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Kategorie: Renewable Energys

Masdar City

Masdar City ist das Pilotprojekt Abu Dhabis im Bereich der Erneuerbaren Energien. Im Jahr 2008 wurde der Grundstein für die Null-Emissions-Stadt gelegt.

Masdar City wird nicht nur Wohn- und Arbeitsort für fast 50 000 Menschen, sondern auch die erste spezialisiert Universitätsstadt im Bereich der erneuerbaren Energien. In das Masdar Institute of Science and Technology sind mittlerweile schon die ersten hundert Studenten und Professoren eingezogen, denen in den nächsten Jahren als Nachbarn noch viele in dem Bereich agierende Firmen und Institute folgen sollen.

Die zukünftigen vorzeige Stadt soll wie erwähnt Emissionsfrei funktionieren. Deshalb wurden u.a. so genannte POD’s (Elektrofahrzeuge) entwickelt, welche 4-6 Personen befördern und auf 1500 verschiedene Ziele programmiert werden können, die sie automatisch ansteuern.

Die Energie für die Stadt soll komplett aus erneuerbaren Ressourcen, das heißt aus stadteigenen Solarkraftwerken, als auch von außerhalb der Stadt angelegten Geothermie-Kraftwerken stammen.

Wie jedoch alles in der Welt, hat auch dieses Vorhaben seine kleinen Rechen- und Planungsfehler inne, welche nun vor kurzem bekannt wurden. Dies sollte jedoch nicht davon ablenken, dass dieses Projekt ein wichtiger Schritt eine umweltfreundliche und nachhaltige Zukunft ist. Schade, dass wir in Europa von sowas nur träumen können.

Innovationen im Bereich der erneuerbaren Energien

In der Schweiz ging in diesem Sommer das erste Wasserwirbelkraftwerk ans Netz. Bauherr ist die Schweizer Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke Schweiz (GWWK), welche vor kurzem den Schweizer Energiepreis Watt d’Or verliehen bekommen hat .

Das Prinzip ist denkbar einfach: Das Wasser wird über einen Einlaufkanal zum runden Rotationsbecken geführt und durch eine zentrale Abflussöffnung in der Mitte des Beckenbodens in eine Rotationsbewegung versetzt. In diesen Wasserwirbel wird ein Rotor gestellt und die Rotationsenergie in einem Generator in elektrische Energie umgewandelt, der den Naturstrom dann auch ins Stromnetz einspeist.

Das Funktionsprinzip kann bereits bei geringen Fallhöhen ab 0,7 Metern und einer durchschnittlichen Wassermenge von 750 bis 1.000 Litern pro Sekunde angewendet werden. Die sind auch bei einem kleinen Fluss oder Bach sehr schnell erreicht. Es werden langsam drehende Rotoren eingesetzt, die für Treibgut, Fische, Krebse oder Schnecken durchgängig sind.

Auch in der Windenergie gibt es Neuigkeiten. So hat ein 19jähriger Abiturient ein neues, kleines Windrad entwickelt, welches für den privaten Hausgebrauch u.a. gedacht ist.

So hat der „BreezeBreaker 500“ zwei statt der üblichen drei Rotorblätter und sie werden nicht etwa aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder Kohlenstofffasern gefertigt. Das von Unger entwickelte und patentierte aerodynamische Profil wird aus einem Stück Aluminiumblech gefaltet. Der Clou: Ein zweiter Flügel, der über dem Hauptprofil platziert wird, sorgt dafür, dass die Strömung länger an der Haupttragfläche anliegt. Das erhöht nach Angaben des Erfinders den Auftrieb um bis zu 30 Prozent. Die Anlaufgeschwindigkeit des rund 1,5 Meter messenden Rotors liegt dementsprechend bei drei Metern pro Sekunde, erklärt der Erfinder.

Schlechte Nachrichten gibt es jedoch leider auch. Und zwar haben die deutschen Solarenergie Hersteller sich von der chinesischen und amerikanischen Konkurrenz überholen lassen, da sie sich auf die Massenproduktion vorwiegend konzentriert haben.

„Die Hersteller haben sich zu lange auf den Ausbau der Massenfertigung konzentriert und dafür kostensenkende Neuentwicklungen auf die lange Bank geschoben“, sagt Gerd Stadermann, Geschäftsführer des Forschungsverbunds Erneuerbare Energien. Zwar senkt auch Massenproduktion die Preise, aber für die Wirtschaftlichkeit von Solarmodulen ist ein anderer Faktor noch wichtiger: der Wirkungsgrad. Jeder zusätzliche Prozentpunkt Wirkungsgrad senkt, so die Faustregel, die Kosten um sieben Prozent, da pro Watt weniger Material benötigt wird.

Benzin aus Wasser, CO2 und Sonnenlicht

Ein Forschungsteam der ETH Zürich, des PSI und des Caltech hat soeben gezeigt, dass es möglich ist, aus Wasser und Kohlendioxid solare Treibstoffe zu erzeugen. Dazu haben die Forscher einen neuartigen Reaktor entwickelt, in dem konzentrierte Sonnenstrahlung ein stabiles und schnelles thermochemisches Verfahren antreibt, welches auf effiziente Weise solaren Treibstoff hervorbringt. Damit schliesst sich die Lücke eines technisch machbaren CO2-Kreislaufs.

Doktorand Philipp Furler und Professor Aldo Steinfeld verfolgen ein Experiment mit ihrem solaren thermochemischen Reaktor zur Treibstoffgewinnung aus Wasser und CO2 am Hochfluss-Solarsimulator der ETH Zürich (Bild: Peter Rüegg / ETH Zürich)

Weltweit stellen sich Wissenschaftler die Frage: Wie kann man die saubere und unerschöpfliche, aber ungleichmässig verteilte Sonnenenergie speichern, um diese von den sonnigsten Flecken der Erde in die industrialisierten Zentren zu transportieren, wo die meiste Energie benötigt wird? Diese Frage motiviert Forscher nach Rezepten zu suchen, wie Sonnenlicht in chemische Energieträger umgewandelt werden kann, und zwar in Form von flüssigen Treibstoffen, die über lange Zeit gespeichert und über weite Distanzen transportiert werden können − Treibstoffe notabene, die nicht nur Autos, Schiffe und Flugzeuge antreiben, sondern die gesamte nach Öl lechzende Weltwirtschaft nachhaltig versorgen können.

Rezept samt Kochtopf entwickelt

Einem Forschungsteam um Aldo Steinfeld, Professor für Erneuerbare Energieträger an der ETH Zürich und Leiter des Labors für Solartechnik am Paul Scherrer Institut (PSI), ist es nun gelungen, ein solches Rezept inklusive «Kochtopf» − sprich Solar-Reaktor − zu entwickeln. Mit einem radikal neuen Prozess wird Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2) umgewandelt in ein Gemisch von Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO), das als «Syngas» bezeichnet wird und eine Vorstufe von Benzin, Kerosin und anderen flüssigen Treibstoffen darstellt. Zusammen mit Kollegen des California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena, USA, haben die ETH- und PSI-Forscher den Solar-Reaktor entwickelt und die experimentellen Resultate in der aktuellen Ausgabe von «Science» veröffentlicht.

Die zugrundeliegende Idee besteht darin, Wasser und CO2 thermochemisch mit Hilfe eines zweistufigen Metalloxid-Redox-Kreisprozesses aufzuspalten. In einem ersten, energieintensiven Schritt wird Ceriumoxid mit Hilfe von konzentrierter Sonnenstrahlung bei einer Temperatur von 1500°C reduziert. Dabei gibt das Material Sauerstoffatome aus der Struktur ab. Im zweiten Schritt lässt man das reduzierte Ceriumoxid bei etwa 900°C mit Wasserdampf und CO2 reagieren; dabei werden die Wasser- und CO2-Moleküle aufgebrochen und die freiwerdenden Sauerstoffatome so in die Materialstruktur integriert, dass das Ceriumoxid wieder in der Ausgangsform ist und der Kreisprozess erneut gestartet werden kann. Übrig bleibt reines Syngas aus H2 und CO. «Es ist thermodynamisch gesehen attraktiv, den solarchemischen Prozess bei hohen Temperaturen zu betreiben und das gesamte Sonnenspektrum zu nutzen, um mit hohen Reaktionsgeschwindigkeiten und einem hohen Energieumwandlungswirkungsgrad solare Treibstoffe herzustellen», erklärt Steinfeld.

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