Wasser, das durch Rohre fällt, kann künftig mehr als nur abfliessen. Es kann Strom erzeugen. An der National University of Singapore haben Forschende eine Methode entwickelt, um mit sogenanntem „Plug Flow“, einer gleichmässigen Tropfenströmung elektrische Energie zu gewinnen. In ersten Laborversuchen konnten bereits 12 LEDs für 20 Sekunden betrieben werden, allein durch künstlich erzeugten Regen. Entscheidend ist dabei die Trennung elektrischer Ladungen beim Aufprall der Tropfen auf eine mit Polymer beschichtete Rohrwand.
Die Effizienz dieses Systems ist bemerkenswert. Mehr als 10 % der Energie fallender Tropfen wird in Strom umgewandelt. Ein Vielfaches im Vergleich zu herkömmlichen Wassersystemen. Durch Parallelschaltung mehrerer Röhren lässt sich die Leistung skalieren. Ein Ansatz mit Potenzial für urbane Regenmanagement-Konzepte oder als Backup-System in Solaranlagen.
Strom aus Reibung
Neben der Strömungstechnologie eröffnet auch der triboelektrische Effekt neue Wege zur Energiegewinnung. Triboelektrische Nanogeneratoren (TENG) wandeln die Bewegungsenergie von Regentropfen in Strom um, durch den Kontakt und die Trennung zweier Materialien. In Solaranlagen lassen sich diese Generatoren auf der Oberfläche integrieren, ohne die Lichtdurchlässigkeit zu beeinträchtigen. So entsteht bei Regen zusätzliche Energie. Eine ideale Ergänzung für sonnenarme Tage.
Im Labor wurden bereits 50 bis 100 Watt pro Quadratmeter erzeugt, das entspricht rund einem Drittel der maximalen Leistung moderner PV-Module. Laut dem Fraunhofer-Institut steht die Marktreife dieser Technologie kurz bevor.
Perspektiven für Architektur, Energie und Mobilität
Die Anwendungen reichen weit über Solardächer hinaus. In Zukunft könnten auch Kleidungsstücke, Schuhe oder Fassaden mit TENG-Beschichtungen Strom bei jeder Bewegung oder jedem Regentropfen erzeugen. Besonders in urbanen Regionen mit hoher Regenfrequenz eröffnet dies neuen Möglichkeiten für dezentrale Stromversorgung, Gebäudetechnik und energieautarke Systeme.
