Der „Trinkvogel“ mit Zylinderhut, einst ein fester Bestandteil in naturwissenschaftlichen Klassenzimmern zur Demonstration der Grundlagen der Thermodynamik, erlebt ein überraschendes Comeback – als Inspiration für einen neuen Generator für saubere Energie, der eines Tages Ihre Uhr und Ihr Telefon mit Strom versorgen könnte.
Laut einer am Donnerstag in der Fachzeitschrift Device veröffentlichten Studie haben Wissenschaftler in Hongkong und China das berühmte Spielzeug, auch bekannt als „Dippy Bird“, verwendet, um einen Motor zu entwickeln, der die Kraft der Wasserverdunstung zur Stromerzeugung nutzen kann.
Die neue Methode funktioniert, indem sie die Energie, die durch die charakteristische Hin- und Herbewegung des Vogels entsteht, in elektrischen Strom umwandelt.
Die Physik dahinter ist relativ einfach: Das Spielzeug besteht aus zwei Glaskolben, die den Kopf und den Körper des Vogels darstellen und durch ein langes Glasrohr verbunden sind. In der Struktur ist Methylenchlorid enthalten, eine leicht flüchtige Flüssigkeit.
Nachdem der Schnabel des Vogels in eine Tasse Wasser getaucht wurde, springt er in seine natürliche aufrechte Position zurück und das Wasser beginnt zu verdunsten und den Kopf abzukühlen. Dadurch steigt die flüchtige Flüssigkeit aus der unteren Kugel aufgrund eines Druckunterschieds im Rohr nach oben, wodurch sich der Schwerpunkt des Vogels zu verschieben beginnt und sein Schnabel zurück ins Wasser kippt.
Es ist ein Prozess, der Generationen von Kindern und Erwachsenen gleichermaßen Spaß bereitet hat. Aber es ist auch ein Prozess, der auf der Erde ganz natürlich abläuft und zur Erzeugung sauberer Energie genutzt werden kann.
In der Natur kommt es zur Verdunstung, wenn Sonnenlicht die Erdoberfläche erwärmt und dabei die Bindungen aufbricht, die die Wassermoleküle zusammenhalten. Dadurch wird flüssiges Wasser aus Ozeanen, Seen und anderen Oberflächengewässern in Dampf umgewandelt. Es ist die treibende Kraft des natürlichen Wasserkreislaufs der Erde.
Der Studie zufolge verbraucht dieser Prozess die Hälfte der von der Erdoberfläche absorbierten Sonnenenergie und führt zur „größten Energieübertragung auf der Erde“.
Wenn es Wissenschaftlern gelingt, diese Energie einzufangen und in Strom umzuwandeln, könnten die Autoren sagen, dass dies „eine erhebliche Chance für erneuerbare Energien“ darstellen könnte.
Hauptautor Hao Wu, Professor an der South China University of Technology, sagt, dass die Trinkvogelmethode eine „einzigartige“ Möglichkeit zur Stromerzeugung aus Wasser, einer „leicht verfügbaren Brennstoffquelle“, bietet.
„Ich bin immer noch überrascht und aufgeregt, wenn ich die tatsächlichen Ergebnisse sehe“, sagte Wu.
Während ihres Postdoktorandenstudiums erkannte Wu, dass das Trinkvogelmodell mehr sein könnte als nur „ein Werkzeug zur Demonstration eines physikalischen Konzepts“.
„Ich begann darüber nachzudenken, ob wir die Verdampfungsenergie zunächst in mechanische Energie umwandeln und sie dann in Elektrizität umwandeln könnten“, sagte Wu. „Da kam mir die Idee, das Trinkvogelspielzeug zu nutzen.“
Wu und ihre Kollegen fügten zwei Nanogeneratormodule – kleine Geräte, die mechanische Energie in Elektrizität umwandeln – an beiden Seiten des „Motors“ des Vogels hinzu, der aus einem kommerziellen Spielzeug hergestellt wurde.
Anschließend testeten sie die Fähigkeit des Prototyps, eine Reihe elektronischer Geräte unter Umgebungsbedingungen mit Strom zu versorgen, darunter Flüssigkristallanzeigen (LCDs), Temperatursensoren und Taschenrechner. Die Idee ist, dass der Generator eines Tages in häufiger genutzten Alltagsgeräten zum Einsatz kommen könnte.
Bisherige Versuche, Verdampfungsenergie in Elektrizität umzuwandeln, hatten den Nachteil, dass die Umwandlungseffizienz gering war. Doch mit der Trinkvogel-Methode ist es Wissenschaftlern gelungen, mit nur 100 Millilitern Wasser eine Spannung von 100 Volt zu erzeugen, genug, um kleine elektronische Geräte mit Strom zu versorgen.
Die Autoren behaupten, dass ihr Trinkvogel-Generator viel mehr Strom liefern kann als frühere Experimente, die andere Methoden verwendeten.
Das nächste Ziel des Teams besteht darin, einen eigenen Trinkvogel zu entwickeln, der die Verdunstungskraft effizienter nutzen kann.
Wenn sie Erfolg haben, wird der Retro-Trinkvogel vielleicht bleiben.
