Solar- und Windkraft liefern nur, wenn die Sonne scheint oder der Wind weht. Das EU-Projekt CATCHER setzt auf eine Ressource, die rund um die Uhr da ist: die Luftfeuchtigkeit, also denselben Wasserdampf, der sich morgens als Tau auf dem Gras zeigt. Die Forschenden haben Wandler gebaut, die mehr als 9000 Stunden ohne Leistungsverlust liefen. Wie das funktioniert und warum der Weg bis zum Stromnetz noch weit ist – und am Ende kannst du testen, wie viel Energie der Zukunft in dir steckt.
Wer über erneuerbare Energie spricht, denkt meist an Solarmodule und Windräder. Beide haben jedoch eine bekannte Schwäche: Nachts und bei Flaute liefern sie wenig oder gar nichts. Wissenschaft und Industrie suchen deshalb nach zusätzlichen Quellen. Eine davon ist erstaunlich naheliegend – die Luftfeuchtigkeit, also der unsichtbare Wasserdampf, der in jeder Atemluft steckt. Diese Feuchtigkeit direkt in Strom zu verwandeln, ist allerdings technisch anspruchsvoll.
Genau hier setzt das Projekt CATCHER an. Gefördert vom Europäischen Innovationsrat (EIC), lief es vom 1. April 2022 bis zum 31. März 2026. Koordiniert wurde es von COFAC (Universität Lusófona) in Portugal. Projektkoordinatorin ist Svitlana Lyubchyk, außerordentliche Professorin an der Hochschule. Das Team hat eine bereits vorhandene Technologie weiterentwickelt, die Luftfeuchtigkeit in Strom umwandelt, und sie einen Schritt näher an die Skalierung gebracht – also an den Einsatz sehr vieler einzelner Umwandlungseinheiten.
„Das übergeordnete Bedürfnis bestand darin, einen glaubwürdigen Weg hin zu einer zukünftigen autarken Technologie zur Umwandlung von Feuchtigkeit in Strom aufzuzeigen und konventionelle Technologien wie die Solar- und Windenergie zu ergänzen“, sagt Lyubchyk.
Das Grundprinzip lässt sich einfach beschreiben: Ein Wandler nimmt Wasserdampf aus der Umgebungsluft auf – Fachleute sprechen von Adsorption – und die dabei frei werdende Energie wird in elektrische Energie umgewandelt. Eine einzelne Einheit gewinnt dabei nur eine kleine Menge Strom. Der entscheidende Vorteil liegt woanders: Luftfeuchtigkeit gibt es praktisch überall auf der Erde, und die Natur erneuert sie ständig. Nach Einschätzung des Projekts könnte die Technologie daher an nahezu jedem Ort eingesetzt werden. Langfristig soll sie in das europäische Stromnetz eingebunden werden und zum täglichen Energiebedarf beitragen.
Die Zahlen, die das Team nennt, sind beeindruckend – müssen aber richtig eingeordnet werden. „Unsere Bewertung zeigt, dass die mit der Adsorption von Wasser aus der Atmosphäre verbundene Energie etwa dem 50-Fachen des derzeitigen jährlichen weltweiten Energieverbrauchs entspricht“, erklärt Lyubchyk. Sie fügt selbst hinzu: „Dies ist eine theoretische Ressourcenobergrenze, die die Luftfeuchtigkeit zu einer der größten erneuerbaren Ressourcen der Welt macht – in der Größenordnung weitgehend vergleichbar mit Windenergie und größer als andere erneuerbare Ressourcen, die bereits kommerziell genutzt werden.“
Wichtig ist das Wort „theoretisch“. Der Wert beschreibt, wie viel Energie grundsätzlich in der Luftfeuchtigkeit steckt, nicht, wie viel sich heute oder in naher Zukunft tatsächlich nutzen lässt.
Die Partner im Projekt haben die einzelnen Wandler optimiert und mehrere Ergebnisse vorgelegt:
Außerdem ermittelte das Team die optimale Betriebsweise der Wandler. Das ist wichtig, um effizientere Elektronik für Energiegewinnung und Energiemanagement zu entwickeln. Trotzdem betont das Konsortium, dass die Technologie noch in einem frühen Entwicklungsstadium steckt und weiter ausgebaut werden soll.
Das langfristige Ziel ist eine Energielösung, die rund um die Uhr verfügbar, einfach zu nutzen und vollständig recycelbar ist. Sie soll sich an ganz unterschiedliche Umgebungen anpassen lassen – von großen Kraftwerken bis zu Privathaushalten – und parallel zu bestehenden Stromsystemen laufen. So könnten Haushalte und Anlagen weltweit einen Teil ihres Stroms unabhängig selbst erzeugen. „Ein wegweisendes neues Produkt, das bestehende Technologien ergänzen und erhebliche Herausforderungen im Bereich der Energieeffizienz bewältigen kann, wird den europäischen Markt für erneuerbare und dezentrale Energie stärken“, lautet das Fazit der Koordinatorin. Das Projekt sieht darin auch einen Beitrag zum EU-Ziel, bis 2050 eine vollständig auf erneuerbarer Energie beruhende Energiewirtschaft zu erreichen.
Für Studierende zeigt CATCHER, wie neue Energiequellen entstehen: Am Anfang stehen eine Idee und eine theoretische Abschätzung, danach folgen Laborarbeit, Optimierung und lange Dauertests. Ein vom EIC gefördertes Projekt bewegt sich genau auf diesem Weg von der Forschung in Richtung Prototyp. Wer sich dafür interessiert, findet passende Anknüpfungspunkte in Studiengängen wie Energietechnik, Physik, Materialchemie oder Umwelttechnik. Gefragt sind dort Menschen, die geduldig messen, Ergebnisse kritisch prüfen und auch große Zahlen richtig einordnen können.
Die Luftfeuchtigkeit ist eine Energiequelle, die Tag und Nacht vorhanden ist und sich ständig erneuert. Das Projekt CATCHER hat gezeigt, dass Wandler über mehr als 9000 Stunden stabil Strom aus feuchter Luft gewinnen können, und eine Grundlage geschaffen, um viele Einheiten zu kombinieren. Das riesige Potenzial ist jedoch eine theoretische Obergrenze – bis zum Einsatz im Stromnetz ist noch viel Entwicklungsarbeit nötig. Als Ergänzung zu Sonne und Wind könnte die Technologie in Zukunft trotzdem eine wichtige Rolle spielen.
Quelle: CORDIS, Europäische Kommission.
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