Neutrino Energy: Energiegewinnung ohne Emissionen

Das ursprünglich aus der Raumfahrt stammende Prinzip der Photovoltaik hat sich mittlerweile weltweit als effektive Methode der Energiegewinnung etabliert. Der größte Nachteil von Solarzellen lag bislang vor allem in den hohen Schwankungen des Ertrags zwischen Winter-und Sommermonaten. Zwar produzieren klassische Photovoltaik-Anlagen auch bei Bewölkung und in der dunklen Jahreszeit weiterhin Strom, jedoch beträgt die Menge im Winter nur ein Drittel der in den Sommermonaten durch solare Strahlung gewonnenen Energie. Damit ist die Stromerzeugung mittels Solarzellen stark abhängig von der Jahreszeit.

Als mögliche Ergänzung zur herkömmlichen Solarzelle bringen Physiker das Prinzip der Neutrinovoltaic ins Spiel. Dieses nutzt anstatt der sichtbaren, solaren Strahlung die sogenannte kosmische Strahlung, zusammengefasst unter diesem Begriff sind alle nicht sichtbaren Strahlungsspektren, bekannte als auch noch unbekannte Bereiche, Elementarteilchen, aber auch von Menschen künstlich produzierter Elektrosmog. Möglich wird dies durch Neutrinos, welche durch ihren Aufprall auf eine spezielle Nano-Oberfläche einem kleinen Teil der kinetische Energie in Gleichstrom wandeln. Energie wird so quasi aus der Umgebung geerntet. 

Vom Nobelpreis zur Stromgewinnung 

Neutrinos sind kosmische Elementarteilchen, die in einem ständigen Partikelstrom auf die Erde einwirken. Sie können Materie in der Regel spurlos durchdringen und passieren auch unsere Körper ununterbrochen. Es wird angenommen, dass sie bei biochemischen Abläufen jedoch eine essentielle Rolle spielen. Bis 2015 wurden Neutrinos für masselos gehalten, weswegen sie auch für die Energiegewinnung als unerheblich galten. Mit dem Nobelpreis für Physik im Jahr 2015 änderte sich das schlagartig. Dem Kanadier Arthur McDonald sowie dem japanischen Forscher Takaaki Kajita gelang mithilfe revolutionärer Messmethoden der Nachweis über die Masse von Neutrinos. Diese neue Erkenntnis und die Tatsache, dass Neutrinos praktisch überall und ununterbrochen auf unseren Planeten einprasseln, ließen es zur Gewissheit werden, die hochenergetischen Partikel könnten sich bei der Wandlung in elektrischen Strom als nützlich erweisen.

Wie lässt sich mithilfe von Neutrinos Strom erzeugen?

Ähnlich wie bei der Erzeugung von Strom mittels Windkraft, wird bei der Energiegewinnung durch Neutrinovoltaic Bewegung in Energie verwandelt. Analog zum Wind, der eben nicht „eingefangen“, sondern dessen Bewegungsenergie zum Antrieb der Rotoren genutzt wird, versetzen Neutrinos durch ihren Aufprall auf eine extrem dichte Oberfläche diese in atomare Schwingungen. Ein spezielles Material verstärkt auf mehreren Schichten die durch Neutrinos verursachten atomaren Vibrationen in Resonanzen. Die Schwierigkeit bestand nun darin, ein Material zu entwickeln, welches tatsächlich dicht genug ist, um den Weg der Neutrinos zu bremsen und durch perfekte Geometrie in Mikroschwingungen versetzt werden zu können.

Internationalen Physikern und Materialwissenschaftlern der verschiedensten Universitäten im Verbund der Neutrino Energy Group um CEO Holger Thorsten Schubart ist es gelungen, Materialien zu optimieren, welche diese Anforderungen erfüllen.

Der Fachbegriff dafür ist Metamaterial. Dabei handelt es sich bei der Neutrinovoltaic im besonderen um dotiertes Graphen und Silizium. In Schichten, deren Dicke jeweils im Nanobereich angesiedelt ist, werden Graphen und Silizium abwechselnd auf eine Trägeroberfläche aufgetragen. Trifft nun Strahlung auf diese Beschichtung, geraten die Graphenmoleküle in vertikale Schwingung, die Siliziumteilchen hingegen vibrieren horizontal. Bei übereinander gelagerten Schichten entsteht eine Resonanz in der horizontalen Bewegung, welche sich auf das stromführende Trägermaterial überträgt. Hier verhält sich dann die beschichtete Seite des Trägers als Pluspol, die unbeschichtete als Minuspol. 

Die bisher erreichte dauerhafte Leistung bei solch einer hochverdichtet beschichteten Aluminiumfolie in der Größe eines DIN A-4-Blattes liegt unter Laborbedingungen bei 2,5-3,0 Watt je nach Strahlungsintensität. 

Zukünftige Anwendungsgebiete von Neutrino Energy

Der Vorteil von Neutrinovoltaic gegenüber der Energiegewinnung aus Sonnenstrahlen besteht darin, dass kosmische Strahlung nicht nur ständig und überall verfügbar ist, sondern sogar unabhängig von Lichtquellen in der Dunkelheit funktioniert. Diese unsichtbare Strahlung nutzbar zu machen, bedeutet, über eine unerschöpfliche, kohlendioxidfreie und ständig erneuerbare Energiequelle zu verfügen. Um sich die gewaltigen Dimensionen der Neutrino Energie deutlich zu machen, rein rechnerisch überschreitet alleine das tägliches Potential dieser Strahlung dabei die gesamte kumulierte Energiemenge, die die Erde noch an fossilen Brennstoffen aufzubieten hat.

Angesichts des Klimawandels wird mittlerweile international mit Hochdruck an der Erforschung von Neutrino Energy gearbeitet. In einem ersten Schritt sollen Dioden und kleine Elektrogeräte wie z.B. Mobiltelefone durch Neutrinovoltaic mit Strom versorgt werden. Zudem könnten in Zukunft auch Elektroautos mit aus Neutrino-Technologie gewonnener Energie angetrieben werden.

Das Ziel der Neutrino Anwendungsforschung besteht darin, die gesamte Energieversorgung in den nächsten Dekaden dezentral zu organisieren. So könnten Stromleitungen und der durch den Transport entstehende Energieverlust bald der Vergangenheit angehören. Durch die Stromgewinnung vor Ort wäre die Energie immer genau dort verfügbar, wo sie gebraucht würde.

Gesellschaftliche Konsequenzen

Die Neutrinovoltaic hätte sicherlich enorme Konsequenzen für Wirtschaft und Gesellschaft. Diese beträfen nicht nur Energieunternehmen. Denzentrale Stromerzeugung könnte eine wirkliche Revolution in der Verfügbarkeit von Energie bedeuten. Geopolitische Konflikte um die letzten Reserven fossiler Brennstoffe könnten deutlich gemindert werden. Diesen Paradigmenwechsel zu bewerkstelligen, ist allerdings nicht allein die Aufgabe von Unternehmern, Naturwissenschaftlern, Ingenieuren und Technikern  Nur durch breite Akzeptanz und Unterstützung durch Politik, Medien und Öffentlichkeit ließe sich das zukunftsträchtige Konzept einer echten grünen Energierevolution umsetzen.