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ZAHNPASTA UND FRUCHTSAFT ALS ENERGIEQUELLE?

Fernseher, Laptops, Smartphones – alle diese Geräte sind heute selbstverständlich mit dem Internet verbunden. Künftig kommen noch viele Milliarden von winzigen Sensoren, Messgeräten und Displays hinzu. Für die Energieversorgung dieser Kleinstgeräte gibt es überraschende Lösungen.

Mit 50 Milliarden Geräten rechnet die Internationale Energieagentur (IEA) im so genannten „Internet der Dinge“* bis zum Jahr 2020. Alle werden online sein und ständig Daten senden und empfangen. Die meisten von ihnen werden wir allerdings kaum zu Gesicht bekommen, denn es handelt sich um winzig kleine Sensoren und Messgeräte, die etwa in Autos, Häusern, Haushaltsgeräten, Bekleidung und täglichen Gebrauchsgegenständen stecken. Sie messen zum Beispiel die Temperatur, die Geschwindigkeit, den Verbrauch oder die Helligkeit und senden diese Daten an zentrale Rechner.

Dafür benötigen sie natürlich Energie, die sie nicht über das Stromnetz beziehen können. Der Einbau von Batterien wäre ebenfalls problematisch, da diese ausgewechselt werden müssten, sobald sie leer sind. Die Lösung lautet „Energy Harvesting“ – das „Ernten“ kleinster Energiepotenziale, die normalerweise verpuffen würden.

BAU EINER GRÄTZELZELLE

Ausführliche Anleitung zum Bau und zur Funktionsweise einer Grätzelzelle

EIN FRUCHTSAFTKRAFTWERK NACH DEM VORBILD DER NATUR

Forschung und Wissenschaft suchen angesichts der gewaltigen Herausforderung nach tragfähigen Modellen. Photovoltaikzellen sind bekannt. Sie wandeln die Energie des Sonnenlichts in elektrische Energie um. Ihre Herstellung ist allerdings sehr aufwändig und energieintensiv, die benötigten Rohstoffe sind teuer. Ein Team um den Schweizer Forscher Michael Grätzel ging einen Schritt weiter und entwickelte bereits 1991 eine Zelle, die mit Pflanzenfarbstoff funktioniert. Ein Fruchtsaftkraftwerk sozusagen, das nach dem Vorbild der natürlichen Photosynthese arbeitet.Diese so genannte „Grätzelzelle“ besteht lediglich aus zwei Glasplatten, die mit einer Strom leitenden Schicht bedeckt sind – aus Titandioxid (ist auch in Zahncreme, Wandfarbe und Sonnenmilch enthalten), aus Pflanzenfarbstoff (Beerensaft, Fruchtsaft, Blütenextrakte, Chlorophyll usw.), Grafit (wie im Bleistift) und einem Elektrolyt (z. B. Kochsalzlösung oder Iodidlösung).

SOLARZELLE MIT DURCHBLICK

Die Grätzelzelle hat jedoch unter Laborbedingungen mit nur etwa 12 Prozent einen deutlich geringeren Wirkungsgrad als Solarzellen auf Siliziumbasis. Sie erreichen unter den gleichen Rahmenbedingungen inzwischen 25 Prozent. Außerdem gilt es, die Lebensdauer der Zelle zu erhöhen.

Dennoch weist die Grätzelzelle einige interessante Vorteile auf. So funktioniert sie beispielsweise auch bei Bewölkung und diffusem Licht. Zudem ist sie in der Herstellung deutlich günstiger und auch umweltschonend. Nicht zuletzt ist sie durchsichtig und könnte in Flächen verbaut werden, für die Solarzellen aus Silizium nicht in Frage kämen. Dazu zählen beispielsweise Fenster oder Glasfassaden von Gebäuden. All das bietet gute Voraussetzungen für das „Energy Harvesting“ zur Energieversorgung im Internet der Dinge.

FUNKTIONSWEISE GRÄTZELZELLE

Ausführliche Darstellung zur Funktionsweise und zum Aufbau einer Grätzelzelle

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GLASFASSADE AM KONGRESSZENTRUM

Am neuen Kongresszentrum in Lausanne, dem Swisstech Convention Center, installierten die Architekten Richter & Dahl Rocha erstmals eine, gemeinsam mit den Künstlern Daniel Schlaepfer und Catherine Bolle gestaltete, 300 Quadratmeter große Glasfassade mit 1400 integrierten Grätzel-Solarmodulen in fünf Farben.