Gut gedämmt mit Eisbärenfell
Eingepackt in Wärmedämmung und optimale Lichtreflexion kommt er bei minus 40 °C manchmal sogar ins Schwitzen. Textilforscher und Maschinenbauer haben die Tricks im Pelz jetzt für die solarthermische Energiegewinnung abgeschaut.
Was haben Solarenergienutzung und Eisbären gemeinsam? Was wie eine Scherzfrage klingt, ist Gegenstand ernsthafter Forschung. Denn was der Eisbär in arktischer Kälte kann, das möchten sich Wissenschaftler zunutze machen, sozusagen den Sonnenkollektor im Eisbärenfellformat.
Das ist Bionik pur, die technische Übersetzung von Ideen aus der Natur. Schon einmal stand der Eisbär Pate für eine technische Erfindung: Die rutschfeste Sohle seiner Tatzen diente als Kopie für das Profil von Winterreifen.
Wie aber funktioniert nun der Solarkollektor im Eisbär? Hinter der Lichttechnik steckt nichts anderes als Absorption von sichtbarem Licht, das dann in Wärme umgewandelt wird. Dafür fängt der weiße Bärenpelz das spärliche Licht am Nordpol ein.
Jedes einzelne Haar funktioniert wie ein Lichtleiter. Ähnlich wie beim Glasfaserkabel führen die hohlen Fasern die Strahlung ans untere Ende. Ob dabei das kurzwellige Licht in längerwellige Wärmestrahlung umgewandelt wird, ist unter Forschern noch umstritten.
Die schwarze Bärenhaut unterm Fell saugt die Wärmestrahlung auf und heizt damit den Bärenorganismus. In und zwischen den Bärenzotteln ist Luft eingeschlossen, das System hält so die Wärme wie eine Thermoskanne.
Nun ist das Prinzip der Solarthermie alles andere als neu. Aber es lohnt sich umso mehr, je teurer Öl und Gas werden. „An einem schönen Sommertag können in unseren Breiten schon mal bis zu 1000 W Strahlungswärme auf den Quadratmeter kommen. Das ist so viel, wie die halbe Kraft einer Kochplatte“, meint Thomas Stegmaier vom Institut für Tetil- und Verfahrenstechnik Denkendorf.
Knapp 7 Mio. m² solarthermische Flachkollektoren sind hierzulande auf den Dächern verlegt. Sie bestehen in der Regel aus einer Glasscheibe, einem dunklen Absorbermaterial und einer Flüssigkeit, die sich durch Sonneneinstrahlung erhitzt. Damit werden Brauchwassertemperaturen von bis zu 70 °C erreicht.
Ein Nachteil: Die Glaskästen sind schwer und zerbrechlich. Wollte man solche Anlagen in sonnenverwöhnten Ländern Südamerikas oder Südostasiens über weite Strecken auf holprigen Straßen transportieren, kämen wahrscheinlich nur Scherben an.
Ganz anders der Solarkollektor à la Eisbär. Er ist unter Bionikern schon länger im Gespräch. Doch die perfekte Kopie des Pelzprinzips gibt es erst seit Kurzem. Der Nachbau der Textilforscher ist biegsam wie ein Teppich und lässt Licht zu 85 % durch.
„Die Kombination aus Flexibilität und hoher Lichtdurchlässigkeit gab es bisher noch nicht. Damit können wir die Sonne besser als bisher einfangen“, betont Thomas Stegmaier. Das Imitat besteht aus zwei Schichten, unten schwarz und oben weiß. Die weißen Haare aus Polyester sind 2 cm lang und stehen senkrecht auf einer schwarzen Gummiunterlage.
Das Ganze erinnert an einen Plüschvorleger fürs Badezimmer. Damit Kunsthaut und Kunsthaar nicht verdrecken, liegt die Fellschicht noch mal unter einer durchsichtigen Schutzfolie aus Silikon.
„Schließlich hat unser Solarteppich keine Zunge, um sich zu waschen“, sagt Stegmeier. Außerdem fängt die transparente Silikonschicht UV-Licht ab. Die energiereiche Strahlung würde die Polymerverbindungen knacken und den Kunststoff bald bröseln lassen.
Die wabbelige sandwichartige Textilkonstruktion kann zusammengerollt leicht transportiert und praktisch überall installiert werden. Auch zur Meerwasserentsalzung ist die Eisbärenvariante denkbar. „Man kann durch das Gewirke auch Salzwasser strömen lassen. Die Größe eines Fußballstadions ausgelegt mit dem Textil und einem Minimalgefälle von einem Grad kann ein ganzes Dorf in Afrika mit Süßwasser versorgen“, schwärmt Jannis Stefanakis, Geschäftsführer von SolarEnergie Stefanakis.
Architekten haben bereits Interesse an dem künstlichen Eisbärenfell angemeldet. Für Dächer, die nicht 08/15 sind, lässt sich das flexible Gewirke der Denkendorfer maßschneidern. Selbst Schiffe könnten zur Bordversorgung damit eingedeckt werden.
„Ein weites Feld“, begeistert sich der erfinderische Grieche, der vor vier Jahren den Auftrag an das Forschungsinstitut gab, etwas preiswertes für die Sonnenenergienutzung zu entwickeln.
Noch ist das Imitat in DINA 4 Größe teurer als ein Pelzmantel. „Um den Produktionspreis zu senken und Material zu sparen, können wir das teure Silikon auch durch eine Folie ersetzen. Ein Material, das es bis vor Kurzem noch nicht gab, das UV absorbiert und durchsichtig ist“, erklärt Stegmaier. Zum Preis meint Stefanakis: „Es könnte auf etwa 20 €/m² rauslaufen.“ K. SPILOK/ber
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