Unsere Sonne als größter Energielieferant
Unsere Erde erhält den größten Teil ihrer benötigten Energie von der Sonne. So empfängt jeder Quadratmeter Erdoberfläche im Laufe eines Jahres stündlich durchschnittlich etwa 342 Watt Sonnenenergie. Daraus ergibt sich eine riesige Energiemenge – ungefähr 44 Quadrillionen (4,4 x 1016) Watt Leistung. Ein einziges vergleichsweise großes Kraftwerk kann in etwa 1 Milliarde (1 x 109) Watt elektrische Leistung erzeugen. Um also die von der Sonne erzeugte Energiemenge zu erreichen, wären 44 Millionen solcher Kraftwerke erforderlich.
Dank der harten Arbeit vieler genialer Köpfe in den letzten Jahrzehnten kann die Energie der Sonne für den Bedarf der Menschheit nutzbar gemacht werden. Sonnenlicht besteht in der Regel aus drei Hauptbestandteilen: sichtbares Licht mit Wellenlängen zwischen 0,4 und 0,8 µm, ultraviolettes Licht mit Wellenlängen unter 0,4 µm und Infrarotstrahlung mit Wellenlängen über 0,8 µm. Das Sonnenlicht macht jedoch nur einen Bruchteil des gesamten Strahlungsspektrums aus, welches auf der Erde auftrifft.
Trotz der großen Fortschritte bei der Solarenergie ist diese Technologie der Stromerzeugung immer noch stark wetterabhängig und kann nicht überall auf der Erde zur Stromerzeugung eingesetzt werden. Daher ist die Entwicklung von Technologien zur Stromerzeugung aus Strahlung des unsichtbaren Strahlungsspektrums, das zu jeder Tageszeit und überall auf der Erde vorhanden ist und dessen Intensität nicht von den Wetterbedingungen abhängt, eine vorrangige Aufgabe für Wissenschaftler.
Neutrinovoltaik ist die Bezeichnung für eine von Wissenschaftlern der Neutrino Energy Group entwickelte Technologie, die die Kraft von Neutrinos und anderen Formen nicht sichtbarer Strahlung nutzbar machen kann. Der Name deutet nicht darauf hin, dass die Elektrizität nur durch die Umwandlung der kinetischen Energie der neutralen Neutrinoteilchen in elektrischen Strom erzeugt wird. Der Präsident der Neutrino Energy Group, Holger Thorsten Schubart, hat in zahlreichen Reden betont, dass der Name Neutrinovoltaic, der die Bezeichnung eines “Neutrino”-Teilchens enthält, mehr eine Marke ist als eine Darstellung der Technologie selbst.
Den Wissenschaftlern des Unternehmens ist es gelungen, ein Nanomaterial zu schaffen, das die Energie der umgebenden Energiefelder des unsichtbaren Strahlungsspektrums in Strom umwandelt. Neutrino® Power Cubes können im Freien, in Innenräumen oder z. B. im Keller eines Mehrfamilienhauses aufgestellt werden, da die Energiefelder jede Minute des Tages wetterunabhängig vorhanden sind und eine hohe Durchdringungsfähigkeit besitzen.
Die Struktur des Nanomaterials ist der Kern der Technologie und das Know-how der Entdeckung. Das Nanomaterial wird schichtweise auf die Metallfolie aufgebracht und bildet so eine dicht verdichtete dünne Schicht, die mit der Folie eine Einheit bildet, wodurch eine Delamination des Nanomaterials während des Betriebs und ein Verlust seiner Leistungseigenschaften vermieden wird. Das Nanomaterial besteht aus abwechselnden Schichten aus Graphen und dotiertem Silizium.
Obwohl Professor Thibadeau (Universität Arkansas) nachgewiesen hat, dass eine Graphenschicht zwischen zwei Kupferplatten auch ohne Dotierungsmittel Wechselstrom erzeugt, ist die Frequenz des Wechselstroms direkt umgekehrt korreliert mit der Anzahl der Graphenwellenkontakte mit der Kupferplatte (Abb. 1).
Mit Hilfe eines Tunnelrastermikroskops beobachteten die Experimentatoren, dass eine Welle in Graphen wie eine Welle auf der Meeresoberfläche entsteht, d. h. Graphen kann nicht in der 2D-Ebene existieren, sondern nur in der 3D-Ebene. Dieses Verhalten von Graphen hat es der Neutrino®Energy Group ermöglicht, ein stromerzeugendes Nanomaterial zu schaffen.
Eine einzige Schicht Graphen erzeugt nur sehr wenig Strom, was in der Praxis nur schwer zu nutzen ist. Die Neutrino® Energy Group hat den Prozess der Schichtung von Graphen und Silizium angewandt. Die Dotierung des Nanomaterials soll nicht nur die Leistung erhöhen, sondern auch den erzeugten Strom gleichrichten, so dass er in dieselbe Richtung fließt.
Graphen und Silizium gehören zur Gruppe 4 des Mendelejewschen Periodensystems der chemischen Elemente und haben 4 kovalente Bindungen. Und während die spezifische Leitfähigkeit von Graphen nahe an der von Metallen wie Kupfer liegt, gehört Silizium zur Klasse der Halbleiter. Die Konzentration der natürlichen Ladungsträger in Silizium beträgt bei Raumtemperatur etwa 1,5⋅10^10 cm^-3. Um in Silizium elektronische oder elektrische Leitfähigkeit vom n-Typ zu erzeugen, wird Silizium daher mit Elementen der Gruppe 5 oder 6 des Mendelejewschen Periodensystems dotiert, wie im Patent EP3265850A1 angegeben. In dem Patent heißt es auch, dass Graphen mit chemischen Elementen mit magnetischen Eigenschaften dotiert ist.
Der elektrische Strom, der durch das Nanomaterial erzeugt wird, wenn es auf ein Metallsubstrat aufgebracht wird, ist in eine Richtung gerichtet. Es stellt sich die Frage, warum ein Gleichstrom erzeugt wird und nicht ein Wechselstrom wie in den Experimenten von Professor Thibadeau? Im Nanomaterial wirken die Graphenwellen jeder Schicht gleichermaßen auf die beiden Siliziumplatten, zwischen denen sich die Graphenschicht befindet, und nach der Lenz’schen Regel ist die elektromotorische Kraft der Induktion in einem geschlossenen Stromkreis gleich und mit entgegengesetztem Vorzeichen zur Änderungsrate des magnetischen Flusses durch die Oberfläche, so dass geladene Teilchen in beide Richtungen gerichtet sein sollten, aber sie sind nur in eine Richtung gerichtet.
Eine Analyse des Patents mit der Nummer EP3265850A1 zeigt, dass die Dotierung neben Graphen und Silizium erfolgt. Zu den Dotierungselementen gehören Germanium, das auf Siliziumschichten aufgebracht wird, und Graphen, das mit Samariumoxid dotiert ist. Schichten aus diesen Elementen können einen p-n-Übergang bilden, der einen Filmdiodeneffekt erzeugt, der den elektrischen Strom nur in eine Richtung fließen lässt und den Durchgang des elektrischen Stroms in die andere Richtung blockiert.
Im nächsten Jahr sollen zwei Industrieanlagen in der Schweiz und in Korea in Betrieb genommen werden. Während in der Schweiz eine kleine Anlage gebaut wird (100.000 Generatoren mit einer Leistung von 5-6 kW), wird in Korea eine Megafabrik errichtet, die bis 2029 eine jährliche Produktionskapazität von 30 GW erreichen soll, mit einer weiteren Steigerung der Produktionsmengen. Derzeit laufen Verhandlungen über den Aufbau einer industriellen Produktion von Neutrinovoltaik-Generatoren in einer Reihe anderer Länder.
Auf der Grundlage der Neutrinovoltaik-Technologie wird derzeit ein selbstaufladendes Elektroauto Pi-Car entwickelt. Dessen Karosserie wird mit Zellen ausgestattet sein, die unter dem Einfluss der Energiefelder der Umgebung und der Körperwärme der Sonneneinstrahlung Strom erzeugen. Die Entwicklung des Pi-Car-Elektroautos ist innerhalb von 3 Jahren geplant. Die Neutrinovoltaik-Technologie eröffnet der Menschheit den Weg, die grenzenlose Energie der Strahlungsfelder des unsichtbaren Spektrums anzuzapfen. Das neue Wissen wird die Menschheit auf die nächste Entwicklungsstufe bringen und es uns ermöglichen, die natürlichen Ressourcen rationell und schonend zu nutzen.
Neutrinovoltaik & Neutrino® Power Cube
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