Mini-Energieerzeuger: Die Kraft des Verdunstens

Ein Wassertropfen als Energiequelle -- das nutzt ein kleines Gerät, dessen Prinzip sich US-Forscher bei den Farnen abgeschaut haben. Ein Metallbogen wie ein Kamm oder eine Wirbelsäule ist gekrümmt, solange er nass ist. Verdunstet das Wasser, so richtet er sich auf und könnte dabei elektrischen Strom erzeugen.

Ann Arbor (USA) - Die Forscher halten es für möglich, mit dieser Technik ähnlich viel Strom zu ernten wie mit einer Solarzelle im Taschenrechner. Der Verdunstungsgenerator könnte damit Mikro- und Nanogeräte befeuern und abgelegene Kleinst- Sensoren -- etwa per Morgentau -- mit Energie versorgen, wo kein regelmäßiger Batteriewechsel möglich ist.

"Wir haben gezeigt, dass die Idee funktioniert: Baut man diese Geräte, werden sie sich bewegen. Der Schlüssel ist, zu zeigen, dass man damit elektrischen Strom erzeugen kann", erklärt Michel Maharbiz, Professor für Elektroingenieurwesen und Computerwissenschaft an der University of Michigan. Seine Doktorandin Ruba Borno wollte ursprünglich die Mikrokanäle, mit denen Pflanzen Wasser transportieren, in eine technische Anwendung umsetzen. Stattdessen erkannte sie die Möglichkeiten der Auffalt-Methode, mit denen Farne ihre Sporen verteilen. Die Pflanzen halten ihre Sporen in einer Kapsel (Sporangium), solange sie voll Wasser gesogen sind. Wenn aber Licht oder Wärme auftreffen und das Wasser aus der Außenwand verdunstet, entfaltet sich das Sporangium wie ein ausstreckender Arm und entlässt die Samen in die Umgebung.

"Im Prinzip ist es ein Mikro-Aktor", so Maharbiz. Aktoren sind in der Technik jene Stellglieder, die ein Signal in eine Bewegung umwandeln -- etwa ein Ventil, das sich auf elektrischen Impuls hin öffnet oder schließt. Das Team konstruierte feine kammartige Strukturen aus Silikon, feine "Rippen" stehen in einer Richtung seitlich vom "Rückgrat" ab. Zunächst bekommt es einen Wassertropfen, der sich in die Zwischenräume setzt und das Ganze zum Boden krümmt. Durch das Verdunsten zieht die Oberflächenspannung des Wassers an den Rippenenden, so dass sie sich aufeinander zu bewegen und das Rückgrat gerade richten. Als nächstes wollen die Forscher elektrische Komponenten hinzufügen, um tatsächlich kleine Mengen an Strom zu erzeugen.