Handy, Fahrradlicht, Laptop. Viele Geräte, die wir tagtäglich nutzen, sind batteriebetrieben. Und die sind meist dann leer, wenn man es am wenigsten brauchen kann. Nun haben Wissenschaftler der Uni Missouri eine Nuklear-Batterie vorgestellt. Sie ist winzig und hält Jahrzehnte (Foto: University of Missouri).
Die Idee ist nicht ganz neu. Bereits heute werden die atomaren Strommacher dort eingesetzt, wo Batteriewechsel nicht oder nur schwer möglich sind. Von Anfang an wurden die Energieträger in der Raumfahrt verwendet. Dort müssen Satelliten und Sonden häufig über Jahre mit Strom und Wärme versorgt werden. Heute sind dabei zwar Sonnensegel die wichtigste Energiequelle, sie brauchen aber in Dunkelphasen Unterstützung.
Das russische Militär verwendete die Atom-Batterie-Technologie in etwas größeren Einheiten. Es stattete seine Funk- und Leuchttürme in der Polarregion damit aus, um sich Wartungsarbeiten zu ersparen – sparte aber die fachgerechte Entsorgung. Heute ist der Schrott über die Tundra verteilt. Auch sonst erfreuten sich die handlichen Energiespender großer Beliebtheit. In den 1980er Jahren wurden Herzschrittmacher damit ausgestattet, um den Patienten Operationen zu ersparen, wenn die Batterie ausgewechselt werden musste.
Das System basiert auf einem einfachen Prinzip: Radioaktive Stoffe senden hochenergetische Strahlung aus. Dabei entsteht Hitze. Ein Halbleiternetz um die Strahlungsquelle wandelt die thermische in elektrische Energie um. Die Batterie muss stark isoliert werden, was einen Hauptteil ihres Gewichts ausmacht. Im einwandfreien Zustand stellt sie für die Umgebung keine Gefahr dar. Im Gegensatz zu Atomkraftwerken läuft in den Batterien keine Kettenreaktion ab, die große Energiemengen freisetzt. Der Prozess kann also auch nicht außer Kontrolle geraten.
Derartige Batterien haben unbestreitbare Vorteile: Auf kleinstem Raum konzentrieren sie viel Energie, welche – je nach Einsatzzweck – über lange Zeit zu Verfügung steht. Da die Batterien meist ohne bewegliche Systeme auskommen, müssen sie auch kaum gewartet werden.
Der Elektroingenieur Jae Kwon von der Missouri Universität hat jetzt die Größe der Batterien stark reduziert. Die kleinste Ausführung ist etwa so groß wie ein Cent-Stück. Außerdem ersetzte er die festen Halbleiter durch flüssige Strukturen. Die ständige Strahlung zerstört die Gitterstruktur der starren Materialien und macht sie mürbe. Flüssige Halbleiter sind dagegen immun und erhöhen die Lebensdauer der Batterien. Die Forscher hoffen sie jetzt auf noch kleinere Einheiten abspecken zu können. Damit wären ein Millimeter große Messstationen möglich, die in Reifen den Druck messen und bei Problemen automatisch Alarm schlagen.
Ein massenhafter Einsatz etwa in Mobiltelefonen birgt Gefahren. Werden die Batterien unsauber konstruiert oder absichtlich zerstört, kann die Strahlung Menschen schaden. Auch von der unsachgemäßen Entsorgung gehen Risiken aus. Die Angst vor Atomenergie ist weit verbreitet. Ob der Markt die Batterien annimmt, bleibt abzuwarten.
