Thermoakustischer Reaktor macht aus Schall Strom

Thermoakustischer Reaktor löst Stromproblem (Symbolbild)

Bild: purdue.edu, Mo Lifton

Forscher der Purdue University entwickeln eine neuartige Stromversorgung für Satelliten. Sie beruht auf dem sogenannten thermoakustischen Effekt. Wärme kann Gase und Flüssigkeiten so durcheinanderwirbeln, dass Vibrationen entstehen, die sich als Schallwellen bemerkbar machen. Diese wiederum lassen sich in mechanische Energie und damit in Strom umwandeln.

Schatten als Kältequelle

Für den Weltraum wäre diese Technik jedoch ungeeignet, weil die Gefahr bestünde, dass Lecks entstehen, also Gase oder Flüssigkeiten unkontrolliert austreten und die komplexe Technik zerstören. Ob es diesen Effekt auch bei Festkörpern gibt, wollte Fabio Semperlotti, Juniorprofessor für Mechanik an der Purdue University wissen. "Ein solches Gerät würde die Sonne als Wärmequelle und den Schatten als Kältequelle nutzen", so Semperlotti. Ein solches System könne für alle Zeiten funktionieren, weil es keine beweglichen Teile habe und weder Flüssigkeiten noch Gase austreten könnten.

Die Forscher haben mit einem dünnen metallischen Stab experimentiert. Wird ein Teil von ihm stark erhitzt und ein anderer Teil gekühlt, beginnt er zu vibrieren. Diese extrem schnelle Bewegung lässt sich in elektrische Energie umwandeln. "Obwohl diese Technik noch in den Kinderschuhen steckt, könnte sie bei rauen Umweltbedingungen interessant werden", sagt Semperlotti und fügt hinzu: "Etwa im äußeren Weltraum, wo extreme Temperaturunterschiede frei verfügbar sind."

Derzeit noch Zukunftsmusik

Das Team hat zunächst ein theoretisches Modell entwickelt, mit dem es nachweisen konnte, dass ein Metallstab vibriert, wenn er periodisch teilweise gekühlt und erhitzt wird. Das liegt daran, dass er sich an den Stellen, an denen er gekühlt wird, zusammenzieht, während er sich an den erwärmten Stellen ausdehnt. Die extremen Temperaturunterschiede im Weltraum wären daher ideal für derartige Energiewandler.

Bisher haben die Wissenschaftler lediglich gezeigt, dass der thermoakustische Effekt auch bei Festkörpern auftritt. Wie ein thermoakustischer Generator konstruiert werden muss, ist hingegen noch völlig unklar. Wärme- und Kältequellen müssten periodisch angezapft werden. Offen ist auch, wie die Vibration in Strom umgewandelt wird.

Quelle: www.pressetext.com/Wolfgang Kempkens