Wer hätte gedacht, dass eine Handvoll Erde in Sachen Umweltschutz irgendwann einen positiven Beitrag leisten könnte? Die sogenannte Erdbatterie arbeitet mit den in der Erde vertretenen Mikroben und könnte eine technische Innovation sein, die vieles verändert. Die Idee dahinter ist jedoch schon über hundert Jahre alt.
Herkömmliche Batterie vs. Erdbatterie – ein Überblick
Gewöhnliche Batterien haben die Eigenschaft, stets aus einem Material gefertigt zu sein, das der Erde im Sinne des Umweltschutzes schadet. Seien es Rohstoffe wie Cadmium oder Blei, sie alle vergiften den Boden, sofern sie mit ihm in Berührung kommen. Zudem besitzen sie nur eine begrenzte Lebensdauer, danach bedürfen sie einer besonderen Art der Entsorgung, um keinen weiteren Schaden anzurichten.
Nun greift ein Forschungsteam der Northwestern University in den USA ein Konzept auf, welches genau diese Probleme beseitigen könnte. Die Idee zur sogenannten Erdbatterie gibt es seit 1911, doch hat sie sich bis heute nicht durchsetzen können.
Der Grund hierfür lag bislang vor allem in ihrer Leistung, die sie mit sich bringt. Die in der Erde sitzende Batterie besaß außerdem noch immer Probleme, bei zu trockenen Bodenverhältnissen zuverlässig zu arbeiten. An diesen Fehlern hat das Team jedoch gearbeitet und Details am Design verändert.
Die Erdbatterie wurde designtechnisch nun so angepasst, dass sie tiefer in der Erde sitzt und somit leichter Feuchtigkeit aus en tieferen Erdschichten ziehen kann. So unternahm das Team die folgenden Veränderungen:
- Die Batterie erhielt eine Patronenform, die vertikal auf einer horizontalen Scheibe angebracht ist.
- Der Nutzer sieht von oben ausschließlich einen kleinen Teil der Batterie, der bündig mit der Erdoberfläche abschließt.
- Zusätzlich wurde ein Frischluftspalt integriert, damit nach wie vor genügend Sauerstoff an die Batterie gelangt. Er verhindert gleichzeitig, dass Schmutz ins Innere der Batterie gerät.
- Für die lange Haltbarkeit ist die in der Batterie vertretene Kathode mit einer wasserabweisenden Beschichtung versehen.
Insgesamt arbeitete das Team an vier unterschiedlichen Designveränderungen, wobei sich die oben beschriebene Variante durchsetzen konnte.
Das Funktionskonzept der Erdbatterie
Nun fragt sich vielleicht der eine oder andere, wie die Batterie ihre Energiequelle erhält, wenn die innenliegenden Bestandteile nicht unmittelbar mit der umliegenden Erde in Berührung kommen.
Warum nennt man sie dann Erdbatterie?
Die Antwort hierauf ist relativ einfach: Prinzipiell ist es nicht der Schmutz, der die Batterie umgibt, sondern die darin lebenden Mikroben und Bakterien, welche die Batterie zur Energiegewinnung nutzt. Daher wird sie auch als Mikrobielle Brennstoffzelle (MFC) bezeichnet.
Durchschlagende Erfolge im Test
Im Gegensatz zum 1911 entwickelten Modell erzielte die neue und veränderte Form der Erdbatterie ein gutes Ergebnis in Sachen Energiegewinnung.
Im Test nutzte das Team eine kleine Antenne, die es an die Erdbatterie anschloss. Diese sollte sich mit einem reflektierten Hochfrequenzsignal drahtlos mit einer Basisstation verbinden. Der Test glückte und insgesamt produzierte die Batterie sogar durchschnittlich 68-mal mehr Strom, als überhaupt erforderlich gewesen wäre. Doch nicht nur bei besonders feuchten Bedingungen sprachen die Ergebnisse für sich. Als erneut derselbe Test bei trockenen Bodenbedingungen durchgeführt wurde, zeigte sich ein ebenso erfolgreiches Ergebnis.
Überraschend: Die Erdbatterie funktionierte sogar so gut, dass sie die Leistung ähnlicher Technologien um 120 Prozent übertraf. Somit ist das Konzept insgesamt eine echte Innovation, an der das Team weiter arbeiten möchte.
Für welche Einsatzzwecke eignet sich die Erdbatterie?
Da das System mit jedem Boden arbeiten kann, in dem sich Kohlenstoff befindet, ist es besonders vielseitig einsetzbar. Insbesondere wenn es darum geht, Energie an einem Ort zu erzeugen, wo sich für gewöhnlich die Vernetzung schwierig gestaltet.
Innerhalb der USA könnte die Batterie vor allem in der Landwirtschaft zur Verwendung kommen. Denn aktuell sind stromerzeugende Lösungen in diesem Bereich vor allem in Form von Solarpanelen zu finden. Doch diese gehen nicht nur mit einem hohen Platzbedarf, sondern auch mit immensen Pflegemaßnahmen einher. Sie vertragen im Gegensatz zur Erdbatterie keinen Schmutz und müssen regelmäßig gereinigt werden.
Außerdem gibt es bei diesen einen Nachteil, den die Erdbatterie eindeutig nicht aufweist: Solarpanele brauchen die ständige Einstrahlung von Sonnenlicht und viel Platz. In regnerischen Zeiten oder der kalten Jahreszeit liefern sie demnach nicht genügend Strom.
Eine weitere Idee besteht darin, die Erdbatterie in der Zukunft irgendwann möglicherweise innerhalb von Autos einzusetzen. Die Idee ist nicht schlecht, doch besitzt sie aktuell noch nicht die richtigen Voraussetzungen für diese Art von Verwendung.
Batterie lässt sich aus einfachen Materialien herstellen
Ein weiterer Vorteil der Erdbatterie liegt auf der Hand: Materialien wie Cadmium oder Blei werden bei ihrer Herstellung nicht verwendet. Stattdessen kommen einfache Materialien zum Einsatz, die in jedem Baumarkt zu finden sind.
Schlussendlich arbeitet das Team der Northwestern University weiter an ihrer Idee, die Erdbatterie noch zu verbessern. Auf diesem Weg ließen sich zukünftig vielleicht lokale Versorgungsketten nutzen, sowie Materialien, die besonders kostengünstig sind. Somit wäre die Erdbatterie für alle im Falle einer Krise der lokalen Lieferkette in Bezug auf Elektronikartikel eine gute Alternative.
Quellen: ACM Journals, Northwestern Now
