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Ein deutsches Forscherteam hat ein neues Zellkonzept für Akkus ohne PFAS präsentiert. Durch vierfach dickere Elektroden stieg die Kapazität um bis zu 15 Prozent, während man komplett auf giftige Ewigkeits-Chemikalien verzichten konnte. Das spart Produktionskosten, verringert den Energiebedarf im laufenden Betrieb und eröffnet neue Chancen für den Mittelstand. Doch kann sich dieTechnologie auch in der Praxis durchsetzen?
Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat zusammen mit Partnern ein neues Zellkonzept für Energiespeicher entwickelt. Dahinter steckt die Idee, die eigentliche Speicherschicht zu vervierfachen, anstatt mehrere dünne Schichten aufeinanderzustapeln. Das soll überflüssiges Gewicht einsparen und zusätzlichen Platz für weiteres Speichermaterial im Gehäuse freigeben.
In bisherigen Ansätzen bremsten sogenannte Stromableiter das mögliche Potenzial der Akkus. Diese verbauen Hersteller normalerweise im Wechsel mit der Elektrodenbeschichtung. Durch das neue System steigt die Dicke der Elektrodenbeschichtung von bisher 100 bis 200 Mikrometern auf bis zu 800 Mikrometer. Ein Großteil der Stromableiter fällt dadurch weg. Im Endergebnis soll die Kapazität um etwa zehn bis 15 Prozent bei gleichbleibendem Gesamtgewicht steigen.
Der Ansatz punktet nicht nur beim Gewicht, sondern auch bei der Chemie. Bei der Herstellung verzichtete das Team komplett auf PFAS (per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen). Diese sind auch als Ewigkeits-Chemikalien bekannt. Die Forscher kamen zudem ohne giftige Lösungsmittel aus. Das Konzept funktioniert bei der klassischen Lithium-Ionen-Technologie ebenso wie bei Zink-Ionen- oder Natrium-Ionen-Akkus. Beim Projekt VORAN läuft die Forschung an Natrium-Speichern noch bis Juni 2027.
Die neue Vorgehensweise birgt einige Kostenersparnisse. Da die aufwendige Nassbeschichtung entfällt, können die Fertigungsmaschinen einfacher aufgebaut werden. Das reduziert nicht nur die Investitionskosten beim Anlagenbau, sondern auch den Energiebedarf im laufenden Betrieb.
Dadurch könnte eine Chance für den Mittelstand entstehen. Die niedrigeren Hürden sollen den Aufbau einer eigenen Zellfertigung in Deutschland finanziell machbar gestalten. Für Industriepartner wie Hechinger, bei denen die E-Mobilität bereits über 30 Prozent des Umsatzes ausmacht, eröffnet dies neue Perspektiven.
Für die Zukunft könnte das bedeuten, dass sich die Akkus als stationäre Großspeicher eignen könnten, um Stromschwankungen von Wind- und Solaranlagen in den Morgen- und Abendstunden abzufangen. Gefördert wird das Vorhaben vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, dem Bundesministerium für Bildung und Forschung sowie dem Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg.
Doch noch ist der Erfolg nicht garantiert. Ob sich die Fertigung im großen Maßstab wirtschaftlich rechnet und dauerhaft verlässlich bleibt, müssen erst die nächsten Skalierungsschritte zeigen. Zudem liegt es an der Bundesrepublik, schnell eigene Produktionskapazitäten aufzubauen. Denn ansonsten droht eine weitere Abhängigkeit von ausländischen Anbietern.
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Wie viel Beton steckt im Wohnblock und wie viel Holz im Nachbarhaus? Ein Forscherteam der TU Graz macht verbaute Rohstoffe per Klick sichtbar. Der neue Urban Mining Screener analysiert freie 3D-Geodaten, verwandelt graue Gebäude in transparente Daten und soll den Weg für eine nachhaltige Bauwende ebnen.
Ein Blick auf eine Straßenkarte reicht meistens nicht aus, um den ökologischen Einfluss eines Straßenzugs zu verstehen. Doch genau hier setzt ein neues System der Technischen Universität Graz und des Projektpartners Revitalyze an. Über die einfache Eingabe einer Adresse ermittelt ein entwickelter Algorithmus auf Basis freier 3D-Geodaten aus OpenStreetMap, auf welchen Baustoffen ein Gebäude basiert.
Das Tool nutzt Grundflächen, Umfang und Gebäudehöhen als Basis und verwandelt so leblosen grauen Beton in eine wichtige Informationsquelle. Hinter dem Projekt steckt eine Datenbank mit 154 Gebäude-Archetypen. Diese beinhaltet Informationen über Baujahr, typische Baumaterialien und Energieklassen.
Zusätzlich soll das System auf Informationen zu nachträglichen Umbaumaßnahmen zugreifen können. Ergebnis ist so etwas wie ein digitaler Röntgenblick, der verbaute Ressourcen sichtbar macht. Laut dem Projektteam soll dieser die Erhebung von Daten beschleunigen und zeitaufwendige Begehungen vor Ort überflüssig machen.
Erste Ergebnisse zeigen die hohe Genauigkeit der Software bei mineralischen Baustoffen wie Beton oder Ziegeln. Das könnte dahingehend ein wichtiger Schritt sein, da es bei Umbau- und Abrissarbeiten planbarer wird, welche Materialmengen anfallen werden. Der neue Ansatz soll also verlässliche Prognosen liefern. Projektleiter Matthias Lang-Raudaschl betont den praktischen Nutzen der Technologie:
Das Wissen um vorhandene Ressourcen, die in Gebäuden verbaut sind, ist sehr wertvoll. Mit der Information über zukünftig verfügbare Materialien in einer Region können etwa Rückbauunternehmen ihre Aufwände und die Logistik besser kalkulieren, Baustoffhersteller die Produktion von Recyclingbeton besser planen und Bauträger Teile wie Holzträger oder Fenster wiederverwenden.
Der Hebel liege vor allem in der direkten Wiederverwendung. Wenn durch Arbeiten alte Balken oder Fenster überflüssig werden, können diese gezielt in anderen Projekten zum Einsatz kommen. Das könnte nicht nur Kosten sparen, sondern soll auch Emissionen im großen Stil senken. Baustoffhersteller würden zusätzlich profitieren, da sie die Herstellung von Rohstoffen kostengünstig an den lokalen Bedarf anpassen könnten.
Perfekt ist das System noch nicht. Denn gerade bei komplexen Bauteilen gerät der Algorithmus noch ins Straucheln. Kunststoffe oder komplexe Metallkonstruktionen wie Handläufe sind in den Archetypen bisher noch gar nicht abgebildet. Die Genauigkeit reicht somit für einen lückenlosen Bericht nicht aus. Weitere Feinanpassungen sollen das künftig ändern.
Auf Stadt- und Regionalebene soll die Anwendung ihre Stärken aber bereits jetzt schon zeigen. Vorerst ist das System für Österreich konzipiert und für jeden Interessierten frei zugänglich. Die Programmdateien liegen dazu öffentlich auf der Plattform GitHub bereit.
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Eine US-amerikanische Organisation will eine Raumsonde zu unserem nächstgelegenen Sternensystem Alpha Centauri schicken. Die Reise soll rund 80.000 Jahre dauern. Doch das Budget ist mit weniger als 15 Millionen US-Dollar überraschend klein. Statt auf unbezahlbare Wunder-Antriebe zu warten, setzt das Projekt auf bewährte Technik und KI.
Die US-amerikanische Non-Profit-Organisation „The Fermi Explorer Mission“ plant den ersten interstellaren Flug der Menschheit. Noch vor 2030 soll eine kleine Sonde in Richtung Alpha Centauri starten. Das Ziel liegt vier Lichtjahre entfernt. Heißt konkret: Das Raumfahrzeug würde rund 80.000 Jahre brauchen, um die Strecke zu 99 Prozent zurückzulegen. Hinter dem Vorhaben steckt keinesfalls ein unbezahlbares Megaprojekt. Das zeigt das vergleichsweise geringe Budget von unter 15 Millionen US-Dollar.
Zum Vergleich: Kommerzielle Satelliten sind häufig um ein Vielfaches teurer. Laut den Angaben deckt das Budget die Entwicklung, den Bau, den Raketenstart und den kompletten Betrieb ab. Die Nutzlast fällt eher klein aus. Die Sonde soll gerade einmal ein Kilogramm mit einer Länge, Breite und Höhe von jeweils zehn Zentimetern mitführen können.
Doch wie kann das technisch funktionieren? Das Forscherteam verzichtet bewusst auf ungetestete und visionäre Antriebe. Stattdessen nutzt das Raumfahrzeug quasi einen langlebigen E-Motor für das Weltall. Solche Systeme beschleunigen geladene Teilchen durch elektrische Felder und erzeugen so einen schwachen, aber dauerhaften Vortrieb.
Für die optimale Flugroute soll eine Künstliche Intelligenz verantwortlich sein. Das Partner-Labor Physical Super Intelligence (PSI) hat dazu ein spezielles Schwung-Manöver berechnet: die sogenannte „Perihelion Pump“. Den Angaben zufolge holt die Sonde dafür am sonnennächsten Punkt ihrer Umlaufbahn Schwung, um maximale Geschwindigkeit aufzunehmen. Philip Johnston, Mitgründer und Präsident der Organisation, dazu:
Keiner von uns wird noch hier sein, wenn diese Reise endet, und genau das ist der Punkt. Es geht darum, den ersten erreichbaren Schritt zu machen und zukünftige Generationen dazu zu inspirieren, die Grenzen, die wir geerbt haben, weiter zu verschieben.
Aber das System soll nicht nur die Wissenschaft ins All bringen, sondern dient als fliegende Zeitkapsel. Neben Instrumenten reisen eine Kopie der berühmten „Golden Record“-Datenplatte und Botschaften von Kindern mit. Das Zeitfenster für Einreichungen wissenschaftlicher und künstlerischer Inhalte beträgt drei Monate.
Das Projekt setzt durchgehend auf quelloffene Daten. Sprich: Sämtliche Forschungsdaten, Simulationswerkzeuge und Flugbahnen sollen der Öffentlichkeit frei zur Verfügung stehen. Schüler und Studenten weltweit können dadurch etwa die Flugbahnen im Unterricht live analysieren und mitrechnen. Das soll der Bildungslandschaft ganz neue Möglichkeiten eröffnen.
Doch das Vorhaben birgt auch einige Risiken. Eine Reisezeit von 80.000 Jahren übersteigt die bisherige Zivilisationsgeschichte bei Weitem. Zudem droht ein bekanntes Paradoxon. Denn spätere, technisch weit überlegene Raumschiffe könnten die Sonde auf ihrem Weg nach Alpha Centauri wie ein Expresszug überholen.
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