• OTC-Strommarkt schwächer, CO2 und Erdgas mit Verlusten
  • Solarbranche kommt zurück
  • Bürgerentscheid kippt Audis Pläne für ein Holzkraftwerk
  • Voltaris sieht Rollout-Planung nur wenig beeinträchtig
  • Flaute für die Windkraft in Thüringen
  • Stromerzeugung per Segelflugzeug
  • Deutschland soll internationaler Leitmarkt für grünes Gas werden
  • Neuer Wettbewerb oder altes Geschäftsmodell?
  • Preisangabe beim Stromtanken noch lange nicht transparent
  • Erneut Frequenzprobleme im Netz
Enerige & Management > F&E - Strom aus dem Parkett
Bild: Shutterstock
F&E:
Strom aus dem Parkett
Piezo-Kristalle, die Druck in Elektrizität umwandeln, kommen in vielen Bereichen der Technik zum Einsatz. Jetzt ist es Forschern gelungen, Holz in einen Mikro-Generator zu verwandeln.
 
Forschende der Schweizer Materialforschungsanstalt Empa und der ETH Zürich haben Holz in einen Mikro-Generator für Strom verwandelt. Auf diese Weise kann Holz als Bio-Sensor dienen – oder Energie erzeugen. 

Dass Holz nicht nur als Baumaterial genutzt werden kann, hat das Team um Professor Ingo Burgert schon öfter bewiesen. In den Forschungsarbeiten geht es häufig darum, die vorhandenen Eigenschaften von Holz so zu erweitern, dass es sich für völlig neue Anwendungsbereiche eignet. So entstand beispielsweise bereits hochfestes, wasserabweisendes oder magnetisierbares Holz. Nun hat das Team ein einfaches, umweltfreundliches Verfahren entwickelt, um elektrische Spannung mit einer Art Holzschwamm zu erzeugen.

Spannung durch Verformung

Will man mit Holz eine elektrische Spannung erzeugen, kommt der sogenannte piezoelektrische Effekt ins Spiel, bei dem durch die elastische Verformung von Festkörpern eine elektrische Spannung entsteht. Dieses Phänomen macht sich vor allem die Messtechnik zunutze, indem sie Sensoren verwendet, die beispielsweise bei mechanischer Belastung ein Ladungssignal erzeugen. Für derartige Sensoren werden allerdings oft bleibasierte Stoffe verwendet, die wenig umweltfreundlich sind.

Den natürlichen piezoelektrischen Effekt von Holz nutzen zu können, bietet daher bestimmte Vorteile. Weitergedacht könnte der Effekt auch zur nachhaltigen Energiegewinnung dienen. Doch zunächst muss Holz einmal die entsprechenden Eigenschaften erhalten. 

Vom Klotz zum Schwamm

Um Holz in ein leicht verformbares Material umzuwandeln, muss das stabilisierende Lignin − einer der drei Hauptbestandteile von Holz − zumindest teilweise in einem Säurebad herausgelöst werden. Übrig bleibt ein Gerüst aus übereinanderliegenden, dünnen Zelluloseschichten, die sich einfach zusammenpressen lassen und sich dann wieder in ihre ursprüngliche Form ausdehnen – ein weißer Holzschwamm.

Strom aus dem Holzboden

Die Forschungsgruppe unterzog einen Testwürfel aus dem Material mit einer Seitenlänge von etwa 1,5 cm rund 600 Belastungszyklen. Das Material zeigte dabei eine erstaunliche Stabilität. Bei jeder Belastung konnten die Forschenden eine Spannung von rund 0,63 V messen – genug für eine Anwendung als Sensor.

In weiteren Experimenten versuchte das Team, die mögliche Skalierbarkeit dieses Nanogenerators auszuloten. So konnten sie etwa zeigen, dass 30 solcher Holzklötze, wenn diese parallel mit dem Körpergewicht eines Erwachsenen belastet werden, bereits ein einfaches LCD-Display zum Leuchten bringen. Denkbar wäre bei einer weiteren Optimierung des Prozesses auch ein funktionalisierter Parkettboden, der die Trittenergie in Strom umwandelt. 

Bis zur Nutzung des Piezo-Holzes als Sensor oder als stromerzeugender Parkettboden sind zwar noch einige Schritte zu tun. Doch die Vorteile eines so simplen und gleichzeitig nachwachsenden und biologisch abbaubaren piezoelektrischen Systems liegen auf der Hand – und werden nun von Burgert und seinen Kollegen in weiteren Forschungsprojekten untersucht.
 

Peter Koller
Redakteur
+49 (0) 8152 9311 21
eMail
facebook
© 2021 Energie & Management GmbH
Dienstag, 16.03.2021, 11:51 Uhr

Mehr zum Thema