Een goedkoop thermo-elektrisch apparaat maakt gebruik van de kou van de ruimte zonder actieve warmtetoevoer, het opwekken van elektriciteit die 's nachts een LED van stroom voorziet, onderzoekers rapporteren 12 september in het tijdschrift Joule .

"Opmerkelijk, het apparaat kan 's nachts elektriciteit opwekken, wanneer zonnecellen niet werken, " zegt hoofdauteur Aaswath Raman, een assistent-professor materiaalkunde en techniek aan de Universiteit van Californië, Los Angeles. "Buiten verlichting, wij geloven dat dit een brede benadering van energieopwekking zou kunnen zijn die geschikt is voor afgelegen locaties, en overal waar 's nachts stroomopwekking nodig is."

Terwijl zonnecellen overdag een efficiënte bron van hernieuwbare energie zijn, er is momenteel geen vergelijkbare duurzame benadering om 's nachts stroom op te wekken. Zonnelampen kunnen worden uitgerust met batterijen om overdag geproduceerde energie op te slaan voor gebruik 's nachts, maar de toevoeging drijft de kosten op.

Het apparaat ontwikkeld door Raman en Stanford University-wetenschappers Wei Li en Shanhui Fan omzeilt de beperkingen van zonne-energie door gebruik te maken van stralingskoeling, waarin een naar de hemel gericht oppervlak zijn warmte als warmtestraling aan de atmosfeer doorgeeft, wat warmte aan de ruimte verliest en een lagere temperatuur bereikt dan de omringende lucht. Dit fenomeen verklaart hoe vorst zich vormt op gras tijdens nachten boven het vriespunt, en hetzelfde principe kan worden gebruikt om elektriciteit op te wekken, temperatuurverschillen benutten om 's nachts duurzame elektriciteit te produceren, wanneer de vraag naar verlichting piekt.

Raman en collega's testten hun goedkope thermo-elektrische generator op een dak in Stanford, Californië, onder een heldere decemberhemel. Het apparaat, die bestaat uit een polystyreen behuizing bedekt met gealuminiseerd mylar om thermische straling te minimaliseren en beschermd door een infrarood-transparante windkap, zat op een tafel een meter boven het dakniveau, warmte onttrekt aan de omringende lucht en deze via een eenvoudige zwarte zender aan de nachtelijke hemel afgeeft. Toen de thermo-elektrische module was aangesloten op een spanningsverhoger en een witte LED, de onderzoekers merkten op dat het het licht passief aandreef. Ze maten verder het vermogen gedurende zes uur, vond dat het maar liefst 25 milliwatt aan energie per vierkante meter opwekte.

Omdat de stralingskoeler bestaat uit een eenvoudige aluminium schijf bedekt met verf, en alle andere componenten kunnen uit de winkel worden gekocht, Raman en het team zijn van mening dat het apparaat gemakkelijk kan worden geschaald voor praktisch gebruik. De hoeveelheid elektriciteit die het genereert per oppervlakte-eenheid blijft relatief klein, het beperken van de wijdverbreide toepassingen voor nu, maar de onderzoekers voorspellen dat het twintig keer krachtiger kan worden gemaakt met verbeterde techniek - zoals door de warmtewinst in de stralingskoelcomponent te onderdrukken om de efficiëntie van de warmtewisseling te vergroten - en werking in een hetere, droger klimaat.

"Ons werk benadrukt de vele resterende mogelijkheden voor energie door te profiteren van de kou van de ruimte als een hernieuwbare energiebron, ", zegt Raman. "We denken dat dit de basis vormt van een complementaire technologie voor zonne-energie. Hoewel het uitgangsvermogen altijd aanzienlijk lager zal zijn, het kan werken op uren dat zonnecellen dat niet kunnen."