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Großveranstaltungen locken Millionen Fans an, belasten das Klima jedoch massiv – vor allem durch weite Anreisen. Eine wissenschaftliche Untersuchung zeigt, wie sich die Emissionen von Mega-Events künftig deutlich reduzieren lassen könnten. Dabei stehen nicht unbedingt die Veranstaltungsorte, sondern Transportmittel im Vordergrund. 

Eine wissenschaftliche Untersuchung von Forschern der University of Cambridge liefert neue Erkenntnisse zur Klimabilanz internationaler Großveranstaltungen. Die im Fachjournal Communications Sustainability veröffentlichte Analyse belegt, dass Austragungsorte nur einen Bruchteil der Umweltbelastung von Mega-Events ausmachen.

Bei der jüngsten FIFA Fußballweltmeisterschaft führte etwa die Erweiterung des Turniers auf 48 Teams zu einem Anstieg von über einer halben Million Tonnen und einem Gesamtausstoß von rund 4,23 Millionen Tonnen CO₂. Das entspricht den jährlichen Treibhausgasemissionen von ganz Island.

Die größte Wirkung für den Umweltschutz liegt in der Anreise des Publikums. Ganze 82 Prozent der Gesamtemissionen der Fußball-Weltmeisterschaft fielen etwa auf Anreise der Fans zurück, wobei allein Flugreisen mit rund drei Millionen Tonnen zu Buche schlagen.

Die verursachten Klimaschäden der Weltmeisterschaft beziffern die Wissenschaftler auf etwa 787 Millionen US-Dollar. Würde jeder einzelne Fan dafür bezahlen, dann würde sich eine Eintrittskarte pro Spiel um durchschnittlich 114 US-Dollar verteuern. Alternativ könnte eine globale Rundfunkgebühr von 4,50 US-Dollar pro Fernsehzuschauer die Gesamtkosten der Umweltschäden vollständig ausgleichen.

Verhaltensänderungen können Emissionen von Mega-Events reduzieren

Dass Veränderungen beim Reiseverhalten möglich sind, demonstrierte die Band Coldplay mit ihrer Europatournee im Jahr 2024. Bei 32 Konzerten in zehn Städten mit 1,9 Millionen verkauften Tickets reduzierten die Fans ihre reisebedingten Emissionen durch freiwillige Verhaltensänderungen um 48 Prozent.

Fast der gesamte Einspareffekt der Tournee (etwa 98 Prozent) ging auf diese Änderungen zurück. Insgesamt sanken die Gesamtemissionen im Vergleich zu einer gewöhnlichen Tournee um fast die Hälfte (46 Prozent). Eine Weitergabe der Umweltkosten hätte dort den Ticketpreis lediglich um elf US-Dollar erhöht. Professor Shaun Larcom von der University of Cambridge dazu:

Wirksame Klimastrategien für Großveranstaltungen wie die Fußball-Weltmeisterschaft gehen weit über die Reduzierung der betrieblichen Emissionen an den Veranstaltungsorten hinaus, da diese nur einen Bruchteil des gesamten CO₂-Fußabdrucks ausmachen. (…) Wir erleben mittlerweile regelmäßig Rekordtemperaturen als Folge des Klimawandels, was die Frage aufwirft, ob und wie solche Großveranstaltungen in Zukunft überhaupt noch durchgeführt werden können. Wenn äußerst beliebte Blockbuster-Veranstaltungen keine Verantwortung für ihre Emissionen übernehmen können, gibt es wenig Hoffnung für andere Bereiche.

Die Analyse schlägt einen zweistufigen Ökonomie-Bauplan vor. Erstens müsse der gesellschaftliche Nutzen die finanziellen Umweltkosten übersteigen, da andernfalls die Verkleinerung oder Absage eines Events droht. Zweitens sollen Veranstalter die Verantwortung für die Stadien tragen, während indirekte Transportemissionen gemeinsam getragen werden müssen.

Konkrete Lösungsansätze für die Zukunft

Um die Treibhausgase effektiv zu reduzieren, seien gezielte Anreize notwendig. So könnten Fans, die mit der Bahn oder in Fahrgemeinschaften anreisen, vergünstigte Eintrittskarten oder Fanartikel erhalten. Spezielle Apps könnten gleichzeitig CO₂-arme Anreiseoptionen transparent für die Besucherinnen und Besucher vergleichen.

Zudem spielt die Standortplanung eine entscheidende Rolle. Wenn zum Beispiel rund 40 Prozent der internationalen Besucher der Fußball-Weltmeisterschaft 2026 aus Europa stammen, minimieren regionale Veranstaltungsorte unnötige Langstreckenflüge von Beginn an.

Auch bei der Preisgestaltung empfiehlt das Forscherteam soziale Verhältnismäßigkeit. CO₂-Aufschläge sollten primär in teurere Ticketkategorien eingepreist werden, um Käufer günstigerer Karten nicht übermäßig zu belasten.

Einnahmen aus solchen Abgaben ließen sich dann zweckgebunden in die Forschung für eine saubere Luftfahrt oder Technologien zur CO₂-Entnahme investieren. Ohne solche Gegenmaßnahmen könnten steigende Rekordtemperaturen die Durchführbarkeit von Großereignissen künftig massiv einschränken.

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Der Beitrag Medizin-KI gefährdet Patientendaten – Forscher fordern neue Standards erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.

Künstliche Intelligenz verändert die Diagnose von Krankheiten. Doch neue Analysen offenbaren Sicherheitslücken bei der Verarbeitung sensibler Daten mittels KI in der Medizin. Es lässt sich etwa mit großer Genauigkeit nachweisen, ob die Daten einer bestimmten Person zum Training eines Modells verwendet wurden. Das birgt konkrete Gefahren für den Alltag und die digitale Sicherheit von Patienten.

Ein internationales Forscherteam der Technischen Universität München, des Hasso-Plattner-Instituts und des Imperial College London hat die Sicherheit von künstlicher Intelligenz im Gesundheitswesen untersucht. Die im Fachmagazin Nature veröffentlichten Ergebnisse zeigen ein erhebliches Risiko für Patienten, deren Daten für das Training verwendet wurden. In der Untersuchung testeten die Forscher Angriffe auf Modelle, die auf sieben etablierten Datensätzen mit Bildgebungsdaten, Kardiogrammen und elektronischen Patientenakten basierten.

Die Ergebnisse offenbaren Lücken bisheriger Sicherheitstests. Während Angriffe auf ganze Datensätze meist scheiterten, ließen sich einzelne Personen mit einer Wahrscheinlichkeit von nahezu 100 Prozent wiedererkennen. Denn wenn Angreifer Zugriff auf das System der Klinik und ein einziges Datenblatt des Patienten haben, entsteht eine digitale Spur. Gelingt der Nachweis, dass der Datenpunkt in ein spezifisches KI-Modell für Spezialtherapien eingeflossen ist, verrät dies indirekt die Erkrankung des Betroffenen.

Die Schwachstellen von KI in der Medizin

Daniel Rückert, Professor für KI in der Medizin an der Technischen Universität München, sagt dazu:

Das ist kein verschmerzbares Risiko. Gesundheitsdaten sind hochsensibel. (…) Das ist besonders schwerwiegend, weil Diskriminierung durch KI auch in der Medizin eine Rolle spielt und beispielsweise manche Modelle weniger genaue Vorhersagen treffen, wenn die Patientin oder der Patient einer Minderheit angehört.

Je größer und komplexer das Modell aufgebaut ist, desto leichter gelingen Angriffe zur Re-Identifizierung. Das Gedächtnis der Software verhält sich dabei ähnlich wie ein genaues Fotogedächtnis. Detailreiche Merkmale prägen sich so tief ein, dass Einzelspuren sichtbar bleiben.

Für Betroffene kann das schwere Konsequenzen im Alltag haben. Gelangen Informationen über eine Teilnahme an Studien über Drittanbieter an Versicherungen, könnten finanzielle Nachteile drohen. Risikoprofile könnten angepasst werden, was zu höheren Beiträgen bei Zusatzversicherungen führt.

Besonders gefährdet sind Personen, die im Datenset unterrepräsentiert sind, wie Minderheiten oder Menschen mit besonderen Organmerkmalen. Wer eigene Daten freiwillig der Forschung spendet, muss somit unter Umständen noch Jahre später Nachteile befürchten.

Lösungsansätze für mehr Datenschutz

Um Patienten wirksam zu schützen, schlägt die Forschung neue technische Schutzmechanismen vor. Ein vielversprechendes Verfahren sei die sogenannte Differential Privacy, bei der der Datenschutz die Basis bildet. Bei diesem Ansatz überlagert ein System das Datenmaterial mit einem gezielten, minimalen Rauschen.

Das lässt sich mit einem leicht milchigen Glas vergleichen. Das Gesamtbild und die medizinischen Details bleiben für den Computer klar erkennbar, aber das Gesicht des Einzelnen verschwimmt unkenntlich. Neben technischen Anpassungen fordern Fachleute neue Standards bei Prüfverfahren.

Sicherheitstests müssen künftig das individuelle Risiko des einzelnen Menschen messen, statt sich auf einen Gesamtdurchschnitt zu verlassen. Zudem ist eine strenge Kontrolle des Zugangs zu den KI-Modellen selbst unverzichtbar. Dadurch ließe sich der wissenschaftliche Fortschritt sichern, ohne die Vertraulichkeit von Patientendaten zu gefährden.

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Der Beitrag Alte Öllöcher als Akku: Bohrloch-Batterie soll Energie speichern erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.

Stromspitzen bei den erneuerbaren Energien stellen die Stromnetze vor Herausforderungen. Ein neuer Ansatz nutzt nun stillgelegte Öl- und Gasbohrlöcher als thermische Großspeicher für überschüssigen Strom aus Photovoltaikanlagen. Das Verfahren soll ungenutzte Infrastrukturen in regulierbare grüne Leistung für Zeiten hoher Nachfrage umwandeln. 

Eine Analyse von Phil Cruver, Chef des US-Unternehmens Geo2Watts, beleuchte das Potenzial sogenannter Bohrloch-Batterien vor dem Hintergrund des Lazard LCOE+ Reports 2026. Inzwischen speisen große Photovoltaikanlagen preiswerten Strom im Preisbereich zwischen 40 und 61 US-Dollar pro Megawattstunde ins Netz ein. Allerdings geht an sonnenreichen Tagen mit geringer Netzkapazität oft wertvolle Energie verloren, weil Anlagen abgeregelt werden müssen.

Hier setzt das Prinzip der Bohrloch-Batterie an. Das System funktioniert im Grunde wie eine gigantische unterirdische Thermoskanne für elektrische Energie. Wenn ein Überangebot an Solarstrom herrscht, treibt der überschüssige Strom eine Hochtemperatur-Wärmepumpe an. Dabei leitet ein Kompressor die Energie in Wärme um. Ein geschlossenes Wassersystem leitet die erzeugte Hitze dann in tiefe, nicht mehr genutzte Bohrlöcher der Erdöl- und Erdgasindustrie ab. Die Speichertemperatur in den umgenutzten Bohrlöchern ist dabei auf etwa 200 Grad Celsius begrenzt.

So funktioniert die Rückverstromung in der Bohrloch-Batterie

Ein verbreiteter Irrtum betrifft die Herkunft der Energie. Das System nutzt keine natürliche Erdwärme aus dem tiefen Boden, sondern verwendet nach eigenen Angaben die Bohrlöcher ausschließlich als künstliche thermische Speicherbehälter. Steigt die Stromnachfrage im Netz oder sinkt die Sonneneinstrahlung am Abend, treibt die gespeicherte Wärme einen Generator an.

Dieser erzeugt direkt verfügbaren, sauberen Strom. Der Prozess wandelt somit die Hitze wieder in synchronen Wechselstrom um, der im Anschluss von Betreibern in das Stromnetz eingespeist werden kann. Diese Umwandlung soll die Rolle der Solarenergie grundsätzlich verändern. Aus fluktuierendem Überschussstrom wird eine garantierte und planbare Leistung für das Stromnetz.

Der ökonomische Wert von Solarstrom misst sich dadurch nicht mehr allein an niedrigen Produktionskosten, sondern am Zeitpunkt und der Flexibilität der Bereitstellung. Ein von Geo2Watts entwickeltes Konzept namens GridValue spiegelt diesen wirtschaftlichen Nutzen wider.

Chancen und wirtschaftliche Hürden für den neuen Energiespeicher

Ein entscheidender Vorteil des Konzepts liegt in der Wiederverwendung bestehender Infrastruktur. Die Nachnutzung inaktiver Öl- und Gasbohrungen ermöglicht die Nutzung bestehender elektrischer Infrastruktur. Zudem greifen Entwickler auf weitgehend erprobte Standardkomponenten wie Wechselstrom-Motoren, Kompressoren und Wärmetauscher zurück.

Dennoch stehen der Technologie noch Hürden bevor. Der Lazard-Bericht zeigt bisher keinen definitiven Nachweis, dass eine solche thermische Speicherlösung kostengünstiger arbeitet als konventionelle elektrochemische Batteriespeichersysteme.

Allerdings besteht für alternative Energiespeicher in diesen Jahren einiges an Potenzial, da die Kosten für Batteriespeicher nach vorherigen Rückgängen wieder angestiegen sind. Ob sich die Bohrloch-Batterie auf dem Markt durchsetzt, hängt letztlich stark von den lokalen Gegebenheiten, der Speicherdauer und netzbedingten Regulierungen ab.

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Der Beitrag Deutsche Forscher bauen sprechende Batterie für Elektroautos erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.

Ein neues Prinzip könnte Batteriemanagementsysteme in Elektroautos oder Heimspeichern künftig kostengünstiger und sicherer machen. Denn deutsche Forscher haben eine sprechende Batterie entwickelt, die ihren Zustand aus ihrem Inneren heraus übermitteln soll. 

Bislang messen Sensoren die Temperatur von Batteriezellen meist nur an der Außenseite, obwohl Hitze oft zuerst im Inneren entsteht. Ein Forscherteam der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel am Lehrstuhl für Leistungselektronik stellte kürzlich aber eine neue Entwicklung vor. Erstautor Johannes Diers und Doktor Hamzeh Beiranvand nutzten vorhandene Stromanschlüsse, um digitale Signale direkt aus dem Zellinneren nach außen zu senden.

Bislang messen Hersteller die Temperatur von Akkus vorwiegend nur an der äußeren Hülle. Gefährliche Hitze entsteht aber oft zuerst im Inneren einer Batterie und bleibt dort zunächst unbemerkt. Ein winziger elektronischer Schaltkreis wandelt im neuen Verfahren die Messwerte um und nutzt die regulären Ladeleitungen als Kommunikationskanal. Dadurch soll das System keine zusätzlichen Datenkabel benötigen und wertvollen Platz sparen.

Wie sprechende Batterien Kosten und Bauraum sparen

Die doppelte Nutzung vorhandener Komponenten könnte dazu beitragen, dass das Kommunikationssystem kostengünstiger als herkömmliche Sensorlösungen wird. Das Kieler Team spricht nach einer ersten Kostenabschätzung von einer Ersparnis von rund 35 Prozent.

Das Prinzip funktioniert theoretisch nicht nur mit Temperatursensoren, sondern auch mit Druck-, Gas- oder anderen Sensoren. Diese könnten auf die gleiche Weise Informationen übertragen. Hamzeh Beiranvand ordnet die Entwicklung wie folgt ein:

Unsere Arbeit ist ein erster Schritt hin zu intelligenten Batterien, die ihren Zustand kontinuierlich überwachen und melden. Das würde Batteriesysteme sicherer und wirtschaftlicher machen.

Potenzielle Vorteile und langfristiger Nutzen der Technologie

Da die Sensoren Vorgänge im Zellinneren direkt erfassen, könnte das Verfahren dazu beitragen, Batteriesysteme langfristig sicherer zu gestalten. Gleichzeitig könnte der Ansatz dazu beitragen, die Kosten für solche Systeme in Anwendungen wie Elektroautos oder Heimspeichern zu reduzieren.

Der Schaltkreis ließe sich nach Einschätzung des Teams zukünftig noch weiter verkleinern oder sogar direkt in neue Batteriematerialien integrieren. So soll ein Einsatz in Elektroautos, der Wind- und Solarenergie bis hin zu Heimspeichern möglich sein.

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Der Beitrag Großbritannien führt Steuer für E-Autos ein – jetzt zählt jeder Kilometer erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.

Großbritannien verändert die Besteuerung von Elektroautos. Ab April 2028 sollen Halter von Stromern erstmals eine fahrleistungsabhängige Elektroauto-Steuer pro Meile zahlen. Die Maßnahme soll den absehbaren Ausfall klassischer Kraftstoffsteuern kompensieren, ohne den Wandel zur Elektromobilität zu bremsen. Ein umfassendes Förderpaket soll gleichzeitig den Umstieg erleichtern.

Das britische Finanzministerium (HM Treasury) veröffentlichte kürzlich die Ergebnisse einer umfassenden Diskussion zur Einführung der sogenannten Electric Vehicle Excise Duty (eVED). Zwischen Ende 2025 und Anfang 2026 gaben etwa 4.700 Einzelpersonen ihren Input zu der Initiative ab. Hintergrund der Entscheidung ist ein drastischer Rückgang der Staatseinnahmen. Da immer mehr Fahrzeuge elektrisch fahren, steuern die Einnahmen aus der traditionellen Kraftstoffsteuer bis zum Jahr 2050 auf nahezu null zu. Wobei: E-Autofahrer beim Laden ihrer Fahrzeuge auch Stromsteuern zahlen, die mehr oder weniger als Ausgleich fungieren.

Warum Großbritannien auf eine Kilometer-Steuer für E-Autos setzt

Um diese Einnahmenlücke zu schließen, soll ab April 2028 eine Elektroauto-Steuer pro Meile greifen. Diese ist auf 3 Pence (etwa 4 Cent) pro Meile für reine Elektrofahrzeuge und Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge beschränkt. Halter von Plug-in-Hybriden und Fahrzeugen mit Optionen zur Verlängerung der Reichweite zahlen mit 1,5 Pence (etwa 2 Cent) pro Meile genau die Hälfte.

Damit bliebe die finanzielle Belastung für Stromer deutlich unter den Abgaben klassischer Verbrenner. Über das kommende Jahrzehnt sollen rund 80 Prozent der Einnahmen aus den ersten drei Jahren direkt in ein über 7,5 Milliarden Pfund (circa 8,2 Milliarden Euro) schweres Förderpaket fließen. So könne das Programm für den Elektroautokauf um 1,3 Milliarden Pfund auf insgesamt 2 Milliarden Pfund (circa 2,34 Milliarden Euro) aufgestockt werden, was bis Juli 2026 bereits über 140.000 Neuzulassungen unterstützen könnte.

Ohne GPS-Überwachung: So wird die Meilensteuer erfasst 

Die praktische Abwicklung der Abgabe soll ohne Eingriffe in die Privatsphäre der Fahrzeugbesitzer erfolgen. Eine Überwachung von Standortdaten per Satellit schloss die Regierung explizit aus, weshalb die Erfassung rein auf dem Gesamtzählerstand des Fahrzeugs basiert. Neuwagen unter drei Jahren müssten vor der ersten Hauptuntersuchung keine zusätzlichen Kilometerprüfungen absolvieren.

Stattdessen geben Halter bei der jährlichen Fahrzeugzulassung ihren aktuellen Tachostand sowie eine Schätzung für das kommende Jahr an. Dies wird dann später beim ersten regulären Inspektionstermin verifiziert. Überbezahlte Meilen erstattet der Staat automatisch als Guthaben für den nächsten Abrechnungszeitraum.

Zusätzlich beginnt die Regierung mit der Entwicklung eines optionalen Systems. Es soll vernetzten Fahrzeugen künftig erlauben, ihren Meilenstand automatisch über 4G- oder 5G-Mobilfunk zu übermitteln. Lieferwagen, Busse und Lastkraftwagen bleiben vorerst vollständig von der Elektroauto-Steuer pro Meile ausgenommen, da der Elektrifizierungsprozess in diesen Segmenten noch weniger weit fortgeschritten ist. Für Flotten- und Leasingunternehmen vereinfachen Sammellizenzierungen sowie digitale Webschnittstellen die Abrechnung von großen Fahrzeugbeständen.

Wer profitiert – und wer zahlt drauf?

Trotz der neuen Abgabe prognostiziert das Office for Budget Responsibility ein starkes Wachstum der Elektromobilität. Die jährlichen Verkaufszahlen von Elektroautos sollen von knapp 0,5 Millionen Fahrzeugen in der Periode 2025/26 auf 1,6 Millionen im Zeitraum 2030/31 steigen. Die dämpfende Wirkung der neuen Steuer auf Neuzulassungen schätzen Experten auf lediglich rund zwei Prozent.

Zudem wird die Preisgrenze für den Luxuswagen-Aufschlag bei Neuwagen von 40.000 auf 50.000 Pfund (circa 59.000 EUR) angehoben. Das soll den Kauf vieler beliebter Mittelklasse-Elektroautos finanziell entlasten. Ergänzend stehen 200 Millionen Pfund für den weiteren Ausbau der Ladeinfrastruktur sowie eine zehnjährige Befreiung von der Gewerbesteuer für Ladepunkte zur Verfügung.

Dennoch weist die Umsetzung der Steuer auch kritische Aspekte auf, die bei Branchenverbänden Bedenken hervorrufen. Insbesondere Vielfahrer in ländlichen Regionen stehen vor höheren jährlichen Kosten, während bei Plug-in-Hybriden eine doppelte Belastung durch Meilenabgabe und verbliebene Kraftstoffsteuer droht.

Zudem bergen fahrleistungsabhängige Abgaben Anreize für Tachomanipulationen, weshalb der Gesetzgeber neue Prüfbefugnisse für die Polizei und Behörden schafft. Da die IT-Altsysteme der Zulassungsbehörde DVLA komplex sind, stehen automatische Rückerstattungen bei Verkäufen erst nach einer Übergangsphase zur Verfügung. Das Modell zeigt jedoch anschaulich, wie die Finanzierung der Verkehrsinfrastruktur im Zeitalter der Energiewende nachhaltig neu geordnet werden kann.

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Der Beitrag Studie belegt: Solaranlagen fallen bei Extremhitze fast komplett aus erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.

Der Klimawandel gefährdet zunehmend die europäische Stromversorgung, da extreme Sommertemperaturen nachhaltige Infrastruktur belasten. Eine neue wissenschaftliche Untersuchung zeigt, dass Solaranlagen bei Hitze massive Leistungseinbrüche von bis zu 90 Prozent erleiden können. 

Ein Forscherteam der Universität Évora in Portugal hat die Auswirkungen extremer Hitzephasen auf Solaranlagen auf der Iberischen Halbinsel in den Jahren 2024 und 2025 untersucht. Dafür analysierten die Wissenschaftler die reale Leistung von drei unterschiedlichen Photovoltaikanlagen in Portugal und Spanien, um die betriebliche Leistung und klimabedingte Resilienz von Photovoltaikanlagen unter realen Bedingungen zu messen.

Die Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede beim Ertrag – in Theorie und Praxis. Sie sind dahingehend relevant, da durch den Klimawandel die Temperaturen am Boden in diesem Gebiet seit 1979 teils signifikant angestiegen sind.

Bis zum Jahr 2100 prognostizieren Klimamodelle für europäische Landflächen im schlimmsten Fall zudem einen weiteren Temperaturanstieg von bis zu 8,5 Grad Celsius. Wirtschaftlich drohen immense Schäden, denn die klimabedingten Risiken in Europa könnten bis in die 2080er Jahre jährliche Kosten von rund 40 Milliarden Euro verursachen.

Warum Solaranlagen bei Hitze kollabieren

In der Praxis sinkt die Effizienz von PV-Anlagen um 0,3 bis 0,5 Prozent pro Grad Celsius, sobald die Lufttemperatur die Marke von 25 Grad Celsius überschreitet. Während extremer Hitzewellen mit bis zu 49 Grad Celsius erwärmen sich die Moduloberflächen auf über 70 Grad Celsius.

Das beschleunigt die Alterung der Panels. In den heißesten Nachmittagsstunden führt dies zu einem kritischen Einbruch der Performance um bis zu 90,44 Prozent. Denn wird es zu heiß, schalten sich die Wechselrichter zum Selbstschutz ab.

Diese stündlichen Ausfälle wirken sich besonders auf die Infrastruktur aus. Das gefährdet auch die Netzstabilität. Zudem sind kurzfristige Hitzeeinbrüche oft nicht in den klassischen Planungsdaten transparent dargestellt. Die Studienautoren schreiben dazu:

In Planungs- und Vertragsfragen bedeutet dies, dass die Erwartungen des Entwurfsjahres das hitzebedingte Betriebsrisiko systematisch unterschätzen.

Neue Lösungsansätze für die solare Infrastruktur

Trotz der großen stündlichen Einbrüche zeigen Solarparks eine hohe regenerative Resilienz. Denn die Systeme erholen sich spätestens einen Tag nach dem Erreichen des Tiefpunkts. Um besser für die Zukunft zu planen, empfiehlt die Studie, klassische Simulationsdaten durch ereignisbasierte Stresstests auf Basis hochauflösender Reanalysedaten wie ERA5-Land zu ergänzen.

Diese frei verfügbaren Datensätze weisen eine hohe Übereinstimmung mit realen Messstationen auf und ermöglichen eine präzise Risikoanalyse. Neben besseren Daten sollten Anlagenbetreiber auch operative Schutzprotokolle anpassen. Dies passiert etwa durch die bessere Belüftung der Wechselrichter oder zusätzliche thermische Leistungsreserven.

Denn gerade Begleiterscheinungen des Klimawandels, wie Staubstürme und Waldbrandrauch, dämpfen die globale Strahlung zusätzlich und senken die Effizienz der Module.

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Weltweit nimmt die Zulassung von Elektrofahrzeugen weiter zu. Doch die Alterung der darin verbauten Akkus stellt die Industrie vor Herausforderungen. Ein internationales Forscherteam hat nun auf atomarer Ebene entschlüsselt, warum es zum Leistungsabfall von Batterien kommt. Dabei rückt ein Bauteil in den Fokus, das bislang als passives galt. 

Im Juni 2026 waren Elektroautos in Deutschland erstmals die meistverkaufte Antriebsart bei den Pkw-Neuzulassungen. Obwohl die Fahrzeuge in der Praxis bereits mehrere hunderttausend Kilometer mit einem einzigen Akkusatz zurücklegen können, nimmt die Speicherkapazität mit der Zeit ab. Wissenschaftler der Ruhr-Universität Bochum, des Helmholtz-Instituts Ulm und des Karlsruher Instituts für Technologie untersuchten diesen Alterungsprozess kürzlich genauer. Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Advanced Energy Materials.

Im Zentrum der Forschung stand der Stromkollektor von Batterien, der aus Kupferfolie besteht. Diesen betrachteten Ingenieure in der Vergangenheit lediglich als inerte Leiterbahn, also solch eine, die keine oder nur minimale chemische Reaktionen aufweist.

Die neue Erkenntnis: Beim Laden und Entladen wandern Lithium-Ionen durch die Zelle, lagern sich jedoch bereits nach dem ersten Zyklus an den Grenzflächen der Kupferfolie an. Wie in winzigen mikroskopischen Fallen verfangen sich die Teilchen in Defekten, die durch mechanische Belastungen im Material entstehen. Infolgedessen verbleiben die Lithium-Ionen dauerhaft in der Folie und stehen nicht mehr für die Energiespeicherung zur Verfügung.

Wie der Leistungsabfall von Batterien auf atomarer Ebene entsteht

Die Wissenschaftler machten die strukturellen Schäden mithilfe der Atomsondentomografie sichtbar. Mit diesem Verfahren fertigten sie eine hauchdünne Materialspitze, die tausendfach dünner als ein menschliches Haar ist. Diese ermöglichte die Erstellung von dreidimensionalen Karten einzelner Atome.

Bereits nach drei Ladezyklen zeigten sich sichtbare Materialveränderungen in den obersten 100 Nanometern der Kupferfolie. Die Oberfläche kristallisierte und oxidierte. Nach acht Ladezyklen war eine signifikant höhere Menge an Lithium im Kupfer eingeschlossen als zu Beginn des Prozesses.

Neben Lithium dringen auch Sauerstoff und Kohlenstoff in das Metall ein. Insbesondere bindet der Sauerstoff weiteres Lithium an sich, was die Zersetzung des Stromkollektors verstärkt. Tong Li von der Ruhr-Universität Bochum hob die Tragweite der Entdeckung hervor:

Diese Vorgänge zu verstehen, ist von großer Bedeutung für anodenfreie Batterien der Zukunft. Wo genau sich die Lithium-Ionen einlagern, war bislang aber unklar. Lithium in Kupfer ist schwer nachzuweisen, da es an analytischen Möglichkeiten mangelt, hochaktives und leichtes Lithium nachzuverfolgen.

Neue Perspektiven für anodenfreie Energiespeicher

Besonders kritisch ist dieser Effekt für anodenfreie Systeme, sogenannte Zero-Excess-Batterien. Da diese Akkutypen mit extrem geringen Lithium-Reserven arbeiten, führt jeder Verlust direkt zu einer kürzeren Lebensdauer. Trotzdem haben genau diese Speichermedien das Potenzial für eine deutlich höhere Energiedichte.

Die neuen Erkenntnisse könnten die Reichweite von Elektrofahrzeugen aber deutlich steigern. Auch für die weltweite Speicherung von Strom aus Wind- und Solaranlagen spielt ein verlustfreies System eine entscheidende Rolle.

Obwohl die Studie noch keine sofort einsatzbereite Marktlösung bereithält, bildet das tiefere Verständnis ein Fundament für künftige Entwicklungen. Durch die gezielte Beschichtung der Kupferfolie, neuartige Materialmodifikationen oder angepasste Ladeverfahren lässt sich das Feststecken der Ionen künftig womöglich verhindern.

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Brennstoffzellen gelten als Schlüsseltechnologie für die Energiewende. Doch teures Platin macht sie für den Massenmarkt zu kostspielig. Ein Forscherteam aus Japan hat jetzt mithilfe von KI vielversprechende Ersatzmaterialien identifiziert und dabei ein jahrzehntealtes Chemie-Dogma widerlegt. Ihre Erkenntnis: Doppelatom-Katalysatoren funktionieren nach völlig anderen Regeln als bisher angenommen. 

Forscher der Tohoku Universität haben im Rahmen einer systematischen Untersuchung mehr als 200 Doppelatom-Katalysatoren analysiert, um die verborgenen Mechanismen der Sauerstoffreduktionsreaktion zu entschlüsseln. Ihr Ziel: leistungsfähigere und günstigere Brennstoffzellen.

Dabei griff das Team auf umfangreiche Daten einer digitalen Plattform namens Digital Catalysis zurück. Mithilfe von modernen theoretischen Simulationen und maschinellem Lernen filterte ein Vorhersagemodell aus insgesamt 216 Systemen zunächst 42 Varianten mit einem spezifischen Dissoziationsmechanismus heraus. Am Ende identifizierte das Vorhersagemodell 14 potenzielle Doppelatom-Katalysatoren mit einer hohen prognostizierter Aktivität.

Wie die neuen Katalysatoren das alte Vulkan-Modell ablösen

Die wichtigste Kernaussage der Studie bricht mit einem langjährigen Dogma der Chemie. Denn bisher beschrieben Forscher die Aktivität solcher Systeme fälschlicherweise durch das traditionelle Einzelgipfel-Vulkan-Modell, das von Einzelatom-Katalysatoren bekannt ist. Die neue Arbeit zeigt jedoch, dass bei Doppelsystemen das Prinzip des sogenannten Dual-Sabatier-Optima greift.

Da sich der geschwindigkeitsbestimmende Schritt im Prozess dynamisch verändert, teilt sich die katalytische Aktivität auf zwei getrennte, optimale Spitzenregionen auf. Dieser Unterschied entsteht, da primär ein Dissoziationsmechanismus die Reaktionen reguliert.

Effiziente Brennstoffzellen durch smarte Doppelatom-Katalysatoren

Einzelatome folgen hingegen meist einem Assoziationsmechanismus. Das neu nachgewiesene Prinzip erweist sich als universell anwendbar. Es gilt für eine Vielzahl von Systemen, die Übergangsmetalle, metallähnliche Elemente oder auch Nichtmetallatome enthalten, und bietet damit eine völlig neue Grundlage für das Materialdesign. Studienautor Hao Li betonte die Tragweite dieser neuen Designregeln für die Praxis:

Lange Zeit gingen Forscher davon aus, dass Doppelatom-Katalysatoren denselben Aktivitätsregeln folgen wie Einzelatom-Katalysatoren. Unsere Arbeit zeigt, dass völlig andere Mechanismen entstehen können, wenn zwei Atome zusammenarbeiten, was neue Möglichkeiten für das Design hocheffizienter Materialien für saubere Energietechnologien eröffnet.

In Zukunft soll dieser KI-gestützte Ansatz auf noch komplexere, multimetallische Katalysatorsysteme ausgeweitet werden. Die langfristige Vision des Forschungsteams umfasst den Aufbau eines vollständig autonomen digitalen Frameworks auf der Plattform, das lernende Software-Agenten und elektrochemische Simulationen vereint.

Durch das rasche Filtern optimaler Strukturen lässt sich die Entdeckungszeit neuer Materialien drastisch verkürzen, um teures Platin zu ersetzen und den Übergang zu grüner Energie zu beschleunigen.

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Im Rahmen der Energiewende suchen viele Länder immer weiter nach günstigen und effizienten Möglichkeiten zur Speicherung von Energie. Australien plant jetzt eine CO2-Batterie, die mit einer Leistung von bis zu 20 Megawatt etwa zehn bis zwölf Stunden lang Strom speichern können soll. 

Die State Electricity Commission (SEC) in Australien kündigte kürzlich die Errichtung eines neuen Energie-Innovationsbezirks mit dem Namen SEC Energy Works an. Das dazu zur Verfügung stehende Areal umfasst eine Fläche von etwa 143 Hektar und befindet sich in Hazelwood North im Latrobe Valley. Mittelfristig soll dort eine CO2-Batterie mit einer Leistung von 20 Megawatt entstehen, die bis zu zwölf Stunden kontinuierlich Strom ins Netz speisen kann.

Somit ist der Wert im Vergleich zu klassischen Kurzzeit-Batteriespeichern relativ hoch. Denn diese bieten meist nur eine Speicherdauer von zwei bis vier Stunden. Victoria verfolgt das Ziel, bis zum Jahr 2030 einen Anteil von 65 Prozent an erneuerbaren Energien zu erreichen. Dafür plant die SEC mit Projekten mit einer Gesamtleistung von 1.024 Megawatt.

Erstes Langzeit-Energiespeicherprojekt in Australien

Das Vorhaben entsteht in Partnerschaft mit dem Technologieunternehmen Energy Dome. Die CO2-Batterie ist Victorias erstes Langzeit-Energiespeicherprojekt und die erste kommerzielle Anwendung eines geschlossenen CO2-Druckspeichers in Australien.

Dabei macht sich das System zunutze, dass gerade an besonders sonnigen Tagen viel überschüssige Energie anfällt. Schließlich speichert die Technologie tagsüber überschüssige erneuerbare Energien und speist diese während der abendlichen Nachfragespitzen wieder ein.

Wie funktioniert die CO2-Batterie aus Australien?

Dies geschieht durch die Verflüssigung von CO2. Der Grund: Kohlenstoffdioxid wird beim Komprimieren weniger stark erhitzt als Luft. Deshalb muss weniger Abwärme gespeichert und später bei der Stromerzeugung wieder zugeführt werden.

Zum Vergleich: Lithium-Batterien können Energie zwar noch verlustärmer speichern, aber der Bedarf an kritischen Rohstoffen ist bei CO2-Speichern geringer, da es sich nur bei Turbine und Kompressor um komplexere Bauteile handelt.

Hinzu kommt, dass keine weiteren Batteriezellen notwendig sind, um die Kapazität zu erhöhen. Es muss lediglich das Volumen erhöht werden. Dadurch soll nicht nur eine längere Lebensdauer als bei anderen Akkus erreicht werden, sondern auch die Kapazität soll über die Jahre nicht nachlassen. Claudio Spadacini, Gründer und CEO von Energy Dome, dazu:

Unsere CO2-Batterie liefert 10 bis 12 Stunden sauberen, abrufbaren Strom und nutzt eine bewährte Kompressor- und Turbinentechnologie, mit der die Belegschaft im Latrobe Valley bestens vertraut ist. Dieses Projekt wird den Übergang der Region weg von der Kohle unterstützen, während gleichzeitig die Ingenieurskompetenzen erhalten bleiben, die Victoria seit Generationen mit Strom versorgt haben.

Technologischer Fortschritt durch neue CO2-Batterie

Dies soll dabei helfen, die Versorgung zu stabilisieren und die Strompreise zu senken. Denn Langzeit-Energiespeicher sollen eine kontinuierliche Stromversorgung gewährleisten und das Portfolio der SEC bei mehrtägigen Wind- oder Solarkraftflauten absichern.

Das Projekt fördert somit den Übergang der Region zu nachhaltigen Energieträgern. Alte Kohlekraftwerke werden abgeschaltet, während gleichzeitig die bestehenden technischen Kompetenzen der Belegschaft im Latrobe Valley durch vertraute Turbinen- und Kompressortechnologien erhalten bleiben.

Der Einsatz von geschlossenen CO2-Kreisläufen bietet eine nachhaltige Alternative zu herkömmlichen Kurzzeit-Batterietechnologien für eine verlässliche Langzeitspeicherung. Durch staatliche Investitionen möchte die SEC das Vertrauen des Marktes in neuere, kommerziell nutzbare Technologien im nationalen Strommarkt (NEM) stärken. Das zeigt die Kommission auch durch ihre Strategie. So versorgt sie das neueste Busdepot des Betreibers Kinetic in Melbourne mit 100 Prozent Ökostrom.

Trotzdem begannen erst kürzlich die Detailplanung und das Design des Projekts. Die Konsultationsprozesse mit Stakeholdern und Gemeinden stehen noch am Anfang. Das sorgt dafür, dass ohne die koordinierende Rolle und das finanzielle Engagement von Akteuren wie der SEC derzeit noch attraktive Bedingungen für private Investoren im Bereich der Langzeitspeicher fehlen. Vielleicht demonstriert der Energy Dome aber, dass CO2-Batterien ein riesiges Potenzial für die Zukunft haben.

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Der Beitrag Voll mit hängendem Beton: China nimmt Gravitations-Speicher in Betrieb erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.

Strom aus Wind und Sonne ist günstig, aber nicht immer verfügbar. In China geht jetzt eine Anlage ans Netz, die das Problem mit einem verblüffend einfachen Prinzip lösen soll. Sie hebt schwere Betonblöcke in die Höhe und gewinnt beim Absenken Strom zurück. Der erste kommerzielle Gravitations-Energiespeicher der Welt liefert 100 Megawattstunden, hält 35 Jahre lang und kommt komplett ohne Lithium aus. 

Das Unternehmen Energy Vault realisiert im chinesischen Rudong das weltweit erste kommerzielle gravitationsbasierte Energiespeichersystem im industriellen Maßstab. Die zugrunde liegenden Erkenntnisse stammen aus einer offiziellen Projektübersicht. Gemeinsam mit den lokalen Unternehmen Atlas Renewables und CNTY wurde die Anlage in direkter Nachbarschaft zu einem großen Windpark sowie dem nationalen Stromnetz errichtet.

Die zum Einsatz kommenden Kernprodukte umfassen die technologische Plattform EVX sowie das Produkt VaultOST. Das System verfügt über eine Spitzenleistung von 25 Megawatt und bietet eine Speicherkapazität von insgesamt 100 Megawattstunden. Die Anlage, die sich aktuell in der Inbetriebnahme befindet, soll über einen Zeitraum von vier Stunden kontinuierlich Strom abgeben können. Die Speicherdauer ist theoretisch unbegrenzt.

Wie der Gravitations-Energiespeicher in China die Netze stabilisiert

Der prognostizierte Wirkungsgrad im Lade- und Entladezyklus, die sogenannte Round-Trip Efficiency, liegt bei über 80 Prozent. Damit positioniert sich das System technologisch deutlich vor alternativen Langzeitspeicherverfahren wie thermodynamischen, mechanischen oder rein chemischen Flüssigbatterie-Systemen. Die Anlage zeichnet sich zudem dadurch aus, dass keinerlei Selbstentladung stattfindet.

Das vorrangige Ziel dieses Set-ups besteht darin, das chinesische Stromnetz für die State Grid Corporation of China (SGCC) durch die zeitliche Verschiebung erneuerbarer Energien effektiv auszugleichen. Es unterstützt damit direkt die chinesische „Zero-Carbon parks“-Initiative sowie den nationalen „30-60“-Plan zur Erreichung der vollständigen Klimaneutralität.

Nachhaltigkeit und die Unabhängigkeit der Lieferketten

Ein entscheidender technologischer Vorteil liegt in der extremen Langlebigkeit, da Beton, der in die Höhe gehoben wird, im Laufe der Zeit kaum Degradation aufweist. Über die geplante operative Lebensdauer von 35 Jahren hinweg sind somit keine nachträglichen Systemerweiterungen oder Leistungskorrekturen erforderlich. Zudem erlaubt das Design einen starken Fokus auf lokale Lieferketten sowie den regionalen Bezug von Arbeitskräften und Materialien.

Die Etablierung dieser regionalen Beschaffungswege reduziert nach eigenen Angaben das finanzielle Risiko und die Anfälligkeit gegenüber volatilen Preisänderungen auf den globalen Rohstoffmärkten erheblich. Diese erste Installation dient somit als technologischer Maßstab für zukünftige weltweite Kooperationen im Bereich der Dekarbonisierung.

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Lithium-Batterien sind überall. Ihr Abbau schadet der Umwelt aber massiv. Ein Forscherteam der Universität Cambridge zeigt jetzt, dass es auch anders geht: Mit einer lebenden Algen-Batterie erzeugen sie seit sechs Jahren ununterbrochen Strom, ganz ohne kritische Rohstoffe.  

Egal, ob bei der Mobilität, im eigenen Zuhause oder in der Industrie: Batterien werden immer wichtiger. Dass die Speicherung von Energie aber nicht nur mit Lithium funktioniert, demonstrierte kürzlich ein Team der Universität Cambridge. Unter der wissenschaftlichen Leitung von Doktor Paolo Bombelli vom Department of Biochemistry und dem Hauptprüfer Professor Chris Howe entstand eine kleine Biozelle, die gewöhnliche Algen zum Energiespeicher macht.

Die Forschergruppe arbeitet bereits seit dem Jahr 2006 an dieser Methode. Um die Ansätze technologisch und gestalterisch weiterzuentwickeln, wurden später zusätzlich die Bio-Designerin Lucia Giron und der Elektroingenieur Lifu Tan in das Team aufgenommen. Nach mittlerweile zwei Jahrzehnten intensiver Arbeit präsentierte die Wissenschaftler kürzlich ihre Ergebnisse.

Kontinuierlicher Strom aus Algen: So funktioniert die neue Batterie

Die biologische Stromerzeugung der Algen-Batterie greift auf den natürlichen Prozess der Photosynthese von Cyanobakterien zurück. Dabei wird ein Teil des kontinuierlichen Elektronenflusses abgezapft, um elektrische Geräte ohne eine Beschädigung der Algen zu betreiben.

Die Organismen leben in einem vollständig versiegelten Gehäuse und erzeugen einen schwachen elektrischen Strom. Dieser fließt ununterbrochen, rund um die Uhr sowie selbst bei völliger Dunkelheit. Paolo Bombelli erklärt dazu:

Wir haben einen Weg gefunden, uns in einen natürlichen Prozess in Algen einzuklinken und damit kontinuierlich Strom rund um die Uhr zu erzeugen, ohne der Pflanze überhaupt zu schaden.

Nachhaltiger Batterieersatz im Härtetest

Das System basiert auf einem lebenden Organismus und konnte in der Spitze bereits über einen Zeitraum von sechs Jahren kontinuierlich Elektrizität erzeugen. Durch fortlaufende Experimente gelang es, die Leistungsabgabe der biologischen Zelle seit dem Projektstart um mehr als das 20-Fache zu steigern.

Das langfristige Ziel ist es, herkömmliche und umweltschädliche Einwegbatterien vollständig zu ersetzen. Denn: Der Abbau von Lithium für traditionelle Energiespeicher ist extrem energieintensiv, setzt Treibhausgase frei und verursacht lokale ökologische Schäden.

Im Gegensatz dazu bestehen die biologischen Zellen aus gewöhnlichen, preiswerten und weitgehend recycelbaren Materialien. Flankiert wird das Projekt von einem Bildungsangebot aus Workshops an weiterführenden Schulen, um das Interesse an Pflanzenwissenschaften zu stärken.

Einsatzbereiche und Hürden für Strom aus Algen

Da die Leistungsabgabe der Bio-Zellen gering ist, eignet sich die Technologie primär für Niedrigenergiegeräte wie Fernbedienungen oder Rauchmelder. Zu den bisher gestalteten Anwendungen gehören eine funktionierende Algen-Uhr sowie ein über eine Smartphone-App auslesbares System zur Laborüberwachung.

Über das eigene Start-up-Unternehmen „e-Pho“ befindet sich das Forscherteam bereits in Gesprächen für spezifische, kommerzielle Anwendungen. Die Technologie verspricht großes Potenzial für autonome Umweltsensoren oder die Strombereitstellung in netzfernen Regionen in Entwicklungsländern, wie zum Beispiel in Subsahara-Afrika.

Allerdings bleibt die Überführung in ein marktreifes Verbraucherprodukt eine erhebliche Herausforderung. Da das System auf lebenden Organismen basiert, ist die Stromproduktion zwingend daran gebunden, dass die Algen erfolgreich am Leben erhalten werden.

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Das US-amerikanische Start-up Valar Atomics will einen Meilenstein bei der Energieversorgung von Rechenzentren erreicht haben. Ein neuartiger Mini-Atomreaktor lieferte in einem ersten Testbetrieb Strom direkt an einen KI-Beschleuniger. Doch: Die Kosten sprengen sämtliche Maßstäbe.

Valar Atomics hat in einem LinkedIn-Beitrag berichtet, dass der neue Mini-Atomreaktor des Unternehmens erstmals Strom erzeugt hat. Bislang investierten Projektpartner rund 130 Millionen US-Dollar in das Projekt. Ziel ist es, nukleare Energie für künftige Rechenzentren und KI-Chips nutzbar zu machen.

Ein Prototyp mit dem Namen „Ward 250“ erreichte laut einer offiziellen DOE-Mitteilung Anfang Juni 2026 auf dem Gelände des San Rafael Energy Lab im US-Bundesstaat Utah die sogenannte Kritikalität. Mit dem erfolgreichen Testlauf hielt das Unternehmen eine Frist bis zum 4. Juli 2026 ein, die in einer präsidialen Exekutivanordnung vom Mai 2025 verankert war. Zuvor hatte bereits Konkurrenzunternehmen Antares Nuclear mit seinem Marko-Reaktor diesen Zeitplan erfüllt. US-Energieminister Chris Wright dazu:

Der heutige Tag ist ein weiterer historischer Moment für die Renaissance der Kernenergie in Amerika. (…) Valar Atomics erzielt Erfolge, die einen revolutionären Moment für die fortschrittliche Kernenergie in diesem Land markieren. Die Trump-Regierung ist stolz darauf, die Wiederbelebung der amerikanischen Kernenergieindustrie zu unterstützen und damit sicherzustellen, dass die Amerikaner auch für kommende Generationen Zugang zu erschwinglicher, zuverlässiger und sicherer Energie haben.

Wie der Mini-Atomreaktor von Valar Atomics funktioniert

Der fortschrittliche Hochtemperaturreaktor basiert auf einer hocheffizienten Heliumkühlung und nutzt den extrem temperaturbeständigen Triso-Kernbrennstoff. Aufgrund dieser robusten Bauweise arbeitet das System bei einer Betriebstemperatur von 750 Grad Celsius. Die gesamte Anlage besitzt die physische Größe eines herkömmlichen Schiffscontainers und wird für den Betrieb mit einer rund zwei Meter dicken Betonhülle ummantelt.

Im ersten Testbetrieb erzeugte das System eine thermische Leistung von 100 Kilowatt, aus denen nach Abzug erheblicher Effizienzverluste schätzungsweise 40 bis 50 Kilowatt elektrischer Strom gewonnen wurden. Diese Elektrizität versorgte direkt einen Desktop-KI-Beschleuniger des Typs Nvidia Spark. Langfristig strebt das Unternehmen eine enge Kooperation mit Nvidia an, um künftige Rechenzentren ohne jegliche Wasserkühlung zu betreiben. Das finale Gesamtsystem soll dabei eine Leistung von 30 Megawatt erreichen.

Wirtschaftliche Zweifel und enorme Herausforderungen

Trotz des technologischen Meilensteins betreibt das Unternehmen gemessen an der tatsächlich erzeugten geringen Strommenge derzeit eines der teuersten Kraftwerke der Geschichte. Um die Leistung eines einzigen typischen Großkraftwerks zu erreichen, wären rund 14.000 dieser sogenannten Small Modular Reactors (SMRs) notwendig. Die hypothetischen Gesamtkosten dafür würden sich auf bis zu zwei Billionen US-Dollar belaufen.

Der reale wirtschaftliche Nutzen der Anlage kann in diesem frühen Stadium daher noch nicht bemessen werden. Für eine echte Wettbewerbsfähigkeit am Markt müssten die Baukosten durch eine industrielle Massenfertigung um bis zu dem 400-Fachen sinken. Zudem bleibt technisch noch ungeklärt, wie die Stromerzeugung aus der Reaktorwärme langfristig komplett ohne Wasserverbrauch funktionieren soll.

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Wissenschaftler haben einen flexiblen, 3D-gedruckten Taucheranzug entwickelt, der Insekten für den Katastropheneinsatz rüsten soll. Die Entwicklung ermöglicht eine Fernsteuerung von Cyborg-Kakerlaken, die sich stundenlang unter Wasser und in sauerstoffarmen Umgebungen bewegen können. Der neue Ansatz könnte die biologische Rettungsrobotik in unzugänglichen Trümmerfeldern nachhaltig verändern.

Wissenschaftler der Nanyang Technological University (NTU) sowie der Waseda-Universität haben einen Taucheranzug für Kakerlaken entwickelt, um sie unter Wasser aus der Ferne steuern zu können. Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications. Primäres Ziel der mittlerweile über ein Jahrzehnt andauernden Forschung ist die Unterstützung von Rettungskräften bei schweren Naturkatastrophen.

Zum Hintergrund: Insekten atmen natürlicherweise durch winzige Öffnungen an der Körperseite, sogenannte Spirakeln, weshalb sie unter Wasser ohne Hilfsmittel schnell ertrinken würden. Das neu entwickelte System löst dieses biologische Problem durch drei mechanische Komponenten: einen ultraleichten Sauerstofftank, eine flexible Hülle und vier Silikon-Sauerstoffversorgungsschläuche.

Im Inneren des Tanks fungiert Mangandioxid als hochwirksamer Katalysator. Dieser zersetzt langsam injiziertes, verdünntes Wasserstoffperoxid und setzt so kontinuierlich lebensnotwendigen Sauerstoff frei.

Warum Cyborg-Kakerlaken mit Taucheranzug die besseren Rettungsroboter sind

Als ideales Versuchstier für das Projekt wählten die Forscher bewusst die Madagaskar-Fauchschabe. Ihre Körpergröße, die biologische Robustheit und das Fehlen von Flügeln machen sie zur idealen Basis für den Aufbau filigraner Elektronik. Da sie ihre eigenen Muskeln nutzen, verbrauchen sie weitaus weniger Energie als rein künstliche Mini-Roboter. Denn solche Roboter schleppen schwere Onboard-Batterien für eigene Motoren mit.

Im Rahmen der Versuche erlitt den Angaben zufolge keines der Tiere Schaden und sämtliche Atemschläuche ließen sich im Nachgang vollkommen schmerzfrei wieder entfernen. Professor Hirotaka Sato von der NTU Singapur erklärte den Mechanismus der lebenden Roboter:

Unser neuer Insekten-Taucheranzug funktioniert wie die Sauerstoffflasche von menschlichen Tauchern. Er erzeugt Sauerstoff und leitet ihn direkt an die Atemöffnungen des Insekts weiter, sodass die Cyborg-Schabe in Unterwasser- oder sauerstoffarmen Umgebungen überleben und sich bewegen kann.

Einsatzgebiete und künftige Herausforderungen

Die Technologie verwandelt ein primär landbasiertes Insekt in ein vielseitiges amphibisches System, das sowohl auf trockenem als auch auf nassem Terrain problemlos operieren kann. Frühere, weniger weit entwickelte Versionen dieser biologischen Helfer kamen bereits im Rahmen der großangelegten „Operation Lionheart“ nach einem schweren Erdbeben der Stärke 7,7 in Myanmar am 28. März 2026 zum praktischen Einsatz.

Künftig sollen mit der neuen Tauch-Erweiterung vor allem überflutete Rohre, Abflüsse, Tunnel und schwer zugängliche öffentliche Infrastrukturen systematisch und sicher inspiziert werden.

Die Entwicklung erscheint wichtig, da überschwemmter Schutt und engste Spalten nach starken Regenfällen herkömmlichen Robotern den Weg blockieren. Die zentrale ingenieurtechnische Herausforderung bestand deshalb darin, das System klein, leicht und flexibel genug zu gestalten, damit das Insekt es tragen kann.

Um ein gefährliches Auslaufen der chemischen Flüssigkeiten aus dem Tank zu verhindern, muss die sensible Tanköffnung im Labor derzeit noch präzise mit speziellem UV-Kleber versiegelt werden. Die Innovations- und Unternehmensgesellschaft der Universität (NTUitive) hat die Technologie bereits erfolgreich zum Patent angemeldet. Das Team fokussiert sich in den kommenden Testreihen auf die finale Integration von Umweltsensoren und Navigationssystemen.

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Über 95 Prozent des weltweiten Wasserstoffs stammen aus fossilen Quellen. Forscher aus Cambridge haben nun erstmals einen ein Quadratmeter großen Solarreaktor im Freien betrieben, der aus Plastikmüll ohne fossile Energie Wasserstoff erzeugt.

Die weltweite Produktion von Wasserstoff basiert zu über 95 Prozent auf fossilen Energieträgern oder fällt lediglich als Nebenprodukt petrochemischer Prozesse an. Ein Forscherteam der University of Cambridge hat jetzt einen vielversprechenden Lösungsansatz unter realen Bedingungen im Freien erprobt. Ein großflächiger Photoreaktor mit einer aktiven Gesamtfläche von einem Quadratmeter wurde dafür unter natürlichem Sonnenlicht betrieben.

Das System nutzt ein kostengünstiges und stabiles, mit Aluminium dotiertes Strontiumtitanat als Lichtabsorber, um schwer recycelbare Feststoffabfälle aufzuwerten. Als Rohstoff dienen gewöhnliche PET-Flaschen oder Zellulose, die nach einer unkomplizierten chemischen oder enzymatischen Vorbehandlung eingesetzt werden. Die Herstellung der benötigten Katalysatorplatten erfolgt komplett ohne komplexe Hochtemperatur-Glühprozesse oder den Zusatz von klassischen Bindemitteln.

Wasserstoff aus Plastikmüll: Die Ergebnisse aus der Praxis

Während der an verschiedenen Tagen durchgeführten Experimente im englischen Cambridge betrug die durchschnittliche natürliche Lichtintensität jeweils 0,5 bis 0,6 Sonnen. Trotz dieser moderaten Bedingungen erwärmte sich die Oberfläche des Reaktors allein durch die Sonneneinstrahlung auf über 30 Grad Celsius.

Nach einer Laufzeit von sechs Stunden erreichte die Wasserstoffausbeute einen Wert von 5,24 Millimol pro Quadratmeter bei der Nutzung von Glukose und 1,51 Millimol pro Quadratmeter bei vorbehandelter Zellulose. Neben dem begehrten Gas entstanden im Außenreaktor auch wertvolle organische Stoffe wie Format und Acetat.

Auf reiner Katalysator-Gewichtsbasis erzeugten die innovativen, sprühbeschichteten Platten im mittleren Maßstab 2.870 ± 780 Mikromol pro Gramm und Stunde an Wasserstoff. Im Vergleich dazu schafften die traditionell im Labor gegossenen Platten unter gleichen Bedingungen lediglich 630 ± 69 Mikromol pro Gramm und Stunde.

Herausforderungen und wirtschaftliche Aussichten

Trotz der Erfolge zeigt die technologische Entwicklung im größeren Maßstab noch deutliche Hürden auf. Beim Vergrößern des Systems von der winzigen Laborzelle auf eine mittlere Skala sank die flächenspezifische Produktionsrate um rund 50 Prozent.

Zudem drosseln komplexe Abbaupfade die Reaktionskinetik, während unvollständig abgebauter Zellulosemüll die aktiven Zentren des Katalysators blockiert und ein erhebliches Auslaugen des Kobalts nach 22 Stunden Betriebszeit gemessen wurde.

Die technoökonomische Analyse beziffert die Kosten bei einer Wiederverwendung der Trägerplatten auf 0,93 Pfund pro Millimol, während sie ohne Wiederverwendung auf bis zu 7,44 Pfund steigen. Der leitende Forscher Erwin Reisner betonte die Dringlichkeit einer Skalierung für die praktische Anwendung:

Wenn wir unseren Umgang mit den beiden Problemen – Plastikverschmutzung und saubere Energieerzeugung – wirklich ändern wollen, müssen wir einen sehr skalierbaren Weg zur Herstellung dieser Photokatalysatormaterialien und Reaktoren entwickeln – und zeigen, dass sie im Freien tatsächlich funktionieren.

Zukünftige Systemgenerationen müssen daher auf Katalysatoren setzen, die das sichtbare Lichtspektrum besser ausnutzen. Zudem wird laut Sensitivitätsanalyse der Einsatz von Solarkonzentratoren sowie die Entwicklung stabilerer Systeme entscheidend sein, um eine Produktion zu wettbewerbsfähigen Kosten zu erzielen.

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Der Beitrag Sicherheitslücke bei Hoymiles-Wechselrichtern erlaubt Angriffe auf Solaranlagen erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.

Der Boom von Balkonkraftwerken und Solaranlagen sorgt für grüne Energie im eigenen Vorgarten. Doch eine aktuelle Untersuchung offenbart erhebliche IT-Sicherheitslücken bei Wechselrichtern des Marktführers Hoymiles. Betroffen sind Hunderttausende Anlagen in ganz Europa, die sich im schlimmsten Fall unbefugt aus der Ferne manipulieren lassen. Die Entdeckungen zeigen, wie verwundbar die dezentrale Energiewende aktuell aufgestellt ist.

Ein Sicherheitsforscher hat in enger Zusammenarbeit mit dem Chaos Computer Club (CCC) eklatante Mängel bei sogenannten Mikrowechselrichtern nachgewiesen. Die Schwachstellen betreffen die weitverbreiteten Balkon- und Dachsolaranlagen des chinesischen Herstellers Hoymiles. Das Unternehmen ist kein kleiner Fisch auf dem Markt, sondern besitzt nach eigenen Angaben einen Marktanteil von 20 Prozent in Europa.

Die betroffenen Komponenten steuern die Einspeisung des gewonnenen Stroms und kommunizieren völlig ungeschützt über die Funkfrequenzen von 868 Megahertz sowie 2,4 Gigahertz. Weil grundlegende Sicherheitsstandards bei der Datenübertragung fehlen, könnten bei einer großflächigen Ausnutzung der Schwachstellen plötzliche Leistungseinbrüche im Gigawatt-Bereich drohen.

Während der CCC dies als systemisches Risiko für die Infrastruktur einordnet, winken die Aufsichtsbehörden ab. Begründet wird, dass die Netzbetreiber diese Ausfälle auffangen könnten.

Warum die Sicherheitslücken bei Hoymiles-Wechselrichtern so gefährlich sind

Das Ganze funktioniert technisch gesehen relativ simpel, da laut dem Bericht die vermeintlich geheimen digitalen Schlüssel zur Steuerung der Solaranlagen über Hoymiles-Wechselrichter völlig ungeschützt sind. Als geheimer Schlüssel zur Fernsteuerung der Hoymiles-Prozessoren dient ab Werk lediglich die Seriennummer des jeweiligen Geräts. Wer diese Nummer besitzt, hat im Grunde schon fast Zugriff.

Durch eine nicht dokumentierte Firmware-Funktion, einen sogenannten Rundruf, sendet jeder Wechselrichter in der Umgebung seine eigene Seriennummer unverschlüsselt in den Äther. Angreifer könnten diese IDs mit minimalem Fachwissen und geringen Kosten im Vorbeifahren abfangen. PV-Anlagen in ganzen Nachbarschaften ließen sich so mit billigen Bauteilen aus dem Fachgeschäft manipulieren.

Sobald die Seriennummer abgefangen wird, lässt sich die vollständige Kontrolle über die Inverter übernehmen. Unbefugte könnten die Geräte dann nach Belieben umkonfigurieren, die Firmware komplett löschen oder Schadsoftware aufspielen, um die Hardware dauerhaft physisch zu zerstören. Die erforderliche Angriffshardware lässt sich für koordinierte Attacken aus der Luft sogar problemlos auf eine Drohne montieren.

Das systemische Risiko für die kritische Infrastruktur

Ein weiteres drastisches Szenario ergibt sich laut CCC daraus, dass der Hoymiles Kunden aktiv in die Cloud drängt, von der aus theoretisch Hunderttausende Dachsolarkraftwerke zentral aus dem Ausland abgeschaltet werden könnten. Der rasante Ausbau von Balkonsolaranlagen erfolgt derzeit in einer Art „Wild-West-Manier“, bei der Anbieter geduldet werden, die fundamentalen IT-Sicherheitsstandards zu ignorieren.

Hoymiles reagierte im Rahmen des verantwortungsvollen Offenlegungsprozesses (oder auch „Responsible Disclosure“) irritiert bis gar nicht und stellte bisher keinen Sicherheits-Patch bereit. Auch staatliche Aufsichtsbehörden lehnen ein regulatorisches Einschreiten ab. Die Begründung der Behörden hinterlässt einen Beigeschmack: Die Netzbetreiber könnten potenzielle Leistungseinbrüche im Ernstfall ja einfach auffangen. CCC-Sprecher Dirk Engling betonte die Dringlichkeit der Lage und ordnete den Fall kritisch ein:

Schluss mit dem Wilden Westen im IoT. Dieser Fall ist ein praktisches Lehrstück dafür, warum ‚Kritische Infrastruktur‘ nicht erst bei großen Kraftwerken beginnt, sondern bereits im Vorgarten. Wenn Tausende Anlagen per Rundruf abgeschaltet werden können, ist das ein systemisches Risiko.

Sicherheitslücken bei Wechselrichtern: Was Betreiber tun können

Wer eine originale Datenübertragungseinheit (DTU) von Hoymiles betreibt, sollte unverzüglich ein starkes Passwort setzen. Das schafft zumindest eine minimale Hürde für Gelegenheitsangreifer, bietet jedoch keinen vollständigen Schutz. Das Paradoxe daran ist, dass ein Passwort das unbefugte Aufspielen einer fremden Firmware über die Funkschnittstelle nicht verhindert.

Angesichts dessen ruft der CCC die OpenDTU-Community und unabhängige Sicherheitsforscher dazu auf, gemeinschaftlich einen Open-Source-Patch oder eine alternative Firmware für die Funkmodule zu entwickeln. Ziel ist eine verlässliche Lösung, die auf echter Kryptografie wie dem Advanced Encryption Standard (AES) basiert. Zur Wahrung der technologischen Souveränität muss die Steuerung von Energieanlagen dauerhaft lokal und sicher möglich sein, anstatt von ausländischen Cloud-Servern abzuhängen.

Anlagenbetreiber sollten die „Blackbox“ im eigenen Stromkasten ab jetzt kritisch hinterfragen, aufmerksam bleiben und nach Möglichkeit auf transparente Open-Source-Lösungen setzen. Gleichzeitig steht die Politik in der Pflicht: Der CCC fordert bereits ein EU-weites Verbot der Marktzulassung für Geräte, die Firmware-Updates ohne Authentifizierung via Funk akzeptieren.

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Der Beitrag Eisen als Energiespeicher: Bekommen alte Kohlekraftwerke eine neue Aufgabe? erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.

Europas Energiesystem braucht Speicher, die grünen Strom über Wochen oder Monate verfügbar halten. Wasserstoff allein reicht dafür möglicherweise nicht aus. Eine neue Studie zeigt, dass Eisenpulver als ergänzender Langzeitspeicher die Kosten des klimaneutralen Umbaus deutlich senken kann und sich dafür sogar bestehende Kohlekraftwerke umrüsten lassen könnten.

Eine wissenschaftliche Untersuchung von Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) eröffnet Möglichkeiten für die Optimierung des europäischen Energiesystems bis zum Jahr 2050. Die Ergebnisse zeigen, dass Eisenpulver Potenzial besitzt, um als chemischer Langzeitspeicher große Mengen erneuerbarer Energie langfristig verfügbar zu machen.

Der gesamte Prozess funktioniert dabei als geschlossener Kreislauf, der komplett ohne schädliche Substanzen oder Treibhausgase auskommt. Bei der Verbrennung des feinen Eisenpulvers zur Energiegewinnung entsteht simples Eisenoxid, umgangssprachlich auch als Rost bekannt.

Dieser wird anschließend mithilfe von erneuerbarem Wasserstoff durch den Entzug von Sauerstoff wieder zu Eisen reduziert. Dadurch eignet sich das Eisenpulver für eine erneute Nutzung, was das System relativ nachhaltig macht.

Vorteile von Eisenpulver als Energiespeicher im Transport

Das Konzept soll die wasserstoffbasierte Stromerzeugung nicht ersetzen, sondern sinnvoll ergänzen. In Modellsimulationen waren mit Eisenpulver befeuerte Kraftwerke über alle betrachteten Szenarien hinweg Bestandteil eines kostenminimalen Systems. Der entscheidende Vorteil liegt in der unkomplizierten Handhabung, da sich das Pulver im Vergleich zu Wasserstoff deutlich einfacher lagern und transportieren lässt.

Für den weltweiten Transport erneuerbarer Energien ist der infrastrukturelle Aufwand geringer, weil kein teures Netz aus Pipelines, Importterminals oder Untergrundspeichern benötigt wird. Lokale Reduktionsanlagen können europäische Stromüberschüsse über den Zwischenschritt der Wasserstoffproduktion in speicherbares Eisenpulver umwandeln. Das entlastet die Wasserstoffinfrastruktur, sobald Transportleitungen an ihre Kapazitätsgrenzen stoßen.

Umrüstung bestehender Kohlekraftwerke möglich?

Da sich das feine Pulver in der Feuerung ähnlich wie Kohle verhält, steht die Umrüstung bestehender Kohlekraftwerke im Fokus der aktuellen Forschung. Bei einer solchen Modernisierung können wichtige Kraftwerksbestandteile wie Dampfkreisläufe, Turbinen, Generatoren und Wärmenetze theoretisch weitergenutzt werden. Julia Schuler vom Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion (IIP) des KIT betont:

Das funktioniert in einem Kreislauf ohne Kohlendioxidemissionen oder umweltschädliche Substanzen. Eisenpulver verhält sich in der Feuerung ganz ähnlich wie Kohle. Daher stellt sich in der Forschung die Frage, ob sich bestehende Kohlekraftwerke auf Eisenfeuerung umrüsten lassen.

Wegen seiner vielen Kohlekraftwerke ist das Potenzial für die Weiternutzung der bestehenden Infrastruktur auch in Deutschland besonders hoch. Allgemein kann Eisen vor allem in Regionen mit begrenzten Möglichkeiten zur Wasserkraftnutzung oder zur unterirdischen Wasserstoffspeicherung dazu beitragen, Versorgungslücken während längerer Phasen geringer Wind- und Solarstromerzeugung zu überbrücken.

Allerdings gibt es auch kritische Aspekte, da zwingend bauliche Anpassungen im Wärmeerzeuger notwendig sind und der Erfolg stark von der zukünftigen Effizienz der Rückgewinnung abhängt. Für die weitere Erforschung stellt das öffentlich zugängliche Energiesystemmodell PERSEUS-PtX eine freie Basis dar.

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Der Beitrag Perowskit-Solarzellen: Deutsche Forscher tüfteln an Langzeitstabilität erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.

Perowskit-Solarzellen gelten als günstige Alternative zu Silizium-Zellen. Doch wie lange halten sie wirklich? Bisherige Labortests liefern oft verzerrte Ergebnisse, weil sie Alterungsprozesse erzeugen, die in der Realität gar nicht auftreten. Ein Forscherteam des Helmholtz-Zentrums Berlin hat nun in einem 20-monatigen Freilandtest herausgefunden, welche Testmethode die tatsächliche Alterung am besten abbildet. 

Das Potenzial in der Solarbranche ist groß, da die Herstellung von Perowskit-Solarzellen in der Großserie als extrem kostengünstig gilt. Im direkten Vergleich zu herkömmlichen Silizium-Solarzellen erfordert die Produktion zudem deutlich weniger Energie.

Ein großflächiger Einsatz in der Praxis setzt jedoch voraus, dass die Module über Jahrzehnte hinweg eine konstante Leistung erbringen. Bislang lässt sich diese notwendige Beständigkeit im Außeneinsatz allerdings nicht mit absoluter Sicherheit garantieren.

Die Degradation der Perowskit-Solarzellen im Freilandtest

In einem umfassenden Freiluft-Alterungstest wurden die Module über einen Zeitraum von 20 Monaten hinweg realen Umweltbedingungen ausgesetzt. Dabei identifizierte ein Forscherteam des Helmholtz-Zentrums Berlin drei zentrale Mechanismen, die die Stabilität der Zellen beeinträchtigen: die sogenannte Phasensegregation, Kupferkorrosion sowie die Entstehung von Randmustern.

Als bedeutendster Faktor stellte sich die Phasensegregation heraus, bei der sich die chemische Materialzusammensetzung des Perowskits verändert. In der Folge bilden sich kreisförmige Domänen mit Durchmessern von wenigen Mikrometern.

Die beiden anderen Phänomene, namentlich die Kupferkorrosion und die Ausbildung spezifischer Randmuster, hängen dagegen in erster Linie mit dem gewählten Zelldesign zusammen. Sie bieten einen direkten Ansatzpunkt für künftige Optimierungen der Modularchitektur.

Laborprüfungen für Perowskit-Solarzellen auf dem Prüfstand

Um die jahrelange Alterung im Zeitraffer zu simulieren, greifen Labore standardmäßig auf künstliche Beschleunigungsverfahren zurück. Typische Betriebstemperaturen liegen hierbei im Bereich von 65 bis 85 Grad Celsius, um die chemischen Prozesse gezielt zu forcieren.

Diese etablierten Methoden bilden die echten, in der Natur stattfindenden Degradationsprozesse jedoch oft nicht fehlerfrei nach. Das Altern unter Leerlaufbedingungen bei veränderten elektrischen Vorspannungen führt zu deutlichen Abweichungen beim räumlichen Ausmaß der Korrosion.

Zudem verursachen die hohen Temperaturen von 65 bis 85 Grad Celsius im Labor einen zusätzlichen Alterungsmechanismus. Dieser tritt im kühleren, realen Außeneinsatz überhaupt nicht auf, wodurch die Testergebnisse im Ergebnis verfälscht werden.

Intensives Licht als verlässlicher Parameter

Einen vielversprechenderen Weg zeigt die Erhöhung der Lichtintensität von einer Sonne auf 2,3 Sonnen im realitätsnahen Zeitraffer-Test. Bei dieser Methode bleibt der räumliche Trend der natürlichen Alterung präzise erhalten, ohne dass künstliche Störeffekte den Prozess verzerren.

Die beschleunigte Lichtalterung fungiert somit als wertvolles Werkzeug für das schnelle Screening neuer Materialien und optimierter Zelldesigns. Auf diese Weise wird die technologische Weiterentwicklung massiv vorangetrieben. Carolin Ulbrich erklärte dazu den aktuellen Forschungsstand:

Wir haben noch nicht die perfekte Lösung für zuverlässige Prognosen der Langzeitstabilität. Aber wir sind einen Schritt weiter, wir wissen nun, dass intensiveres Licht ein Schlüsselparameter für die Beschleunigung von Alterungsprozessen ist.

Obwohl eine perfekte Lösung zur Vorhersage der Stabilität noch aussteht, rückt die weltweite Marktreife schrittweise näher. Das Potenzial für eine zukünftige Solarproduktion „Made in Europe“ ist damit greifbarer geworden.

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Die weltweite Suche nach der nächsten Generation der Energiespeicherung läuft auf Hochtouren. Dabei rücken Lithium-Schwefel-Batterien zunehmend in den Fokus von Forschung und Industrie, da sie immense Energiedichten versprechen. Doch trotz steigender Investitionen steht die Technologie an einer entscheidenden Schnittstelle zwischen Labor und Massenmarkt.

Lithium-Schwefel-Batterien kommen mit drei zentralen Versprechen daher. Erstens wäre da eine signifikant höhere gravimetrische Energiedichte, also mehr Energie bei einem deutlich geringeren Gewicht. Zweitens sollen die Materialkosten im Gegensatz zu klassischen Lithium-Akkus geringer sein. Und drittens ist dadurch die Abhängigkeit von Rohstoffen wie Nickel, Kobalt und Graphit ebenfalls geringer.

Es erscheint nur wenig verwunderlich, dass das kombinierte jährliche Fördervolumen für die Forschung in diesem Sektor in Deutschland und Europa von wenigen Millionen Euro in den 2010er-Jahren auf rund 10,5 Millionen Euro im Jahr 2025 angestiegen ist.

Doch obwohl sich der erfasste Analysezeitraum der geförderten Forschungsprojekte von 2012 bis 2027 erstreckt, bilden öffentlich geförderte Wissenschaft und industrielle Kommerzialisierung bislang weitgehend getrennte Ökosysteme. Das ist das Ergebnis einer Analyse des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung (ISI). Demnach ist ein direkter Transfer in industrielle Prototypen oder Prozesstechnik noch schwach ausgeprägt.

Ergebnisse kommen bisher primär von anderen Kontinenten

Die weltweite Patentlandschaft wird aktuell stark von China und vereinzelten internationalen Akteuren dominiert. Europa tritt im globalen Geschehen rund um das geistige Eigentum bislang nur punktuell in Erscheinung. Generell zeigt die Landschaft ein sehr heterogenes Bild. Denn es zeigt sich ein struktureller Unterschied zwischen fokussierten Start-ups, die die Technologie mit hoher strategischer Konsequenz vorantreiben, und etablierten asiatischen Großherstellern.

Bei Letzteren konkurrieren Lithium-Schwefel-Batterien eher als langfristige Option zu Lithium-Ionen-Akkus. Europa verfügt zwar über wissenschaftliche Kompetenzen bei Materialien, Elektrolyten und Zellkonzepten, schafft es jedoch kaum, diese in eine starke Marktposition oder industrielle Wertschöpfung zu überführen. Stattdessen sind es vor allem agile Pioniere aus Übersee, die das Tempo diktieren.

Das US-Unternehmen Lyten agiert derzeit als klarer industrieller Vorreiter, liefert bereits Zellen für unbemannte Luftfahrzeuge (UAV) aus und baut zügig eine internationale Fertigungsbasis auf. Neben einer geplanten Gigafactory in Nevada mit einer Jahreskapazität von bis zu zehn Gigawattstunden erwarb das Unternehmen europäische Northvolt-Kapazitäten.

Darunter auch eine Fertigung für Batterie-Energiespeichersysteme (BESS) in Polen mit bis zu sechs Gigawattstunden Kapazität. Die Pilotlinie von Lyten in São José verzeichnet eine Ausbeute von über 90 Prozent, wobei eine Konvertierung bestehender Lithium-Ionen-Linien unter drei Prozent Kapitalaufwand (Capex) erfordert.

Internationale Pioniere und ehrgeizige Roadmaps für Lithium-Schwefel-Batterien

Laut Herstellerangaben sind die eigenen Zellen bis zu 50 Prozent leichter als Nickel-Mangan-Kobalt-Batterien (NMC) und bis zu 75 Prozent leichter als Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LFP). Parallel dazu streben weitere Firmen, wie etwa Zeta Energy und Stellantis, eine Kooperation für Elektrofahrzeuge bis etwa 2030 an.

Solidion Technology kommunizierte hingegen für 2025/2026 einen Wert von 380 Wattstunden pro Kilogramm. Der Zielwert liegt hier bei 450 Wattstunden pro Kilogramm sowie das Kostenziel bei unter 65 US-Dollar pro Kilowattstunde.

Das deutsche Start-up Theion GmbH verfolgt bei Lithium-Schwefel-Batterien eine Roadmap in drei Phasen. In der finalen Stufe sieht das Unternehmen 1.000 Wattstunden pro Kilogramm, 1.000 Zyklen bei einer Ladezeit von unter zehn Minuten sowie eine Reduktion von Kosten und Kohlenstoffdioxid-Fußabdruck auf je circa ein Drittel vor.

Sogar etablierte Riesen testen das Feld: SVOLT erprobte bereits 2022 Festkörper-Schwefel-Batterie-Prototypen mit 20 Amperestunden für Elektrofahrzeug-Reichweiten bis circa 1.000 Kilometer und LG Energy Solution demonstrierte im Jahr 2026 eine Schwefelkathode in einer All-Solid-State-Architektur mit rund 1.500 Milliamperestunden pro Gramm im Pouch-Format.

Die technologischen Engpässe und das Marktpotenzial in der Nische

Trotz dieser Kennwerte aus den Laboren darf man eine Sache nicht vergessen. Eine breit verfügbare, für den Automobil-Massenmarkt qualifizierte Zelle ist aktuell nicht erkennbar. Die von den Unternehmen öffentlich kommunizierten technischen Daten sind nur eingeschränkt vergleichbar.

Denn sie beziehen sich oft ungenau auf unterschiedliche Ebenen wie das reine Aktivmaterial, Coin-Cells, Pouch-Cells oder rein strategische Meilensteine. Ein echter Serieneinsatz wird von Fahrzeugherstellern daher eher als mittelfristige Option ab dem Jahr 2030 eingestuft.

Erste und wahrscheinlichste Marktchancen liegen deshalb nicht im Massenmarkt, sondern in gewichtskritischen Spezialnischen. Beispiele sind unbemannte Luftfahrzeuge, der Luft- und Raumfahrt sowie der Verteidigungsindustrie. Der wachsende Verteidigungsmarkt und das verstärkte Streben nach rohstoffärmeren Batterietechnologien sowie technologischer Souveränität könnten hierbei als mächtiger Katalysator dienen.

Die Evolution von der reinen materialwissenschaftlichen Grundlagenforschung (2012–2018) über erste Zellkonzepte (2019–2022) hin zu anwendungsnahen Festkörper-Hybridansätzen und Prozessskalierungen seit 2023 verdeutlicht jedoch, dass die Entwicklung voranschreitet. Auch, wenn der ganz große Durchbruch noch etwas Zeit benötigt.

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Der niederländische Energieversorger Budget Thuis plant den Bau eines Eisen-Luft-Energiespeichers mit einer Kapazität von einer Gigawattstunde. Die Technologie nutzt Eisen, Wasser und Luft, um Strom für bis zu 100 Stunden zu speichern. Dadurch könnten die Kosten für Verbraucher sinken und die Netze stabiler werden. 

Das niederländische Unternehmen Ore Energy hat mit dem Energieversorger Budget Thuis eine weitreichende Vereinbarung getroffen. Gemeinsam wollen sie als Partner, den bislang größten Abnahmevertrag für einen gigantischen Eisen-Luft-Energiespeicher auf dem europäischen Festland umsetzen.

In einer ersten Phase wollen die Projektpartner bis zum Jahr 2028 eine Kapazität von rund 400 Megawattstunden bereitstellen. Das gesamte System basiert auf einer speziellen Architektur in Containern mit einer Länge von jeweils zwölf Metern.

Der größte Eisen-Luft-Energiespeicher Europas

Die Technologie verspricht eine Lösung für ein zentrales Problem der modernen Energieversorgung. Denn: Wenn der Wind nicht weht oder die Sonne nicht scheint, entstehen in den europäischen Stromnetzen oft mehrtägige Lücken bei der Erzeugung von sauberem Strom.

Herkömmliche Kurzzeitbatterien können diese Phasen nicht kosteneffizient überbrücken, da sie Energie meist nur für wenige Stunden verschieben. Die neuen Eisen-Luft-Batterien sollen überschüssigen Windstrom hingegen über mehrere Tage speichern und bei Bedarf wieder abgeben.

Für Verbraucher in den Niederlanden könnte die Entwicklung handfeste Vorteile im Alltag bergen. Das System soll sauberen Strom genau dann einspeisen, wenn die Energie am knappsten und am teuersten ist. Durch diese geplante Verlagerung könnte sich das Risiko durch volatile Großhandelsmärkte für Strom und Gas verringern lassen. Dadurch reduziert sich zudem die Abhängigkeit von gasbefeuerten Reservekraftwerken im Netz. Annemarie Buitelaar, Geschäftsführerin von Budget Thuis, dazu:

Die Versorgung unserer Kunden mit erschwinglicher, zuverlässiger Energie steht im Mittelpunkt unseres Handelns, und die mehrtägige Speicherung bietet uns die Möglichkeit, sauberen Strom dann zu speichern, wenn er reichlich vorhanden ist, und ihn dann abzugeben, wenn er am wertvollsten ist.

Kein Lithium und kein Kobalt: Warum Eisen der bessere Speicher-Rohstoff ist

Das Unternehmen, das zur Nuts Groep gehört, versorgt mehr als eine Million Kunden im Land mit Energie und weiteren Dienstleistungen. Die mehrtägige Speicherung biete die Chance, Kunden langfristig Zugang zu sauberem und besser planbarem Strom zu ermöglichen. Außerdem gehe es darum, das Risiko durch schwankende Preise für fossile Brennstoffe zu verringern.

Ein wesentlicher Vorteil der neuen Speichertechnologie liegt in den verwendeten Materialien. Da die Anlagen ausschließlich Eisen, Wasser und Luft benötigen, braucht es keine kritischen Rohstoffe wie Lithium oder Kobalt. Die Systeme seien von Natur aus unbrennbar und sollen sich über eine rein europäische Lieferkette herstellen lassen. Dies stärke die europäische Energiesouveränität und verringere die Abhängigkeit von importierten kritischen Rohstoffen.

Die Funktionsfähigkeit der Technologie wurde bereits unter realen Bedingungen in ersten Projekten nachgewiesen. Der Abschluss eines netzgekoppelten Pilotprojekts in Frankreich wurde im Februar 2026 bekannt gegeben. Von August bis November 2025 zeigte eine Testanlage bereits, dass sie Energie vier Tage lang speichern kann. Zuvor wurde bereits eine ähnliche Anlage in der niederländischen Stadt Delft erfolgreich in das bestehende Netz integriert.

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Bei Kammerflimmern zählt jede Sekunde. Doch herkömmliche Gesundheitstracker müssen Daten erst an externe Server senden, bevor sie Alarm schlagen können. Ein neues KI-Hautpflaster verarbeitet Vitaldaten hingegen direkt auf der Haut und erkennt lebensbedrohliche Herzrhythmusstörungen in Millisekunden.  

Herkömmliche Gesundheitstracker wie Smartwatches stoßen in medizinischen Notfällen oft an ihre funktionellen Grenzen. Die erhobenen Daten müssen meist über eine drahtlose Verbindung an den Server übermittelt werden, was zu Verzögerungen bei Frühwarnungen führt. Bei lebensbedrohlichen Zuständen wie einem plötzlichen Kammerflimmern zählt jedoch jede Sekunde, sodass zeitintensive Umwege über Remote-Server unpraktikabel sind.

Forscher der University of Chicago haben jetzt aber ein neuartiges KI-Pflaster entwickelt, das durch eine direkte Datenverarbeitung am Körper die notwendigen Berechnungen innerhalb von wenigen Millisekunden durchführen kann.

Die zugrundeliegende Forschungsarbeit wurde am 20. Mai 2026 im Fachjournal Nature Electronics veröffentlicht. Das System arbeitet demnach vollkommen autark und liefert medizinische Erkenntnisse nahezu in Echtzeit.

Neues KI-Hautpflaster hat bis zu 10.000 Transistoren auf einem Quadratzentimeter

Das Herzstück der tragbaren Technologie bildet eine extrem dichte Anordnung von organischen elektrochemischen Transistoren. Auf einem Quadratzentimeter können bis zu 10.000 dieser hochentwickelten Bauteile untergebracht werden, was umgerechnet etwa 64.500 Einheiten pro Quadratzoll entspricht.

Die Transistoren verarbeiten Informationen sowohl über elektrische Ströme als auch über die Bewegung von Ionen in einer gelartigen Elektrolytschicht. Ein auffälliger Aspekt dieses Aufbaus ist die verblüffende Ähnlichkeit zu menschlichen Gehirnsynapsen.

Weil die Elektrolytschicht Informationen über die Zeit hinweg speichern kann, verfügt jeder einzelne Transistor über ein eigenes Gedächtnis. Bei der Herstellung kommt ein spezielles Polymergel zum Einsatz, das unter der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht zu exakten Strukturen aushärtet.

Hohe Präzision mit Einschränkungen

In den ersten Tests zeigte ein integriertes neuronales Netzwerk eine relativ hohe Leistungsfähigkeit bei der Diagnostik. Das flexible System identifizierte die Wellenfront-Positionen bei Kammerflimmern mit einer Genauigkeit von 99,6 Prozent, selbst als die Datenstruktur auf mehr als das Eineinhalbfache seiner ursprünglichen Länge gedehnt wurde.

Zudem wurde in einem weiteren Test eine Genauigkeitsrate von 83,5 Prozent bei der Abschätzung des individuellen Herzinfarktrisikos erzielt. Trotz sensibler Polymere und physikalischer Hardware-Einschränkungen soll das System langfristig zu einer vollständig integrierten Plattform ausgebaut werden.

Sihong Wang, außerordentlicher Professor für Molekulartechnik an der University of Chicago und einer der leitenden Autoren der neuen Studie, dazu:

Die Zukunft, die wir verwirklichen wollen, besteht darin, tragbare und implantierbare Geräte intelligenter zu machen. Dadurch erhalten die Menschen einen persönlichen, sofort verfügbaren Arzt, der in ihre Geräte integriert ist. Wir mussten uns fragen, ob wir die Eigenschaften dieser Polymere nutzen oder verändern könnten, um sie mit der Fotolithografie kompatibel zu machen – dem wichtigsten Strukturierungsverfahren in der Mikroelektronikindustrie.

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