Hightech für ein besseres Weltklima

5. April 2004, 17:00
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Von spannenden Visionen und intelligenten Alternativen – wie Wissenschaftler und Wirtschaft mit konkreten Innovationen die Welt vor dem Klimakollaps retten können.

Droht uns der Klimakollaps oder ist alles nur Panikmache? Konsens besteht im klimatischen Wissenschaftsstreit darüber, dass gezielte Maßnahmen – vor allem im Zusammenhang mit der Reduktion von CO2-Emissionen – wichtig sind, egal ob präventiv oder als letzte Rettung. Denn schlagzeilenträchtig sind nicht nur Warnungen vor dem drohenden Klimakollaps, sondern auch Hightech-Ideen, die uns vor selbigem bewahren sollen.

Private Haushalte haben sich längst als Energiefresser etabliert, die das Klima nachhaltig schädigen. Passivhäuser kommen in Mode, die mit einem minimalen Energieverbrauch auskommen. Ein Zimmer kann daher bereits mit der Wärme von zwei Glühbirnen beheizt werden. Doch was passiert mit Gebäuden, die alt und energiefressend sind? Das gilt für sehr viele öffentliche Gebäude und ganz speziell für einen Großteil der Häuser in unseren Nachbarländern in Zentral- und Osteuropa. Heimische Schulen setzen auf modernste Gebäudetechnik und finanzieren mit Siemens als Partner die Investitionen in perfekt gesteuerte Heizung und Klimatisierung sowie moderne Beleuchtung aus den Ersparnissen durch den reduzierten Energieverbrauch.

Ebenfalls mit Siemens als Contractingpartner haben die Städte Bratislava (Slowakei), Brünn und Most (Tschechien) ihre Beleuchtung saniert. Immerhin liegt allein in den USA die durch Licht verursachte Energienachfrage bei etwa 60 Gigawatt – und jedes davon entspricht dem jährlichen Verbrauch von vier Millionen Tonnen Kohle. Doch es gibt Alternativen.

LED-Licht aus dem Halbleiter

Eine Leuchtdiode kann nahezu hundert Prozent ihrer elektrischen Energie in Licht umwandeln. „Statt einen Wolframdraht oder Gas zu erhitzen, erzeugen LEDs das Licht direkt aus dem Elektronenfluss in einem Halbleitermaterial“, erklärt Makarand H. Chipalkatti, Leiter der Abteilung Lamoenmodule bei Osram Semiconductors in Davers, USA. Die Farbe des Lichtes hängt von der Materialzusammensetzung ab, wobei das am meisten gebrauchte Weiß die größte Schwierigkeit macht. Unschlagbar ist die Haltbarkeit: Einige LEDs haben jetzt schon eine Lebensdauer von 100.000 Stunden (eine Glühlampe bringt es gerade einmal auf 1.000).

Photovoltaik rechnet sich

Licht kostet aber nicht nur Energie, es erzeugt sie auch – zumindest wenn es von der Sonne kommt. Noch vor rund zehn Jahren galt die so genannte Photovoltaik als keine nachhaltige Lösung für die Energieversorgung, da mehr Energie in die Produktion gesteckt werden musste, als beim Betrieb zu gewinnen war. Das hat sich inzwischen aber grundlegelend geändert. „Je nach Standort rechnen wir heute mit einem energetischen Rücklauf von zwei bis sechs Jahren“, weiß Hubert Fechner, Geschäftsfeldleiter Erneuerbare Energie am österreichischen Forschungs- und Prüfzentrum Arsenal. Gleichzeitig wird der Wirkungsgrad der Solarpaneele laufend verbessert.

Entscheidend für Effizienz und Nutzbarkeit der Anlagen ist aber neben dem Wirkungsgrad der Paneele auch die Umwandlung des Stroms von der Sonne in den für unsere Geräte geeigneten Wechselstrom und das Energiemanagement, das garantiert, dass die Verbraucher ohne Unterbrechung Strom bekommen.

Standardisierte Biogasanalgen

Zu den im Preisvergleich am besten liegenden Alternativen zählt die Nutzung von Biomasse, speziell wenn Abfälle verwendet werden. Das Tiroler Unternehmen Thöni arbeitet derzeit an einer Standardisierung von Biogasanlagen. Die Stromproduktion aus Bioabfall und Gülle soll zu einem interessanten Nebenerwerb für Bauern werden. Der Knackpunkt für den Betrieb ist die Prozesssteuerung. Einmal ans Netz gegangen, muss die Gaserzeugung permanent funktionieren, auch wenn die Fermentierung durch die unterschiedliche Zusammensetzung der Abfälle schubweise verläuft. Gasspeicher schaffen einen Ausgleich. Auch hier entscheidet hochkomplexe Automatisierungstechnik über die Effizienz und damit langfristig über den Erfolg.

Saubere Brennstoffzelle

Bereits im Jahr 1839 wurde der Grundstein für eine Technik gelegt, die heute als Allheilmittel im Klima- und Umweltschutz gilt, die Brennstoffzelle. Sie nimmt Wasserstoff und Sauerstoff und verwandelt sie wieder in reines Wasser als Abfallprodukt. Dabei wird Strom abgegeben, der dann Autos, Heizungen oder sogar Notebooks und Handys antreiben könnte.

Nach Aufbau und Funktionsweise unterscheidet man insgesamt sechs Brennstoffzellentypen. Kraftwerksspezialist Siemens setzt auf die oxidkeramische (Solid Oxide Fuel Cell) SOFC-Brennstoffzelle. Sie besitzt im Falle eines Kraftwerks, das auch Fernwärme erzeugt, einen sehr hohen Wirkungsgrad, eine große Leistungsdichte und ist genügsam. Als Rohenergie kann die SOFC-Zelle auch Bio- und Erdgas verwerten.

Autos, die Wasser ausspucken

Die ersten Autos, die Alkohol tanken und Wasser wieder ausspucken, könnten bereits 2010 serienreif sein, schätzen die Autohersteller. Prototypen gibt es aber schon heute. General Motors (GM) präsentierte Anfang des Jahres mit dem Hydrogen 3 einen ersten Brennstoffzellen-Versuchsträger.

Auch VW und Toyota testen die Technik. Doch neben den Klassikern, Brennstoffzelle, Solarenergie und Biomasse, gibt es auch ausgefalleneres an der alternativen Energiefront. Das australische Energieunternehmen EnviroMission plant derzeit die Errichtung eines 700 Millionen Dollar teuren und 1.000 Meter hohen Turms, der Sonnenwärme erst in Wind und dann in Strom verwandeln soll.

Die britischen Firmen Marine Current Turbines und Seacore haben vor wenigen Monaten einen neuen Kraftwerkstyp ins Leben gerufen, der auf die eher mäßigen, aber konstanten Strömungsgeschwindigkeiten unter Wasser setzt. Neben der Nutzung alternativer Energie bestehen hier, aber vor allem auch in den EU-Erweiterungsländern große Chancen einer Modernisierung vorhandener Anlagen.

Rekorde beim Wirkungsgrad

Moderne Turbinentechnik sorgt weltweit dafür, dass beim Wirkungsgrad laufend Rekorde purzeln. Vielleicht liegt die Lösung des Klimaproblems also nicht nur in großer, neuer Hightech, sondern ebenso in der Verbesserung und in vielen kleinen Anlagen. (hi!tech, Ausgabe 1/2004)

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  • In Passivhäusern reicht die Wärme von einigen Glühbirnen für die Beheizung eines ganzen Raums.

    In Passivhäusern reicht die Wärme von einigen Glühbirnen für die Beheizung eines ganzen Raums.

  • Motor Triathlon Race Car: Jedes Rad ist mit einem Elektromotor ausgestattet. Strom liefert eine Brennstoffzelle.

    Motor Triathlon Race Car: Jedes Rad ist mit einem Elektromotor ausgestattet. Strom liefert eine Brennstoffzelle.

  • Ein 1.000 Meter hoher Turm soll in 
Australien aus Sonnenwärme Wind und daraus wiederum Strom erzeugen.

    Ein 1.000 Meter hoher Turm soll in Australien aus Sonnenwärme Wind und daraus wiederum Strom erzeugen.

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