Energie im Überfluss

Können wir die Elektrizität der Natur nutzen?

Die Natur ist voller Energie. Wir sind umgeben von faszinierenden elektrischen Phänomenen: Polarlichter bringen die Atmosphäre zum Leuchten, und Wolken schleudern gewaltige elektrische Ströme auf uns herab. Die Blitze treffen uns wie Meteore aus purer Elektrizität. Der Gedanke, diese Energiequellen anzuzapfen, liegt nahe. Können vielleicht elektrische Erscheinungen die Stromversorgung der Zukunft sichern?

Polarlicht

Die alten Griechen glaubten, der Göttervater Zeus schleudere die Blitze auf die Erde herab. Einer Legende nach haben Priester mithilfe von Metallstangen Blitze angezogen, als Zeichen ihrer Verbindung zu den Göttern. Der Gedanke, diese Stromquelle anzuzapfen, regte einst die Fantasie von Tüftlern an. Die Science-Fiction-Welt ließ die Vorstellung Wirklichkeit werden. Im Kinofilm "Zurück in die Zukunft" erfindet Doc Brown eine Zeitmaschine. Damit katapultiert er den Jungen Marty zurück in das Jahr 1955. Doch für die Rückreise fehlt die Energie. Dank der eingefangenen Energie eines Blitzes gelangt Marty wieder zurück in die Zukunft.

Wie der Funke überspringt

Doch in der Realität entziehen sich die Blitze bis heute jeder Nutzung. Was weiß man überhaupt über die "Meteore aus Elektrizität"? Forschern gelingt es immerhin schon, sie einzufangen, sogar sie nach Wunsch zu erzeugen: Dazu wird eine Rakete von einem Holzturm aus direkt in eine Gewitterwolke geschossen. Sie trägt einen Metalldraht rund 700 Meter hoch in den Himmel. Ein Blitz entlädt sich entlang des Drahts. Detektoren unmittelbar am Fuß des Turms erfassen Dauer und Stromstärke.

Versuch Blitz Text 1

Forscher sind mit ihren Experimenten dem Geschehen bei der Entstehung von Blitzen auf der Spur. Sie haben genaue Vorstellungen über die Prozesse, die in einer Gewitterwolke ablaufen: In der Wolke herrschen starke Winde. Eiskristalle werden nach oben geweht, Wassertröpfchen sinken nach unten. Wenn beide zusammenstoßen, kommt es zur Übertragung von elektrischen Ladungen. Die Wassertröpfchen laden sich negativ auf, sie sammeln sich an der Wolkenunterseite. Sie verdrängen negative Ladungen im Erdboden, weshalb der Boden unterhalb der Wolke positiv geladen ist.

Pure Energie der Natur

Doch die Theorie hat eine Schwachstelle: Die gemessenen Spannungsunterschiede zwischen Wolke und Boden reichen nicht aus, um einen Blitz auszulösen. Forscher vermuten deshalb noch einen ganz anderen Auslöser. Sie sehen den Ursprung von Blitzen weit draußen, an der Grenze zum All. Dort lösen kosmische Partikel Lawinen von schnellen Elektronen aus, die den Blitz erst entfesseln.

Trick Kirche Text 1 Quelle: ZDF

Zunächst entwickelt sich ein unsichtbarer negativ geladener Leitblitz in Richtung Boden. Ihm reckt sich eine positive Fangentladung entgegen. Sind sich Leitblitz und Fangentladung nahe genug, kommt es zur Entladung. Dabei fließt ein so starker Strom, dass er die Luft auf bis zu 30.000 Grad aufheizt.

Ein Blitzgewitter

In Houston in Texas sind die Forscher einem Phänomen auf der Spur. Ausgerechnet in der Stadt der Raumfahrt schlagen fast doppelt so viele Blitze ein wie im Umland. Ein landesweites Messnetz soll Aufklärung verschaffen. Houston scheint Blitze regelrecht anzuziehen. Besonders viele Einschläge gibt es im Sommer und Herbst um die Mittagszeit. Dann treffen 70 Prozent mehr Blitze die Stadt als das Umland.

Blitze über Houston Text 1

Eine mögliche Erklärung ist, dass sich die Häuserschluchten aufheizen, die warme Luft aufsteigt und über der Stadt eine Hitzeinsel bildet. Diese verleiht vorbeiziehenden Gewittern zusätzliche Energie: Die Folge sind heftige Unwetter. Doch mit dem Hitzeinsel-Effekt allein lässt sich die Häufung der Blitze über Houston nicht erklären.

Warum es über Großstädten öfters kracht

Zusätzlich im Verdacht sind Industrieabgase. Wissenschaftler wollen darüber Gewissheit und simulieren die Vorgänge in einer Gewitterwolke im Labor. In einem Kühlraum lassen sie kleine Eispartikel zusammenstoßen, ähnlich wie in einer Gewitterwolke. Nun messen sie, wie viele Ladungen dabei übertragen werden. Dann verunreinigen sie die Eispartikel mit Abgasen. Wird das die Prozesse in der simulierten Wolke beeinflussen? An der Spitze des Metallstiftes lagert sich Eis ab, wie an einem Hagelkorn in einer Gewitterwolke. Stoßen verunreinigte Eiskristalle dagegen, kommt es tatsächlich zu einer wesentlich stärkeren Aufladung als mit reinen Eiskristallen.

So könnten Luftschadstoffe die Zahl der Blitze bei einem Gewitter erhöhen: eine Erklärung, warum es über Großstädten besonders häufig blitzt. Der alte Traum, aus Blitzen Strom zu gewinnen, wird sich aber wohl nicht erfüllen. Man weiß nicht, wo der Blitz einschlagen wird. Zudem fließt der Strom viel zu kurz, als dass er sich mit irgendeiner Technik wirtschaftlich einfangen ließe. Die enorme Energie der Natur wird auch weiterhin ungenutzt bleiben.

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