(pte) – Das aus der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) hervorgegangene Start-up SwissInspect  hat ein neuartiges Brückeninspektionssystem entwickelt, das Drohnentechnologie, Künstliche Intelligenz (KI) und Computer Vision kombiniert. Die Basis dafür bilden das Earthquake Engineering and Structural Dynamics Laboratory sowie das Swiss Data Science Center zur bildbasierten Inspektion und Überwachung von Strukturelementen.

Unterhaltung planbarer und effizienter

„Unser Ziel ist es, Ingenieuren und Infrastrukturbesitzern ein System an die Hand zu geben, mit dem sie Wartungs- und Reparaturarbeiten effizienter planen können. Wir verwandeln Rohdaten in verwertbare Informationen“, sagt SwissInspect-CEO Amir Rezaie. Anhand der Bilder drohnengestützter Kameras, die von einer KI-basierten Software ausgewertet werden, lassen sich diverse Arten von Schäden identifizieren, darunter Risse, Abplatzungen, Ausblühungen und Rost. Sie liefert auch eine physikbasierte Schadensklassifizierung, die entscheidende Infos zur Bewertung des strukturellen Zustands einer Brücke sind.

Rezaie und sein Team erstellen bei der ersten Analyse nicht nur einen Schadensbericht, sondern auch einen digitalen Zwilling des jeweils inspizierten Bauwerks. Dieser wird bei späteren Untersuchungen genutzt, um verräterische Veränderungen zu erkennen. Künftig sollen die Bilder durch Daten von Sensoren ergänzt werden, die an den Bauwerken zur Langzeitüberwachung installiert werden. Die Brücken in der Schweiz und anderen Ländern werden derzeit alle zwei bis fünf Jahre mit herkömmlicher Sichtprüfung begutachtet. SwissInspect hofft, das mit seiner neuen Technologie zu ändern, die objektivere Bewertungen liefert und auf andere Bauwerke wie Tunnel, Dämme und Gebäude ausgeweitet werden könnte. Innerhalb von 18 Monaten will das Unternehmen jetzt 50 Brücken überprüfen.

Deutlich verkürzte Prüfintervalle als Ziel

Ein weiterer Vorteil des Systems von SwissInspect gegenüber visuellen Prüfmethoden ist laut dem Unternehmen, dass es häufigere Inspektionen ermöglicht. Das ist besonders wichtig vor dem Hintergrund des Klimawandels, da die Infrastruktur zunehmend wechselnden Überschwemmungs- und Dürreperioden sowie einer höheren relativen Luftfeuchtigkeit ausgesetzt sein wird, die die Korrosion, etwa in Stahlbeton, beschleunigen könnten.

Schon 1970 – also vor über 50 Jahren – habe ich in meiner Sendereihe ‚Energie, die treibende Kraft‘, sie umfasste 13 Folgen, der Fusionsenergie eine ganze Folge gewidmet. Meine Recherchen führten mich vor allen Dingen nach Deutschland, nach Garching bei München zum Max-Plank-Institut. Dort – aber natürlich auch in vielen anderen Ländern, insbesondere in Frankreich und Großbritannien wurde ebenso geforscht, ja, es entstand sogar ein europäischer Forschungsverbund. Überall versicherte man mir, dass spätestens in vierzig Jahren die Welt auf diese grenzenlose Fusionsenergie zugreifen könnte. Schon damals war ich skeptisch, denn man benötigt, um  die Energiequelle der Sonne auf die Erde zu holen, mehr als 100 Mio. Grad Celsius. Das gelang aber nur auf zerstörerischer Weise in der Wasserstoffbombe, in deren Innerem eine Atombombe durch Kernspaltung diese Temperatur erzeugte. Das führte zu einer unkontrollierbaren Fusions-Explosion, wie wir aus extremen Experimenten z. B. auf bedauerlichen Atolls im Pazifik beobachten konnten.  Der Radioaktive Abfall, genannt Fallout, der dabei entstand, war so furchtbar, dass diese Inseln heute noch nicht bewohnbar sind.

Das Problem ist, dass es keine Materialien gibt, die hunderte Millionen von Grad Celsius aushalten. Deshalb hat man von Anfang an auf den Magnetismus gesetzt, bei diesen Temperaturen wird alle Materie elektrisch leitend, sie werden zum Plasma, und die lassen sich durch Magnetfelder beeinflussen, z. B. komprimieren.

Wie Sie in der Pressemeldung der europäischen Fusionsforschungs-Institute lesen können, ist es nun gelungen, dieses magnetisch eingefangene Plasma in einem weit von der Wand des Reaktors entfernten Innen-Bereichs zu erzeugen, und diese Fusion einige Sekunden aufrecht zu erhalten. Die Materialien Deuterium und Tritium – das sind Wasserstoffkerne, die zum Proton des normalen Wasserstoffs im Kern auch noch ein zusätzliches Neutron (Deuterium) oder zwei Neutronen (Tritium) besitzen. Man kann auch von schwerem Wasserstoff reden. Diese Wasserstoff-Isotope findet man ausreichend im normalen Wasser der Weltmeere, so dass der Traum von der unbegrenzten Energiequelle Realität bekommen könnte. Allerdings besteht bisher das Problem darin, dass mehr Energie in die Auslösung des Prozesses gesteckt werden muss, als dabei heraus kommt. Es besteht aber jetzt Hoffnung, dass ein Energieüberschuss entsteht, so dass die Fusion sich selbst aufrecht erhält.

Damals waren es 40 Jahre, die mir prognostiziert wurden, diese Zeitspanne hat sich offenbar bis heute nicht geändert. „Könnte es sein, dass die Zeit-Dilatation, die in Albert Einsteins Relativitätstheorie eine wichtige Rolle spielt,  hier ihren Einfluss geltend macht??“ Aber Spaß beiseite, jedenfalls in den nächsten 30 bis 40 Jahren ist mit einem Erfolg nicht zu rechnen, so dass diese CO2-neutrale Energieerzeugung nicht dazu beitragen kann, die konkreten Klimaprobleme zu lösen. Bleibt halt nur der Ausweg, auf regenerative Energien aus dem Fusions-Reaktor unserer Sonne zu setzen, so schwer es auch fällt.

Jean Pütz

(pte) – Ein europäisches Forscher-Team unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) http://ipp.mpg.de und des Forschungszentrums Jülich http://fz-juelich.de haben in Sachen Fusionsenergie einen neuen Weltrekord aufgestellt. Ort des Geschehens war der weltweit größte Experimental-Fusionsreaktor JET im britischen Culham nahe Oxford. Fünf Sekunden lang verschmolzen in dem von mächtigen Magnetkräften eingeschlossenen Plasma Deuterium und Tritium, Isotope des Wasserstoffs, zu Helium. Dabei wurde eine Wärmeleistung von 59 Megajoule freigesetzt, mehr als doppelt so viel wie bei einem Experiment aus dem Jahr 1997 in der gleichen Anlage.

Zu klein für Netto-Energiegewinn

In der Einheit Leistung (Energie pro Zeit) ausgedrückt, erreichte JET etwas mehr als elf Megawatt über fünf Sekunden. Der bisherige Energierekord aus dem Jahr 1997 lag bei knapp 22 Megajoule Gesamtenergie und 4,4 Megawatt Leistung im Durchschnitt über fünf Sekunden. Die Energie, die zugeführt wurde, um die Fusion in JET in Gang zu setzen, war jedoch weitaus größer. Dass die Fusion nicht aufrechterhalten werden konnte, hat die Forscher aber nicht geärgert. Insgesamt sind in Culham mehrere 100 Wissenschaftler aus zahlreichen Ländern beschäftigt. Die Brennkammer von JET ist einfach zu klein, um einen Netto-Energiegewinn zu erzielen.

Der jetzige Erfolg zeigt, dass die Chancen für den weitaus größeren Fusionsreaktor ITER, der im französischen Cadarache gebaut wird, groß genug sind, ein länger dauerndes Plasma – so nennt man das über 100 Mio. Grad Celsius heiße Gemisch aus Deuterium und Tritium in der Brennkammer – zu erzeugen und sogar einen Energieüberschuss zu erzielen. JET war zuvor mit einer neuen Brennkammerwand ausgestattet worden, die aus dem gleichen Material besteht wie bei ITER: Aus einer Legierung aus Beryllium und Wolfram. Diese schluckt nicht so viele Neutronen wie die frühere Wandverkleidung aus Kohlenstoff. Diese „Leckage“ kühlt das Plasma ab, sodass die Fusion erstirbt.

Wissensvorsprung für ITER erreicht

„Die jüngsten Experimente im JET sind ein wichtiger Schritt hin zu ITER. Was wir in den vergangenen Monaten gelernt haben, wird es uns erleichtern, Experimente mit Fusionsplasmen zu planen, die wesentlich mehr Energie erzeugen, als für ihre Heizung benötigt wird“, so Sibylle Günter, wissenschaftliche Direktorin des IPP. Begeistert vom Ergebnis ist auch ITER-Generaldirektor Bernard Bigot: „Für unser Projekt sind die JET-Ergebnisse ein deutlicher Hinweis darauf, dass wir auf dem richtigen Weg sind, um die volle Fusionsleistung zu demonstrieren.“

(pte) – Das Design der Eulenflügel soll zum Vorbild für die Abrisskante von Flugzeug- und Drohnenturbinen sowie von Windenergieanlagen werden, zumindest wenn es nach Forschern der Xi’an Jiaotong University http://en.xjtu.edu.cn geht. Denn dadurch, so die Fachleute, soll die Lärmbelästigung sinken.

Formänderung beim Flug

„Eulen produzieren aufgrund ihrer einzigartigen Flügelkonfiguration etwa 18 Dezibel weniger Lärm als andere Vögel bei ähnlichen Fluggeschwindigkeiten“, sagt Forschungsleiter Xiaomin Liu. Zum Vergleich: Eine Minderung um drei Dezibel bedeutet eine Halbierung des Lärms. Während des Fluges ändere sich die Form des Flügels ständig. „Deshalb ist die Untersuchung der Flügelkantenkonfiguration während des Eulenfluges von großer Bedeutung.“ Lärm an technischen Flügeln entsteht durch Turbulenzen an deren Hinterkanten. Daher hat auch der Auricher Windgenerator-Hersteller Enercon http://enercon.de an den Hinterkanten der Rotoren Sägezahnstrukturen zur Dämpfung der Turbulenzen angebracht.

Liu glaubt, dass es noch besser geht. Sein Team nutzt Lärmberechnungs- und Analyse-Software, um eine Reihe detaillierter theoretischer Untersuchungen an Tragflächen mit Eigenschaften durchzuführen, die an Eulenflügel erinnern. Die dadurch hervorgerufene Dämpfung der Turbulenzen reduziert tatsächlich den Lärm. Interessanterweise sind asymmetrische Zacken effektiver als ihre symmetrischen Gegenstücke, heißt es.

Tragflächen neu denken

Die Geräuschreduzierung variiert mit unterschiedlichen Betriebsbedingungen. Daher sollten die Tragflächenkonstruktionen, basierend auf der spezifischen Anwendung, weiter bewertet werden. An den Hinterkanten der Flügel von Windturbinen finden sich drehzahlabhängig komplexe Turbulenzen, die eine allgemeinere Lärmreduzierungstechnologie erfordern. Die Untersuchung von Lärmminderungstechniken unter dem Einfluss verschiedener Strömungen würde ihre Schlussfolgerungen universeller machen. Die Forscher glauben, dass ihre Arbeit als wichtiger Leitfaden für das Tragflächen-Design und den Lärmschutz dienen wird.

Möglicherweise müssen die Zacken an den Hinterkanten steuerbar sein, sodass sie sich an die jeweiligen Turbulenzen anpassen lassen, die drehzahlabhängig sind. Erfolge würden nicht zuletzt die Anwohner von Flughäfen und die Nachbarn von Windenergieanlagen freuen. Vielleicht könnten dann auch die teilweise rigiden Abstandsregeln gelockert werden, die den Bau von Mühlen in der Nachbarschaft von Wohngebieten regeln.

Auf Twitter tummeln sich viele nicht ernstzunehmende Personen. Aber mehrmals pro Woche entdecke ich auf Twitter denkende Menschen, die interessante Überlegungen zur wetterabhängigen Energiewende veröffentlichen.

Heute habe ich einen Finanzfachmann gefunden, der als gelernter Energieelektroniker mit 20 000 Volt umgehen kann. Er liest regelmäßig die Jahresberichte der Netzbetreiber und hat auf dieser Basis ein Video erstellt, das sehr schlechte Leistungszahlen bei Dunkelflauten ab 2022 zeigt:

https://www.youtube.com/watch?v=eoaaY2Wcp_A

Hier seine Selbstdarstellung

https://www.outdoor-chiemgau.info/uber-mich

Mit besten Grüßen
Jürgen Schwager (Prof. Dr.-Ing. )

(Helmholtz) – Gepulste elektrische Felder, die zum Beispiel durch Blitzeinschläge verursacht werden, machen sich als Spannungsspitzen bemerkbar und stellen eine zerstörerische Gefahr für elektronische Bauteile dar. Sie richten beträchtlichen Schaden an. Ein Team vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) hat jetzt herausgefunden, dass solche Spannungsspitzen durchaus nützliche Eigenschaften haben können. In der Fachzeitschrift Physical Review Research (DOI: 10.1103/PhysRevResearch.3.033153) berichten die Wissenschaftler, wie sich zum Beispiel Kernfusionsprozesse durch extrem starke und schnelle gepulste elektrische Felder deutlich verstärken lassen.

Kernfusionen, wie sie beispielsweise in der Sonne stattfinden, werden durch den quanten-mechanischen Tunneleffekt ermöglicht. „Eine Folge des Tunneleffekts ist es, dass gleichartig geladene Teilchen ihre gegenseitige Abstoßung überwinden können, auch wenn ihre Energie dafür eigentlich gar nicht ausreicht – zumindest nicht nach den Gesetzen der klassischen Mechanik“, sagt Prof. Ralf Schützhold, Leiter der Abteilung Theoretische Physik am HZDR, und fährt fort: „So etwas können wir zum Beispiel bei der Verschmelzung zweier leichter Atomkerne beobachten: Je stärker sich ein Kern dem anderen nähert, desto größer wird die Abstoßung, die wir uns bildlich als einen sich vor dem Kern auftürmenden Berg vorstellen können, die sogenannte Potentialbarriere. Anstatt den energieaufwändigeren Weg über den Gipfel zu nehmen, erlauben die Gesetze der Quantenmechanik, dass der Kern energetisch deutlich günstiger geradewegs durch diesen Berg dringt beziehungsweise ‚hindurchtunnelt‘ – und schließlich fusionieren kann.“

Obwohl der Tunneleffekt in vielen Bereichen der Physik eine wichtige Rolle spielt und erstmals bereits vor fast einhundert Jahren beschrieben wurde, ist unser Verständnis des Vorgangs auch heute noch lückenhaft. „Verschiedene Facetten des Einflusses elektrischer Felder auf Tunnelprozesse waren schon bekannt. So können elektrische Felder die Teilchen zusätzlich beschleunigen und dadurch zu mehr Energie verhelfen. Außerdem können sie die Potentialbarriere deformieren und auf diesem Weg die Tunnelwahrscheinlichkeit erhöhen“, umreißt Dr. Christian Kohlfürst die Situation zu Beginn ihrer Forschungen.

Sein Kollege Dr. Friedemann Queisser bringt ihre Ergebnisse kurz auf den Punkt: „Unsere Berechnungen zeigen jetzt erstmals eine Besonderheit von gepulsten, sich zeitlich schnell verändernden elektrischen Feldern: Sie können dafür sorgen, dass die Teilchen, bildlich gesprochen, aus der Potentialbarriere herausgeschubst werden und so leichter tunneln.“ Das zeigen die Rechnungen des Teams vom HZDR ganz konkret an verschiedenen Beispielen, unter anderem auch an einer für eine mögliche Energieerzeugung interessanten Fusionsreaktion: der Verschmelzung eines Protons mit dem Isotop Bor-11.

Fusionsreaktion mit Vorteilen

Sie ist vor allem aufgrund des relativ leicht verfügbaren Brennstoffs interessant. Dabei entstehen drei jeweils zweifach positiv geladene Alphateilchen. Bemerkenswert an dieser Reaktion: Die Energie wird in Form geladener Teilchen freigesetzt und nicht als Neutronenstrahlung wie bei den derzeit bekanntesten Fusionsreaktionen. Das hat Vorteile: Zum einen würden die Probleme, die mit dem Neutronenfluss verbunden sind, deutlich reduziert, wie etwa die Gefahren im Umgang mit ionisierender Strahlung. Zum anderen kann die Energie geladener Teilchen direkt und damit viel einfacher in Elektrizität umgewandelt werden.

Die für die Nutzung der Reaktion erforderlichen Bedingungen sind jedoch noch extremer als die der im aktuellen Fusionsreaktor-Experiment ITER favorisierten Deuterium-Tritium-Fusion. Die Zündung der Proton-Bor-Reaktion ist im Vergleich dazu schwieriger, die Wissenschaft sucht noch nach gangbaren Wegen. Das Team um Schützhold zeigt nun eine Möglichkeit auf: „Unseren Berechnungen zufolge kann ein hinreichend schnelles und starkes gepulstes elektrisches Feld nicht nur die Deuterium-Tritium-Fusion, sondern auch die Proton-Bor-Reaktion deutlich verstärken.“

Die Erzeugung solcher Felder ist jedoch sehr schwierig. „Wir können uns das prinzipiell wie bei einem Gewitter vorstellen, bei dem sich die in riesigen Wolkenformationen gespeicherte Energie in kürzester Zeit und auf engstem Raum in der Form eines Blitzschlags entlädt. Weltweit sind Anlagen im Bau oder in Planung, die immer höhere Energien auf immer kürzere Zeitspannen und immer kleinere Raumbereiche konzentrieren sollen“, sagt Schützhold. Leider sind die heute verfügbaren Anlagen noch nicht ganz in der Lage, derartig schnelle und starke „künstliche Blitze“ zu erzeugen.

Es gibt aber einen möglichen Ausweg: So kann das elektrische Feld eines schnell und vor allem dicht am Proton vorbeifliegenden Alphateilchens wie ein solches gepulstes elektrisches Feld wirken und so stark zustoßen, dass das Proton die Potentialbarriere von Bor-11 durchtunneln und die Fusionsreaktion auslösen kann. Alphateilchen mit der dafür notwendigen Pulsenergie werden bei der Proton-Bor-Reaktion tatsächlich erzeugt, können aber auch von außen eingeschossen werden.

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.

(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.

(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.

(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).