Fenster, T-Shirts, Farbe – Stromquellen der Zukunft

Immer mehr Menschen auf der Welt, stetig steigender Energiebedarf und die große Frage: Wie decken wir diesen? Die Antwort: Sonnenstrom. Natürlich ist das nicht die einzige Lösung, tatsächlich ist die Solarenergie unter den erneuerbaren Energien die umweltfreundlichste. Allerdings ist nicht überall genügend Platz, um ein Solarmodul zu montieren; in Städten beispielsweise wäre das schwierig. Neue Technologien ermöglichen es aber, aus allen möglichen Dingen Solarkollektoren zu machen. Ein paar dieser neuen Technologien möchte ich heute vorstellen und erklären.

Wäre es nicht großartig, den ganzen Tag über, solange die Sonne scheint, Strom zu produzieren und das ganz ohne eine „herkömmliche“ Photovoltaikanlage? Solarfenster machen das möglich! Und das sogar für jedes Gebäude, egal ob Einfamilienhaus, Wolkenkratzer oder einen kleinen Würstel-Stand. Ich weiß, hört sich erst mal verrückt an, ist es aber nicht. Denn mit dem heutigen Stand der Technik ist es möglich, Fenster zu produzieren, die aus Sonnenlicht Energie erzeugen. Aber wie funktioniert das Ganze denn?

Im Grunde genommen ist das Prinzip der Solarfenster leicht zu verstehen. Das einfallende Licht wird durch winzige Teilchen, die zwischen den Glasscheiben sind, verstärkt und in den Rahmen der Fenster gelenkt. Dort befinden sich kleine Solarzellen, die das Licht in Energie umwandeln. Würde das gesamte Licht umgeleitet werden, wären die Fenster allerdings nicht mehr transparent und hätten ihren eigentlichen Zweck verloren. Deshalb leiten die Teilchen nur etwas Licht zum Rand der Fenster und der Rest geht weiterhin durch. Da diese Fenster nur etwa ein Viertel so viel Strom produzieren wie eine herkömmliche Solarzelle bräuchte man sie in hoher Anzahl. Allzu billig sind sie zwar zum jetztigen Stand nicht, wer aber ein großes Sanierungsprojekt plant und seine alten Fenster ersetzen möchte kann auf verschiedene Förderungen zurückgreifen. Ein Wolkenkratzer mit Fensterwänden würde schön viel Energie produzieren, wenn alle Fenster mit dieser Solartechnologie ausgestattet wären. 

Du fragst dich jetzt vielleicht, was das für einen Nutzen für bereits bestehende Häuser haben soll. Guter Punkt, man kann ja schlecht die alten Fenster entfernen und neue einbauen. Allerdings gibt es hierfür die Solarfolien. Diese geniale Idee macht es möglich, Fenster einfach in ein kleines Kraftwerk zu verwandeln. Die Funktionsweise der Folie ist die gleiche wie bei einer normalen Solarzelle und die Folie ist auch bedeutend billiger, als gleich ein neues Solarfenster einzubauen.

In Österreich gibt es bereits ein Gebäude, welches mit seiner Glasfassade Strom produziert: der Science Tower in Graz. Dieser produziert Strom durch eine besondere Technologie, bei der ein Elektrolyt zwischen den Fensterscheiben das Sonnenlicht in Energie umwandelt.

Ja, richtig gelesen, Solarstoffe. Diese Technologie mag zwar auf den ersten Blick wirken wie aus einem Science-Fiction-Film, tatsächlich gibt es aber schon Unternehmen und Institute, die an solchen Stoffen arbeiten. 

Wissenschaftler*innen entwickeln beispielsweise tragbare Bänder, die in Stoffe eingewoben werden und Solarzellen enthalten, die wir dann am Körper tragen. Diese Bänder sehen auch nicht aus wie die Solarzellen, die wir sonst aus dem Alltag kennen; vielmehr würde nur ein dünner Kupferdraht sichtbar sein. Dieser Draht befindet sich zwischen einer besonderen Solarzelle und einem Superkondensator. Ein Kondensator ist grundsätzlich ein elektrisches Bauteil, welches aus 2 Metallplatten besteht, bei dem sich beim Anlegen von Spannung auf der einen Seite positive Ladung und auf der anderen Seite negative Ladung sammelt. Dadurch baut sich zwischen den Platten ein Energiefeld auf, welches so lange aufrecht bleibt bis die Spannung wieder entfernt wird. So können mitunter auch beachtliche Mengen an Energie für eine Zeit lang gespeichert werden. Ein Superkondensator hat mehrere Module, dadurch kann er mehr Energie für eine noch längere Zeit speichern. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass dieser Kupferdraht nicht nur die erzeugte Energie weiterleitet, sondern sie dank des Superkondensators auch speichern kann. Nützlich wäre so etwas eventuell bei Gesundheitssensoren, die zwar eine langlebige Batterie eingebaut haben, es würde aber jedem Sicherheit geben, zu wissen, dass eine alternative Energiequelle vorhanden ist. 

Ein anderes Beispiel dafür wäre eine vom Institut MacDiarmid NanoTech an der University of Texas in Dallas entwickelte Technik. Dabei tragen die Wissenschaftler*innen verschiedene Pulver auf winzige Nanoröhrchen auf. Dadurch kann man dann beispielsweise Solarkollektoren aus den Röhren machen. Diese Röhren kann man dann zu Garnen spinnen, die als Stoff benutzt werden können. Dadurch bieten sich unzählige Möglichkeiten zur Energiegewinnung. Man könnte beispielsweise T-Shirts oder andere Kleidungsstücke herstellen, die Energie aus dem Licht, welches durch Lampen und Leuchten erzeugt wird, produzieren. Mit der Energiemenge, die die Kleidungsstücke dann produzieren würden, könnte man dann beispielsweise sein Smartphone jederzeit aufladen.

Aber nicht nur Fenster oder T-Shirts kann man nutzen, um Strom zu erzeugen; sogar Hauswände und Fassaden kann man in Kraftwerke umwandeln. Wie? Ganz einfach mit Farbe, die Quantum-Dots enthält. Diese Teilchen funktionieren als Halbleiter und bilden gemeinsam mit einer Alkohol-Wasser-Mischung eine dickflüssige Paste. Diese dann auf eine Wand aufzupinseln ist kein Problem. Zwei Universitäten forschen bereits an dieser Technologie, um sie auf den breiten Markt zu bringen.

An der Universität Notre Dame wird eine Farbe entwickelt, die auf einem leitfähigen Untergrund aufgebracht wird. Durch die Teilchen in der Farbe wird dann Sonnenlicht in Energie umgewandelt. Auch in Tests wurde die Farbe schon getestet, allerdings war sie noch nicht sehr effizient. An der Steigerung der Effizienz wird aber noch gearbeitet.

Auch an der University of Toronto wird auf diese Technologie gesetzt, dort sollen die Wissenschaftler*innen sogar schon eine höhere Effizienz erreicht haben. Auch preiswert soll die Farbe sein; der Preis wird von der Universität auf etwa 15 bis 20 Dollar pro Quadratmeter geschätzt. Dieser Preis ist doch sehr gut, wenn man bedenkt, dass diese Erfindung bei der Lösung des Energieproblems eine große Rolle spielen könnte.

Aber nicht nur die Farbe leistet einen Beitrag zur Bewältigung der Energiekrise, alle vorher genannten Erfindungen können in Zukunft eine große Rolle im Hinblick darauf spielen. Wären beispielsweise zukünftig alle Fenster in Neubauten mit Solartechnologie ausgestattet, könnten viele Haushalte einen großen Teil ihres Stromverbrauches dadurch decken und müssten sich nicht so sehr auf gelieferten Strom verlassen. Genau das Gleiche wäre es auch mit der Solar-Farbe, die in Kombination mit den Solarfenstern für noch mehr Energieproduktion in und am eigenen Haus sorgen würden. Sicher müssen diese Technologien noch ein wenig günstiger werden, um für die breite Masse auch leistbar zu sein; mit den Fortschritten der Forschung sinkt allerdings der Preis immer weiter. Die Solar-Stoffe würden zwar keinen Einfluss auf die großen Stromverbraucher im Haushalt haben, das tägliche Aufladen des Handys, welches man sich dadurch erspart, bringt uns aber auch einen kleinen Schritt in Richtung Energieeffizienz.