Deze motor draait op energie die rechtstreeks uit de ruimte komt

Wetenschappers van de Universiteit van Californië hebben een wel heel unieke manier gevonden om 's nachts energie op te wekken. Ze gebruiken een aangepaste heteluchtmotor die mechanische energie genereert door de warmte van de aarde te koppelen aan de kou van de ruimte. Het systeem werkt volledig passief en kan de hele nacht draaien zonder externe energiebron.

De bovenkant van de motor is bedekt met een speciale verf die infraroodstraling uitzendt. Deze warmtestraling gaat rechtstreeks richting de ruimte, die zo’n -270 graden Celsius koud is. Niet al het infraroodlicht kan echter zomaar ontsnappen; onze atmosfeer absorbeert een groot deel ervan. Maar er is een speciaal ‘gat’ in de atmosfeer, tussen golflengtes van ongeveer 8 tot 13 micrometer, waardoor infraroodstraling wél kan verdwijnen.

Door dit effect koelt de bovenkant van de motor af tot onder de omgevingstemperatuur. Ondertussen blijft de onderkant warm, dankzij een aluminiumplaat die vijf centimeter diep de grond in steekt en daar warmte opneemt. De techniek wordt beschreven in een studie in vakblad Science Advances.

Bescheiden prestaties

Dit temperatuurverschil van ongeveer tien graden is genoeg om de motor aan de gang te krijgen. Een gas in een afgesloten cilinder warmt op aan de onderkant en zet uit, duwt een zuiger omhoog, koelt af aan de bovenkant en trekt samen, waarna de cyclus opnieuw begint. Het vliegwiel draait daarbij met ongeveer één omwenteling per seconde. De onderzoekers testten het systeem gedurende een heel jaar in Californië en zagen dat de motor het meest consistent draaide tijdens droge, heldere nachten.

De prestaties zijn bescheiden maar veelbelovend. De huidige opstelling levert ruim 400 milliwatt aan mechanische energie per vierkante meter. Dat is niet veel, maar met optimalisaties zou dat volgens de onderzoekers kunnen oplopen tot meer dan zes watt per vierkante meter. De motor kan zelfs tegelijkertijd elektriciteit opwekken door er een kleine dynamo aan te koppelen, al gaat daar wel wat mechanische energie bij verloren.

Toepassingen in de echte wereld

Een van de mogelijke toepassingen is luchtcirculatie. De onderzoekers vervingen het vliegwiel door een ventilatorblad en toonden aan dat de motor een luchtstroom kan genereren van meer dan 0,3 meter per seconde. Dat is precies genoeg om koolstofdioxide in broeikassen te verspreiden voor betere plantengroei. Bij grotere temperatuurverschillen kan het systeem zelfs voldoende ventilatie leveren voor publieke gebouwen zoals bibliotheken.

De technologie heeft nog wel wat verbeteringen nodig voordat dit grootschalig ingezet kan worden. De onderzoekers noemen onder andere betere isolatie van de koude plaat, effectievere warmteoverdracht naar de grond en een grotere motorcilinder als mogelijke verbeterpunten.

Lees meer over wetenschap en mis niets met de Bright-app.