Sogenannte Allwettersolarzellen sollen in Zukunft nicht nur bei Sonnenschein, sondern eben auch bei Regenwetter fleißig Grünstrom produzieren. Kann das funktionieren?
Bis 2040 soll Österreich klimaneutral sein – das zumindest ist der Plan der österreichischen Bundesregierung. Ein ehrgeiziges Vorhaben. Schließlich soll die Klimaneutralität europaweit etwa erst zehn Jahre später, also 2050, erreicht werden.
Allerdings ist Österreich derzeit auf dem besten Weg, genau diese Klimaziele zu verfehlen. Das zeigt eine aktuelle Prognose des Umweltbundesamts (UBA). Ihr zufolge kann Österreich mit den aktuellen Maßnahmen nicht einmal das EU-weite Ziel der Klimaneutralität bis 2050 halten. Laut Bericht würden die ausgestoßenen CO2-Emissionen Österreichs Mitte des Jahrhunderts nicht etwa bei null, sondern bei rund 55 Millionen Tonnen liegen. Fest steht also: Um die von Österreich selbst gesetzten Klimaziele zu erreichen, muss massiv CO2 eingespart werden. Strom aus erneuerbaren Energien soll dabei die wichtigste Energieform sein.
Genau in diesem Bereich gibt es die letzten Jahre immer wieder technologische Innovationen. Seilbahnen werden etwa zu leistungsstarken Wind- und Solarkraftwerken aufgemotzt, Elektroautos völlig kabellos mit Grünstrom betankt und recycelte Windrotorblätter zu Solaranlagen umgewandelt. Wissenschaftler:innen tüfteln also stets an der Steigerung der Effizienz von Grünstromerzeugern – und wie diese angesichts unterschiedlicher Wetterbedingungen verbessert werden kann. Mit sogenannten triboelektrischen Nanogeneratoren (TENG) sollen nun Solarzellen nicht nur Sonnenlicht, sondern tatsächlich auch die Energie von Regentropfen in Strom umwandeln.
Ein bekanntes Prinzip
Die winzigen Bauelemente lassen sich laut den Forschenden ganz einfach in Solarmodule integrieren, ohne die bisherigen Solarzellen dabei zu beeinträchtigen. Die in einer transparenten Folie untergebrachten Ministromerzeuger sorgen dafür, dass Sonnenlicht weiterhin ungehindert auf die Regensolarzelle treffen kann. Die Module mit den triboelektrischen Nanogeneratoren sind in der Lage, Elektrizität aus der Reibung zweier Materialien zu gewinnen. Kurz erklärt: Kommen zwei Stoffe mit geringer Leitfähigkeit in Kontakt, laden sie sich auf. Werden sie wieder voneinander getrennt, erzeugt dies eine Spannung. Dieses Prinzip ähnelt etwa der statischen Aufladung, die entsteht, wenn man etwa einen Ballon an Kleidung reibt.
Eine effektive Regensolarzelle
Sobald Regen also auf die besonderen Zellen trifft, spalten sich die Ladungsträger auf. Der positiv geladene Tropfen läuft über die negativ geladene Oberfläche des Moduls und es entsteht Energie. Dem Fraunhofer-Institut zufolge steht diese Technologie kurz vor der Marktreife.
Und wie sieht es mit dem Ertrag des Allwettermoduls aus? Hier ist wichtig zu wissen, dass dieser natürlich von der Stärke und Menge des Regens abhängt, der den Grünstromerzeuger schlussendlich trifft. Laut dem Forscherteam ist allerdings mit einer Stromerzeugung von 50 bis 100 Watt pro Quadratmeter zu rechnen. Das entspricht rund 20 bis 30 Prozent einer Solarzelle unter optimalen Bedingungen.
Ein Allwettermodul für die Erreichung der Klimaziele?
Noch handelt es sich bei den Untersuchungen um Forschungsarbeiten. Den Forschenden des Fraunhofer-Instituts für Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen (INT) allerdings stehen TENG bereits kurz vor der Marktreife. Photovoltaikanlagen, die mit den Nanogeneratoren ausgestattet werden, könnten zukünftig bei jedem Wetterverhältnis Sonnenstrom erzeugen. Wissenschafter:innen des Fraunhofer-Instituts gehen einen Schritt weiter: Sie gehen davon aus, dass die entwickelten Generatoren in Zukunft in Kleidung und Schuhen verbaut werden. So erzeugen sie bei jeder Bewegung Strom.
Fest steht: Die Welt der erneuerbaren Energiequellen steht niemals still und immer wieder kommen Forscherteams mit innovativen Ideen um die Ecke. Und je mehr grüner Strom erzeugt wird, desto wahrscheinlicher kann auch Österreich die Klimaziele erreichen.