Mehr Wärme durch Knallfolie
Schon vor zwei Jahren haben die Forscher um George Ni und Gang Chen vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) einen schwammähnlichen Solarabsorber aus Grafit und Kohle entwickelt. Damit gelang es ihnen, Wasser auf 100 Grad Celsius zu erhitzen, also zu verdampfen. 85 Prozent des einfallenden Lichts wurden damit umgewandelt - allerdings nur bei künstlichem Licht, das zehnmal so intensiv war wie natürliches.
Die Studie
„Steam generation under one sun enabled by a floating structure with thermal concentration“, Nature Energy, 22.8.2016
Verglichen mit in thermischen Solaranlagen verwendeten optischen Spiegeln ist das laut den Forschern recht gering - diese arbeiten oft mit einer 1.000-fachen Verstärkung. Die Ausbeute war den Entwicklern dennoch nicht genug. Ihr Ziel: Wasser selbst an einem bedeckten und kühlen Tag auf Kochtemperatur zu bringen, ganz ohne optische Hilfe.
Luftblasen als Wärmespeicher
Dafür galt es, die starke Abstrahlung des Materials zu reduzieren, das gelang mit einer spektralselektiven Beschichtung. Als thermischen Leiter verwendeten sie Kupfer. Für ihre Versuche am Dach des Laborgebäudes des MIT befestigten sie den Absorber auf einem Stück Schaumstoff, das im Wasser treibt. Der Empfänger gab in dieser Ausbaustufe bereits viel weniger Hitze ab, dennoch ging immer noch Energie verloren, z.B. durch Wind, der die Oberfläche kühlt.
George Ni
Wie die Forscher in einer Aussendung erzählen, kam die entscheidende Idee zur Optimierung von Chens 16 Jahre alter Tochter. Für ein wissenschaftliches Projekt hatte sie ein provisorisches Gewächshaus aus billigen Materialien gebaut, darunter auch Luftpolsterfolie. „Sie konnte es auf gut 70 Grad Celsius erwärmen, sogar im Winter“, so Chen.
Ein extrem billiger Weg, die Wärmeabstrahlung zu vermindern, war gefunden: Die Sonne kann ungehindert durch das transparente Material scheinen, gleichzeitig wird die entweichende Wärme in den Luftblasen gespeichert. Für ihren Prototyp verwendeten sie Folie mit besonders großen Blasen.
Extrem billig
Die so aus der Sonne gewonnene Wärme wird über den Kupferleiter durch ein einzelnes in den Schwamm gebohrtes Loch transportiert. Sobald der Schwamm am Wasser schwimmt, dringt die Flüssigkeit durch den Kanal, wird auf 100 Grad Celsius erwärmt und entweicht als Wasserdampf.
Die Technologie lasse sich zum Wasserkochen im Haushalt genauso wie zur Entsalzung von Meerwasser und andere industrielle Prozesse nutzen, so die Forscher. Kosten würde der in Folie verpackte Schwamm nur einen Bruchteil von herkömmlichen Solarabsorbern; in der Massenproduktion könnte der Preis nur ein Hundertstel davon betragen, schätzen die Entwickler.
Eva Obermüller, science.ORF.at