Wärmestrahlung wird „recycelt“
Dank Nanotechnologie könnte die klassische Glühbirne ein Comeback erleben. US-Forschern ist es nämlich gelungen, die unerwünschte Wärmestrahlung solcher Lampen gewissermaßen zu recyceln. Mit der Erfindung könnte die Glühbirne sogar die handelsüblichen Energiespar- und LED-Lampen ausstechen.
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Als die EU die Glühbirne in Ungnade fallen ließ, war die Aufregung groß. Seit 2008 setzte die EU-Kommission auf der Basis der Ökodesign-Richtlinie 2005/32/EG ein schrittweises Herstellungs- und Vertriebsverbot von Lampen geringer Energieeffizienz in den Mitgliedsländern durch. Der Grund: Ein Großteil der Glühbirnen wandelt den meisten verbrauchten Strom nicht in Licht, sondern in Wärme um.
Konkurrenz für Konkurrenten
Doch viele Konsumenten trauerten dem Ende des alten Leuchtmittels nach - sie vermissten das warme Licht der klassischen Glühbirne, das Farben natürlich aussehen lasse. Moderne Alternativen wie LED-Leuchten oder Sparlampen wirkten zumindest bis vor einiger Zeit vielen dagegen als zu „weiß“, kalt und nicht ganz farbecht. Auch die „verspätete“ Leuchtkraft - eine Sparlampe braucht einige Zeit, bis sie voll strahlt - nervt viele Konsumenten.
Fans der Glühbirne können nun aber Hoffnung schöpfen: US-Wissenschaftler am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge, Massachusetts, wollen eine neue Technik entwickelt haben, die die Effizienz der traditionellen Glühbirne deutlich heben kann. Sie haben der Fachzeitschrift „Nature Nanotechnology“ zufolge einen Weg gefunden, die verlorene Wärmestrahlung der Glühbirnen wieder in sichtbares Licht zu verwandeln.
Nanotechnologie pimpt Wolframdraht
Mit Hilfe der Nanotechnologie entwickelten die Wissenschaftler einen Stoff, der den klassischen Glühfaden umhüllt und die unerwünschte infrarote Wärmestrahlung einfängt. Diese wird dann zurück zum Draht geworfen und von diesem absorbiert. Die Wärmeenergie geht damit nicht verloren, sondern trägt nun ihrerseits dazu bei, den Glühdraht aufzuheizen und mehr sichtbares Licht auszustrahlen. Der Schlüssel dabei ist, dass die neue „photonische Struktur“ die sichtbare Strahlung durchlässt, Wärmestrahlung aber reflektiert und quasi „recycelt“, erklärt Ognjen Ilic vom MIT der BBC.
Das Problem dabei: Normalerweise halten solche photonischen Materialien die enorm hohen Temperaturen des Wolframdrahts einer Glühbirne von rund 2.700 Grad Celsius nicht aus und würden schmelzen. Um das zu verhindern, platzierten die Wissenschaftler ihre Schicht nicht direkt auf dem Glühdraht, sondern in einem kleinen Abstand. Auch die Spiralform des Wolframdrahts musste angepasst werden, um die Wiederaufnahme der Wärmestrahlung zu verbessern.
Bis zu 40 Prozent Lichtausbeute
Bei einem Prototypen erzielten die Wissenschaftler so eine Energieeffizienz von 6,6 Prozent, fast dreimal so viel wie bei einer klassischen Glühbirne. In der Theorie könnten daraus sogar 40 Prozent werden. Das könnte tatsächlich den Weg für ein Comeback ebnen, denn handelsübliche Energiespar- und LED-Lampen, die eine Energieeffizienz von höchstens 15 Prozent erzielen, würden damit weit in den Schatten gestellt. Zum Vergleich: Eine herkömmliche Glühbirne bringt es auf eine Energieeffizienz von zwei bis drei Prozent.
Die Wissenschaftler zeigen sich zuversichtlich, mit ihrer Technologie eine bessere Glühbirne zu bauen: „Ich würde das nicht ausschließen“, sagte Marin Soljacic vom MIT. Bis die Glühbirnen der neuen Machart jedoch marktreif sind, müsse noch ihre Lebensdauer verbessert werden, räumen die Wissenschaftler ein. „Thomas Edison war nicht der erste, der an der Entwicklung der Glühbirne gearbeitet hat, aber er kam darauf, wie man sie massentauglich und billig produziert und zehn Stunden haltbar macht. Das sind die beiden wichtigen Kriterien. Und das versuchen auch wir gerade herauszufinden“, so Soljacic.
Über die Glühbirne hinaus
Die Wissenschaftler hoffen zudem auf Anwendungsmöglichkeiten auch in anderen Energiebereichen. So könnte ihre Technologie auch Sonnenkollektoren der thermischen Photovoltaik verbessern, schreibt das Wissenschaftsmagazin „Scinexx“. Dabei wird die Sonnenhitze genutzt, um ein Material zum Glühen zu bringen. Dieses Licht wird dann photovoltaisch in Strom umgewandelt. „Wir sind vom Potenzial jedenfalls sehr begeistert“, sagte Soljacic über die neue Technologie.
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