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Neue Technologien zur Umsetzung der Energiewende aus China

Deutschland ist ein Musterknabe in Sachen Energiewende. Dies zeigen unter anderem die innovativen Technologien „Made in Germany“. Doch die Entwicklungen gehen weiter. Längst hat es sich in der Welt herumgesprochen, dass sich Ökologie und Ökonomie sehr wohl versöhnen lassen, soll heißen, mit Umweltschutz wird richtiges Geld verdient. Wo Geld verdient wird, lassen die Chinesen nicht lange auf sich warten. Sie haben ebenfalls sehr gute Ideen zum Thema Nutzung der Sonnenenergie und das müssen sie auch mit Blick auf den unstillbaren Energiehunger dieses riesigen Volkes.

Wenn es Strom regnet

Vier chinesischen Wissenschaftlern von der „Ocean University of China“ und der „Yunnan Normal University“ ist ein echter Durchbruch gelungen. Sie decken herkömmliche Sonnenkollektoren mit einer Graphen-Schicht ab und erzielen so eine erstaunliche Reaktion, wenn der Regen fällt. Graphen ist eine nur atomdicke Schicht aus Kohlenstoff, die eine extrem hohe elektrische Leitfähigkeit besitzt. Das phänomenale Material ist schon mehr als 10 Jahre bekannt, es ist robuster als Stahl und zugleich leichter formbar als Papier. Legierungen mit Graphen können zum Beispiel als Tapeten oder für intelligente Bekleidung verwendet werden.

Die im Wasser natürlich vorkommenden Ionen von Salzen, dazu gehören unter anderem Natrium, Kalium, Kalzium oder Ammonium, interagieren mit den Graphen-Elektronen und erzeugen dabei Strom. Im Ergebnis produzieren Solarmodule nun bei bewölktem Regenwetter bald mehr Strom als bei strahlendem Sonnenschein. Der Wirkungsgrad lässt im Moment noch etwas zu wünschen übrig, da nur 6,5 Prozent der mit dem Graphen erzeugten Energie tatsächlich in Strom umgewandelt werden. Aber die Forschung wird hier mit Sicherheit weitergehen und bessere Wirkungsgrade zeitigen.

Folien für organische Fotovoltaik

Photovoltaikanlage auf einem DachSilizium-Solarpanele, so wie sie jeder von unzähligen Hausdächern kennt, lassen sich kaum in Gebäudefassaden integrieren, weil sie relativ schwer sind und auch klobig wirken. Im Vergleich dazu ist die organische Fotovoltaik eine sehr gute Alternative. Hierbei handelt es sich um eine Fensterfolie, die wie gewohnt aus Sonnenlicht elektrische Energie gewinnt und zugleich wie eine gute Dämmung das Gebäude vor zu viel Wärme schützt.

An der „South China University of Technology“ wurde vor Kurzem ein spezielles Material für Fensterscheiben entwickelt, das wie Solarzellen Strom erzeugt, zugleich die eindringende Wärme deutlich reduziert und dennoch lichtdurchlässig ist. Diese sogenannten „Plastiksolarzellen“ sind aus Kohlenwasserstoffverbindungen aufgebaut. Der Wirkungsgrad der leichten, halbtransparenten Folien ist allerdings geringer als jener der altbekannten Siliziumkollektoren.

An ihrer Perfektionierung muss noch etwas gearbeitet werden. Das Reflexionsvermögen für UV- und Infrarotlicht ist zwar schon ausreichend, aber von dem schmalen Spektralband des sichtbaren Lichts gelangen in etwa nur 25 Prozent durch die Folie in den Innenraum. Das ist noch zu wenig. Die elektrische Energieausbeute macht ungefähr nur ein Drittel der Energie aus, die herkömmliche Siliziumzellen dem Licht entnehmen.

Ökostrom aus dem Weltall

Da oben ist unendlich viel Platz für riesige Sonnensegel, aber schließlich kann man von Satelliten aus keine Stromtrassen zur Erde hinunter verlegen. Oder vielleicht doch? Mit Mikrowellen lässt sich bekanntlich viel Energie durch den Raum transportieren. Noch klingt das alles nach Science-Fiction. Die Chinesen sind allerdings ambitioniert genug und bauen schon heute an einer ziemlich besonderen Raumstation.

Auf der geostationären Höhe von 36.000 Kilometern soll diese Raumstation immer über demselben Ort auf der Erde „stehen“. Ihre Solarmodule werden eine Fläche von bis zu sechs Quadratkilometern einnehmen. Die Zeit, die dieser hohe Satellit in den Erdschatten eintaucht, ist vergleichsweise kurz. Wegen der fehlenden Atmosphäre im Weltall gibt es praktisch keine Dämpfung des Sonnenlichts, die Module liefern dort in etwa die zehnfache elektrische Energie wie auf der Erde.

Mit Mikrowellen kann die elektrische Energie dann über fast beliebig lange Strecken und hochgradig fokussiert zur Erde gesandt werden. Das Prinzip ist einfach: Der von den Solarzellen produzierte Gleichstrom wird in Mikrowellen gewandelt und am Empfangsort auf der Erde wieder in Gleichstrom zurückgewandelt. Im Zuge der Umwandlungsschritte geht allerdings viel Energie verloren, der Wirkungsgrad sinkt. Dagegen ist der Gesamtaufwand für das Projekt sehr hoch. Daher ist das Unterfangen insbesondere aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten noch umstritten. Das kann sich aber bald ändern.

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