Energie

ERFINDUNGEN: ENERGIE

  • Erfindungen: Energie // Foto: © Big Face / fotolia.com Erfindungen: Energie // Foto: © Big Face / fotolia.com
    Eicke Weber, *1949, Physiker und Solarenergie-Experte

    „Die Menschheit wird mit nachhaltiger Energie Leben oder gar nicht.“



    Wie können wir Energie nutzen, ohne Umwelt und Klima zu belasten? Wie den steigenden Bedarf decken? Deutschland setzt auf erneuerbare Energien wie Sonne, Wind und Biomasse. Die Fraunhofer-Forscher um Eicke Weber halten bei der Effizienz von Solarzellen gleich mehrere Weltrekorde.

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© Fraunhofer

Innovativer Energiemix

Gehen die Lichter aus, wenn Gas, Öl und Kohle zur Neige gehen? Noch nutzen die Energieversorger weltweit vor allem fossile Rohstoffe. Doch auch mit erneuerbaren Energien lässt sich die Stromversorgung sicherstellen. Im Modellversuch zeigen Fraunhofer-Forscher zusammen mit mehreren Industrieunternehmen, wie das geht:

Dutzende kleiner Stromerzeuger, die Sonnenenergie, Windkraft und Biogas nutzen, sind über Internet zu einem virtuellen Kombikraftwerk verbunden. Eine zentrale Steuerung schützt vor Versorgungsengpässen, wenn keine Sonne scheint oder kein Wind weht. Außerdem sorgt sie dafür, dass überschüssige Energie gespeichert und bei Bedarf wieder ins Netz eingespeist wird.


Viele regenerative Energiequellen bilden gemeinsam ein virtuelles Kombikraftwerk

    Das Licht von morgen

    Leuchtende Tapeten, Bilder und flexible Folien statt Glühbirnen oder flackernder Neonröhren – die Anwendungsmöglichkeiten für organische Leuchtdioden, kurz OLEDs, sind nahezu unbegrenzt. Schon heute werden sie zum Beispiel in Displays von Mobiltelefonen und MP3-Playern eingesetzt. OLEDs bestehen aus sehr dünnen Halbleiter-Kunststoffschichten, sie benötigen weniger Energie und sind kostengünstiger zu produzieren als herkömmliche Leuchtdioden. Sogar biegsame Bildschirme lassen sich damit realisieren.

    Noch haben OLEDs allerdings eine vergleichsweise geringe Lebensdauer. Forscher in Dresden, Potsdam und Mainz arbeiten daran, OLEDs langlebiger, robuster und noch strahlender zu machen.

    Zum Video „OLED – Licht aus kleinen Molekülen“


    Die Anwendungsmöglichkeiten für organische Leuchtdioden (OLED) sind nahezu unbegrenzt
      © Fraunhofer

      Sonne auf den Punkt gebracht

      Im Sommer 2014 stellen Forscher am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesystem einen Weltrekord auf: Ihr Solarmodul erreicht einen Wirkungsgrad von 36,7 Prozent!

      Dieses sogenannte Konzentrator-Modul besteht aus Linsen, die das Sonnenlicht bündeln, sowie den darunterliegenden besonders effizienten Solarzellen. Diese Vierfach-Solarzellen sind aus mehreren Halbleiterschichten aufgebaut, die unterschiedliche Wellenlängen des Sonnenlichts absorbieren. Sie nutzen also ein breiteres Spektrum des Sonnenlichts als klassische Solarzellen aus Silizium.


      Konzentrator-Module nutzen das Sonnenlicht besonders effektiv

      Produktion der Vierfach-Solarzellen für die Konzentrator-Module
        © picture alliance / Keystone

        Das dynamoelektrische Prinzip

        Energie für alle? Daran ist vor 150 Jahren noch nicht zu denken. Denn um Energie über größere Distanzen zu transportieren, muss man sie in Strom umwandeln. Und dazu braucht man einen Generator. Verschiedene Forscher experimentieren zur damaligen Zeit mit solchen Apparaten, die durch Rotation eines elektrischen Leiters in einem Magnetfeld Bewegungsenergie in elektrische Energie übersetzen.

        Doch erst 1866 gelingt dem Ingenieur Werner von Siemens der Durchbruch. Seine dynamoelektrische Maschine funktioniert nach dem Prinzip der „Selbsterregung“: Sie benötigt keine initiale Stromzufuhr von außen, sondern nutzt den Restmagnetismus im Elektromagneten. Diese reicht aus, um eine zunächst schwache Spannung zu induzieren. Dadurch fließt Strom, der den Magnetismus weiter verstärkt. So lassen sich das Gewicht der Maschine um 85 Prozent und der Preis um 75 Prozent reduzieren. Die Grundlage für die flächendeckende Versorgung mit Strom ist geschaffen. Dies ist nur eine von vielen innovativen Ideen, die den Grundstein für den weltweiten Erfolg des Siemens-Konzerns legen.


        Überall, wo mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, werden Generatoren benötigt – auch in modernen Kraftwerken

        Das Walchenseekraftwerk versorgt in den 1920er-Jahren ganz Bayern mit Strom. Es ist noch heute in Betrieb
          © Kara / fotolia.com

          Windkraft optimal nutzen

          Wie viel Energie kann eine Windkraftanlage gewinnen? Schon 1919 errechnet der Strömungsforscher Albert Betz, dass es unmöglich ist, mehr als 59 Prozent der Windkraft in nutzbare Energie umzuwandeln. Um möglichst nahe an diesen Wert heranzukommen, untersucht der Göttinger Wissenschaftler verschiedene Flügelprofile im Windkanal. Bereits in den 1930er-Jahren entwickelt er zusammen mit Kurt Bilau optimale Flügel für Windkraftanlagen.


          In der Nähe von Häusern ist nicht nur der hohe Wirkungsgrad wichtig, die Anlagen müssen auch leise sein

          Bei modernen Windkraftanlagen sorgen optimierten Flügelprofile für einen hohen Wirkungsgrad