Kürzlich hat ein Forschungsteam des National Renewable Energy Laboratory (NREL) in den USA erfolgreich einen miniaturisierten thermomagnetischen Generator entwickelt, der mit minimalen Temperaturunterschieden zwischen der Meeresoberfläche und der Luft Strom erzeugen und damit verteilte Ozeansensoren versorgen kann. Die zugehörigen Forschungsergebnisse wurden vor kurzem in der Fachzeitschrift „Communications Engineering“ veröffentlicht.
Das technologische Prinzip stammt von dem im 19. Jahrhundert von Tesla und Edison erdachten „thermomagnetischen Generator“. Sein Kern liegt in der Nutzung des magnetischen Zustandswechsels von magnetischen Materialien bei einer bestimmten Temperatur (Curie-Punkt), um elektrischen Strom zu erzeugen. Durch Miniaturisierung und Materialinnovationen hat das NREL-Team dieser historischen Idee eine praktische Anwendungsperspektive eröffnet. Die Forschenden wählten das Seltenerdelement Gadolinium als Schlüsselmaterial aus, da es in der Nähe der Raumtemperatur ausgeprägte magnetokalorische Eigenschaften aufweist. Wenn das Gerät zyklisch den wärmeren Wassertemperaturen des Ozeans und den kühleren Lufttemperaturen ausgesetzt ist, wechselt das Gadolinium-Material kontinuierlich zwischen magnetischem und nicht-magnetischem Zustand und erzeugt so kontinuierlich elektrische Energie.
Das Forschungsteam hat den Prototyp bereits erfolgreich in kontrollierten Umgebungen wie einem Süßwasser-Aquarium getestet. Seine Größe beträgt nur etwa einen Fuß (ca. 30 cm), und seine Leistung liegt im Milliwattbereich – ausreichend, um energieeffiziente drahtlose Sensoren zu betreiben. Das System benötigt extrem geringe Temperaturunterschiede; selbst wenn Wasser- und Lufttemperatur nahe beieinander liegen, kann der Verdunstungskühleffekt an der Meeresoberfläche den notwendigen magnetischen Zustandswechsel auslösen, was sein Betriebspotenzial in weiten Meeresgebieten zeigt.
Dieser Erfolg markiert einen wichtigen Fortschritt in der Technologie zur Ernte von Meereswärme mit sehr niedrigem Temperaturniveau. Der nächste Schritt des Teams besteht darin, die Haltbarkeit des Geräts in der rauen Meeresumgebung zu verbessern und es durch Prozesse wie Korrosionsschutzbeschichtungen für Tests im realen Meeresumfeld vorzubereiten. Dieser miniaturisierte thermomagnetische Generator könnte in Zukunft zuverlässige Energie für langfristig autonom arbeitende Meeresüberwachungssensoren, Navigationshilfsgeräte und ähnliche Anwendungen liefern. Er treibt so die Entwicklung von Technologien für die Meeresbeobachtung, Ressourcenexploration und Offshore-Anwendungen voran und stellt eine wegweisende innovative Lösung in der integrierten Energieforschung dar.
Veröffentlichungsdetails: Autoren: Erick Moreno Resendiz et al., Titel: „Thermomagnetic generator for ultra-low-grade ocean thermal energy harvesting“, veröffentlicht in: Communications Engineering (2025), Zeitschrifteninfo: Communications Engineering
