Strom aus Abwärme

Fast überall, wo Technik eingesetzt wird, entsteht Wärme, - die meist ungenutzt entweicht. Diese Energie soll jetzt nicht mehr einfach an die Umwelt abgegeben werden. Dieses ganz erhebliche Potenzial könnte in der Zukunft für die Stromerzeugung genutzt werden. Möglich machen soll das ein Gerät, das Forscherinnen und Forscher des National Institute of Standards and Technology (NIST) und der University of Colorado entwickelt haben.

Das Entwicklungsteam geht allein für die USA von einem Einsparpotenzial von etwa 100 Milliarden US-Dollar durch die neue Technologie aus. Denn die täglich vergeudete Energie in Form von Abwärme entsteht bei der Nutzung: beim Auto, der IT und selbst im Solarbereich - und bleibt bisher meist ungenutzt. Bei Erreichen der Serienreife gäbe es eine kaum überschaubare Zahl an Einsatzmöglichkeiten, beispielsweise bei Auspuffanlagen, Wärmesystem und Computern.

Technischer Durchbruch

Kern des neuen Geräts sind Galliumnitrid-Säulen im Nanobereich. Aufgetragen auf eine Scheibe Silizium mit integrierten Schaltungen verlangsam sie den Wärmetransport und ermöglichen so die Umwandlung in elektrische Energie. Entdeckt hat das Phänomen, das unterschiedliche Metalle mit unterschiedlichen Temperaturen untereinander einen Stromfluss aufbauen, der Physiker Thomas Johann Seebeck vor über 200 Jahren. Nach ihm ist es auch benannt: Seebeck oder thermoelektrischer Effekt.

Doch warum hat man nicht schon zu Seebecks Zeiten den Effekt genutzt? Ganz einfach: Dafür benötigt man Material mit zwei Eigenschaften, die so in der Natur nicht gemeinsam Vorkommen. Nämlich eine schlechte Weiterleitung von Wärme und eine gute elektrische Weiterleitung. Die Galliumnitrid-Silizium-Struktur besitzt genau diese Eigenschaften. Das Forscherteam arbeitet aktuell an deren Optimierung. Das NIST geht davon aus, dass durch diese Arbeit ein kommerzieller Einsatz möglich wird.