Veröffentlicht am 23. April 202224. April 2022 Autor gh

In Stanford wurden Solarmodule entwickelt, die auch bei Dunkelheit funktionieren

Neue Forschungsergebnisse aus Stanford zeigen, so eine Veröffentlichung am 05.04.2022 in Applied Letters in Physics, dass PV-Module auch nachts Stzrom erzeugen können. Dazu wurden handelsübliche Solarmodule so modifiziert, dass sie nachts eine kleine Menge Strom erzeugen, indem sie einen Prozess nutzen, der als Strahlungskühlung bekannt ist und sich auf das kalte Vakuum des Weltraums stützt.

PV-Modul – Foto © Gerhard Hofmann für Solarify

„Wir neigen dazu, die Sonne als die wichtigste erneuerbare Energiequelle zu betrachten“, sagte Shanhui Fan, als Professor für Elektrotechnik leitender Forscher des Projekts. „Die Kälte des Weltraums ist aber auch eine äußerst wichtige erneuerbare Energiequelle“. Die modifizierten Paneele erzeugen zwar nur eine winzige Menge an Energie im Vergleich zu modernen Sonnenkollektoren am Tag, aber diese Energie könnte dennoch nützlich sein, insbesondere nachts, wenn der Energiebedarf viel geringer ist, so die Forscher.

Während Standard-Solarzellen tagsüber Strom liefern können, kann dieses Gerät als „kontinuierliche erneuerbare Energiequelle für Tag und Nacht“ dienen, so die in Applied Physics Letters veröffentlichte Untersuchung. Das Forschungsergebnis ist ein thermoelektrischer Generator, der Strom aus dem geringen Temperaturunterschied zwischen der Umgebungsluft und der Solarzelle selbst gewinnen kann.

„Unser Ansatz kann nächtliche Standby-Beleuchtung und -Strom in netzunabhängigen und Mini-Grid-Anwendungen liefern“, heißt es in der Studie. Mini-Netzanwendungen beziehen sich auf unabhängige Stromnetze. Diese können eingesetzt werden, wenn die Bevölkerungszahl zu klein ist, um das Netz zu erweitern. Erst in jüngster Zeit sind die Preise für Solarenergie gesunken und deutlich erschwinglicher geworden. Einige Unternehmen haben sich an dem Programm beteiligt, und Kalifornien hat sogar Anreize für die Umstellung auf Solarenergie geschaffen.

Technisch gesehen erzeugen die modifizierten Sonnenkollektoren nachts keinen Solarstrom. Anstatt das Sonnenlicht (oder das Sternen- oder Mondlicht, was immer noch nicht funktioniert) zu nutzen, haben die Forscher eine Technologie hinzugefügt, welche die Strahlungskälte ausnutzt: Wenn ein Objekt nachts in den Himmel gerichtet ist, strahlt es Wärme in den Weltraum ab, was bedeutet, dass ein Objekt kühler werden kann als die Lufttemperatur um es herum. Dieser Effekt könnte bei der Kühlung von Gebäuden zum Tragen kommen, aber der Temperaturunterschied kann auch zur Stromerzeugung genutzt werden. „Das ist zwar deutlich weniger“, so Fan. „Aber es könnte für einige Anwendungen mit geringer Leistungsdichte nützlich sein. Dazu gehören beispielsweise die nächtliche Beleuchtung, das Aufladen von Geräten und die Aufrechterhaltung des Betriebs von Sensoren und Überwachungsgeräten“.

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Heizung und Warmwasser für 350.000 Wohnungen Einer am 26.07.2022 veröffentlichten Untersuchung des Branchenverbands Bitkom zufolge ließe sich die Abwärme großer Rechenzentren dazu nutzen 350.000 Wohnungen in Deutschland mit Energie für Heizungen und Warmwasser zu versorgen. Dazu müssten die Rechenzentren direkt an private und öffentliche Fernwärmenetze angeschlossen werden. Die Abwärme könnte neben Privatwohnungen auch Schwimmbäder, Gewerbebetriebe und andere kommunale Einrichtungen versorgen. Voraussetzung dafür sind jedoch auch Investitionen in die Infrastruktur.

Treibhausgas N2O abbauendes Enzym entschlüsselt Das Treibhausgas Distickstoffmonoxid (N2O) entsteht als Nebenprodukt industrieller Prozesse und durch Düngemitteleinsatz in der Landwirtschaft. Es trägt zunehmend zum Klimawandel und zum Abbau der Ozonschicht bei, verbleibt zudem lange in der Atmosphäre, weil es chmisch unreaktiv ist. In der Natur ist bislang nur ein einziges Enzym bekannt, das dieses Gas in harmlosen Stickstoff und Wasser umwandeln kann: die N2O-Reduktase. Diese ist jedoch ein kupferhaltiges Metallenzym und als solches empfindlich gegenüber dem Sauerstoff in der Atemluft. Christoph Müller und Lin Zhang aus der Arbeitsgruppe von Prof. Oliver Einsle am Institut für Biochemie der Universität Freiburg haben nun zusammen mit Prof. Juan Du und Prof. Wei Lü vom Van Andel Research Institute in Grand Rapids/USA einen wesentlichen Fortschritt im Verständnis dieses Enzyms erzielt. (Grafik: Drei Zustände des Reifungsapparats der N2O-Reduktase – © AG Einsle)

Drei Erden wären nötig Es ist ein alter Hut, verschlimmert sich aber ständig: „Wir Menschen leben nicht nachhaltig,“ so das Umweltbundesamt (und viele NGO) in einer Medienmitteilung vom 26.07.2022. Der Earth Overshoot Day am 28.07.2022 markiert das Datum, an dem die Menschheit alle biologischen Ressourcen verbraucht hat, die die Erde im Laufe eines Jahres regeneriert, so Berechnungen des Global Footprint Network. Es muss mehr für Klima- und Ressourcenschutz getan werden. Hierzu können neben der Politik auch Verbrauchern beitragen. (Grafik: Earth Overshoot Days 2022 – Grafik © footprintnetwork)

Negative Emissionen mit „Direct Air Capture Technologien aus Baden-Württemberg“ Der hohe CO2-Ausstoß ist eine der Hauptursachen für Klimawandel und Erderwärmung. Das Direct Air Capture-Verfahren (DAC) soll die Produktion klimaschonender Kraftstoffe ermöglichen. Auch für die heimische Industrie sieht die Landesregierung Chancen und fördert ein Forschungsprojekt zur Filterung von CO2 aus der Luft. Verkehrsminister Winfried Hermann: „Für die Produktion von strombasiertem Kerosin als klimaschonendem Treibstoff werden große Mengen CO2 benötigt. Daher müssen gängige Direct-Air-Capture-Technologien zur Gewinnung von CO2 aus der Luft weiterentwickelt und effizienter werden, sowohl im Hinblick auf die Filtermengen als auch auf den Energieeinsatz.“ (Bild: Synthetische Kraftstoffe: Zapfhähne für OME H2 und Solarstrom – © PPP Schlögl, MPI CEC)

Billiger als DAC – auch effektiver? Die direkte Abscheidung von Kohlendioxid aus der Umwelt wird zunehmend zu einer dringenden Notwendigkeit, um die Auswirkungen des Klimawandels abzumildern. Der hohe Energiebedarf erfordert jedoch kreative Umsetzungsstrategien, um die Abzweigung der bereits knappen konventionellen Ressourcen für diesen Zweck zu minimieren. Um diese Probleme zu lindern, müssen kreative Umsetzungsstrategien entwickelt werden, um die Hürde für die wirtschaftliche Anwendbarkeit von DAC-Systemen zu senken, damit sie auf breiter Basis eingesetzt werden können. Forscher aus Sheffield und Toronto glauben, die Antwort zu haben. (Bild: DAC-Waggon zur CO2-Abscheidung – © CO2Rail-Car Company)

Natürliche Reinigung: Untersuchung norwegischer Seen Wissenschaftler der Universität Cambridge haben laut einer Medienmitteilung vom 26.07.2022 29 europäische Seen untersucht und festgestellt, dass einige natürlich vorkommende Seebakterien auf Plastiktüten schneller und effizienter wachsen als auf natürlichem Material wie Blättern und Zweigen. Die Bakterien bauen die Kohlenstoffverbindungen im Plastik ab und nutzen sie als Nahrung für ihr Wachstum. Den Wissenschaftlern zufolge könnte die Anreicherung von Gewässern mit bestimmten Bakterienarten ein natürlicher Weg sein, die Umwelt von Plastikverschmutzung zu befreien.

Habeck: „Ab Januar 2023“- Kritik aus der Autoindustrie Die Bundesregierung richtet laut einer Medienmitteilung vom 26.07.2022 die Förderung von Elektrofahrzeugen neu aus. Wie im Koalitionsvertrag vereinbart, soll sich die Förderungen für elektrische Fahrzeuge ab 01.01.2023 nur noch auf Kraftfahrzeuge konzentrieren, die nachweislich einen positiven Klimaschutzeffekt haben, also auf auf batterie- und brennstoffzellenbetriebene Fahrzeuge. Die Reduzierung der E-Auto-Förderung wird von der Autoindustrie scharf kritisiert. Aus der Politik und von Umweltverbänden kommen hingegen Forderungen nach weitergehenden Maßnahmen.