugungsanlagen bis hin zu Privathaushalten. Die voraussichtliche langfristige Auswirkung ist eine saubere und erschwingliche erneuerbare Energiequelle, die parallel zu bestehenden Stromversorgungssystemen betrieben werden kann und entsprechenden Energieerzeugungsanlagen und Privathaushalten überall auf der Welt eine eigene unabhängige Stromerzeugung ermöglicht. „Ein wegweisendes neues Produkt, das bestehende Technologien ergänzen und erhebliche Herausforderungen im Bereich der Energieeffizienz bewältigen kann, wird den europäischen Markt für erneuerbare und dezentrale Energie stärken“, lautet das Fazit von Lyubchyk. „Dies wird zum EU-Ziel beitragen, bis 2050 eine vollständig auf erneuerbarer Energie basierende Energiewirtschaft zu erreichen.“
