Künstliche Sonnenblumen ermöglichen effiziente Nutzung von Solarenergie

Der Begriff Phototropismus bezeichnet das Verhalten von Pflanzen, Tieren oder Pilzen, wenn diese sich nach der Sonne und deren einfallenden Sonnenstrahlen ausrichten. Im Rahmen von Forschungsprojekten gelang es nun, die natürliche Krümmung mittels intelligenter Materialien künstlich nachzuahmen. Die Wissenschaftlerin Ximin He der Universität Kalifornien (UCLA) und ihr Team haben Mikropolymere entwickelt, welche den natürlichen Phototropismus von Pflanzen imitieren. Das sogenannte „Bio-Mimicking-Smart-Material“ richtet sich nach der Sonne aus und folgt deren Strahlungen. Der Prozess ist möglich, da sich die Mikropolymere je nach Wärmeeinwirkung der Sonnenstrahlen zusammenziehen oder ausdehnen und dadurch eine Krümmung in Richtung der Wärmequelle erzielt wird. Das Material kommt in kleinsten Abmessungen mit einer Auflösung von weniger als einen mm² daher und verhält sich laut den Wissenschaftlern wie eine künstliche Sonnenblume, die sich je nach Winkel der einfallenden Sonnenstrahlen krümmt. Dadurch kann die Gesamtsumme der aufgenommenen Solarenergie deutlich erhöht werden.

Mithilfe des intelligenten Materials könnte Solarenergie effektiver als durch herkömmlichen Solarmodule gesammelt werden. Aktuell auf dem Markt erhältliche Paneele sind entweder als statische oder flexible Varianten verfügbar. Statische Paneele werden fest an einem Ort verankert und ändern ihre Ausrichtung nicht. Flexible Paneele können dem Winkel der Sonneneinstrahlungen angepasst werden, wodurch sich deren Effizienz um bis zu 15-30% gegenüber der statischen Paneele erhöht.

Die „Tiny Sunflower“ Nanotechnologie von Ximin He und ihrem Team stellt eine neue Alternativen zu den bislang eher wuchtigen Solarpaneelen dar. Laut den Wissenschaftlern ist mittels der neuen Technik eine Erhöhung der Ausbeute von ca. 30% gegenüber statischen Paneelen denkbar. Damit ist die Effizient der künstlichen Sonnenblumen mit denen aktuell erhältlicher flexibler Solarpaneele vergleichbar. Die Art der Energiegewinnung unterscheidet sich hierbei von denen der bislang verwendeten Solaranlagen.

Traditionelle Solarpaneele wandeln als Photovoltaikanlage solare Energie zeitgleich zur Aufnahme in elektrische Energie um. Dieser Umstand erweist sich oft als unpraktisch, beispielsweise während der Stunden mit wenig Sonnenlicht. Bei geringem Strahlungseinfall ist die Umwandlung der Sonnenenergie in speicherbare Energie schwierig und ineffizient. Die künstlichen Sonnenblumen dagegen können thermische Solarenergie erzeugen. Dabei handelt es sich um eine Ansammlung aus Zellen und wärmeleitenden Medien wie Flüssigkeiten oder Gasen. Bei der Verwendung von Flüssigkeiten kann, ähnlich wie bei einem Dampfgenerator, Energie aus Solardampf gewonnen und diese gespeichert werden.

Ein weiterer Vorteil der neuen Nanotechnik ergibt sich aus deren Abmessung. Dank ihrer geringen Größe können die „Tiny Sunflowers“ auch auf kleinen Flächen installiert werden, die ansonsten nicht genügend Platz für herkömmliche Solarpaneele bieten würden. Sowohl die Ästhetik als auch die Nutzerfreundlichkeit kann gegenüber den wuchtigen Solarpaneelen verbessert werden. Darüber hinaus sind Anwendungen überall dort denkbar, wo die Nutzung von Photovoltaikanlagen nicht sinnvoll ist. Besonders in Fällen, bei denen Photovoltaik nicht effizient genug arbeitet oder die Speicherung von Energie im Mittelpunkt steht, eröffnen die künstlichen Sonnenblumen neue Anwendungsmöglichkeiten.

Die „Tiny Sunflowers“ müssen zunächst auf ihre Praxistauglichkeit untersucht werden. Im Mittelpunkt der Projekte steht die Anwendung der künstlichen Sonnenblumen unter verschiedenen Bedingungen. Wie ihr Einsatz aussehen könnte, ist schon im Netflix Film „Falling Inn Love“ zu sehen. Dort wird mittels auffallend ähnlicher Technologie Sonnenenergie dank einer künstlichen Blume gewonnen, die ihre Ausrichtung an die Sonneneinstrahlung anpasst.

Quellen: popularmechanics.com

Bildquelle: JillWellington_Pixarbay

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