Jagfos
Session: Materialwissenschaft und Chemie für alternative Energiequellen
Haru Osaka spricht über Photovoltaik. Heute kommen mehr als 60% unseres Energieverbrauchs aus fossilen Quellen. Theoretisch könnte man den Bedarf mit Solarzellen decken. Allerdings bräuchte man für Japans Energieverbrauch Solarzellen auf einer Fläche, die viermal so groß wie Japan ist (*oder nicht- siehe Diskussion am Ende des Posts). Für Deutschland das gleiche.
Sein Ziel ist, Solarzellen billiger zu machen, damit großflächigerer Einsatz billiger wird. Er zeigt uns biegsame, transparente und federleichte neue Designs, die man überall anbringen kann (zb auf Flugzeugen). Er erklärt, wie er die effizienter gemacht hat. Das Problem ist, dass die Moleküle sich richtig anordnen müssen, damit die Elektronen sich optimal darin bewegen können. Durch Modifikation der Seitenketten dieser lankettigen Moleküle konnte er das beeinflussen. Die Effizienz dieser Module ist jetzt bei 11%. Eine normale Solarzelle hat 25%. Muss also noch besser werden. Dafür sind die Dinger so flexibel wie eine dünne Folie, funktionieren sogar wenn man sie als Abziehtatoo auf die Haut macht. Definitiv was für meine Flederlars-Ausrüstung.
Radim Beranek aus Ulm erklärt, dass wir heute 17 Terawatt Energie konsumieren, 2050 werden es 32 sein. Theoretisch könnten wir 600 Terawatt von der Sonne gewinnen. Allerdings sind nur 20% unseres Energieverbrauchs Strom, 80% Treibstoffe. Deswegen will er aus Sonnenlicht Treibstoffe gewinnen. Auch, weil Treibstoff ein besserer Energiespeicher wäre als eine Batterie.
Das ist im Prinzip das, was Pflanzen den ganzen Tag machen, also Photosynthese. Unsere Biosphäre nutzt etwa 90 Terawatt Energie aus der Sonne. Allerdings hat Photosynthese eine Effizienz von nur 1%. Er stellt verschiedene Möglichkeiten einer “künstlichen Photosynthese” vor, zb Katalysatoren, die Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff spalten, so wie Photosysteme I und II in Pflanzen. Wasserstoff kann man dann als Treibstoff nutzen. Er erläutert wo technisch die Herausforderungen sind und wie ein Chemiker die angeht. Heutige Modelle haben eine Effizienz von 16%. Allerdings sind die zerbrechlich und nutzen seltene Materialien, werden also nie im großen Stil umgesetzt werden können. Deswegen sei die Herausforderung, sowas mit anderen Materialien umzusetzen.
Jodie Lutkenhaus redet über neue Batterien. Mit neuen Materialien (organische, also Plastik) verbessert sie Kapazität und Power von Batterien. Sie nutzt andere chemische Reaktionen als in heutigen Batterien, so dass man unter anderem kein Kobalt mehr braucht. Ihr wisst vielleicht, dass die Hälfte des weltweit genutzten Kobalts im Kongo unter furchtbaren Bedingungen abgebaut wird. Und sie zeigt Batterien, die vollständig aus flexiblen Materialien bestehen. Stabil und biegbar. Sie stellt sogar eine Batterie zum aufsprühen vor. Auf eine Platte sprühen, zwei Kabel dran, Lampe leuchtet. Die Effizienz der Graffitibatterie ist deutlich schlechter als von soliden. Dafür ergeben sich natürlich ganz neue Anwendungen.
In der Diskussion zeichnen die Vortragenden eine Vision von einem Zelt, bei dem die Zeltplane gleichzeitig die Solarzelle und die Batterie ist. Man stellt es auf und betreibt damit sein Equipment. Flederlars-Umhang, ick hör dir trapsen.
Die Zahlen aus Osakas Intro haben auf Facebook zu dieser Diskussion mit interessanten zusätzlichen Infos geführt:
Armin: ? dachte man braucht weit weniger.
Lars: Hm. Vielleicht gibt dein Bild die Energiemenge an, die da runterkommt, und im Vortrag hat er den Wirkungsgrad von realen Solarzellen berücksichtigt? Hast du noch ein paar Details zu dem Bild?
Lars: In der Abbildung geht es um Solarthermie, nicht Photovoltaik. Allerdings steht in dem Text, dass die sonne-zu-strom Effizienz 18-23% ist, also ähnlich wie bei Photovoltaik. Kann also nicht die Erklärung sein. Vielleicht hat der Sprecher die Strahlung in Japan bzw Deutschland zugrundegelegt. In der Sahara hat die Sonne natürlich mehr Power, das ist ja Teil der Argumentation der saharastrom-befürworter.
Armin: das mit mehrfache fläche deutschlands für deutschen energiebedarf kann nicht stimmen.
hier zB, derzeit ist bereits 6% Photovoltaik. würde aufgefallen wenn 24% der deutschen fläche solar belegt wären ^^
Lars: Guter Punkt. Ich habe ihn beim Bier noch mal drauf angesprochen. Er meinte “Njoa, kommt halt drauf an, von welchen Zahlen man ausgeht. Ich bin von 15% Effizienz und 150 Watt pro Quadratmeter ausgegangen.” Ich habe ein bisschen gegoogelt und gefunden, dass diese Zahlen eher niedrig angesetzt aber im realistischen Bereich sind. Wenn ich mit den Zahlen mal überschlage, kommt aber raus, dass wir nicht viermal die Fläche Deutschlands bräuchten, sondern etwa ein Fünftel, wenn wir nur Photovoltaik nutzen würden (und keinen Verlust durch Stromspeicherung in Batterien o.ä. hätten). Ich an nur spekulieren, warum seine Zahlen so anders waren. Vielleicht hat er nur die Fläche berücksichtigt, die auch für Solarzellen zur Verfügung stünde. Man will ja nicht seine Felder oder Natur überdachen, dann wächst ja nichts mehr. Aber vielleicht hat er sich auch einfach verrechnet.