Wissenschaftler finden Weg, Abwärme von Servern und Elektroautos in Strom umzuwandeln

Forscher der POSTECH-Universität in Südkorea haben eine neue Technologie entwickelt, welche die Effizienz der Umwandlung von Abwärme in elektrischen Strom erheblich steigert. Diese Entdeckung wird als revolutionärer Schritt zur Verbesserung der Energieeffizienz von AI-Rechenzentren, Industrieunternehmen und Elektroautos erwartet. Dies berichtet Ixbt.com Nachrichten berichtet.

Die Grundlage der neuen Entwicklung basiert auf einer ungewöhnlichen Struktur von Silizium. Im Gegensatz zu herkömmlichen massiven Silizium-Nanoprismen schufen die Wissenschaftler hohle Silizium-Nanoröhren. Diese Struktur erwies sich als wesentlich effektiver beim Zurückhalten von Wärme. Forschungsergebnissen zufolge ist die Wärmeleitfähigkeit solcher Nanoröhren um 70 Prozent niedriger als die von massiven Strukturen.

Phononen-Lokalisierung: Wie die Technologie funktioniert

In diesem Prozess spielt der Effekt der Lokalisierung von Phononen — Quasiteilchen, die Wärme in Festkörpern transportieren — eine entscheidende Rolle. Während sich Wärme in gewöhnlichem Silizium relativ frei ausbreitet, wird in hohlen Nanoröhren ein Teil der Wärmeenergie innerhalb der Struktur "eingeschlossen" und breitet sich viel langsamer aus. Dies schafft ideale Bedingungen für thermoelektrische Systeme, die Wärme in Strom umwandeln.

Zuvor galt es als fast unmöglich, diesen Effekt in einfachen Strukturen bei Raumtemperatur zu erreichen. Den koreanischen Wissenschaftlern gelang dies jedoch mit einer relativ einfachen Konstruktion. Dies ermöglicht den Transfer der Technologie aus dem Labor in die reale Produktion.

Einer der wichtigsten Vorteile der Entwicklung ist die Verwendung von gewöhnlichem Silizium anstelle von seltenen und teuren Elementen wie Wismut und Tellur, die traditionell in thermoelektrischen Systemen eingesetzt werden. Die Günstigkeit und weite industrielle Verbreitung dieses Materials senken die Kosten der Technologie drastisch.

Bedeutung für Industrie und AI-Infrastruktur

Derzeit erzeugen Server, die ChatGPT und andere große Sprachmodelle unterstützen, enorme Mengen an Wärme. Die Rückumwandlung dieser "verlorenen" Wärme in Strom reduziert die Kühlkosten von Rechenzentren und steigert die Gesamteffizienz. Zudem kann die Rückgewinnung von Energie aus der Erwärmung von Batterie und Motor in Elektroautos dazu beitragen, die Reichweite (range) zu erhöhen.

Die Autoren der Studie betonen, dass die neue Methode vollständig mit bestehenden Technologien zur Herstellung von Mikrochips kompatibel ist. Dies wird die Einführung von Modulen in "smarten" Geräten und Industrieanlagen beschleunigen, die Abwärme in nutzbare Energie umwandeln.