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Batterie für Windstrom auf dem Meeresgrund

Physik, Chemie, Technik

Eine interessante Idee, physikalisch astrein. Allerdings glaube ich nicht, dass dies ausreicht, um den wechselnden Windeinfluss zu kompensieren. Außerdem müssten mindestens 1000 Meter tiefe vorhanden sein, die in den Offshore-Windparks nicht vorhanden sind, denn das Fundament der Offshore-Windräder ist maximal 50 Meter tief.

Jean Pütz

(pte) – Mit einem Stromspeicher auf dem Meeresgrund sichern Forscher des Unternehmens Ocean Grazer die kontinuierliche Stromlieferung durch Offshore-Windkraftwerke – auch dann, wenn der Wind schwächelt oder gar nicht weht. Heutzutage liefern Wind- und Solarkraftwerke nur Strom, wenn Wetter und Tageszeit es zulassen. Die „Ocean Battery“ überbrückt die Zeiten, in denen Flaute herrscht.

Betontank mit 20 Mio. Litern

Die Batterie auf dem Meeresgrund besteht aus drei Komponenten. Die erste ist ein Betontank, der weitgehend im Meeresboden verbuddelt wird und bis zu 20 Mio. Liter fasst. Er ist verbunden mit dem eigentlichen Kraftwerk, in dem sich eine Pumpe, eine Turbine und ein Generator befinden. Die dritte Komponente besteht aus einem druckfesten, langgestreckten Ballon, der auf dem Meeresboden verankert ist.

Erzeugen die zugehörigen Windgeneratoren mehr Strom, als das Netz aktuell verkraften kann, wird dieser genutzt, um die Pumpe im Kraftwerk laufen zu lassen. Sie drückt Wasser aus dem Betontank in die flexible Hülle, die immer dicker wird, bis der Nenndruck erreicht ist. Ein Ventil sorgt dafür, dass das Wasser nicht gleich wieder zurück in den Betontank fließt. Herrscht Strommangel, wird genau dieses Ventil geöffnet. Die Wassersäule über dem flexiblen Tank drückt das Wasser ins Kraftwerk. Dort treibt es eine Turbine an, die mit einem Generator zur Stromerzeugung verbunden ist und landet schließlich wieder im Betontank.

Lebensdauer rund 20 Jahre

Der neue Stromspeicher, der den Niederländern vorschwebt, hat eine Kapazität von 20 Megawattstunden. Dies ist der Jahresverbrauch von fünf Haushalten. Das klingt wenig, doch wenn tausende Offshore-Windgeneratoren mit einem solchen Puffer ausgestattet werden, lässt sich beachtlich viel Überschussstrom speichern. Der Wirkungsgrad soll bei 70 bis 80 Prozent liegen, die Lebensdauer bei 20 Jahren.

Ein ähnliches Konzept haben Forscher am Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik entwickelt und 2017 erfolgreich getestet. Sie versenkten einen Kugeltank aus Beton vor Überlingen im Bodensee. Einströmendes Wasser wurde mithilfe einer Turbine und eines Generators in Strom umgewandelt. Umgekehrt wurde Wasser aus dem Tank herausgepresst, wenn Überschussstrom zur Verfügung stand.

 

Aus klimaschädlichem CO2 werden nützliche Chemikalien

Erde, Klima, Umweltschutz, Physik, Chemie, Technik

(Fraunhofer) – Aus Kohlenstoffdioxid wichtige Ausgangsmaterialien für Feinchemikalien machen – das funktioniert tatsächlich: Einem Forscherteam des Fraunhofer IGB ist es im Max-Planck-Kooperationsprojekt eBioCO2n erstmals gelungen, CO2 in einer auf dem Transfer von Elektronen basierenden Enzymkaskade zu fixieren und in einen festen Ausgangsstoff für die chemische Industrie umzuwandeln. Das Verfahren zur elektrobiokatalytischen CO2-Fixierung wurde bereits publiziert und gilt als »Hot Paper«.

Durch die Verbrennung von fossilen Rohstoffen entsteht klimaschädliches Kohlenstoffdioxid, das als Treibhausgas eine große Rolle bei der Erderwärmung spielt. Dennoch ist Erdöl aktuell immer noch einer der wichtigsten Rohstoffe – nicht nur als Energieträger, sondern auch als Ausgangsmaterial für die chemische Industrie und damit für zahlreiche Dinge unseres Alltags, wie Medikamente, Verpackungen, Textilien, Reinigungsmittel und mehr. An verschiedenen Alternativen für fossile Quellen wird daher intensiv geforscht.

Nachwachsende Rohstoffe sind eine zukunftsträchtige Möglichkeit, aber nicht die einzige alternative Rohstoffbasis, um die Verfügbarkeit von grünen Syntheseprodukten in den nächsten Jahren abdecken zu können. Eine nachhaltige Ergänzung hierzu im Sinne einer kreislauforientierten Kohlenstoffwirtschaft ist die Möglichkeit, CO2 gezielt und unter milden.

Abscheidung aus der Luft für weniger CO2-Emissionen

Einem Forscherteam am Straubinger Institutsteil des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB ist es nun gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen des Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie in Marburg und der TU München erstmals gelungen, CO2 elektrobiokatalytisch in wertvolle Substanzen für die chemische Industrie umzuwandeln. Durch Kombination verschiedener Ansätze aus Bioelektrochemie, Enzymbiologie und synthetischer Biologie wurden hierfür spezielle Bioelektroden entwickelt, um mit Strom aus erneuerbarer Energie Enzyme anzutreiben, die in einer gekoppelten Reaktion ähnlich der Photosynthese feste organische Moleküle aus dem Treibhausgas herstellen.

Ziel ist es, damit CO2 direkt aus der Luft abzuscheiden: »Das Verfahren könnte dann nicht nur dazu beitragen, dass die Industrie auf fossile Rohstoffe verzichten kann, sondern durch die CO2-Reduktion die Klimawende außerdem aktiv vorantreiben«, erklärt Dr. Michael Richter, Leiter des Innovationsfelds Bioinspirierte Chemie am Fraunhofer IGB. »Zunächst ging es uns jedoch darum zu zeigen, dass unsere Idee überhaupt funktioniert, eine solch komplexe biokatalytische Multienzym-Reaktion auf diese Art mit Strom anzutreiben.«

Hydrogel transportiert Elektronen für CO2-fixierende Enzyme

Mit Erfolg: Die Forschenden haben sich vom Stoffwechsel der Mikroorganismen inspirieren lassen und ein strombasiertes Verfahren für die CO2-Fixierung entwickelt. Hauptakteure sind CO2 fixierende Enzyme, die von den Kollegen Dr. David Adam und Prof. Tobias Erb, Direktor am MPI in Marburg, entwickelt wurden. Eine Herausforderung bestand nun darin, die CO2-fixierenden Enzyme kontinuierlich mit den für die Reduktion von CO2 benötigten Elektronen zu versorgen, die regenerativer Strom liefern kann. Dies gelang durch Einbettung der Enzyme in ein redoxaktives Hydrogel, wodurch sie elektrochemisch so angetrieben werden können, dass sie Kohlenstoffdioxid an ein Substrat binden und damit in einen wertvollen Zwischenstoff umwandeln. »Das Verfahren ist ein sehr effizienter Reaktionsweg, eine reduktive Carboxylierung, die sehr ökonomisch und sauber abläuft, weil man keine weiteren Substanzen im System braucht – lediglich Kohlenstoffdioxid, Substrat und Elektronen, bevorzugt aus erneuerbaren Quellen«, erläutert Dr. Leonardo Castañeda-Losada, der in seiner Doktorarbeit auf dem Gebiet der Elektrobiokatalyse forschte und nun am Fraunhofer IGB gemeinsam mit Dr. Melanie Iwanow und Dr. Steffen Roth im Projekt arbeitet.

Die an der TU München am Lehrstuhl von Prof. Nicolas Plumeré eigens entwickelten Hydrogele, in denen die Enzyme ihre Arbeit verrichten, sind so modifiziert, dass sie Elektronen gut leiten und den Biomolekülen gleichzeitig optimale Arbeitsbedingungen bieten. »So können wir nicht nur Monolagen an Enzymen einsetzen, sondern dies auch dreidimensional um ein Vielfaches erweitern, da die Elektronen im Gel an jeden Ort geleitet werden. Das sind gute Voraussetzungen für eine zukünftige Skalierung des Verfahrens für die chemische Industrie«, verdeutlicht Prof. Volker Sieber, der am Straubinger Institutsteil des Fraunhofer IGB schon lange Strategien zur CO2-Speicherung verfolgt.

Cofaktoren werden gleichzeitig permanent regeneriert

Der völlig neue Ansatz der Forschenden beruht aber nicht nur auf der Tatsache, dass eine enzymatische Reaktionssequenz erfolgreich mit Strom angetrieben werden kann, sondern beinhaltet auch ein weiteres äußerst innovatives Modul: Damit die Reaktionen wie gewünscht ablaufen und am Ende eine möglichst hohe Produktausbeute steht, braucht es in dem Fall eine kontinuierliche Zufuhr an »Doping« fürs Enzym: die passenden und funktionalen Cofaktoren. Diese kleinen, organischen Moleküle werden im Lauf jeder einzelnen Reaktion verbraucht und müssen regeneriert werden, um wieder einsatzfähig zu sein. Sie in großen Mengen neu bereitzustellen, ist sehr teuer und damit für die Industrie unwirtschaftlich. Deshalb haben die eBioCO2n-Experten eine Möglichkeit gefunden, um sie mithilfe von Strom innerhalb des gleichen Reaktionssystems in den Hydrogelen wieder erneuern zu können – theoretisch unendlich lange. »Eigentlich müsste man nur ein einziges Mal Cofaktor ins System geben, und dieser würde dann immer wieder automatisch regeneriert. Aber in der Praxis funktioniert das nur annähernd so gut, weil der Cofaktor nicht unendlich lange stabil bleibt – aber durchaus schon sehr lange«, sagt Richter.

Für den bioelektrokatalytischen Recyclingprozess der Cofaktoren steht den Forschenden sogar ein ganzer Werkzeugkasten an unterschiedlichen Enzymen zur Verfügung, die sie aus verschiedenen Organismen aufgespürt haben. So ist das Spektrum dieser Biomoleküle für weitere Arbeiten je nach Anwendung modulartig erweiterbar und als Plattformsystem verwendbar. »Man kann aus bioinformatischen Datenbanken praktisch beliebig Enzyme auswählen, diese biotechnologisch herstellen und in die Hydrogele einbauen«, sagt Richter. »So wäre die Herstellung verschiedener biobasierter Feinchemikalien denkbar, die man bei entsprechendem Ausbau über weitere Enzymkaskaden praktisch nach Bedarf diversifizieren könnte.“« Hier bringt inbesondere das Marburger MPI seine Expertise ein. Gelingt dies in einer entsprechenden Skalierung, könnte die Plattformtechnologie ein zukunftsträchtiges Geschäftsmodell für die chemische Industrie werden.

Plattformsystem soll beliebig erweiter- und skalierbar werden

Mithilfe der bioinspirierten CO2-Fixierung aus dem Labor konnte man am Fraunhofer IGB ein Coenzym-A-Derivat carboxylieren, ein für viele Stoffwechselvorgänge in Lebewesen wichtiges Biomolekül. »Hierbei handelt es sich um das bislang anspruchsvollste Molekül, an das auf biokatalytischem Weg CO2 fixiert werden konnte«, so Richter. »Das ist bei weitem nicht selbstverständlich, eine so große und strukturell anspruchsvolle Substanz mit dieser Technologie zu modifizieren.« Nun steht für die Forschenden die letzte Herausforderung an: zu beweisen, dass ihre Idee zuverlässig und skalierbar funktioniert sowie modular erweitert werden kann. Am IGB ist man jedoch optimistisch, vor allem auch vor dem Hintergrund eines gut funktionierenden interdisziplinären Teams, wie der Wissenschaftler betont. In Folgeprojekten sollen dann auch möglichst schnell Industriepartner mit einbezogen werden.

Aus CO2 kann mit Katalysatoren und Elektrolyse Kunststoffe und Sauerstoff gewonnen werden

Physik, Chemie, Technik

(pte) – Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) http://mit.edu haben einen Weg gefunden, CO2 ähnlich wie Wasser per Elektrolyse in industriellem Maßstab zu spalten. Dazu wird es in Wasser gelöst und einer elektrischen Spannung ausgesetzt. Je nach Prozessführung entsteht dabei neben Sauerstoff reiner Kohlenstoff, ein chemischer Rohstoff oder Sprit für Autos, Flugzeuge und Schiffe.

Spannung kurz abschalten

Nach mehr oder weniger kurzer Zeit spaltet der Elektrolyseur nicht mehr CO2, sondern Wasser, was in diesem Zusammenhang unerwünscht ist, weil es den Wirkungsgrad des Prozesses schmälert, auf den es ankommt, eben die Umwandlung von CO2 in nützliche Produkte. Der Elektrolyseur weicht auf die Wasserspaltung aus, weil sich nach einer gewissen Zeit in der Nähe der Elektroden kaum noch CO2-Moleküle befinden, denn sie alle sind aufgespalten worden.

Wird die Spannung nicht kontinuierlich aufrechterhalten, sondern ab und zu der Strom ausgeschaltet, kann die CO2-Konzentration nahe den Elektroden wieder steigen, so dass der erwünschte Spaltungsprozess wieder beginnt, wenn die Spannung erneut aufgebaut wird. Mitentscheidend für den Erfolg des Prozesses ist der Katalysator, der die Spaltung ermöglicht.

Maschinenlernen unterstützt

Kripa Varanasi und sein Post-Doc Alvaro Moreno Soto sowie Doktorand Jack Lake haben mit drei verschiedenen Katalysatoren gearbeitet und sich dabei auf die Entwicklung eines Sensorsystems konzentriert. Dieses soll exakte Infos darüber liefern, wann der richtige Zeitpunkt zum Abschalten und Wiedereinschalten des Stroms ist.

Die MIT-Forscher haben ausgefeilte Analysetechniken einschließlich Gaschromatografie eingesetzt und landeten schließlich bei einer einfachen pH-Analyse. Sie gibt Aufschluss über den Säuregehalt des Wassers. Er nimmt ab, je weniger CO2 darin gelöst ist. Diese Möglichkeit, die Reaktion in Echtzeit einfach zu überwachen, könnte zu einem System führen, das durch maschinelles Lernen optimiert wird und die Produktionsrate der gewünschten Verbindungen durch kontinuierliches Feedback steuert, sagt Soto abschließend.

Zu welcher Zeit lohnt sich Sport während des Tages – Eine umfassende Studie

Klassische Medizin

(Helmholtz) – Bewegen wir unseren Körper, sendet dieser Hunderte verschiedener Signale aus, die unsere Gesundheit in vielerlei Hinsicht fördern. Forschende haben nun am Mausmodell untersucht, welchen Einfluss die Tageszeit auf die Freisetzung organspezifischer Signale nach körperlicher Betätigung hat. Die Ergebnisse haben sie in einem „Atlas des Bewegungsstoffwechsels“ zusammengefasst – ein wichtiger Schritt für wirksamere Sporttherapien, die auf unsere innere Uhr abgestimmt sind.

Dass Bewegung die Gesundheit fördert, ist allgemein bekannt. Jüngste Forschungsergebnisse haben gezeigt, dass die Auswirkungen von Bewegung auf den Körper je nach Tageszeit unterschiedlich sind. Warum dies so ist, wurde noch nicht vollständig erforscht. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung von Helmholtz Munich und dem Karolsinka-Institut in Schweden veröffentliche nun eine umfassende Studie zu diesem Thema in der Fachzeitschrift Cell Metabolism. Ihre Forschungen zeigen, wie der Körper nach dem Sport je nach Tageszeit und organabhängig unterschiedliche gesundheitsfördernde Signale produziert. Diese Signale haben weitreichende Auswirkungen auf die Gesundheit und beeinflussen den Schlaf, das Gedächtnis, die körperliche Leistungsfähigkeit und das Gleichgewicht unseres Stoffwechsels.

„Wenn wir besser verstehen, wie sich Bewegung zu verschiedenen Tageszeiten auf den Körper auswirkt, könnte dies Menschen mit einem erhöhten Risiko für Krankheiten wie Adipositas und Typ-2-Diabetes zugutekommen“, so Juleen R. Zierath vom Karolinska-Institut und dem Novo Nordisk Foundation Center for Basic Metabolic Research an der Universität Kopenhagen.

Atlas des Bewegungsstoffwechsels 
Fast alle Zellen regulieren ihre biologischen Prozesse über einen Zeitraum von 24 Stunden, in der Wissenschaft bekannt als zirkadianer Rhythmus. Das bedeutet, dass sich die Empfindlichkeit der verschiedenen Gewebe gegenüber den Auswirkungen von Bewegung je nach Tageszeit ändert. Frühere Forschungsarbeiten haben bestätigt, dass die gesundheitsfördernde Wirkung von Bewegung optimiert werden kann, wenn sie zeitlich auf unseren zirkadianen Rhythmus abgestimmt ist.

Das internationale Forschungsteam wollte diesen Effekt genauer verstehen und führte daher eine Reihe von Untersuchungen an Mäusen durch, die entweder am frühen Morgen oder am späten Abend trainierten. Die Forschenden sammelten und analysierten Blutproben und verschiedene Gewebeproben von Hirn, Herz, Muskel, Leber und Fett. Auf diese Weise konnten sie Hunderte verschiedener Stoffwechselprodukte und Hormonsignalmoleküle in jedem Gewebe nachweisen und verfolgen, wie sie sich durch das Training zu unterschiedlichen Tageszeiten veränderten.

Das Ergebnis ist ein „Atlas des Bewegungsstoffwechsels“ – eine umfassende Karte von Signalmolekülen, die in unterschiedlichen Geweben nach körperlicher Belastung zu verschiedenen Tageszeiten vorhanden sind.

„Dies ist die erste Studie, die den Stoffwechsel in Abhängigkeit von Bewegung und Tageszeit über mehrere Gewebe hinweg beschreibt. Wir verstehen jetzt besser, wie Bewegung gestörte zirkadiane Rhythmen, die mit Adipositas und Typ-2-Diabetes in Verbindung stehen, neu ausrichten kann. Unsere Ergebnisse werden neue Studien ermöglichen, die den richtigen Zeitpunkt körperlicher Belastung für Therapien und die Prävention von Krankheiten erforschen“, sagt Dominik Lutter, der die Studie seitens Helmholtz Munich leitete und sowohl am Helmholtz Diabetes Center als auch beim Deutschen Zentrum für Diabetesforschung (DZD) forscht.

Die Studie ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen der Universität Kopenhagen, dem Karolinska-Institut, der Texas A&M University, der University of California-Irvine und Helmholtz Munich.

Einschränkungen der Studie
Da die Studie an Mäusen durchgeführt wurde, unterliegt sie gewissen Einschränkungen. Mäuse und Menschen teilen zwar viele genetische, physiologische und verhaltensbezogene Merkmale, dennoch gibt es Unterschiede. Mäuse sind beispielsweise von Natur aus nachtaktiv. Außerdem bewegten sich die Mäuse für die Studie nur auf einem Laufband, was zu anderen Ergebnissen führen kann als ein hochintensives Training. Weitere Studien müssen zudem den Einfluss von Geschlecht, Alter und Krankheit auf die Signalproduktion klären.

Hier gehts zum Atlas

Gefahren für die Klimawende: Falsche einflussreiche Berater bestimmen politische Entscheidungen vorwiegend durch Wunschdenken

Erde, Klima, Umweltschutz

Dazu eine ausführliche Studie inkl. eines persönlichen Briefes an den Physiker Prof. Sigismund Kobe, der sie mir zugesendet hat

Lieber Sigismund,
diese Antistudie zu AGORA ist eine Sensation. Prof. Holger Watter hat alles zusammengetragen, was ich seit Jahren fordere. Doch es wurde sogar vom Öffentlich-Rechtlichen WDR, als ich die Redakteure auf diese notwendige physikalische und soziologische Einbindung dieses Wunschdenkens aufmerksam machte, völlig verworfen, denn die meisten Journalisten berufen sich auf die AGORA-Studien. Die AGORA-Vereinigung ist eine Katastrophe für Deutschland. Aus Political Correctness Gründen hat diese im wahren Sinne Wolkenkuckucksheime betätigt, die von der Grünen-Ideologie und vielen NGOs als unzulässige Einmischung stets gebrandmarkt wird. Damit räumt diese Anti-AGORA-Studie von Prof. Watter radikal auf. Ich bin glücklich, dass er sich diese Mühe gemacht, denn auch viele durch öffentliche Gelder finanzierte Forschungsinstitute haben populistisch diesen AGORA-Schwachsinn unterstützt, z. B. das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE in Kassel. Meine kurze Anfrage, wo eigentlich die Speicher für Elektrizität sind, die die Phasen überbrücken, in denen Sonne, Wind und Wasserkraft nicht mitspielen. In der Öffentlichkeit wird immer  auf grünen Wasserstoff verwiesen, aber wie das umgesetzt werden soll, wird niemals präzisiert.

Leider habe ich keine Antwort bekommen. Als ich per Telefon nachharkte, war die einzige Ausrede, die sie finden konnten, das europäische Hochspannungsverbundnetz unter der Maßgabe, dass in Moldawien die Sonne etwa sechst Sunden früher aufgeht, als in Portugal unter. Einfach lächerlich. Alles das wird in der Watter-Studie ausgeräumt. In der Regel wird auch kaum unterschieden zwischen Primär-Energie für den Wärmebedarf von Gebäude und Industrie, soll das alles demnächst durch regenerative elektrische Energie gespeist werden?

Dann ist noch die wesentliche Gefahr des in der Studie angesprochenen elektrischen Blackouts, die Deutschland zu einem industriellen Entwicklungsland degradiert.

Dein Jean Pütz

 

Wer haftet für fehlerhafte oder unvollständige Energiewendestudien?

Klimawandel und Energiewende sind die bestimmenden Größen in der gesellschaftlichen Diskussion und stellen anerkanntermaßen eine nationale und internationale Herausforderung dar. Energiewendestudien geben für Medien, Wirtschaft und Politik wichtige Beratungs- und Unterstützungshilfestellungen. Die Coronakrise hat gezeigt, wie wichtig ein belastbares Erwartungsmanagement und der Umgang mit Zielkonflikten für gesellschaftliche Veränderungsprozesse und das Konfliktmanagement sind.

Die sog. „AGORA-Studie für ein Klimaneutrales Deutschland 2045“ wurde daher vom Arbeitskreis Energie und Naturschutz, der Bildungsinitiative Nachhaltigkeit sowie Professoren der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg und der Hochschule Flensburg einem Evaluationsprozess nach wissenschaftlichen Standards unterzogen. Nachfolgend die Kommentierungen und Empfehlungen als Kurzfassung sowie der vollständige OFFENE BRIEF mit ausführlichen Begründungen zu diesem sog. „Peer-Review“. Im Nachgang sollten auch Haftungsfragen im Hinblick auf den politischen Beratungsprozess und den daraus resultierenden Schlussfolgerungen und Wirkungen geprüft werden.

1. Einladung zum wissenschaftlichen Diskurs

Die AGORA war bekanntermaßen im antiken Griechenland der zentrale Fest-, Versammlungs- und Marktplatz einer Stadt. Im Sinne eines “wissenschaftlichen Marktplatzes” soll auf die anliegenden Fragen und Unklarheiten hingewiesen und in einen wissenschaftlichen Dialog auf diesem „Marktplatz“ eingetreten werden.

„Wissenschaft“ ist die Suche nach der Wahrheit, der intellektuelle Exkurs in der Sache, das Abwägen und Hinterfragen von Argumenten von Pro und Contra, die Bewertung von Risiken und Nebenwirkungen … DIE WELT schreibt dazu am 10. August 2021: „Die Weisheit der Vielen funktioniert nur dann, wenn das Urteil der Einzelnen unabhängig voneinander getroffen wird. Diese Voraussetzung ist allerdings verletzt, wenn die Einzelnen einen Anreiz haben, bestimmte Urteile nicht zu äußern bzw. bestimmte Ergebnisse nicht zu publizieren.“….

1.2 Kurzfassung: AGORA – wir haben ein Problem ….

„Um sich ein umfassendes Bild über die Erfolgswahrscheinlichkeit der Energie-, Verkehrs- und Klimawende zu machen, müssen vier Bilanzen beachtet werden. Wieviel Energie, Kohlendioxid, Rohstoffe und Geld muss investiert werden, um das Ziel zu erreichen (vgl. Abschn. II.2)? Die Studie sagt hierzu nichts.  

Das ist wie bei einer Marsmission, in der eine Studie über den Treibstoffbedarf befriedigend gelöst ist, jedoch Aussagen zum Sauerstoffbedarf und zum Nahrungsbedarf fehlen – es droht das Scheitern der Mission.

Dies ist deswegen problematisch, weil sich die Politik darauf verlässt, dass ihre Zielvorgaben tatsächlich erreichbar sind. Fehlen Studien, die die Erreichbarkeit von Klimazielen auf methodisch belastbare Weise untersuchen, gerät die Politik in einen Blindflug. Im Ergebnis drohen volkswirtschaftlich extrem teure Fehlentscheidungen, die private und öffentliche Haushalte nachhaltig belasten, ohne dass Treibhausgasemissionen so stark absinken wie vom Gesetzgeber angestrebt. Ferner entstehen hohe Risiken für die Aufrechterhaltung der Versorgungssicherheit, der kritischen Infrastruktur, mit unabsehbaren Folgen bei einem langandauernden und großflächigen Stromausfall mit einer Gefährdung von Gesundheit und Leben der Bevölkerung.

Um die Orientierung darüber, welchen Mindestanspruch wissenschaftliche Institute anstreben sollten, zu erleichtern, haben wir in Abschnitt II einen Katalog von sieben Forderungen an Energiesystemstudien formuliert. Danach formulieren wir ausführliche Fragen, ….. Exemplarisch benennen wir hier einige offene Fragen, die Ihre Studie aufwerfen.

Es fehlen weitere, unabdingbare Gesichtspunkte zur ganzheitlichen Bewertung, ohne die eine derartige Studie zur Klimaneutralität leider nur ein Mosaikstein darstellt, anhand dessen das Gesamtbild bestenfalls erraten werden kann. Exemplarisch seien genannt: 

1. Die zugrunde gelegten Bedarfsprognosen an elektrischer Energie und Wasserstoff liegen deutlich unter den Prognosen anderer Institute und den Angaben der Chemie- und Stahl-Hersteller (vgl. Ziffern II.1 und III.1). Sie lässt keinen Raum für das Aufkommen neuer Technologien und deren potenziellen Energiebedarf. Von einer zu niedrigen Prognose gehen erhebliche Risiken für die Versorgungssicherheit und die Wirtschaft aus. Sensitivitäten werden nicht diskutiert.

2. Der technologische Lösungsraum wird viel zu eng definiert. Bestimmte, international anerkannte Methoden zur Erreichung von Klimaneutralität werden nicht im Ansatz diskutiert. Betrachtungen zur Wirtschaftlichkeit, zu den sozialen Auswirkungen, zur Versorgungssicherheit und zum Risikomanagement werden daher nicht am Stand der Technik diskutiert oder fehlen völlig. Es fehlt eine Gesamtkostenanalyse der verschiedenen Szenarien. Damit bleibt Politik und Bürgern unklar, ob das vorgestellte Szenario überhaupt finanzierbar ist, oder ob es mit dem weitgehenden Verlust der Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Wirtschaft einherginge.

3. Die Autoren ignorieren vollständig, dass auch die Nutzung der Umgebungsenergien mit schädlichen Auswirkungen auf die Biosphäre und den Menschen verbunden sind. Die Gefahren für den Erhalt der Artenvielfalt und für die Gesundheit der Bevölkerung beispielsweise durch Infraschall aus Windkraftanlagen werden außer Acht gelassen und unzureichend erforscht (vgl. Abschn. II.4). Auch die ethische Dimension, dass eine Versorgung mit Solar- und Windenergie wesentlich von der Größe der verfügbaren Flächen abhängt, und Energieverbrauchswachstum dann künftig nicht mehr befriedigt werden kann, wird ignoriert. Der Staat übersieht eine Vorsorgepflicht und seine Berater müssen ihn darauf hinweisen!

4. Die Begriffe der Versorgungssicherheit und Netzstabilität, u.a. im Hinblick auf erhöhte Leistungsanforderungen, fallen nicht ein einziges Mal in der Studie. Nirgendwo wird erläutert, dass die Autoren sich umfassend mit den raum-zeitlichen Eigenschaften der witterungsbedingt stark schwankenden Solar- und Windeinspeisung beschäftigen. Dabei kommt es gerade bei Energiesystemen, die sich vorwiegend auf wetterabhängige Umgebungsenergien wie Solar- und Windenergie stützen, zum Erhalt der Versorgungssicherheit darauf empfindlich an, die Ränder der Häufigkeitsverteilung genauer zu kennen (vgl. Abschn. II.5).

5. Es fehlen auch grob fahrlässig eine ganzheitliche Risikobewertung und die Abschätzung von nicht beabsichtigten Nebeneffekten, beispielsweise durch globale Ausweichbewegungen (Produktionsverlagerungen, Firmenabwanderungen), Versorgungsengpässe, Black-Out-Ereignisse u.a., nach den DIN-Regeln 69901 zu einem probaten Projektmanagement oder nach DIN 31000 zum Risikomanagement. Belastbare physikalische Optionen und Perspektiven sind nicht erkennbar (vgl. Abschn. II.6). 

6. Die Studie setzt umfangreiche Verhaltensänderungen der Bevölkerung in Bezug auf Fleischkonsum und Mobilitätsverhalten voraus. Die Verknüpfung von Verhaltensänderungen in großem Umfang mit Bedarfsprognosen und Emissionen ist riskant, weil damit künftige Generationen in ihrem Verhalten eingeschränkt werden (vgl. Abschn. II.3).

7. Die aktuelle Corona-Krise zeigt die Bedeutung eines belastbaren Erwartungsmanagements und die Missachtung von europäischen Verträgen. Was bei Corona die geschlossenen Grenzen trotz Schengen-Abkommens war, könnte in der Energiewirtschaft das Aussetzen von grenzüberschreitenden Stromlieferungen in europäisch gleichzeitig stattfindenden Mangellagen sein. Auch in dieser Hinsicht fehlen probate Planungsgrundlagen und eine Risikoabschätzung, so dass Fehleinschätzungen und Enttäuschungen vorprogrammiert und angelegt erscheinen. 

8. Für das Gelingen der Transformation notwendige Fragestellungen, die über eine oberflächliche ingenieurmäßige Betrachtung hinausgehen, fehlen. Das sind beispielsweise: Wie muss der Ordnungsrahmen, wie muss das Marktdesign im Sinne des neuen Systems entwickelt werden? Wie lassen sich die Ziele unter den Bedingungen der deutschen Planungs- und Genehmigungspraxis zeitlich erreichen? Ist die Transformation im Rahmen der freiheitlich-demokratischen Grundordnung umsetzbar oder sind dafür Grundrechtseingriffe nötig bzw. ein Sozialpunktesystem nach chinesischem Vorbild?„

1.3 Zusammenfassend wird empfohlen …

  • eine besondere Vorsicht bei der Verwendung der dort genannten qualitativen und quantitativen Prognosen und Aussagen walten zu lassen.
  • Die Inhalte der Studie sind u.E. nicht für ein probates und belastbares Erwartungsmanagement sowie zur Unterscheidung zwischen Wunsch und Wirklichkeit geeignet.
  • Es fehlt eine ganzheitliche Risikobewertung im Sinne der Qualitätsstandards zum Projekt- und Energiemanagement nach gängigen Standards und Regeln der Technik.
  • Insofern ergeben sich für Gesellschaft, Wirtschaft und Politik besondere Risiken durch potentielle und strukturelle Fehlentscheidungen.

Wissenschaftler, Medien und Politiker müssen besser zu unterscheiden lernen zwischen allgemeinen Veröffentlichungen und begutachteter Fachliteratur.  Gerade Medienvertreter müssen lernen, dass nur letztere durch einen Prozess gegangen ist, in dem die obigen Qualitätsmerkmale guter Energiewendestudien überprüft wurden.  Demgegenüber werden Veröffentlichung in hauseigenen Medien gerne von den PR-Abteilungen der Studien publizierenden Wissenschaftsinstitutionen beworben.  Leider ist auch festzustellen, dass eine von Wissenschaftlern verfasste Studie nicht notwendigerweise Wissenschaft bzw. wissenschaftlichen Kriterien genügt – sie kann auch Meinungen über wissenschaftliche Themen transportieren, ohne wissenschaftlichen Ansprüchen zu genügen.  Dies zu unterscheiden ist Aufgabe sowohl von Wissenschaftlern als auch von Journalisten und Politikern.

Prof. Dr.-Ing. Holger Watter

5 Gründe gegen die Impfpflicht

Klassische Medizin

(Morning Briefing) – Heute treffen die Ministerpräsidenten mit dem neuen Kanzler zusammen, um – befeuert von Prof. Karl Lauterbach – die allgemeine Impfpflicht vorzubereiten. Doch die Lage hat sich – das sollten der Kanzler und sein Team vorab wissen – seit Beginn der Impfdebatte gravierend verändert. Die frühe Festlegung von Olaf Scholz auf die Impfpflicht („Ich als Abgeordneter werde ihr zustimmen, um das ganz klar zu sagen“ / 30.11.2021) dürfte nicht mehr zu halten sein. Hier die fünf Fakten, die Scholz zum Rückzug veranlassen sollten:

1. Die neue Omikron-Variante setzt sich überall durch – und das ist eine positive Nachricht. Denn: Die Gefahr, sich anzustecken steigt zwar, aber die Gefahr, auf der Intensivstation oder gar auf dem Friedhof zu landen, sinkt. Und sie sinkt rapide. Die Zahlen der Hospitalisierungen und der Toten haben sich vom Infektionsgeschehen entkoppelt.

Eine Analyse von Patienten in Houston fand heraus, dass bei den Omikron-Patienten die Wahrscheinlichkeit der Einlieferung ins Krankenhaus nur ein Drittel gegenüber der Delta-Variante beträgt. In Großbritannien ergab eine Studie, dass die Wahrscheinlichkeit der Hospitalisierung gegenüber Delta um 50 Prozent gesunken ist.

2. Aber: Aufgrund der höheren Infektionszahlen kann auch die geringere Wahrscheinlichkeit der Hospitalisierung zur raschen Überforderung der Kliniken führen. Erstrecht, wenn die langen Quarantäne-Zeiten das medizinische Personal systematisch lahmlegen. Die Experten raten deshalb zur unbedingten Beibehaltung von Home-Office, Abstandsregeln und digitaler Datenrückverfolgung, um bis zum Sommeranfang die Infektionsdynamik zu verlangsamen.

3. Omikron, auch das ist ein wichtiger Unterschied zur Delta-Variante, attackiert nicht mehr den Atmungsapparat des Menschen. Die milderen Verläufe, von denen allenthalben die Rede ist, sind vor allem deshalb milder, weil Omikron nicht so tief in den Körper eindringt. Dr. Rahul Sharma vom New York-Presbyterian Krankenhaus sagte der New York Times:

Auch Prof. Christian Drosten äußerte sich in dieser Woche mit Blick auf die 200.000 täglichen Neuinfektionen in Großbritannien optimistischer als zuvor:

„Die Einweisungsraten auf die Intensivstationen schleppen jetzt so langsam nach, aber ziemlich langsam. Wirklich so langsam, dass man da im Moment den Eindruck hat: Vielleicht baut sich da gar nicht so ein großes Problem auf. “

4. Vor allem die Todeszahlen entwickeln sich günstiger, sodass die apokalyptischen Befürchtungen (Jens Spahn: „geimpft, genesen, gestorben“) sich nicht zu bewahrheiten scheinen. In den USA dauert es üblicherweise drei Wochen, bis sich ein Anstieg der Infektionen in den Todeszahlen abbildet. Vier Wochen nach dem Omikron-Anstieg ziehen die Todesfälle noch immer nicht nach. Im Ursprungsland der Variante, Südafrika – nahezu 100 Prozent der Fälle sind hier Omikron geschuldet – flacht bereits das gesamte Infektionsgeschehen wieder ab.

5. Last, but not least: Der Satz, dies sei die Pandemie der Ungeimpften, ist nicht mehr richtig. Das wiederum ist für die juristische Bewertung und für die Frage, ob eine Impfpflicht noch angemessen ist angesichts der tiefen Eingriffe in das Recht auf Selbstbestimmung und körperliche Unversehrtheit, von großer Bedeutung.

Hier das Faktum: Die Nicht-Geimpften und die Geimpften sind beide Träger des Virus und damit Überträger der Krankheit. Der Geimpfte schützt sich besser – er hat systematisch eine geringere Chance schwer oder gar tödlich zu erkranken – aber: Er schützt nicht automatisch den Nächsten. Er ist weiterhin ein Gefahrenherd für alle anderen, weshalb ein wichtiger Grund für die gesetzliche Impfpflicht, der Schutz der Gesellschaft, nicht mehr in dieser Bestimmtheit angeführt werden kann. Omikron macht auch den Geimpften krank und macht ihn – und darauf kommt es hier an – zum Wirtstier für das Virus.

Fotovoltaik immer effektiver und leichter?

Physik, Chemie, Technik

(pte) – Auf dem Weg zu Solarzellen, die dünner sind als ein Blatt Papier, sind Forscher der Stanford University  ein großes Stück vorangekommen. Sie arbeiten mit einer Werkstoffgruppe namens Übergangsmetall-Dichalkogenide – Beispiel Wolframdiselenid, das sehr große Mengen an Licht absorbieren kann. An dessen Umwandlung in Strom haperte es bisher jedoch. Die erreichten Wirkungsgrade lagen bei weniger als zwei Prozent, während Siliziumzellen auf deutlich mehr als das Zehnfache kommen.

27 Prozent durchaus möglich

In Kalifornien gelang es jetzt, ultradünne Zellen herzustellen, die auf 5,1 Prozent kommen. Doch Krishna Saraswat und seine Mitarbeiter sind sicher, dass sie durch optische und elektrische Optimierung 27 Prozent erreichen und so auf das Silizium-Niveau kommen. Darüber hinaus hat der Prototyp ein 100 Mal höheres Leistungsgewicht als alle bisher entwickelten Zellen auf der Basis dieser Materialfamilie. Sie liegt bei 4,4 Watt pro Gramm. Das entspricht dem Wert, den andere Dünnschichtzellen erreichen, die aber trotz ihrer Bezeichnung um ein Vielfaches dicker sind als die Stanford-Zelle.

Das Leistungsgewicht ist wichtig für mobile Anwendungen, etwa bei Drohnen und Elektrofahrzeuge oder auch bei der Versorgung von Expeditionsteilnehmern weit abseits der Zivilisation. Auch diesen Wert glaubt Saraswat noch verbessern zu können. Er hält 46 Watt pro Gramm für realistisch. Silizium-Module liegen weit darunter, allein schon wegen der Dicke des Materials. Die größten Vorteile der Ultradünnen sind ihre Flexibilität (sie können auf beliebig gewölbte Untergründe geklebt werden), der kaum nennenswerte Materialverbrauch und die geringen Herstellungskosten. Drohnen etwa könnten zumindest einen Teil ihres Strombedarfs durch Solarzellen decken, die auf den Flügeln befestigt sind.

Komplettes Modul ist sechs Mikrometer dick

Weil die Stromerzeuger so dünn und leicht sind, beeinträchtigen sie die Funktion der Flügel nicht. Selbst auf die Haut könnten solche Zellen geklebt werden, um etwa eine Smartwatch zu versorgen. Das Stanford-Team hat ein aktives Array hergestellt, das nur wenige 100 Nanometer dick ist. Es umfasst das photovoltaische Wolframdiselenid und Goldkontakte, die von einer Schicht aus leitendem Graphen überzogen sind, das nur ein einziges Atom dick ist. Den Abschluss bilden ein dünnes Polymer und eine Antireflexbeschichtung, die die Lichtabsorption verbessert. Das so aufgebaute Modul ist weniger als sechs Mikrometer dick.

Morning Briefing und Atom

Erde, Klima, Umweltschutz

(Morning Briefing) – Die schicksalhaften Ereignisse im Leben einer politischen Partei sind immer die mit vollem Risiko vollzogenen Richtungsänderungen. Das gilt auch für die Grünen:

  • Die hessischen Grünen brachen zuerst mit dem von Petra Kelly stammenden Selbstverständnis von den Grünen als „Anti-Parteien-Partei“. Mit dem ersten rot-grünen Regierungsbündnis und der Minister-Werdung von Joschka Fischer endete Mitte der Neunzigerjahre die Phase als Systemopposition.
  • Mit dem Bekenntnis zur NATO und der Befürwortung des Kriegseinsatzes im Kosovo 1998 in der von Gerhard Schröder geführten rot-grünen Regierung wurde ebenfalls ein neues Kapitel aufgeschlagen. Der Pazifismus war nicht länger der die Partei strukturierende und damit auch limitierende Faktor.
  • Die Lösung aus der Umklammerung der SPD brachte den nächsten Modernisierungsschub. Schwarz-grün erweiterte die Machtoptionen der Grünen. Im Stammland der Konservativen, in Baden-Württemberg, stellen die Ökologen seit mehr als zehn Jahren den Ministerpräsidenten.
  • Eine ähnlich bedeutsame Zäsur wäre in diesen Tagen erneut geboten. Die Grünen, die ihre Wurzeln der Anti-Atomkraft-Bewegung verdanken, haben sich mit ihrer rigorosen Absage an die friedliche Nutzung der Kernenergie international isoliert. Sechs Gründe sprechen für eine Richtungsänderung, auch wenn bei den tonangebenden Grünen sich derzeit niemand diesen Tabubruch zutraut:

    1. Entgegen der grünen Ursprungserwartung ist die Welt ihrem Anti-AKW-Kurs nicht gefolgt. Die Öko-Partei war nicht vor, sondern hinter der Welle. Nahezu überall (siehe unten den Twitter-Post von Ian Bremmer) setzen Regierungen und Wirtschaft auf die Nutzung der Kernenergie, die den Vorteil hat, dass sie nahezu CO2-frei Strom produzieren kann und von Wind und Sonne unabhängig funktioniert. Frankreich führt mit 56 Reaktoren die europäische Liste an und übertrifft damit die Chinesen.

  • 2. Die Horrorszenarien vom Atomtod sind bisher nicht eingetreten. Enorme Sicherheitsauflagen der Staaten und Milliardeninvestitionen der Industrie in die Sicherheitstechnologie haben zu verhindern gewusst, dass nach Harrisburg, Tschernobyl und Fukushima weitere Unfälle passierten. Allerdings: An den direkten Früh-und Spätfolgen des Reaktorunglücks von Tschernobyl starben nach Schätzungen der WHO rund 4000 Menschen, viele an Leukämie oder Schilddrüsenkrebs.

    3. Ausgerechnet unser wichtigster europäischer Verbündeter, Frankreich, unter Führung des ehemaligen Sozialisten Emmanuel Macron, setzt auf neue Miniatur-Reaktoren, sogenannte „Small Modular Reactors“. In Ermangelung von grundlastfähigen Energiearten – Sonne und Wind sind unsichere Kantonisten – muss Deutschland den französischen Atomstrom nicht permanent, aber immer wieder importieren.

  • 4. Die EU-Kommission hat eine Neubewertung der Kernkraft vorgenommen. Aufgrund ihrer erwiesenen Klimafreundlichkeit sollen Investitionen in die Atomenergie mit einem grünen Label geadelt werden. Das hilft beim Verkauf von Aktien und Anleihen an die wachsende Zahl der Nachhaltigkeitsfonds.

    5. Die deutsche Klimapolitik, die den Atomstrom zum Ende 2022 endgültig abschaltet, trägt so zur Verschlechterung der hiesigen CO2-Bilanz bei. Und: Da alle CO2-haltigen Energiearten mit der neuen, weiter steigenden CO2-Steuer belegt wurden, führt der Verzicht auf die Kernenergie zur Inflation. Der Haupttreiber: Die Verteuerung der Energiepreise.

    6. Last but not least: Die große Mehrheit in Deutschland, die einst den Atomausstieg befürwortet hatte, ist dahin. Laut einer Umfrage des Allensbach-Instituts aus dem Sommer 2021 geht der Anteil der Ausstiegs-Befürworter seit Jahren zurück. Stimmten im Jahr 2012 noch 73 Prozent für den Atomausstieg wurde zuletzt nur noch eine Zustimmungsrate von 56 Prozent gemessen.

    Fazit: Wir müssen die Atomenergie nicht bejubeln, aber wir sollten sie zumindest neu denken. Der Bruch mit dem dogmatischen Anti-AKW-Glaubensbekenntnis der 80er und 90er Jahre setzt eine kritische Selbstbefragung voraus, die freilich nicht ohne Risiko für die Grünen sein kann.

Viele glauben, dass Technologie die Welt besser macht

Physik, Chemie, Technik

(Bosch) – Technologie macht die Welt zu einem besseren Ort. Dieser Meinung sind drei von vier Befragten (72 Prozent) des Bosch Tech Compass, einer in fünf Ländern durchgeführten repräsentativen Umfrage, die auf der CES in Las Vegas erstmals vorgestellt wird. Der Hintergrund: Technologie sorgt für rasante und tiefgreifende Veränderungen in vielen Bereichen unseres täglichen Lebens und zieht mit zunehmendem Tempo in immer mehr Alltagsbereiche ein. Sich intensiv mit den Auswirkungen verschiedener Technologien auf die globalisierte Welt und die Gesellschaft zu beschäftigen – dazu soll der Bosch Tech Compass dienen.

 

Technologischer Fortschritt als Schlüssel zur Bekämpfung des Klimawandels

Statt im Ofen, die Pizza lieber mit dem 3D-Drucker zubereiten – Technologie hat heutzutage das Potenzial, fast alles möglich zu machen. Die Befragten weltweit sind sich allerdings einig, dass sich Technologie mehr auf die Bewältigung der großen Herausforderungen unserer Zeit konzentrieren sollte, anstatt auf individuelle Bedürfnisse einzugehen (83 Prozent). So zeigt die Umfrage zum Beispiel, dass mehr als drei von vier Befragten weltweit den technologischen Fortschritt als Schlüssel zur Bekämpfung des Klimawandels sehen. „Der Bosch Tech Compass zeigt: Die Menschen wünschen sich, dass Technologie die großen Herausforderungen unserer Zeit löst und den Alltag in vielen Bereichen erleichtert. Deshalb treiben wir bei Bosch technologische Lösungen voran, die den Menschen dienen: Technik fürs Leben.“ Trotz des weltweiten Vertrauens in den technologischen Fortschritt gibt es bei den Befragten durchaus Unterschiede, wenn es um die Frage geht, zu welchem Zweck Technologie genutzt wird. Während die Chinesen (83 Prozent) und Inder (77 Prozent) zuversichtlicher sind, dass Technologie derzeit ausreichend eingesetzt wird, um die großen Probleme unserer Zeit anzugehen, glaubt dies nur eine Minderheit der Menschen in den USA (47 Prozent), Großbritannien (37 Prozent) und Deutschland (29 Prozent).
„Der Bosch Tech Compass zeigt: Die Menschen wünschen sich, dass Technologie die großen Herausforderungen unserer Zeit löst und den Alltag in vielen Bereichen erleichtert.“
sagt Bosch CEO Stefan Hartung

Westliche Länder setzen große Hoffnungen auf grüne Technologien, Asien auf KI

Bei der Frage, welche Technologien positive Auswirkungen auf die Gesellschaft haben werden, gibt es ebenfalls deutliche regionale Unterschiede. Deutschland, Großbritannien und die USA setzen große Hoffnungen in grüne Technologien wie Climate Engineering, Biotechnologie und Wasserstoff. China und Indien sind hingegen davon überzeugt, dass sich intelligente und vernetzte Technologien wie KI und 5G positiv auf die Gesellschaft auswirken werden. Rund ein Drittel aller Befragten in den USA und Europa gibt jedoch an, KI als die größte technologische Bedrohung zu sehen. „Diese Vorbehalte abzubauen und Vertrauen in digitale Technologien aufzubauen – das wird in der Zukunft von entscheidender Bedeutung sein und sich auch auf das Verhalten der Verbraucher auswirken“, sagt Hartung. Das zeigt auch ein weiteres Ergebnis der Umfrage: Vier von fünf Menschen weltweit glauben, dass der Erfolg eines Unternehmens davon abhängt, in Zukunft digitales Vertrauen bei seinen Kunden aufzubauen. Denn das wird nach Meinung der weltweit Befragten immer wichtiger: Für 43 Prozent spielt Vertrauen in der digitalen Welt eine größere Rolle als in der analogen Welt. „Aus diesem Grund hat Bosch sich mit dem KI-Kodex Leitlinien für den Umgang mit Künstlicher Intelligenz gegeben und damit einen wichtigen Beitrag zur öffentlichen Debatte geleistet“, sagt Hartung.
„Diese Vorbehalte abzubauen und Vertrauen in digitale Technologien aufzubauen – das wird in der Zukunft von entscheidender Bedeutung sein und sich auch auf das Verhalten der Verbraucher auswirken.“
sagt Hartung.

Fahren oder Beamen?

Die Umfrage zeigt außerdem: Der Traum vom Beamen lebt. Mehr als ein halbes Jahrhundert, nachdem Star Trek zum ersten Mal über die Mattscheibe geflimmert ist, übt die Idee der Teleportation weiterhin Faszination aus – insbesondere in Deutschland. Auf die Frage, wie sie sich in Zukunft – unabhängig von der technischen Machbarkeit – am liebsten fortbewegen möchten, nennen mehr als ein Drittel (39 Prozent) der Menschen hierzulande: Beamen. Damit zeigen sich die Deutschen im internationalen Vergleich besonders experimentierfreudig, gefolgt von China mit 34 Prozent. Auch in Großbritannien (27 Prozent), den USA (20 Prozent) und Indien (10 Prozent) findet Teleportation einige Fans. An erster Stelle steht mit 56 Prozent das deutlich profanere, von Menschen gesteuerte Auto, gefolgt von Flugzeugen (40 Prozent) und Zügen (32 Prozent).

Der nächste Schritt bei der Feststoffbatterie

Physik, Chemie, Technik

(KIT) – Mehr Sicherheit, größere Speicherkapazitäten, kürzere Ladezeiten – Festkörperbatterien sollen herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien zukünftig in fast allen Leistungsparametern übertreffen. Grundlagen dafür hat das Batterie-Kompetenzcluster FestBatt unter Beteiligung von Forschenden des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) erarbeitet. In einer zweiten Förderphase werden nun komplette Batteriesysteme und Methoden für die Produktion entwickelt. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert mit rund 23 Millionen Euro.

Eine Weiterentwicklung der Lithium-Ionen-Batterie könnte der Elektromobilität schon in wenigen Jahren den entscheidenden Anstoß geben. Davon ist Professor Helmut Ehrenberg, Koordinator der Plattform Charakterisierung im Kompetenzcluster FestBatt vom Institut für Angewandte Materialien (IAM) des KIT überzeugt: „Festkörperbatterien kommen ohne flüssige und brennbare Elektrolyten aus, ihre Chemie ermöglicht höhere Energiedichten sowie kürzere Ladezeiten. Zudem kann auf giftige und seltene Materialien wie Kobalt verzichtet werden.“ Das 2018 gestartete Kompetenzcluster FestBatt entwickelt im Auftrag der Bundesregierung diese Schlüsseltechnologie und startet nun in die zweite Förderphase. Die Arbeiten finden in einem starken internationalen Wettbewerb statt – um Zukunftsmärkte auch für Europa möglichst rasch zu öffnen, hat die Bundesregierung mit FestBatt die Kompetenzen von 17 wissenschaftlichen Einrichtungen gebündelt. Darunter befinden sich Universitäten, Helmholtz-Institute sowie Institute der Fraunhofer-Gesellschaft und der Max-Planck-Gesellschaft, gesamtheitlich werden die Arbeiten durch die Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) koordiniert.

Erste Schritte auf dem Weg zur Massenproduktion
Im Mittelpunkt der neuen Förderphase von FestBatt wird die Entwicklung von Zellkomponenten und ganzen Festkörperbatteriezellen auf der Basis vielversprechender Elektrolyte stehen, außerdem sollen Material- und Prozesstechnologien für deren Produktion entwickelt werden. Bis zu einer Massenproduktion von Festkörperbatterien gilt es allerdings noch eine Reihe von wissenschaftlichen und technologischen Herausforderungen zu lösen. Die vom KIT koordinierte Plattform Charakterisierung unter Beteiligung der Universität Marburg, dem Forschungszentrum Jülich sowie der JLU wird dabei unter anderem Charakterisierungen von Kontakt- und Grenzflächen mit Röntgen-, Synchrotron und Neutronenstrahlung sowie verschiedener Mikroskopietechniken an komplexen Mehrphasensystemen durchführen. Am KIT wird unter anderem eine Forschungsgruppe die mit besonderen Schutzschichten versehenen Kathodenmaterialien den Partnern innerhalb der Plattform und dann als Referenzmaterial allen anderen an FestBatt beteiligten Verbundprojekten zur vollständigen Charakterisierung zur Verfügung stellen.

Vorsprung durch systematische Charakterisierung

In der ersten Förderphase von FestBatt haben mehr als 100 Forschende in transdisziplinär aufgestellten thematischen Plattformen daran gearbeitet, geeignete Materialien zu identifizieren und unterschiedliche Festelektrolyte zu synthetisieren. Die Plattform Charakterisierung hat die Materialien dabei systematisch untersucht: Dabei konnten die wichtigsten Einflussgrößen bei der Synthese von Festelektrolyten und kritische Materialveränderungen in Kompositen identifiziert werden. Darauf baut nun die Weiterentwicklung der Feststoffbatterien in der zweiten Förderphase von FestBatt auf. Erst durch die Entwicklung von standardisierten Messprotokollen gelang eine zuverlässige Bestimmung der Leistungskenndaten und eine Einordnung der sehr unterschiedlichen Zellkonzepte, die weltweit mit großer Intensität entwickelt werden.