Grundvoraussetzung für das Verfahren ist der piezoelektrische Effekt, der bereits 1880 von den Curie-Brüdern entdeckt wurde. Sie experimentierten mit dem Edelstein Turmalin und fanden heraus, dass durch Druck auf den Kristall eine Oberflächenladung entsteht. Heute findet der piezoelektrische Effekt zum Beispiel in Mikrofonen oder Geschwindigkeitsmessern Anwendung, jedoch ist die Energiemenge, die durch den Effekt entsteht, zu klein, um sie zur Stromgewinnung einzusetzen.

Druck und Reibung werden in elektrische Energie umgewandelt

Als die Forscher um Wang vor ein paar Jahren mit dem piezoelektrischen Effekt experimentierten, entstand zu ihrer Überraschung viel mehr Energie, als sie erwartet hatten. Sie stellten fest, dass zwei Oberflächen aufeinander rieben, was zusätzlichen Strom erzeugte. Basierend auf dieser Entdeckung, entwickelte Wang den Nanogenerator TENG. Die Energie entsteht durch den Elektronenfluss zwischen zwei Folien unterschiedlichen Materials. Eine sendet Elektronen aus, die andere nimmt sie auf. Werden die beiden Folien voneinander getrennt, entsteht eine Spannung. „Wie viel Ladung übertragen wird, hängt von den Oberflächeneigenschaften ab“, erklärt Wang.

Seit der ersten Präsentation von TENG hat das Team es geschafft, den Energieertrag um das 100.000-fache auf ca. 300 W/m2 zu steigern. Zum Vergleich: Die auf der Erde auftreffende Sonnenstrahlung entspricht im Winter bei leichter bis mittlerer Bewölkung 150-300 W/m2. Im Moment arbeitet die Gruppe daran, mit Hilfe des Verfahrens kommerzielle Produkte, wie Handyaufladegeräte zu entwickeln.

Doch Wang denkt schon weiter. Er möchte die herkömmlichen Verfahren zur Stromerzeugung revolutionieren. „Wir können maßgeblich dazu beitragen, den weltweiten Energiebedarf zu decken“, erklärt er. „Forscher könnten die Technologie nutzen, um die unerschöpfliche Energie von Wind, Wellen oder Regentropfen anzuzapfen – mit Hilfe winziger Generatoren anstatt riesiger Turbinen.“KAM

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