Mikrowatt statt Megawatt

Wenn es um die Zukunft der Energieversorgung geht, wird gewöhnlich in Mega- und Gigawatt gerechnet. Denn trotz Wirtschaftskrise nimmt der Stromverbrauch nach wie vor zu. Daran wird sich auch in Zukunft so schnell nichts ändern. Andererseits ermahnt man uns ständig, Energie effizienter zu nutzen. Vielleicht lohnt es sich, bei all dem Gerede von der notwendigen Effizienzrevolution auch mal genauer bis in den Mikrowattbereich hinunterzuschauen.

Neben den fossilen und den solaren Energiequellen (wozu ja auch Wasserkraft, Windkraft oder Energie aus Biomasse gehören) gibt es zwei weitere, die für die Stromproduktion bisher weitgehend brachliegen: die menschliche Bewegung sowie die allgegenwärtige und unvermeidliche Abwärme, die dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik geschuldet ist.

Die mechanische Bewegungsenergie lässt sich mit Hilfe des piezoelektrischen Effekts in Strom umwandeln. Über die hübsche Idee eines Nanogeneratorfilms für Touch-Screens hatten wir gestern berichtet: Die koreanischen Forscher sagen, dass sie eine Leistung von einem Mikrowatt pro Quadratzentimeter erreichen können. Im Prinzip würde sich dieser Film auch für Fahrkartenautomaten eignen, vielleicht sogar für alle möglichen Flächen, die häufig betatscht werden, wenn man sie mit Akkus verbindet.

In einer größere Variante lassen sich die Piezogeneratoren in Fußböden überall da nutzen, wo Menschenmassen herumtrampeln. Das geschieht nicht nur an ersten Bahnhöfen: Ein Club in Rotterdam hat sie in den "Sustainable Dance Floor" eingearbeitet. Auf der 30 Quadratmeter großen Fläche könnten besonders energetische Tänzer eine Leistung von bis zu 20 Watt erzeugen, erklären die Betreiber. Das genüge, um die Beleuchtung des Tanzbodens zu versorgen (aber nur, wenn gute DJs die Masse in Wallung bringen). Vielleicht wäre das auch etwas für Fitnessstudios und Sporthallen, oder für gut frequentierte Shopping Malls.

Abwärme wiederum kann in thermoelektrischen Generatoren mit Hilfe des Seebeck-Effekts zu Strom gemacht werden. An den Flächen, an denen sie austritt, wird der Temperaturunterschied zur kühleren Umgebung ausgenutzt. Auch hieran wird kräftig geforscht. Wissenschaftler aus Singapur etwa haben ein verbessertes Thermoelement (genauer: Peltier-Element) entwickelt, das zum Beispiel die Körperwärme eines Menschen nutzen könnte. Bei einer Fläche von einem Quadratzentimeter genügt ein Unterschied von fünf Grad, um eine Spannung von 16,7 Volt und eine Leistung von 1,3 Mikrowatt zu erzeugen.

Natürlich klingt das alles irgendwie läppisch. Mikrowatt. Und sicher sind die Wirkungsgrade nicht berauschend – bei Peltier-Elementen liegen sie bei ein paar Prozent. Nur: Die Energie ist ja da. Warum sollte man sie nicht anzapfen, indem man derartige Technologien konsequent in die Umgebung einbaut? Das würde den Namen "ambient intelligence" mal verdienen. Die Produktion dürfte wenig Schwierigkeiten machen: Der Nanogeneratorfilm der Koreaner etwa lässt sich im Druckverfahren herstellen, der thermoelektrische Generator aus Singapur mit den üblichen Verfahren aus der Halbleitertechnik.

Bleibt die Frage: Welche Rohstoffe braucht man dafür? Die koreanischen Nanogeneratoren bestehen aus Zinkoxid. Die weltweiten Zinkreserven betragen laut US Geological Survey (USGS) 200 Millionen Tonnen (Jahresproduktion 2009: 11,1 Millionen Tonnen), die Resourcen schätzungsweise 1,9 Milliarden Tonnen. Die Thermoelemente sind hingegen auf Halbleiterverbindungen aus selteneren Stoffen wie Tellur oder Germanium angewiesen. Deren Reserven sind recht dürftig und liegen laut USGS bei 22.000 Tonnen für Tellur und bei wenigen tausend Tonnen für Germanium. Unklar ist auch, wie lange die Vorrichtungen überhaupt halten. Das Energieproblem werden diese Technologien sicher nicht lösen. Aber da nun ohnehin die große Inventur der Energiepotenziale begonnen hat, sollte man nichts unversucht lassen. Kleinvieh macht bekanntlich auch Mist. (nbo)