Montag, 1. Dezember 2008

Durchbruch in der Energieversorgung?

Eine Erfindung, die längst gemacht worden war

Von Karl Weiss

Eine Erfindung, die für die ganze Stromversorgung und sogar die weltweite Energieversorgung einen Durchbruch darstellt, aber im Moment nur für Laptops und Handys gedacht - und doch auch ein Prinzip, das längst bekannt ist und schon weitgehend angewandt wird. Marin Soljacic hat lediglich zwei bekannte Tatsachen zusammengefügt – und schon scheinen gewaltige Probleme gelöst. Warum hat das nicht längst vorher jemand gemacht? Es hat! Und die Anwendung der Erfindung wurde bewusst verhindert!

Doch langsam von vorne: Strom kann durch die Luft übertragen werden. Das weiss man schon seit langem. Es wird überall auch schon angewandt, nämlich in den Transformatoren. Da werden ja zwei elektrische Spulen, die – wenn Strom durch geleitet wird - zwei starke Elektromagneten darstellen, direkt nebeneinander angebracht, aber ohne physischen Kontakt und der Strom wird – und zwar durch magnetische Wellen – von einer Spule auf die andere übertragen.

Das sind nicht elektromagnetische Wellen, die wir ja für alle Art von Funkverkehr benutzten und von denen wir wissen, sie werden durch die Luft – oder auch durch luftleeren Raum – übertragen, das sind magnetische Wellen, die also von Magnet-Nord nach Magnet-Süd schwingen und ebenso durch den Raum übertragen werden. Der Fachbegriff dafür ist Induktion.

Andere bereits bekannte Anwendungen: Die Magnet-Schwebebahn, die Induktionserhitzung von Metallen bei der Härtung, die Zahnbürste, die aufgeladen wird, indem man sie in den Halter steckt und der Kochtopf, der durch Induktion direkt erhitzt wird – ohne heiße Herdplatte.

Nun , das ist alles grundlegende Elektrophysik, wie sie in der Mittelstufe gelehrt wird. Was soll da neu sein? Nichts!

Warum übertragen wir dann Strom immer über Draht und nie durch die Luft? Na sehen Sie!

Es gab da den berühmten Physiker Nikola Tesla, der den Wechselstromgenerator erfunden hat, also DIE Basis der heutigen Stromversorgung. Er wurde für seine Arbeiten damit geehrt, dass man eine international verwendete Einheit, die der Stärke eines Magnetfeldes, mit seinem Namen belegt hat: Ein Tesla. Er wollte das Prinzip schon Anfang des 20. Jahrhunderts anwenden. Er baute 1904 sogar einen Turm auf Long Island vor New York, den Wardencliff-Tower, mit dem er Strom über den Atlantik übertragen wollte. Allerdings stoppten ihn dann seine Geldgeber. Man wollte keine Stromquelle, an der sich jeder bedienen konnte.

Der Wardenclyffe Tower von Nikola Tesla

Das wäre ja Kommunismus und Kommunismus ist schließlich der Erzfeind. Im Kapitalismus muss man genau wissen: An einem Ende des Drahtes gibt ein Unternehmen den Strom ein und am anderen nimmt ein Konsument ab und es muss genau gemessen werden, wieviel, denn schließlich wollen wir ja Profit machen und dazu muss der Verbraucher zahlen – und zwar nicht zu knapp!

So hat denn der Kapitalismus die breite Anwendung dieser Technik verhindert. Doch jetzt will man trotz Kapitalismus darauf zurückkommen. Warum? Weil die Technologie der Batterien (genauer: Akkumulatoren) einfach nicht vorwärts kommt und weil heute weitaus mehr Akkus verwendet werden als früher. Wer auch immer ein Handy hat, einen Laptop oder eine elektronische Kamera, weiss: Ob der Akku nun Lithiumhydrid heißt oder sonstwie, er hat eine äußerst geringe Kapazität, die dann im Verlauf der Zeit auch noch drastisch sinkt, und ist fast immer das erste Teil des Geräts, das den Geist aufgibt.

Dazu kommt: Man muss zum Aufladen andauernd ein spezielles Kabel mit sich herumschleppen. Die Kabel sind international nicht vereinheitlicht, sondern bei jeder Firma verschieden und man braucht außerdem immer eine Steckdose, die einem aber zum Beispiel auf Reisen nicht so einfach zur Verfügung steht.

Der Berichterstatter kann da eigene Erfahrungen beisteuern. Damals ergab sich das Problem, man hätte bei den Wartezeiten zum Umsteigen auf Flughäfen seinen Laptop benutzen können, aber dessen Batterie hatte schon beim ersten Flug der Reise ihren Geist aufgegeben. Er machte dann in Flughafenwarteräumen Steckdosen ausfindig, die dort für die Geräte der Bodenreinigung angebracht sind und benutzte sie, ohne je erwischt worden zu sein.

All diesen Problemen will nun der Erfinder Marin Soljacic vom MIT (Massachusetts Institut of Technology) in Boston, USA, ein für alle Mal ein Ende bereiten. Er holte die Idee der Verbreitung von Strom durch die Luft aus der Schublade und regt nun an, sein Gerät (also eine Spule, die mit einer definierten Frequenz schwingt) in jedem einschlägigen Zimmer an der Steckdose anzuschließen. Welcher dafür ausgerüstete Verbraucher (mit eine Empfänger-Spule) auch immer ins Zimmer kommt (der auf die gleiche Frequenz eingestellt ist), wird sofort automatisch aufgeladen!

Drahtlos-Strom

Klingt gut, ist auch gut, aber es gibt natürlich eine weit interessantere Anwendung dieses Prinzips: Das Aufladen von Elektroautos in voller Fahrt oder jedenfalls an jeder Raststätte, während man am Imbißstand steht.

Alles, was uns heute noch daran hindert, vollständig und unmittelbar auf Elektroautos umzustellen ist ja die Frage des Akkus: Zu wenig Kapazität (oder zu schwer) und alle paar hundert Kilometer muss man für längere Zeit an die Steckdose.

Die Idee wäre, überall, zum Beispiel an Tankstellen, Raststätten und an der Seite der Autobahnen Spulen aufzustellen, die Elektrizität über die Luft an den Akku im Auto übertragen und so die Reichweite mit einer vollständigen Ladung noch weit über die heutige eines Benziners hinaus auszuweiten. Auch in der eigenen Garage könnte man statt der Steckdose die Spule verwenden und so automatisch aufladen, sobald das Auto drin ist (jeder Handy-Besitzer kennt heute das Problem, wenn man vergessen hat aufzuladen).

Hört sich gut an, nicht? Da gibt es allerdings noch die Details. Alle wirklich großen Erfindungen haben am Anfang nicht oder nicht richtig funktioniert wegen der Details. Man erinnere sich nur, wie Viele abstürzen mussten, bis der erste wirklich flog – oder der Sozialismus, der bis heute nur zeitweise funktioniert hat, weil man Details nicht oder nicht richtig vorausgesehen hatte.

Bei der Induktionsladung ist das Detail die Effizienz – außerdem funktioniert es noch nicht mit einer Spule in Bewegung. Abhängung von der Entfernung zwischen den beiden Spulen kommt nur ein Teil der Energie bei der anderen an. Das kann bis zur Hälfte gehen, was da verloren wird. Allerdings sagte Soljacic, er könne dies noch deutlich verbessern und das Problem mit der Bewegung auch. Man wird sehen. Die Industrie steht jedenfalls schon Schlange bei ihm.

Bei den Geräten macht das nicht viel aus. Wir akzeptieren heute ohne Murren, dass 80% der Energie beim Aufladen des Laptops als Wärme abgeführt wird. Beim Auto ist das dann schon etwas anderes.


Veröffentlicht am 1. Dezember 2008 in der Berliner Umschau

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