Die effiziente Erzeugung von Druckluft spielt eine wesentliche Rolle in zahlreichen industriellen Produktionsprozessen. Laut der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel entfallen rund 10% des industriellen Stromverbrauchs auf diesen Bereich. Vor diesem Hintergrund hat die Arbeitsgruppe für Funktionale Nanomaterialien, unter der Leitung von Prof. Dr. Rainer Adelung, eine innovative Methode zur Druckluft-Erzeugung entwickelt.
Auf der diesjährigen Hannover Messe wurde ein neuartiger pneumatischer Kolben vorgestellt, der sich durch hohe Energieeffizienz und Zuverlässigkeit auszeichnet. Dank der eingesetzten Technologie, die auf dem speziellen Nanomaterial Aerographit basiert, benötigen die neuen Systeme keine klassischen Kompressoren, Schläuche oder Ventile. Stattdessen wird die Druckluft direkt im Kolben durch Anlegen einer elektrischen Spannung erzeugt.
Die Rolle von Aerographit
Aerographit selbst ist ein bemerkenswertes Material, das aus dünnen Kohlenstoff-Verstrebungen besteht. Es ist zu 99,9% aus Luft und extrem leicht; ein Pkw-großer Quader wiegt weniger als 3 kg. Diese speziellen Kohlenstoff-Strukturen haben die Fähigkeit, elektrischen Strom zu leiten und sich innerhalb kürzester Zeit zu erwärmen. So können Temperaturerhöhungen von mehreren hundert Grad in nur einer Tausendstelsekunde erreicht werden, was zu einer explosionsartigen Ausdehnung der Luft führt.
Diese Technologie ist nicht nur energieeffizient, sondern außerdem auch verschleißarm. Testläufe zeigen, dass der Prozess mehrere hunderttausend Druckstöße ohne Schäden am Aerographit übersteht. Dies könnte eine grundlegende Veränderung in der Konstruktion von Greifarmen und Fertigungsstraßen zur Folge haben, indem die Herstellung kostengünstiger und einfacher gestaltet werden kann.
Zukünftige Perspektiven
Die Forschenden planen, ein Start-Up zu gründen, um die Technologie weiterzuentwickeln. Erste Investoren haben bereits ihr Interesse bekundet. Mögliche künftige Anwendungen dieser Technologie könnten neuartige Lautsprecher umfassen, die beispielsweise in Hörgeräten integriert werden.
Angesichts des weltweiten Primärenergiebedarfs, der stetig zunimmt, ist es zwingend erforderlich, nach neuen Methoden zu suchen, die sozial, ökologisch und ökonomisch nachhaltig sind. Die Studie zu Entwicklungen und Trends in der industriellen Drucklufttechnologie hebt die zentrale Rolle dieser Technologie in der Automatisierungstechnik, Gebläse- und Belüftungstechnik sowie in vielen weiteren industriellen Prozessen hervor.
Ein entscheidender Aspekt ist auch die Herausforderung, CO2-Emissionen zu senken, die hauptsächlich durch die Verbrennung fossiler Energieträger entstehen. Die Suche nach alternativen Methoden und Ansätzen zur effizienten Energieernutzung wird auch in Zukunft von großer Bedeutung sein.
