Ein triboelektrischer Nanogenerator in der Algenstruktur erzeugt schon bei geringer Wasserbewegung Strom. Solche Wellengeneratoren können in Zukunft Unterwassersensoren und Leuchtbojen mit Strom versorgen.
Die Meereskraft hat ein enormes Potenzial zur Stromerzeugung, die bisher fast ausschließlich in stationären Gezeitenkraftwerken genutzt wird. Sie erzeugen Energie aus den Strömungen bei Ebbe und Flut.
Es gibt auch sogenannte Wellengeneratoren in Form von schwimmenden Kraftwerken, die die Energie der Meereswellen zur Stromerzeugung nutzen. Da die Kosten für solche Anlagen noch sehr hoch sind und sie nur dann Strom erzeugen, wenn hohe Wellen, Wellengeneratoren sind immer noch nur ein Konzept und werden noch nicht in der Industrie eingesetzt Waage.
Jetzt haben Forscher der Dalian Maritime University (China) in einem spezialisierten ACS Nano Magazin ein neues Konzept eines Wellengenerators basierend auf dem Prinzip der Drei-Elektroden-Generation Energie.
Ein kleines Kraftwerk, das mit statischer Elektrizität Energie erzeugt, basiert auf triboelektrischen Nanogeneratoren (TENG). Sie bestehen aus mehreren Schichten leitfähiger Materialien, die bei Kontakt Ladungen untereinander austauschen.
Mechanische Energie wird in elektrische Energie umgewandelt
Somit erzeugt der Kompaktwellengenerator aus mechanischer Energie elektrische Energie. Im Ruhezustand besteht zu diesem Zweck eine Lücke zwischen den Schichten des Generators. Wenn die flexiblen Schichten durch Wellen zusammengedrückt werden, wird ein elektrischer Strom durch sie geleitet. Solche Nanogeneratoren werden bereits in Herzschrittmachern oder als biomechanische Mähdrescher zur Stromerzeugung beim Sport eingesetzt.
Algen als Vorbild
Bei der Entwicklung des neuen Wellengenerators nahm das Team von Jan Wang Algen als Probe. So besteht der Wellengenerator aus langen Streifen triboelektrischen Materials, die nur an einem Ende befestigt sind und sich daher frei im Wasser bewegen können. Somit reichen schon kleine Wellen aus, um Strom zu erzeugen.
Im Rahmen von Versuchen konnte der Generator bereits mit einer leichten Wasserbewegung Strom für 30 LEDs erzeugen. Selbst in zehn Metern Tiefe erzeugte der Wellengenerator trotz seiner dünnen Flossen noch Strom.
„Demonstrationsexperimente zeigen, dass solche flexiblen und kostengünstigen TENGs aus Algen könnte in Zukunft eine gute Alternative zu Batterien für Schiffsinstrumente und -geräte sein", erklärt Wang. Zukünftig kann das Mini-Kraftwerk insbesondere Bojen oder Unterwasser-Messnetze mit Strom versorgen.
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