Dynamische Entwicklungen grüner Energieformen reduzieren Abhängigkeiten von fossilen Brennstoffen.
In den letzten Jahren hat hauptsächlich Solar-Photovoltaik und Windkraft in einigen Ländern und Regionen die Nachfrage nach traditioneller Kohleenergie verringert.
Solare photovoltaische Stromerzeugung und Windstromerzeugung haben jedoch ein sehr begrenztes Entwicklungspotenzial in Ländern mit hoher Bevölkerungsdichte und kleiner geografischer Fläche. So sind die meisten Länder sehr an alternativen neuen Energietechnologien interessiert. Diese Länder formulieren auch nationale strategische Pläne zur Energieentwicklung, wie z.B. China die 3060-Energiepolitik des Carbon Peaking und zur CO2-Neutralität.
Energie generell stellt in jedem Land eine wichtige Grundlage für die wirtschaftliche Entwicklung dar und wirkt sich direkt auf die Entwicklung der Volkswirtschaft aus. Die flächendeckende Einführung neuer Energietechnologien dauert jedoch noch Jahrzehnte. Damit neue Technologien zur Stromerzeugung zwischen 2050 und 2060 einen signifikanten Anteil an der nationalen Energiebilanz haben können, müssen bereits jetzt noch andere neue Technologien in die Phase der industriellen Produktion eintreten. Neutrino Photovoltaic (Neutrinovoltaik), entwickelt von der Neutrino Deutschland GmbH, einem deutschen Unternehmen der Neutrino Energy Group Technology, hat in diesem Bereich viel Aufmerksamkeit erhalten.
Die Neutrinovoltaik ist durch die Patentnummer EP3265850A1 (Europäisches Patentamt) geschützt. Im Januar 2022 investierte das Unternehmen 60 Millionen Euro in den Aufbau einer Produktionsbasis in Frankfurt, Deutschland. Auf dieser Grundlage engagiert man sich sich für die Ausweitung der Produktionsstätten in andere Kontinente und Länder. Vorallem arbeitet man an der Realisierung des Neutrino PowerCube® als industrielle Produktion von Netzteilen für den Hausgebrauch. Unterdessen erklärte Holger Thorsten Schubart, Präsident der Neutrino Energy Group, Neutrino Energy Group und CEO der Neutrino Deutschland GmbH, dass die Neutrino-Photovoltaik-Technologie nicht nur die Hausstromversorgung decken kann, sondern auch den Strombedarf für Industrieunternehmen miterzeugen. Auch die Versorgung von Fahrzeugen steht im Raum durch flexible Nutzung von Neutrinovoltaik im Auto.
Die Funktionsweise der Neutrinovoltaik kann man ähnlich verstehen wie photovoltaische Stromerzeugung. Neutrinovoltaik kann in mehreren Modulen nacheinander und parallel geschaltet werden. So ist man in der Lage, verschiedene Spannungen und Stromflüsse zu realisieren. Der entscheidende Vorteil der Neutrinovoltaik im Vergleich zur konventionellen Photovoltaik besteht jedoch darin, dass sie nicht durch Raum und Zeit begrenzt ist. Sie arbeitet effizient und unabhängig von Helligkeit (z.B. nachts), Witterung (z.B. an Regentagen) und Platzierung (z.B. auch in Tunnelröhren).
Denn Neutrinovoltaik wandelt Energie anderer elektrischer Felder, wie Strahlungsfelder aus dem Weltraum in elektrische Energie um. Die Technologie beruht hauptsächlich auf dem speziellen Material, das von Neutrino Energy entwickelt wurde, einem mehrschichtigen Verbundmaterial aus Legierungselementen. 10 bis 20 Schichten aus Graphen und Silizium wechseln sich darin ab. Die Schichten müssen dicht genug sein, um Wechselwirkungen mit Neutrinos und anderen unsichtbaren Teilchen des Strahlungsspektrums zu ermöglichen. Sie wandeln die Minienergien von einer Vielzahl von Teilchen des Strahlungsfeldes effizient in Elektrizität um.
Gemäß Patentnummer EP3265850A1 beträgt die Gesamtbeschichtungsdicke 0,01 mm bis 1 mm. Die Dicke der Siliziumpartikel sollte zwischen 5 nm und 500 nm liegen, die Dicke der Graphenpartikel zwischen 20 nm und 500 nm. Die optimale Dicke bei Siliziumpartikeln konnte man mit 5 nm identifizieren, bei Graphenpartikeln mit 20 Nanometer. In dieser Kombination erreicht man die beste Effizienz der Energieumwandlung.
Die Basisbeschichtung der von Neutrinovoltaik verwendeten Nanomaterialien ist Graphen, ein 2D-Material, das die Eigenschaften eines 3D-Materials hat, was bedeutet, dass Graphenatome in dreidimensionalen Koordinaten oszillieren (schwingen). Je stärker die Wirkung des Strahlungsfeldes, desto stärker die Schwingungsfrequenz der Graphenatome. Als Ergebnis dieser Wechselwirkung bildet sich auf der Graphenoberfläche eine Welle. Diese ist vergleichbar mit einer Welle auf dem Ozean, wenn sich kleine spontane Bewegungen vereinen und größere spontane Schwingungen entstehen lassen. Die Verschiebung eines Atoms addiert sich zur Verschiebung anderer Atome, was zu einer horizontal polarisierten Oberflächenwelle führt. Diese ist akustisch als Love-Welle, auch bekannt als Q-Welle, bekannt. Bei Vorhandensein einer Schicht niedriger Geschwindigkeit über einem halbunendlichen Medium schwingt eine Welle in einer horizontalen Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Auf der vertikalen Ebene schwingen die Partikel in einer Ellipse gegen den Uhrzeigersinn und die Schwingungsamplitude nimmt mit zunehmender Tiefe ab.
In der Elastodynamik sind Liebeswellen, benannt nach Augustus Edward Hoff, horizontal polarisierte Oberflächenwellen. Liebeswellen sind das Ergebnis der Interferenz vieler Scherwellen (S-Wellen), die von der elastischen Schicht geführt werden, auf einem elastischen Halbraum auf der einen Seite und nahe einem Vakuum auf der anderen Seite. Aufgrund der Besonderheiten von Graphenkristallen schwingen seine Atome im Tandem, anders als die spontane Bewegung von Molekülen in einer Flüssigkeit. Da die Schwingungen von Graphenatomen 100mal stärker sind als jene von Siliziumatomen, verstärkt die Überlagerung von Frequenzen externer Effekte elektromagnetischer Strahlung – einschließlich der Einwirkung von Neutrinos – auf die internen Frequenzen von Graphenwellen-Schwingungen. Diese Schwingung bewirkt, dass die Atome in Resonanz schwingen. Die atomaren Schwingungen in Resonanz vervielfachet die Elektronenabgabe beim Kontakt mit der dotierten Siliziumlegierung. Die mit Nanomaterialien beschichtete Seite der Metallfolie wird zur positiven Elektrode, während die unbeschichtete Seite zur negativen Elektrode wird.
Das Patent EP3265850A1 der Neutrino Deutschland GmbH beschreibt ausführlich alle möglichen Materialien und Legierungselemente, welche verwendet werden können, um kinetische Energie von Teilchen in einem Strahlungsfeld in elektrische Energie umzuwandeln. Viele Wissenschaftler auf der ganzen Welt untersuchen derzeit dieses Phänomen und haben bereits mit der experimentellen Gestaltung von Gittern auf der Grundlage relevanter Informationen in Veröffentlichungen begonnen. Holger Torten Schubart schätzt Chinas wissenschaftliche und wirtschaftliche Errungenschaften sehr. Daher prüft er die Möglichkeit, diese Technologie auf dem chinesischen Markt zu fördern.
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Die Neutrino Energy Group
Die Neutrino® Energy Group arbeitet mit einem weltweiten Team von Wissenschaftlern und verschiedenen internationalen Forschungszentren zusammen. Sie forschen an Anwendungen zur Umwandlung von unsichtbaren Strahlungsspektren der Sonne, u.a. von Neutrinos. Das sind hochenergetische Teilchen, die unaufhörlich die Erde erreichen und in elektrische Energie umgewandelt werden können.
