Dem US-Startup Endurance Energy ist erstmals die Stromerzeugung durch ein Untersee-Geothermiekraftwerk gelungen. In einer Tiefe von rund 1500 Metern lieferte ein aktiver Vulkan im Pazifik die nötige Hitze für den ersten Testlauf. (Weiter lesen)
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Auch die Raumfahrt ist mit weltweiten Engpässen bei kritischen Rohstoffen konfrontiert. Das US-Unternehmen Rocket Lab hat sich diesem Umstand angenommen und liefert mit einer neuen Weltraum-Solarzelle eine mögliche Lösung. Denn diese soll ohne das teure Mineral Germanium auskommen und dadurch nicht nur Kosten reduzieren, sondern auch das Gewicht.
Neben vielen anderen Industrien kämpft auch die Raumfahrtbranche mit Engpässen bei kritischen Rohstoffen. Doch eine potenzielle Lösung kommt jetzt womöglich aus Kalifornien. Denn das Unternehmen Rocket Lab entwickelte mit der Solarzelle IMM Apex einen Ansatz, der ohne das kritische Mineral Germanium auskommen soll.
In den vergangenen drei Jahrzehnten bildete Germanium die Basis für die Energieversorgung im Orbit. Aber die steigenden Materialkosten und immer instabilere Lieferketten zwingen Hersteller zum Umdenken. IMM Apex soll genau an dieser Stelle ansetzen und ein neues Fundament für die Zukunft schaffen.
Der Verzicht auf Germanium birgt nicht nur eine Kostenersparnis. Denn die Solarzelle erreicht mit 31,5 Prozent auch einen relativ hohen Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung. Zusätzlich reduziert sich das Gesamtgewicht der Konstruktion um bis zu 40 Prozent. Das bedeutet, dass mehr Kapazität für wissenschaftliche Instrumente zur Verfügung steht.
Raumfahrtunternehmen sollen so ab sofort Zeit und Geld sparen können, ohne ihre eigentlichen Satelliten aufwendig und teuer umzubauen. Als sogenanntes Drop-in Replacement lässt sich das System laut Rocket Lab im mechanischen und elektrischen Sinne eins zu eins austauschen. Vergleichbar sei das mit dem Austausch einer Batterie bei einer Fernbedienung.
Auch das Ausfallrisiko bleibt laut Angaben gering. Denn die technische Basis, die sich bereits seit über zehn Jahren im Orbit bewährt hat, bleibt die gleiche. Diese ermöglichte etwa den Antrieb des Mars-Helikopters Ingenuity der NASA. Zudem sei die Zelle besonders widerstandsfähig gegen die Weltraumstrahlung und starke Temperaturschwankungen. Brad Clevenger, Präsident von Rocket Lab USA, dazu:
IMM Apex bietet eine außergewöhnliche Leistung und bewältigt gleichzeitig reale Herausforderungen wie steigende Materialkosten und Lieferkettenengpässe. Mit IMM Apex erhalten Kunden Zugang zu einem hocheffizienten, leichten und germaniumfreien Produkt, das bewährte Zuverlässigkeit mit schnelleren Produktionszeiten vereint.
Durch gezielte Investitionen will das Unternehmen bereits eine Produktion im Bereich von mehreren hundert Kilowatt erreicht haben. Rocket Lab belieferte bisher mehr als 1.700 Missionen und treibt mit den eigenen Produkten über 1.100 Satelliten an.
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Der Beitrag Wellenkraftwerke bremsen sich aus – dieser Trick holt 98 Prozent heraus erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.
Unsere Ozeane stecken voller Energie, doch in der Praxis bremsen sich Wellenkraftwerke bislang oft gegenseitig aus. Ein internationales Forscherteam hat nun eine vergleichsweise einfache Lösung gefunden, mit der die Energieausbeute auf bis zu 98 Prozent klettert. Der Ansatz könnte aus Meereswellen eine verlässliche Säule der Energiewende machen.
Forschern der Universitäten Augsburg, Adelaide und Melbourne ist ein wichtiger Schritt bei der Erschließung von Ozeanenergie gelungen. In durchgeführten Simulationen demonstrierten sie das Potenzial moderner Wellenkraftwerke. Das Prinzip dahinter nutzt die Auf-und-Ab-Bewegungen unserer Weltmeere, die auf eine im Meeresboden verankerte Boje übertragen werden. Diese wandelt die kinetische Energie dann in elektrischen Strom um. Eine einzelne Boje von der Größe eines kleinen Hauses soll bereits mehrere hundert Haushalte versorgen können.
Doch in der Praxis bremsen sich die Anlagen bisher gegenseitig aus. Wenn Wellen eine Farm aus Bojen durchqueren, verändern sich die Strömungen durch Abschattungs- und Streueffekte teils massiv. Das hat zur Folge, dass an jedem Standort der Anlage völlig unterschiedliche Bedingungen herrschen. Ohne gezielte Abstimmung nehmen die vorderen Bojen den dahinterliegenden schlicht die Kraft weg.
Die Lösung der Wissenschaftler liegt im gezielten Anpassen einzelner Parameter. Jede Boje benötigt dafür ihre eigene Resonanzfrequenz. Dabei handelt es sich um den exakten Rhythmus, in dem sie auf die Ankunft der Wellen reagiert. Vergleichbar ist das mit einer Schaukel. Denn nur, wenn eine Person im richtigen Moment Schwung holt, kann sie höher schaukeln. Die Forscher sind überzeugt, dass die individuelle Anpassung der Resonanzfrequenz und der Schwergängigkeit des Generators für jede Boje die Energieausbeute des gesamten Parks deutlich erhöhen kann.
Und das soll mit einer besonders hohen Effizienz funktionieren. In den Modellen fängt die vordere Reihe kurze Wellen ab. Die Mitte verarbeitet mittlere Wellenlängen und die hinteren Bojen nutzen die langwelligen Reste. Die Wellen flachen also stufenweise ab, bis am Ende nur ein sanftes Schaukeln der Wasseroberfläche übrigbleibt. In Simulationsmodellen mit zehn Bojenreihen nutzten die Anlagen so bis zu 98 Prozent der ankommenden Wellenenergie. Für eine praxisnahe und kompakte Farm sollen bereits 60 Bojen in sechs Reihen ausreichen.
Selbst wenn die Wellen schräg auf den Park treffen, liegt laut den Forschern die durchschnittliche Energieabsorption noch bei über 90 Prozent. Denn die Strategie deckt schwankende Wellenrichtungen und unterschiedliche Frequenzen problemlos ab.
Wellenkraftwerke bergen einen entscheidenden Vorteil. Sie liefern im Gegensatz zu Solar- und Windenergie mehr oder weniger rund um die Uhr verlässlich Energie. Es existiert keine Dunkelflaute. Zudem werden typische Anlagen aus 50 bis 100 Bojen im Schachbrettmuster angeordnet. Das bündelt die Infrastruktur und senkt die Kosten für den Stromtransport zum Festland.
Höhere Erträge lassen sich somit allein durch ein intelligentes Feintuning der Steuerungsparameter erzielen. Eine bauliche Umrüstung ist nicht notwendig. Dennoch bleibt der Weg in die Praxis offen. Denn die Anschaffung und Installation der massiven Meeres-Hardware erfordert hohe Investitionen. Zudem müssen sich die Ozean-Generatoren im harten wirtschaftlichen Wettbewerb gegen bereits etablierte Wind- und Solarparks behaupten. Doch die Simulationen belegen, dass mit der richtigen Software Meeresenergie vom Hoffnungsträger zur verlässlichen Säule der Energiewende werden kann.
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Forscher der Princeton University haben einen Ansatz vorgestellt, der den Weg zur Kernfusion deutlich vereinfachen könnte. Sie zeigen, wie sich der für eine anhaltende Fusionsreaktion notwendige Zustand mit viel weniger Energie erreichen lässt. (Weiter lesen)
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Rund 22 Millionen Menschen in Deutschland leben in Mehrfamilienhäusern. Im Gegensatz zu Eigenheim-Besitzern können sie bislang nur bedingt zur Energiewende beitragen. Doch jetzt zeigt ein neues Forschungsprojekt, wie steckerfertige Mini-Batteriespeicher direkt im Wohnzimmer das Stromnetz stabilisieren und gleichzeitig die eigenen Kosten senken könnten.
Ein Forscherteam unter der Leitung von Professor Stefan Dickmann von der Helmut-Schmidt-Universität in Hamburg entwickelt derzeit eine nachhaltige Energiespeicherlösung für Mehrfamilienhäuser. Das Projekt, hinter dem eine Förderung in Höhe von 13 Millionen Euro aus Bundesmitteln steckt, hört auf den Namen „NaREsys“. Ziel ist es, kleine, steckerfertige Mini-Batteriespeicher mit einer Kapazität von rund zwei Kilowattstunden für jedes Wohnzimmer verfügbar zu machen – und zwar ohne Handwerker oder Umbauten am Gebäude.
Denn das System setzt auf eine verknüpfte Schwarmintelligenz. Dazu soll eine Software die vielen kleinen Energiespeicher im Hintergrund zu einem virtuellen Großspeicher verbinden, der dann für Versorger ansprechbar und steuerbar ist. Das birgt Vorteile für beide Seiten. Denn Mieter sparen Geld durch dynamische Stromtarife, während Netzbetreiber die gebündelte Energie als Rücklagen nutzen können, um Stromspitzen abzufedern.
Wie das in der Praxis funktioniert, erprobt das Forscherteam derzeit in einem Labor im sächsischen Borna mit mehr als 100 Speichern unter echten Marktbedingungen. Teilnehmende Energieversorger können die vernetzten Akkus in Echtzeit ansteuern, um ihren Strom flexibel zu günstigen Zeiten an der Börse zu handeln. Diesen Preisvorteil soll dann direkt an die Haushalte weitergegeben werden.
Fällt der Strom einmal aus, können die Geräte wie eine Art Powerbank einspringen. Wichtige Kleingeräte wie Smartphones oder Notfallradios laufen dann problemlos weiter. Gleichzeitig sollen die Systeme auch voll einsatzfähig bleiben, wenn einmal die Verbindung zum großen Netz abbricht.
Doch der Weg in den Alltag ist noch nicht geschafft. Das größte Hindernis liegt aktuell in der Gesetzgebung, da die aktuellen Regeln schlichtweg nicht auf solche dezentralen Systeme ausgelegt sind. Das heißt, dass Regeln für verringerte Netzentgelte nach Paragraf 14a des Energiewirtschaftsgesetzes erst ab einer Leistung von 4,2 Kilowatt greifen. Die vorgestellten Speicher fallen daher komplett durchs Raster. Ein Punkt, bei dem der Gesetzgeber noch nachbessern müsste.
Hinzu kommt die Bedrohung durch Cyberkriminalität. Eine Verknüpfung von Tausenden vernetzten Geräten mit dem Stromnetz könnte ein attraktives Ziel für Hacker sein. Um die kritische Infrastruktur zu schützen, setzen die Forscher daher auf sichere Hardware, automatische Notfallerkennung bei Netzwerk-Anomalien und Sicherheitsarchitekturen nach dem Zero-Trust-Prinzip. Das System vertraut also standardmäßig keiner Verbindung.
Das Projekt läuft noch bis Februar 2029. Der Praxistest in Borna soll hingegen schon heute zeigen, dass die Energiewende von vielen kleinen Stromspeichern massiv profitieren könnte.
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Während viele Nationen über riesige Solar- oder Windparks diskutieren, läuft in Sachsen eine stille Stromwende im Dauerbetrieb. Historische Kleinwasserkraftwerke liefern dort völlig wetterunabhängig und ununterbrochen wichtigen Grundlaststrom.
In vielen abgelegenen Regionen Deutschlands findet die Stromproduktion in einem kleinen Maßstab statt. Ein Beispiel ist etwa das sächsische Dorf Stein an der Chemnitz, in dem zwei Turbinen zusammen eine Leistung von 400 Kilowatt erzeugen. Das verdeutlicht, dass die Energiewende nicht zwangsläufig riesige Solar- oder Windparks benötigt, sondern auch kleine Wasserkraftwerke einen zuverlässigen Beitrag zum Klimaschutz leisten können.
Denn diese haben einen großen Vorteil gegenüber wetterabhängigen Alternativen. Ein modernes Windrad bringt es zwar auf rund 4.000 Kilowatt und damit auf die zehnfache Leistung. Doch das bringt wenig, wenn der Wind einmal stillsteht. Die kleinen Wasserkraftwerke arbeiten hingegen unermüdlich. Und Stein ist kein Einzelfall, denn über die gesamte Bundesrepublik verstreut gibt es Hunderte weitere solcher Anlagen.
Laut Marktstammdatenregister sind aktuell etwa allein in Sachsen 433 Kleinwasserkraftwerke mit einer Gesamtleistung von 95 Megawatt am Netz. Das klingt im ersten Moment nicht unbedingt nach viel, da alleine die Stadt Leipzig eine höhere Netzleistung benötigt. Doch für die Region machen Kleinwasserkraftwerke einen Unterschied aus. Denn ein durchschnittlicher Haushalt benötigt etwa 300 bis 500 Watt Strom.
Rechnerisch könnten die sächsischen Zwergkraftwerke damit die Grundversorgung vieler Dörfer in der Region sichern. Das Fundament der Versorgung geht bereits bis in die industrielle Vergangenheit der Region zurück. Die Betreiber nutzen oft die über hundert Jahre alten Wehranlagen der ehemaligen Textilzentren im einstigen sächsischen Manchester. Beim Bau betrachteten sie die Versorgung mehrerer Generationen, nicht nur die aktuelle Zeit.
Doch die historischen Anlagen sind weit mehr als reine Energielieferanten. Sie haben einen entscheidenden Einfluss, wenn das Stromnetz nach einem flächendeckenden Blackout zusammenbrechen sollte. Denn Wasserkraftwerke können ohne externe Energiezufuhr anlaufen. Das funktioniert wie ein Starthilfekabel für das gesamte Netz und ermöglicht im Notfall einen autarken Inselbetrieb für Krankenhäuser, Rettungsstellen und Mobilfunkmasten.
Auch ökologisch punkten Kleinwasserkraftwerke. Nachhaltige Standards wie Fischtreppen ermöglichen etwa einen Betrieb, ohne das Ökosystem zu stören. Trotzdem begrenzen Wassermengen und flache Flussläufe den weiteren Ausbau. Daher können Mikro-Wasserkraftwerke die Energiewende nicht alleine stemmen. Sie können aber eine wichtige Basis für die Netzstabilität bilden.
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Der Beitrag Unterwasser-Solarzellen liefern selbst in 10 Metern Tiefe zuverlässig Strom erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.
Solarenergie kennt man bisher primär von Landflächen. Doch einem chinesischen Forscherteam ist kürzlich ein Fortschritt gelungen. Spezielle Unterwasser-Solarzellen produzieren selbst in zehn Metern Tiefe noch zuverlässig Strom. Die Technologie könnte autonome Tauchroboter künftig völlig unabhängig machen und der Meeresforschung neue Horizonte eröffnen.
Ein Forscherteam um Wen-Hua Zhang und Simin Ma von der Universität Yunnan sowie der Southwest United Graduate School demonstrierte kürzlich einen neuen Ansatz. Vor den Weizhou-Inseln versenkten sie spezielle Perowskit-Solarzellen im südchinesischen Meer. Das Ziel: die Produktion von Strom im dunklen Meerwasser. Doch während sich bisherige Studien auf Wassertiefen von zwei Metern oder weniger konzentrierten, produzierten die Module des Teams selbst in zehn Metern Tiefe noch erfolgreich Energie.
Die Ergebnisse aus der Studie lassen auf mehr hoffen. Innerhalb von nur zwei Stunden produzierten die untergetauchten Solarpanels eine Strommenge von 324 Milliwattstunden. Das ist ausreichend, um einen klassischen Lithium-Ionen-Akku aufzuladen. Auch bei der Haltbarkeit soll das System punkten und bis zu 5,5 Jahre im Einsatz sein können.
Interessant daran ist, wie das System Energie in einer solchen Tiefe generiert. Möglich machen das die verwendeten Perowskit-Solarzellen, die extra für den Einsatz unter Wasser konzipiert wurden. Die Wissenschaftler nutzten sogenannte breite Bandlücken. Eine Eigenschaft, die es den Solarzellen ermöglicht, das in diesen Tiefen verbleibende blaue bis orangefarbene Licht gezielt zu absorbieren.
Trotzdem war selbst das Forscherteam etwas vom Erfolg überrascht. Wen-Hua Zhang sagt zu den Ergebnissen: „Was uns am meisten überraschte, war, wie viel elektrische Energie unsere großflächigen Module unter realen Bedingungen in zehn Metern Wassertiefe in nur zwei Stunden erzeugten.“
Die Technologie soll einen großen Nutzen in der Praxis haben. Sie könnte Tauchroboter, Kameras, Kommunikationsbojen oder Sensoren in maritimen Lebensräumen fernab des Festlandes betreiben. Gleichzeitig soll eine großflächigere und nachhaltige Sammlung von Umweltdaten möglich sein. In Experimenten erreichte das System rund 96 Prozent Resteffizienz nach 300 Tagen Lagerung in einer mit Stickstoffgas gefüllten Handschuhbox.
Auch nach 1.160 Stunden unter simulierten Bedingungen soll die Technologie keinen nennenswerten Leistungsabfall aufgewiesen haben. Trotzdem greifen natürlich weiterhin die Regeln der Physik. Mit jedem Meter Tiefe nimmt die Lichtintensität ab. Das bedeutet auch, dass noch unklar ist, wie sich die Technik in Wassertiefen weit jenseits der zehn Meter verhält.
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Der Beitrag Durchbruch bei Lithium-Ionen-Akkus? Forscher aus Deutschland setzen auf Alufolie erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.
Alufolie könnte Lithium-Ionen-Akkus künftig leistungsfähiger und günstiger machen. Forscher des Fraunhofer IPA in Stuttgart haben eine neue Anodentechnologie entwickelt, die Graphit und Kupferfolie überflüssig machen soll. Das Verfahren ist bereits patentiert.
Lithium-Ionen-Batterien stecken heute in so gut wie allen mobilen Geräten und sind aus unserem Alltag kaum noch wegzudenken. Aber auch für die Energiewende spielen sie eine entscheidende Rolle.
Denn mit der zunehmenden Elektrifizierung des Straßenverkehrs und dem Ausbau erneuerbarer Energien wird die Nachfrage nach leistungsfähigen Batteriespeichern in den kommenden Jahren massiv steigen.
Allein für E-Auto-Batterien wird der Leistungsbedarf Prognosen zufolge bis zum Jahr 2030 auf rund 3.000 Gigawattstunden ansteigen. Nur zehn Jahre zuvor waren es noch 136 Gigawatt.
Mit dem zunehmenden Bedarf an Batterieleistung steigt aber auch der Bedarf an Rohstoffen wie Lithium, Graphit und Kupfer. Dabei treiben jedoch insbesondere die hohen Rohstoffpreise und die teilweise aufwendige Gewinnung der Materialien die Herstellungskosten von Batterien in die Höhe.
Forscher arbeiten deshalb weltweit an neuen Technologien, um Batterien kostengünstiger und ressourcenschonender herzustellen. Einen vielversprechenden Ansatz verfolgen Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart.
Sie haben eine neue Anodentechnologie entwickelt, bei der Aluminiumfolie die bisher verwendeten Materialien Graphit und Kupfer ersetzen soll. Damit könnten Lithium-Ionen-Batterien künftig einfacher und deutlich günstiger hergestellt werden.
Aluminium wird in der Batterieforschung schon länger als vielversprechendes Material für den Einsatz in Lithium-Ionen-Batterien gehandelt. Denn das Metall ist vergleichsweise günstig, gut verfügbar und ermöglicht hohe Speicherkapazitäten.
Bisher stand dem Einsatz als Anodenmaterial in der Praxis jedoch ein entscheidendes Problem im Weg. Denn beim Laden und Entladen verändert Aluminium sein Volumen, wodurch es zu mechanischen Spannungen und infolgedessen zum Zerfall des Materials kommt.
Die Folge sind Kapazitätsverluste und eine deutlich verkürzte Lebensdauer der Batterie. Forscher des Fraunhofer IPA haben nun aber nach eigenen Angaben einen „technologischen Innovationssprung“ in dieser Hinsicht erzielt.
Denn sie konnten eine Technologie entwickeln, durch die Aluminium-Anoden während wiederholter Lade- und Entladezyklen stabilisiert werden können. Bei dem Vorgang, den das Fraunhofer IPA zusammen mit dem Institut für Photovoltaik der Universität Stuttgart entwickelt hat, können die Alterungsprozesse des Aluminiums verhindert werden.
„Wir machen eine seit Langem bekannte, aber bislang schwer beherrschbare Batterietechnologie praktisch nutzbar“, erklärt Professor Kai Peter Birke, wissenschaftlicher Direktor für Batterie- und Wasserstoffsysteme und -speicher am Fraunhofer IPA. „Unser Ansatz verbindet hohe Energiedichten mit einer einfachen, robusten und auf Sicherheit ausgelegten Zellchemie.“
Bei ihrem Verfahren können die Forscher gänzlich auf dein Einsatz von Graphit oder Silizium in der Anode verzichten. Dadurch umgehen sie ein Problem, das vor allem bei Batterien mit hohem Siliziumanteil auftritt.
Denn das Material dehnt sich beim Laden stark aus und zieht sich beim Entladen wieder zusammen, wodurch Risse und andere Schäden an der Elektrode entstehen können. Zudem wird kein Graphit mehr benötigt, bei dessen Versorgung die europäische Batterieindustrie stark von Importen aus dem Ausland abhängig ist.
Stattdessen kommt eine kostengünstige, handelsüblich legierte Aluminiumfolie zum Einsatz. Diese ist gleichzeitig Stromableiter und Aktivmaterial und macht so auch Kupfer als Trägerfolie überflüssig.
Auch die Herstellung der Elektroden wird dadurch einfacher. Denn der bisher notwendige, sehr aufwendige Beschichtungsprozess entfällt. Das spart nicht nur Kosten, sondern senkt auch den Energieverbrauch bei der Batterieproduktion erheblich.
„Unser Ziel ist eine Batterietechnologie, die hohe Energiedichte, robusten Zellbetrieb und wirtschaftliche Herstellbarkeit verbindet“, erklärt Kathrin Schad vom Forschungsteam Batterietechnologien am Fraunhofer IPA. „Der Durchbruch bei der Materialstabilität macht Batterien mit Aluminium-Anoden zu einer realistischen Option für die nächste Generation anspruchsvoller Energiespeicher.“
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Der Beitrag Oberflächenkühlung ohne Strom: Dieses Material schickt Hitze direkt ins Weltall erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.
Ganz ohne Elektrizität und teure Nebenkosten die eigenen vier Wände im Hochsommer angenehm kühl halten? Eine neuartige Methode zur Kühlung ohne Strom verspricht genau das, indem sie Wärme als unsichtbare Infrarotstrahlung direkt in das eiskalte Weltall ableiten soll.
Im Rahmen der globalen Energiewende geht es nicht nur darum, wie Strom umweltfreundlich produziert wird, sondern auch darum, wie er im Alltag eingespart werden kann. Massive Energiefresser sind etwa herkömmliche Klimaanlagen. Ein Forscherteam des Instituto de Micro y Nanotecnología hat nun eine vielversprechende Alternative demonstriert. Die sogenannte passive tageszeitliche Strahlungskühlung: Passive Daytime Radiative Cooling (PDRC).
Das Prinzip basiert auf zwei einfachen Mechanismen, bei denen ein neues nanostrukturiertes Polymer einerseits Sonnenlicht reflektiert und andererseits Hitze in den Weltraum ableitet. Es macht sich dabei eine gewisse Eigenschaft zunutze. Denn unsere Erdatmosphäre hat für Infrarotwellen in einem bestimmten Bereich (dem atmosphärischen Fenster von acht bis 13 Mikrometern) eine Art „offenes Fenster“. Die vom Material abgegebene Wärme bleibt also nicht in der Atmosphäre hängen, sondern entweicht durch dieses Fenster direkt in den eiskalten Weltraum.
Um diesen Effekt in der Praxis optimal zu nutzen, setzen die Forscher auf einen speziellen Kunststoff namens Polyvinylidenfluorid (PVDF). Damit dieser Kunststoff seine Kühlwirkung entfalten kann, wird er flüssig in eine mikroskopisch kleine, dreidimensionale Schablone aus anodischem Aluminiumoxid (3D-AAO) gegossen.
Die Schablone ist wie ein winziger Schwamm mit unzähligen Nanoporen. Das Team untersuchte drei verschiedene Abkühlungsmethoden für den Kunststoff: natürlich, schnell und ultraschnell. Dadurch wollten sie dessen Struktur und optische Eigenschaften auf die Kühlungsaufgabe einstellen.
Die ultraschnelle Kühlung lieferte laut den Angaben für das freistehende Material die besten Resultate. Zusätzlich wendeten die Wissenschaftler einen weiteren Trick an. Sie behandelten das Material mit UV-Licht. Dieser Schritt löste eine sogenannte Fotooxidation aus. Das bedeutet, dass der Kunststoff ausbleicht und noch weißer wird. Durch dieses „Weißen“ reflektiere das Material die Sonneneinstrahlung noch effektiver.
Die Messungen der Studie zeigen folgende Zahlen. Das optimierte PVDF-Material reflektierte durchschnittlich 82,4 Prozent der Sonnenstrahlung (im Bereich von 0,32 bis 2,5 Mikrometern). Gleichzeitig gab es 96,7 Prozent seiner Wärme als Infrarotstrahlung ab. Daraus ergibt sich bei einer Sonneneinstrahlung von 1000 Watt pro Quadratmeter eine enorme theoretische Kühlleistung von 182,3 Watt pro Quadratmeter.
In einem realen Outdoor-Test bei starker Sonneneinstrahlung (in der Spitze 962 Watt pro Quadratmeter) soll dieser Ansatz eine tatsächliche Temperaturreduktion von 12,9 Grad Celsius im Vergleich zu einer leeren Referenzbox erreicht haben. Das ist ein Kühleffekt, für den wir normalerweise eine klassische, strombetriebene Anlage auf Hochtouren laufen lassen müssten.
Die Forscher kommen in ihrer Arbeit zu dem Schluss, dass sie mit diesem Verfahren eine skalierbare Strategie zur Herstellung dreidimensionaler Polymer-Nanostrukturen entwickelt haben. Das bedeutet, dass sich dieser Prozess potenziell für größere Bauvorhaben nutzen lässt. Künftig könnten solche hochleistungsfähigen strahlungskühlenden Materialien in energieeffizienten Gebäudetechnologien zum Einsatz kommen, um Häuser an heißen Sommertagen vollkommen passiv und klimafreundlich zu kühlen.
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Der Beitrag Gallium aus Abwasser: Firma aus Dresden fischt Rohstoffe aus dem Abfluss erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.
Die Chipindustrie benötigt seltene Metalle. Bislang landen viele dieser wertvollen Rohstoffe ungenutzt im industriellen Abwasser. Das Dresdner Start-up Siderogain will das mit einer biologischen Fangmethode ändern und etwa Gallium aus dem Abwasser retten.
Das Dresdner Start-up Siderogain verwandelt industrielles Abwasser in eine wertvolle Rohstoffquelle. Die Ausgründung des Helmholtz-Instituts Freiberg für Ressourcentechnologie nutzt biologische Fängermoleküle, um kritische Technologiemetalle aus Prozessabwässern zu filtern.
Denn in der Halbleiterfertigung fallen täglich Unmengen an Wasser mit geringen Spuren von Gallium, Indium oder Germanium an. Doch ohne diese Metalle läuft in modernen Smartphones, Solarzellen oder Displays schlichtweg gar nichts.
Zusammen mit dem Halbleiterhersteller Freiberger Compound Materials testet das Gründerteam die Technologie bereits im Praxisbetrieb. In einer ersten Pilotanlage sollen täglich 2.000 Liter Prozessabwasser durch das System fließen. Aus Abfall könnten so wieder nutzbare Ressourcen für die europäische Produktion.
Das Geheimnis hinter der biologischen Filterung sind sogenannte Siderophore. Dabei handelt es sich um natürliche Moleküle, die sich im Abwasser wie winzige Magneten verhalten und gezielt gelöste Metallionen anziehen.
Nach dem Einfangen trennt das System die Metalle den Angaben zufolge wieder sauber von den Trägermolekülen ab. Die gewonnenen Rohstoffe würden dann direkt zurück in die Fertigung wandern. Das Molekül steht im Anschluss für einen weiteren Reinigungskreislauf zur Verfügung.
Selbst nach mehr als zehn Einsatzzyklen sollen die biologischen Reinigungsschwämme ohne Funktionsverlust weiterarbeiten. Im Labor gelang es dem Forscherteam bereits, Gallium zu fast 100 Prozent aus Abwasser zu filtern.
Für die heimische Industrie kommt der biologische Ansatz wie gerufen. Verstopfte Lieferketten und globale Abhängigkeiten bedrohen inzwischen regelmäßig die Fertigung von verschiedenen technologischen Gütern. Eine funktionierende Kreislaufwirtschaft vor der eigenen Haustür stärkt die europäische Rohstoffsicherheit spürbar. Doch Siderogain muss sich erst noch im Alltag beweisen.
Denn: Der Schritt aus dem Labor in die Werkshalle ist nicht selbstverständlich. Das Forscherteam muss zeigen, dass sich das Verfahren im echten, großindustriellen Maßstab finanziell rechnet. Aktuell arbeiten die Wissenschaftler an einem marktfähigen Prototyp. Erst dann wird sich zeigen, ob die biologischen Metallfänger den Sprung in den Alltag dauerhaft schaffen können.
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Der Beitrag Boom bei KI-Rechenzentren: Deutschlands KI-Pläne bringen die Stromnetze an ihre Grenzen erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.
Deutschland will seine KI-Kapazitäten bis 2030 massiv ausbauen. Doch ausgerechnet das Stromnetz könnte zum Flaschenhals werden. Denn schon heute stoßen Netzbetreiber bei neuen Rechenzentren an ihre Grenzen, während die Zahl der Anschlussanfragen weiter steigt.
Der Ausbau von Künstlicher Intelligenz in Deutschland soll in den kommenden Jahren deutlich an Tempo zunehmen. Dafür soll bis zum Jahr 2030 vor allem die nötige Recheninfrastruktur geschaffen werden.
Im März 2026 hat die Bundesregierung hierfür die Nationale Rechenzentrumsstrategie verabschiedet. Demnach sollen die Rechenzentrumskapazitäten in Deutschland bis 2030 mindestens verdoppelt werden. Die Kapazitäten für High-Performance-Computing und KI sollen im gleichen Zeitraum sogar mindestens vervierfacht werden.
Die Bundesregierung will damit die digitale Souveränität stärken und Deutschland als Standort für leistungsfähige Rechenzentren und KI-Anwendungen attraktiver machen. Doch für den Ausbau werden neben den Rechenzentren selbst vor allem genügend Strom und verfügbare Netzanschlüsse benötigt.
Doch genau hier könnte es in den kommenden Jahren zum Engpass kommen. Denn in vielen Regionen übersteigt bereits heute die Nachfrage neuer Großverbraucher die verfügbaren Netzkapazitäten. Besonders Rechenzentren konkurrieren damit zunehmend um knappe Anschlussleistung und könnten so den geplanten KI-Ausbau ausbremsen.
In Frankfurt am Main, einem der größten Rechenzentrumsstandorte in Europa, könnte es nach Angaben des örtlichen Verteilnetzbetreibers NRM Netzdienste Rhein-Main bis Mitte der 2030er-Jahre zu Einschränkungen kommen. Große Anschlussanfragen ab 3,5 Megawatt werden hier bereits über ein sogenanntes Pro-Rata-Verfahren verteilt.
Dabei wird die verfügbare Netzanschlussleistung nicht nach dem Prinzip „Wer zuerst kommt, mahlt zuerst“ vergeben. Stattdessen verteilt der Netzbetreiber die begrenzte Kapazität anteilig auf die berechtigten Anschlussanfragen. Das kann dazu führen, dass Unternehmen dadurch unter Umständen nur einen Teil der ursprünglich gewünschten Leistung erhalten oder länger auf zusätzliche Kapazitäten warten müssen.
Gleichzeitig wird am Standort Frankfurt am Main massiv am Ausbau der Versorgungskapazität gearbeitet. Der Energieversorger Mainova will nach eigenen Angaben die Stromversorgungskapazitäten in den nächsten Jahren um rund 1.000 Megawatt erhöhen, was in etwa einer Verdopplung der heutigen Kapazität entspricht.
Frankfurt am Main ist mit dieser Problematik jedoch kein Einzelfall. Auch in anderen Regionen übersteigt die Nachfrage nach neuen Netzanschlüssen die derzeit verfügbaren Kapazitäten teils deutlich.
In Berlin beispielsweise erhielt der Netzbetreiber Stromnetz Berlin im Jahr 2025 insgesamt 70 Anfragen von Großverbrauchern für Anschlüsse mit einer Gesamtleistung von rund 2.300 Megavoltampere (MVA). Zur Verfügung standen in den betroffenen Netzgebieten jedoch lediglich 365 MVA.
Damit war die Nachfrage mehr als sechsmal so hoch wie die verfügbare Anschlussleistung. Auch in diesem Gebiet wird die vorhandene Leistung deshalb mittels eines Zuteilungsverfahrens verteilt.
Auch im Netzgebiet von MITNETZ Strom in Sachsen, Sachsen-Anhalt, Brandenburg und Thüringen sieht es ähnlich aus. Ende 2025 lagen in diesem Gebiet allein 90 Anschlussanfragen für Rechenzentren mit einer Gesamtleistung von 16,8 Gigawatt vor. Verbindlich reserviert waren davon zu diesem Zeitpunkt neun Projekte mit zusammen rund 1,4 Gigawatt.
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Der Beitrag Neue Regeln für E-Autos als Speicher – doch es bleibt kompliziert erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.
Seit Oktober 2026 gelten in Deutschland neue Regeln für das bidirektionale Laden. Die Bundesnetzagentur feiert das als Durchbruch und die Autobranche wittert ein neues Geschäftsmodell. Doch für Verbraucher bleibt der Weg zum rollenden Stromspeicher teuer und kompliziert. Bis zu 720 Euro Prämie pro Jahr klingen zwar verlockend, aber wer erst eine Wallbox für mehrere tausend Euro kaufen muss, braucht einen langen Atem. Eine kommentierende Analyse.
Das bidirektionale Laden ist vielversprechend; aber noch kein lohnenswertes Geschäft für die breite Masse. Wer derzeit etwa einsteigt, braucht nicht nur ein passendes E-Auto, sondernpkwnetz oft auch eine bidirektionale Wallbox für 2.000 bis 4.000 Euro. Beim nächsten Fahrzeugwechsel kann die teure Hardware zudem im schlimmsten Fall zu einer Art Briefbeschwerer verkommen. Oder: Die mitunter suggerierte Energierevolution findet zunächst einmal in der Theorie statt; als eine ziemlich kostspielige Eintrittskarte sozusagen.
Dabei ist die Idee keineswegs eine reine Spielerei. Vor allem in Kombination mit einer Solaranlage kann ein E-Auto nämlich zu einem sinnvollen Stromspeicher werden. Mittags Solarstrom rein, abends wieder ins Haus oder raus. Ein stationärer Speicher kann dadurch teilweise sogar überflüssig werden.
Es ist aber entscheidend, ob AC oder DC zum Einsatz kommt. Während beim Wechselstrom-Laden das Auto selbst die Umwandlung übernehmen muss, braucht es für bidirektionales DC-Laden die entsprechende Technik in der Wallbox. Das macht DC-Lösungen leistungsfähiger, aber eben auch teurer, was einen Teil der hohen Einstiegskosten erklärt. Auch mit dynamischen Stromtarifen lässt sich das Prinzip nutzen. Stichwort: günstig laden, teuer entladen. Nur: Bis sich das rechnet, braucht es Geduld und deutlich mehr als ein paar günstige Kilowattstunden.
Deshalb ist das laute Jubeln der Energieversorger derzeit etwas verfrüht. Eine juristische Blockade ist gefallen, doch hohe Anschaffungskosten und streng formulierte Garantiebedingungen der Autobauer stehen nach wie vor im Weg. Bidirektionales Laden kann ein Baustein der Energiewende werden – aber aus einem E-Auto wird nicht automatisch über Nacht eine Gelddruckmaschine.
Die Entscheidung der Bundesnetzagentur ist begrüßenswert. Denn eine weitere Hürde auf dem Weg zu einem flexibleren und nachhaltigeren Stromsystem fällt. Oder: Angesichts einer durchaus immer stärker schwankenden Stromerzeugung aus Wind und Solar ist jede zusätzliche Speichermöglichkeit willkommen. Doch die an sich positive Änderung einer einzelnen Spielregel mündet nicht von heute auf morgen in einem funktionierenden Geschäftsmodell.
Bis all das im Alltag ankommt, dürften noch einige Jahre vergehen. Denn: Die Netzbetreiber müssen mitspielen, kompatible E-Autos und Wallboxen vorhanden sein, ebenso Wechselrichter und ein funktionierendes Energiemanagementsystem. Hinzu kommen eine netzkonforme Installation und Anmeldung. Zudem sparen sich viel zu viele Hersteller bislang die nötigen Software-Freigaben in den Motorsteuergeräten. Ältere Modelle verweigern on top teilweise den rückwärtigen Stromfluss trotz passendem Stecker konsequent.
Und: Auch hinter der Batteriegarantie steht ein Fragezeichen. Gewöhnlich versprechen Hersteller etwa acht Jahre oder 160.000 Kilometer, beziehen diese Zusage aber auf das reguläre Fahren und Laden. Hinzu kommt die Frage, welche Ladetechnik sich langfristig durchsetzt. AC-Lösungen könnten günstiger und einfacher zu integrieren sein, während DC beim bidirektionalen Laden technische Vorteile birgt, aber entsprechend teurer ist.
Es geht also nicht nur darum, ob V2G funktioniert, sondern ob sich die dafür nötige Technik über Stromerlöse und Einsparungen tatsächlich amortisiert. Oder: Selbst wenn bidirektionales Laden der Batterie kaum schadet, heißt das noch lange nicht, dass der Hersteller dafür geradesteht. Kurzum: Der Beschluss der Netzagentur ist erfreulich. Aber es bleibt kompliziert. Doch je mehr Akteure mitspielen, desto eher kann sich das ändern. Und desto interessanter wird das E-Auto nicht nur als Fortbewegungsmittel, sondern als Teil des Stromnetzes.
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Der Beitrag BLUETTI Balco 260: All-in-one-Solarspeicher fürs Balkonkraftwerk ab 649 Euro erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.
Ein Balkonkraftwerk produziert tagsüber oft mehr Strom, als gerade im Haushalt gebraucht wird. Abends kommt dann trotzdem Netzstrom aus der Steckdose. Genau dieses Problem löst ein Speicher. Der BLUETTI Balco 260 kombiniert Akku, Wechselrichter und Energiemanagement in einem Gerät und macht es damit besonders einfach, Solarstrom später zu nutzen.
Wer Solarstrom vom Balkon wirklich spürbar in die eigene Stromrechnung übersetzen will, kommt an einem Thema kaum vorbei: Eigenverbrauch. Denn ohne Speicher fließt überschüssiger PV-Strom häufig ins Netz, während die größeren Verbraucher (Kochen, Waschmaschine, Entertainment am Abend) erst dann laufen, wenn die Sonne längst weg ist. Ein Balkonspeicher schiebt diese Energie zeitlich und kann so dafür sorgen, dass mehr vom selbst erzeugten Strom im eigenen Haushalt bleibt.
Der BLUETTI Balco 260 setzt dabei auf ein All-in-one-Prinzip: Speicher, MPPT-Tracking und Wechselrichter sind in einem Gehäuse integriert. Für viele ist das attraktiv, weil weniger Einzelkomponenten geplant, verkabelt und abgestimmt werden müssen.
Auf dem Papier ist der Balco 260 als kompakter Speicher für leistungsfähige Balkonkraftwerke ausgelegt. Er bringt eine Basiskapazität von 2,56 kWh mit und nutzt LiFePO 4-Batterietechnologie. Die PV-Eingangsleistung liegt bei bis zu 2.400 W, verteilt auf vier MPPT-Eingänge (je 600 W). Außerdem ist ein 1.200-W-bidirektionaler Wechselrichter an Bord. Das System kann also nicht nur Solarenergie umwandeln, sondern bei Bedarf auch über das Netz laden und Energie bereitstellen. Angaben dazu finden sich u. a. in Test- und Produktvorstellungen.
Wichtig fürs Verständnis: Die Einspeisung in Deutschland ist bei Balkonkraftwerken typischerweise auf 800 W begrenzt. Einige Berichte nennen, dass der Balco 260 dieses Limit berücksichtigt und damit auf einen unkomplizierten Betrieb im Balkonkraftwerk-Umfeld zielt.
Mehr Modulleistung hilft nur begrenzt, wenn der Strom zur falschen Zeit ankommt. Typisches Muster: Tagsüber laufen wenige Verbraucher, der Solarstrom findet kaum Abnehmer. Abends steigt der Verbrauch, die PV-Leistung fällt. Ein Speicher dreht dieses Verhältnis um: Er sammelt Überschüsse, die sonst verloren gehen würden, und stellt sie später bereit.
Das kann besonders dann sinnvoll sein, wenn im Haushalt regelmäßig Lastspitzen am Abend auftreten (Kochen, Gaming-PC, Homeoffice-Setup, Wärmepumpe/Heizungspumpe in Übergangszeiten) oder wenn dynamische Tarife genutzt werden sollen. In Hersteller- und Produktbeschreibungen wird beim Balco 260 zudem Energiemanagement in Kombination mit Smart-Meter-Steuerung herausgestellt.
Für die Kampagne stehen mehrere Optionen bereit – vom reinen All-in-one-Speicher bis zu Komplettpaketen mit vier Solarmodulen. Die Entscheidung hängt weniger vom „Bestpreis“ ab, sondern davon, was bereits vorhanden ist und wie schnell ein Setup produktiv laufen soll:
Für den schnellen Einstieg sind die Bundles praktisch, weil Speicher und Module aufeinander abgestimmt sind. Powerness bietet hier unter anderem:
Während des Aktionszeitraums gibt es einen klaren Hebel für den Preis: Mit dem Rabattcode PowerBlue200off werden 200 Euro vom Kaufpreis abgezogen (Hinweis: Der Einzelpreis des Balco 260 für 649 Euro ist nicht Teil der 200-Euro-Promotion). Zusätzlich erhält jede Bestellung, die den Balco 260 enthält, einen BLUETTI Smart Meter gratis dazu.
Gerade der Smart Meter ist in diesem Kontext kein „nettes Extra“, sondern der Baustein, der Energiemanagement im Alltag erst richtig spannend macht: Statt fixe Zeitpläne zu fahren, kann der Speicher Lasten im Haushalt erfassen und den Betrieb dynamischer steuern – je nach Verbrauch und Erzeugung. Entsprechende Smart-Meter-Integration wird in der Balco-Serie auch in Produkt- und Pressebeschreibungen hervorgehoben.
Damit ein Balkonspeicher im Alltag wirklich funktioniert, lohnt ein kurzer Realitätscheck – unabhängig vom Hersteller:
Der BLUETTI Balco 260 zielt auf alle, die beim Balkonkraftwerk nicht nur Strom erzeugen. Sondern ihn auch gezielt dann nutzen wollen, wenn er im Haushalt wirklich gebraucht wird. Mit 2,56 kWh Basiskapazität, bis zu 2.400 W PV-Eingang und All-in-one-Aufbau ist das System so ausgelegt, dass es ohne Komponenten-Puzzle funktioniert und bei Bedarf ausgebaut werden kann.
Wer direkt ein Komplettpaket sucht, kann zwischen Bundles mit 4 x 455 W oder 4 x$ 500 W Modulen wählen und in der Aktion mit Code PowerBlue200off zusätzlich sparen. Der kostenlose Smart Meter als Zugabe rundet das Angebot für alle ab, die ihren Eigenverbrauch nicht nur „nach Gefühl“, sondern datenbasiert optimieren wollen.
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Der Beitrag 518 Solarmodule: Alte Mühle als Wohngebäude mit eigener Energiefassade erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.
Im schweizerischen Grüsch ist aus einer alten Mühle ein modernes Wohngebäude mit eigener Energiehülle entstanden. 518 Photovoltaikmodule an der neuen Solarfassade liefern einen erheblichen Teil des benötigten Stroms. Das Projekt verbindet die Umnutzung eines Bestandsgebäudes mit moderner Energiegewinnung.
Der Ausbau der Solarenergie setzt für das Gelingen der Energiewende einen erheblichen Flächenbedarf voraus. Denn große PV-Anlagen benötigen erhebliche Freiflächen und können dort, wo geeignete Standorte knapp sind, in Konkurrenz zu anderen Nutzungsarten treten.
Besonders landwirtschaftliche Flächen stehen dabei im Fokus, weil Äcker und Wiesen unter anderem für die Nahrungsmittelproduktion oder als Lebensraum benötigt werden. Um solche Nutzungskonflikte zu entschärfen, rücken verstärkt Flächen in den Blick, die ohnehin bereits bebaut oder versiegelt sind.
Dazu zählen Dächer, Fassaden und sogar Glasflächen, die zur Stromerzeugung beitragen können, ohne zusätzlichen Boden zu beanspruchen. Gerade gebäudeintegrierte Photovoltaik zeigt, wie sich vorhandene Architektur doppelt als Gebäudehülle und zugleich als Energiequelle nutzen lässt.
Wie sich dieses Prinzip konkret umsetzen lässt, zeigt ein Projekt im schweizerischen Grüsch. Dort wurde eine ehemalige Mühle zu einem Wohngebäude umgebaut. Die neue Fassade wurde dabei zugleich zur Energiequelle gemacht. Insgesamt 518 integrierte Solarmodule erzeugen Strom direkt am Gebäude und verbinden damit die Umnutzung eines Bestandsbaus mit moderner Photovoltaik.
Bis zum Jahr 2010 wurde das Gebäude aus den 1930er-Jahren als Mühle genutzt. Heute ist aus dem ehemaligen Industriebau ein Wohngebäude mit integrierter Energieerzeugung entstanden.
Da sich der frühere Siloturm aus statischen Gründen nicht sinnvoll erhalten ließ, wurde er vollständig zurückgebaut. Dabei wurden rund 60 Prozent des abgerissenen Betons für die Neuerrichtung des Wohnturms wiederverwendet.
Bei dem Neubau des rund 30 Meter hohen Wohnturms wurde außerdem die Solartechnik als fester Bestandteil der Gebäudehülle geplant. Die PV-Module sind also nicht nachträglich auf die Fassade aufgesetzt worden.
Dabei wurden 518 Photovoltaikmodule in die neue Gebäudehülle eingebaut. Sie erreichen zusammen eine Leistung von rund 155 Kilowatt-Peak und sollen jährlich etwa 85.000 Kilowattstunden Strom erzeugen. In dem Gebäudekomplex entstanden insgesamt 52 Wohnungen, die mit dem Fassadenstrom versorgt werden können.
Für die Mühle in Grüsch kamen Solarmodule zum Einsatz, die gezielt für die Integration in Fassaden entwickelt wurden. Zum Einsatz kam dafür das System Sunskin Facade des schweizerischen Herstellers Swisspearl.
Anders als klassische Standardmodule lassen sich diese in unterschiedlichen Abmessungen und Farben ausführen. Dadurch lassen sich die Module stärker an die architektonische Gestaltung eines Gebäudes anpassen.
Dafür erhalten monokristalline TOPCon-Halbzellen eine Beschichtung mit transluzenten Farben auf der Innenseite des Frontglases. Diese Schicht wird durch thermisches Vorspannen dauerhaft mit dem Glas verschmolzen.
Dabei können zahlreiche verschiedene Farben zum Einsatz kommen, die jedoch auch Einfluss auf die Leistung der PV-Module haben. Denn je dunkler die Farbe ist, desto höher ist auch die Leistung des Moduls.
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