Schon länger arbeiten Forscher:innen weltweit an sogenannten Hydrovoltaik-Lösungen, bei denen Regen als Energiequelle genutzt wird. Dahinter steckt das Phänomen, dass Wassertropfen beim Fließen über Oberflächen Ladung gewinnen oder verlieren können.

Bisherige Lösungen kämpfen allerdings mit geringer Effizienz, schweren Materialien und einem begrenzten Skalierungspotenzial. Forscher:innen der University of Aeronautics and Astronautics im chinesischen Nanjing ist jetzt offenbar ein Durchbruch auf dem Gebiet der Hydrovoltaik gelungen, wie Sci-Tech-Daily berichtet.

Das Team um Maschinenbau-Professor Wei Deng hat dazu einen schwimmenden Wassertropfengenerator entwickelt. Dadurch dient das Wasser, auf dem der Generator – in Form einer Art Folie – schwimmt, zugleich als tragende Basis sowie als leitfähige Elektrode. Damit lassen sich Spitzenspannungen von etwa 250 Volt pro Tröpfchen erzeugen – was in etwa der Leistung herkömmlicher Konstruktionen entspricht.

Wie die Forscher:innen in ihrer in der Fachzeitschrift National Science Review veröffentlichten Studie beschreiben, kann derweil beim Material so stark eingespart werden, dass das Gewicht des Geräts um rund 80 Prozent reduziert wird. Entsprechend sinken auch die Kosten für die Herstellung um knapp die Hälfte.

Darüber hinaus kann durch die Installation auf dem Wasser auch Landfläche eingespart werden. Für das Forschungsteam ist mit ihrem Entwurf zudem eine höhere Skalierbarkeit und – potenziell – längere Haltbarkeit gegeben als bei herkömmlichen Systemen.

Bisher allerdings verfügt der von den Forscher:innen entwickelte Prototyp nur über eine Fläche von 0,3 Quadratmetern. Immerhin war es damit möglich, 50 LEDs gleichzeitig zu betreiben. Der Minigenerator erwies sich zudem als praktisch für das Betreiben von kleineren elektronischen Geräten und drahtlosen Sensoren.

„Indem wir Wasser sowohl strukturelle als auch elektrische Funktionen übernehmen lassen, haben wir eine neue Strategie für die Stromerzeugung aus Regentropfen erschlossen, die leicht, kostengünstig und skalierbar ist“, erklärte Wanlin Guo, Professor für Mechanik und Nanowissenschaft an der University of Aeronautics and Astronautics. Dies öffne die Tür zu nicht auf Land angewiesenen hydrovoltaischen Systemen, die Technologien wie Solar- und Windenergie ergänzen könnten.

Ein großes Aber gibt es laut den Forscher:innen: Die Laborergebnisse seien zwar vielversprechend – und damit ein wichtiger Schritt in Richtung praktischer Anwendungen erfolgt. Bis es zu einem großflächigen Einsatz der Technologie kommen könne, müssten allerdings noch eine Reihe von Herausforderungen bewältigt werden.

So würden echte Regentropfen in puncto Größe und Geschwindigkeit variieren, was die Leistung beeinträchtigen könnte. Um diesen und weiteren dynamischen Außenbedingungen Rechnung zu tragen, seien weitere technische Entwicklungen notwendig.