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Wie lässt sich aus Meerwasser elektrische Energie gewinnen?
Strom ohne Wellenkraftwerk: Schon der Kontakt von Süß- und Salzwasser sowie die Verdunstung bergen nutzbare Energie. Zwei 2026 veröffentlichte Laborstudien zeigen, wie sich diese Effekte mit Nanostrukturen verstärken lassen. Ein Membranprototyp erreicht knapp 15 Watt pro Quadratmeter, während ein anderes Gerät mithilfe von Licht und Wärme eine bis zu fünffach höhere Leistung erzielt.
Lausanne (Schweiz). Das Meer ist nicht nur durch Wellen und Gezeiten eine mögliche Energiequelle. Wo Flusswasser ins Meer mündet, gleicht sich ein Salzgefälle aus, und an Wasseroberflächen verdunstet ständig Flüssigkeit. Beides lässt sich prinzipiell zur Stromerzeugung einsetzen.
Doch die Nutzung dieser unauffälligen Energiequellen stellt die Technik vor Probleme. Membranen müssen geladene Salzteilchen, die Ionen, schnell durchlassen und zugleich gezielt auswählen. Systeme, die Verdunstung nutzen, liefern wiederum bislang nur geringe elektrische Leistungen und reagieren empfindlich auf äußere Bedingungen.
Forscher der École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) um Yunfei Teng haben diese Hürde mit einer neuartigen Membran angegangen. Ihre 2026 veröffentlichte Studie untersucht winzige Poren aus Hafniumoxid und Siliziumoxid, die mit einer dünnen Lipiddoppelschicht versehen sind. Solche Lipide gehören auch zu den Bausteinen unserer Zellmembranen.
An der wasserliebenden Oberfläche der Beschichtung lagert sich eine nur wenige Moleküle dicke Wasserschicht an. Sie wirkt wie ein Schmierfilm und lässt Ionen leichter durch die Nanoporen gleiten, ohne die gezielte Auswahl der Ionen aufzugeben. Zugleich ermöglicht die elektrische Ladung der Lipidschicht eine wirksame Ladungstrennung.
Auf einem Chip mit 1.000 Poren erzielte das Team bei einem künstlich nachgebildeten Salzgefälle zwischen Fluss- und Meerwasser eine Leistungsdichte von 14,9 Watt pro Quadratmeter. Dieser Wert bezieht sich auf die gesamte, nur rund 314 Quadratmikrometer große Membranfläche und nicht auf ein großflächiges Kraftwerksmodul. Im Vergleich mit bestehenden Polymermembranen fällt die Leistungsdichte etwa zwei- bis dreimal so hoch aus.
„Wir müssen von Chips im Labor zu großen Membranen mit einer hohen Porendichte, präzise kontrollierten Porengrößen und einer zuverlässigen Beschichtung gelangen, und das alles zu vertretbaren Kosten“, erklärt Yunfei Teng.
Bis daraus eine großflächige Anlage werden könnte, sind Herstellung und Haltbarkeit noch offene Herausforderungen. Die Lipidschicht muss langfristig stabil bleiben, und die Poren dürfen sich im natürlichen Wasser nicht zusetzen. Das Ergebnis belegt daher zunächst das Potenzial des optimierten Ionentransports im Labormaßstab.
Ein anderer Ansatz nutzt einen vertrauten Vorgang: Verdunstendes Wasser zieht Flüssigkeit durch winzige Kanäle nach, wobei elektrische Ladungen verschoben werden. Bereits 2024 hatten Experimente gezeigt, dass dieser sogenannte hydrovoltaische Effekt auch mit stärker salzhaltigen Lösungen funktioniert. Ein zweites Team der EPFL um Giulia Tagliabue hat nun untersucht, wie Wärme und Licht die Stromerzeugung beeinflussen.
Das neue Gerät trennt drei Aufgaben räumlich: eine obere Verdunstungsfläche, eine ionenleitende Flüssigkeitsschicht und eine untere Siliziumstruktur zur Aufnahme elektrischer Ladungen. Licht regt Elektronen im Halbleiter an, während Wärme die Ladungen an dessen Oberfläche beeinflusst und die Ionenbewegung verändert. Damit wirken beide Einflüsse nicht nur über eine schnellere Verdunstung, sondern auch unmittelbar auf die elektrische Ladungstrennung.