Strom aus dem Baum

Viele werden sich noch an den 80er-Jahre-Sponti-Spruch: "Wozu Kraftwerke? Bei uns kommt der Strom aus der Steckdose." erinnern. Wissenschaftler der Universität des US-Bundesstaates Washington in Seattle sind einen Schritt weiter gegangen. Ihr Motto lautet: "Wozu Steckdosen? Bei uns kommt der Strom aus dem Baum."

Treepower statt Flowerpower

Das Team um den Elektrotechniker Babak Parviz hat nämlich einen Weg gefunden, Bäume anzuzapfen und daraus elektrischen Strom zu gewinnen. Der reicht immerhin aus, um einen elektronischen Schaltkreis im Nanomaßstab zu betreiben.

Ausgehend von einer Studie, die Wissenschaftler am Massachusetts Institute of Technology (MIT) im vergangenen Jahr durchgeführt haben, hatte ein Mitglied des Teams herausgefunden, dass der Oregon-Ahorn ständig Strom mit einer Spannung bis zu mehreren hundert Millivolt erzeugt. Bäume dieser Art wachsen auf dem Campus der Universität in Seattle.

Nanogerät läuft mit natürlicher Niedrigspannung

Die Wissenschaftler haben dann ein Gerät gebaut, das sie mit diesem Strom betreiben können. Dazu gehört unter anderem ein Wandler, der den Strom mit der niedrigen Spannung speichert und ihn als höhere Spannung ausgibt. Der Wandler arbeitet sogar mit Spannungen von 20 Millivolt - kein anderes Gerät arbeitet mit einer so geringen Spannung, erklären die Wissenschaftler. Ausgegeben werden 1,1 Volt. Das ist etwas weniger, als eine AA-Batterie liefert, reicht aber aus, um etwa bestimmte Sensoren zu betreiben. Der Schaltkreis der Seattler kommt allerdings mit deutlich weniger aus: Er verbraucht im Schnitt nur 10 Nanowatt - er ist aber auch nur rund 130 Nanometer groß.

Das größte Problem bei der Entwicklung sei gewesen, dass der Wandler und die anderen elektronischen Komponenten in den Ruhezustand verfielen, um Energie zu sparen. "Wenn aber alles schläft, wacht das System nicht mehr auf", erklärt Brian Otis. Damit das System nicht im Dauertiefschlaf verharrt, haben die Wissenschaftler einen speziellen Wecker konstruiert, der in Intervallen von einigen Sekunden einen Weckruf in Form eines Stromstoßes mit 350 Millivolt an das System aussendet.

Die Wissenschaftler um Parviz stellen ihre Entwicklung in einer der kommenden Ausgaben des Fachmagazins Transactions on Nanotechnology vor. "Soweit wir wissen, ist das die erste Arbeit, die eine Peer-Review durchlaufen hat und die beschreibt, wie jemand etwas betreibt, indem er Elektroden in einen Baum steckt", sagt Parviz.

Baumstrom für Feuermelder

Wer allerdings hofft, dass der Wald die Lösung unserer Energieprobleme sein könnte, den muss er enttäuschen. Die Bäume lieferten nicht genug Strom, um herkömmliche elektronische Geräte zu betreiben, sagt Parviz. Der Baumstrom werde auch bestimmt den Solarstrom als Energiequelle etwa für Sensoren nicht ersetzen können. Für Verbraucher im Nanomaßstab sei er aber genau das Richtige. So sei vorstellbar, damit Sensoren zu betreiben, die Waldbrände melden oder die Luftqualität messen. Der Strom, den der Baum generiert, könne als Indikator für den Gesundheitszustand des Baumes dienen.

Eine genaue Erklärung für das Phänomen Baumstrom habe er nicht, sagte Parviz. Es handle sich wahrscheinlich um eine Art Signalübermittlung, wie sie auch im menschlichen Körper vorkomme, nur sei sie langsamer. Auf jeden Fall sei es etwas anderes als das bekannte Experiment mit einer Kartoffel. Dabei werden Elektroden aus verschiedenen Metallen benutzt, die mit der Frucht reagieren und so auf chemische Art und Weise Strom erzeugen.

Die Arbeit der Wissenschaftler aus Seattle basiert auf Erkenntnissen von Forschern des MIT. Die hatten im vergangenen Jahr herausgefunden, dass Bäume Strom mit einer Spannung von bis zu 200 Millivolt erzeugen, wenn eine Elektrode in den Stamm, die zweite in das umgebende Erdreich gesteckt wird. Die MIT-Wissenschaftler arbeiten inzwischen mit dem Unternehmen Voltree Power, das baumbetriebene Sensoren für Waldbrände entwickelt hat.