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Die Zukunft der Energiegewinnung

  • Aktuell wird beim Thema "Erneuerbare Energien" vor allem auf Windkraft, Solarenergie und Wasserkraft gesetzt. Diese Methoden erzeugen momentan etwa 275 Mio. Kilowattstunden Strom und haben daher einen Anteil von 11% an der Energieerzeugung Deutschlands.

    Im folgenden Text werde ich einige weitere Verfahren vorstellen, die klimafreundliche Energie erzeugen und deswegen die Zukunft der erneuerbaren Energien darstellen.

     

    Solarsatelliten

    Die Intensität der Sonnenstrahlung außerhalb der Atmosphäre etwa 8 mal stärker ist als auf der Erdoberfläche. Um diesen Vorteil zu nutzen, können große Sonnensegel in die geostationäre Bahn der Erde gebracht werden. Die hier erzeugte Energie wird anschließend über elektromagnetische Wellen an eine Empfangsantenne versandt. Fast 90 % der auftreffenden Energie wird anschließend in elektrischen Strom umgewandelt.

    2010 wurde von der japanischen Raumfahrtbehörde Jaxa solch ein Solarsegel aus Testzwecken in die Erdumlaufbahn geschossen. In den nächsten 20 Jahren sollen weitere Tests durchgeführt werden und die Methode der Energieerzeugung kommerziell Nutzbar machen.

     

    Mikroben erzeugen Energie

    Wissenschaftler arbeiten momentan daran Gene einfacher Organismen neu zu verbinden und diese zur Energieerzeugung zu nutzen.  Bestimmte Gene können so aus anderen Mikroben kopiert werden und so zum Beispiel Organismen erstellen, die Kohlenstoffdioxid in Methan (CH4) umwandeln, welches wiederum zum Heizen eingesetzt werden kann.

    Eigenschaften vorhandener Mikroben können so perfektioniert und wirtschaftlich Nutzbar gemacht werden. So sollen Pflanzen zum Beispiel mehr Zellulose erzeugen, welche anschließend von erstellten Organismen in Brennstoff umgewandelt werden.  Auch Plastik soll durch Pflanzenfasern ersetzt werden, um den Müll drastisch zu reduzieren.

    Das Unternehmen "GreenFuel" in Cambridge legte beispielsweise "Algenfelder" neben Kraftwerken an, um große Teile des erzeugten CO2 zu binden und diesen für neue Biokraftstoffe zu nutzen.

     

    Mikorben

     

    Kernfusion

    Sie stellt im Prinzip das Gegenteil der Kernspaltung dar. Die Kernfusion nutzt die selbe Kraft wie die Sonne und lässt daher zwei verschiedene Wasserstoffisotope (Deuterium und Tritium) unter der Freisetzung von Neutronen und Energie zu Helium verschmelzen.

    Hierbei entstehen keine Treibhausgase. Des Weiteren sind die beiden Isotope in sehr großen Mengen verfügbar, da sie aus Lithium und Meerwasser gewonnen werden. Es entstehen kaum radioaktive Elemente und deren Lagerung stellt auch wenig Probleme dar, weil diese nach 100 Jahren nicht mehr Radioaktiv sind.


    Die Kernfusionsreaktoren sind derzeit noch in der Entwicklung und werden erst in einigen Jahren zur kommerziellen Nutzung verfügbar sein, da momentan noch an Materialien geforscht wird, die den Wirkungsgrad erhöhen und die Kosten senkt.

     

     

    Durch Nanotechnik verbesserte Solarzellen

    Solarzellen haben derzeit noch einen sehr geringen Wirkungsgrad, daher werden nur 22 % der auftreffenden Sonnenenergie genutzt. Dies hängt mit den Siliziumzellen zusammen, welche nur Licht in einem begrenzten Spektralbereich nutzen können um Elektronen freizusetzen. Um en Wirkungsgrad zu verdoppeln sollen Siliziumkristalle durch Quantenpunkten verbessert werden. So kann eine höhere Anzahl pro Photon freigesetzt werden.

                                           Kristallstruktur eines Siliziumcarbid-Kristalls (SiC)

     

    Ein Netz, dass verbindet...

    Doch wie sollen der erzeugte Strom weltweit verteilt werden ? Da der Strom meist nicht am Erzeugungsort verbraucht wird und zum Beispiel Windenergie nicht durchgehend zur Verfügung steht, muss die Energie global verfügbar sein. Hochspannungsleitungen und Unterwasserkabel verlieren bei der Übertragung zu viel Strom, daher wird eine Alternative benötigt.

    Eine Möglichkeit sind sogenannte "Supraleiter". Hierfür wird beispielsweise ein Draht fast auf den absoluten Nullpunkt (-273,15°C) gekühlt. Der elektrische Widerstand ist nicht mehr vorhanden und elektrische Energie kann mit sehr geringen Verlusten transportiert werden. Diese Art von Leitung könnte sowohl Strom als auch Wasserstoff, zur Kühlung des Leiters,befördert werden.

     

    Zu diesem Thema veröffentliche auch das Magazin "Spiegel" einen Artikel

     

     

    Titelbild:

    http://www.quantenwelt.de/klassisch/erhaltung/energie.htm

    Mikorben:

    http://www.biotechnologie.de/BIO/Redaktion/Bilder

     Siliziumkristall

    http://www.planet-wissen.de/alltag_gesundheit/werkstoffe

     

Kommentare

5 Kommentare
  • Finkenstar14 gefällt das
  • Marcel
    Marcel Tolle Infos, Niklas! Wie sieht es aber bei den Solarsatelliten mit dem Problem "Weltraumschrott" aus? Würden die Segel nicht schnell durchlöchert von umherfliegenden Raumfahrt-Resten? Wichtig ist neben allen Erfindungen auch, dass wir ...  mehr
    10. Juni 2011
  • Niklas2103
    Niklas2103 Vielen Dank,
    sobald größer Objekte auf Kollisionskurs mit einem der Solarsegel sind, können die Segel wohl geschickt aus der Bahn gelenkt werden. Sobald es aber zu größeren Schäden kommt, könnten auch Astronauten der ...  mehr
    10. Juni 2011
  • Schimon
    Schimon Echt irre (im guten Sinne) Ideen. Was mich nur wundert ist das Handhaben der Kernfusion bzw. der Endlagerung. Nur 100 Jahre Radioaktivität der Stoffe hört sich gut an, aber je kürzer die Zeit, desto mehr Neutronen werden aus dem Atom gescho...  mehr
    12. Juni 2011
  • Finkenstar14
    Finkenstar14 Voll der gute Text. Man merkt das du dir echt Mühe gegeben hast allein schon an der Länge deines Textes.
    7. März 2016