Wenn wir unseren Planeten retten wollen, müssen wir unsere Zukunft nachhaltiger gestalten.
Dabei spielt die Energiewende eine wichtige Rolle. Es gibt viele Innovationen im Bereich der erneuerbaren Energie, da das Bewusstsein für die Umstellung auf umweltgerechte Energieerzeugung steigt. Viele Branchen führen Veränderungen durch und konzentrieren sich auf die Entwicklung nachhaltigerer Lösungen, von der Nutzung erneuerbarer Energiequellen wie Solar– und Windenergie bis zur Energiespeicherung, Elektrofahrzeugen, innovativen Wärmepumpen, Wasserstofftechnologien, intelligenten Stromnetzen und mehr Alternativen zu Kohle, Öl und Gas.
Da wir nur mit einer erfolgreichen Energiewende unsere Abhängigkeit von fossilen Energieträgern beenden können, stellen wir in diesem Artikel innovative saubere Energietechnologien vor, die eine grünere Zukunft schaffen.
Unser Universum ist ein Meer aus Energie – kostenlose, saubere Energie – und wartet nur darauf, dass wir es nutzen.
Robert Adams, US-amerikanischer Landschaftsfotograf
Welche nachhaltigen Energietechnologien verändern den Energiesektor?
Der Aufschwung der künstlichen Intelligenz (KI), der additiven Fertigung, der Automatisierung und anderer Technologien trägt massgeblich zum Übergang zu einer umweltfreundlicheren Zukunft bei. Denn sie helfen bei der Steuerung und Überwachung von Infrastrukturen und beim Ersatz alter Gerätetechnologien durch neue, bessere und umweltschonendere Lösungen. Wärmebildkameras zeigen beispielsweise Schäden an Solaranlagen an, die durch Überhitzung verursacht werden, und Drucktransmitter können in Wasserstoffanwendungen eingesetzt werden, um die Ausdehnung einer flüssigen oder gasförmigen Probe zu untersuchen.
Dank des technischen Fortschritts können immer mehr Dinge überwacht und gemessen werden, was uns die Möglichkeit gibt, eine nachhaltigere Umwelt zu schaffen. Daher werden wir uns heute auf einige Trends konzentrieren, die bei der Energieerzeugung und -verteilung von Belang sind.
1. Solarbetriebene Züge
Schon Thomas A. Edison, einer der wichtigsten Erfinder im Bereich der Stromerzeugung, erkannte das riesige Potenzial der Solarenergie: „Ich würde mein Geld auf die Sonne und die Solarenergie setzen. Was für eine Energiequelle! Ich hoffe, wir müssen nicht erst die Erschöpfung von Erdöl und Kohle abwarten, bevor wir das angehen.“
Obwohl die Solarenergie zu den beliebtesten erneuerbaren Energien gehört, ist sie immer noch nicht so populär wie fossile Brennstoffe. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) stammen weltweit drei Viertel der zusätzlichen erneuerbaren Kapazitäten im Jahr 2023 allein aus der Photovoltaik (PV) und im Vergleich zu 2022 dürfte sich der Zubau von PV- und Windkraftanlagen bis 2028 mehr als verdoppeln und mit fast 710 GW immer wieder neue Rekorde erreichen.
Viele Menschen stimmen mit Edison überein und versuchen, weitere Möglichkeiten zur Nutzung der Solarenergie zu finden, wie Solarzüge. Diese Züge können den ganzen Tag lang ohne Aufladen fahren und speisen sogar 75 % der erzeugten Energie ins Netz ein. Wie das funktioniert, erfahren Sie im BBC-Video.
2. Solarzellen aus Lebensmittelabfällen
In der Solartechnik gibt es ständig neue Innovationen, so wie die Solaranlage aus Lebensmittelabfällen von Carvey Ehren R. Maigue, die UV-Licht in sauberen Strom umwandelt. Genauer gesagt besteht die Anlage aus organischen, lumineszierenden Komponenten aus weggeworfenem Obst und Gemüse. Mit der revolutionären Solaranlage gewann der Ingenieurstudent den Nachhaltigkeitspreis des James Dyson Award. Der Ingenieurstudent Carvey Ehren R. Maigue, der für AuReus arbeitet, gewann mit dieser Erfindung den James Dyson Award.
3. rotorlose Windkraftanlagen
Die Windkraft hat ebenfalls enorme Weiterentwicklungen hinter sich und ist damit ein fester Bestandteil des Energiemix geworden. Vermutlich hat jeder schon einmal eine Windenergieanlage gesehen. Die Rotorblätter auf dem über 100 m hohen Turm sind selbst von Weitem zu sehen, ob an Land oder Offshore. Aber wie sieht es mit flügellosen Windrädern aus? Falls Sie sich schon immer gefragt haben, wie Windkraftanlagen gewartet werden, lesen Sie den Artikel hier.
Das spanische Start-up Vortex Bladeless hat solche Windkraftanlagen ohne Rotoren entworfen. Die knapp drei Meter hohen Anlagen schwingen im Wind und erzeugen Vibrationen, die von einem Generator in Strom umgewandelt werden. Da sie wesentlich weniger Platz benötigen als herkömmliche Windkraftanlagen, können sie in städtischen Gebieten oder Wohngebieten eingesetzt werden.
4. Lithium-Glas-Akkus
Akkus spielen eine wichtige Rolle bei der Energiewende. Mit den Lithium-Ionen-Akkus, der Innovation von John Goodenough, verfügen wir über die energiedichtesten und zuverlässigsten Akkus, die in Elektrofahrzeugen und vielen elektronischen Geräten eingesetzt werden. Goodenough wird als „Vater der Lithium-Ionen-Akkus“ bezeichnet und erhielt für diese Erfindung den Nobelpreis für Chemie. Das hielt ihn jedoch nicht davon ab, an der Entwicklung eines Lithium-Glas-Akkus mitzuwirken, dessen Kapazität mit zunehmendem Alter steigt und dessen Energiedichte doppelt so hoch ist wie die eines Lithium-Ionen-Akkus.
Zudem haben sie eine viel längere Lebensdauer als herkömmliche Akkus. Sie funktionieren auch bei niedrigeren Temperaturen, laden sich schneller auf, kosten weniger, sind sicherer (nicht entflammbar) und speichern mehr Energie über längere Zeit.
5. „Wiederaufladbare“ Reifen
Goodyear entwickelt eine innovative Idee für Elektrofahrzeuge, um die Zeit für den Reifenwechsel zu verkürzen. Die Marke hat einen „revolutionären, sich selbst regenerierenden Konzeptreifen“ vorgestellt, der sich an die individuellen Mobilitätsbedürfnisse anpassen und verändern kann.
Zudem können sie sich an die Witterungsbedingungen, Strassenverhältnisse und Fahrweise anpassen. Die neue Innovation von Goodyear wird aus einer biologischen Substanz hergestellt und mit Fasern verstärkt, die einer der stärksten Substanzen der Natur nachempfunden sind, der Spinnenseide. Das macht sie vollständig biologisch abbaubar und unglaublich haltbar.
6. Solarenergie-Bäume aus dem 3D-Drucker
Warum nicht Bäume pflanzen, anstatt sie zur Energiegewinnung zu fällen? Forscher des Technischen Forschungszentrums von Finnland (VTT) haben den Prototyp eines Baumes entwickelt, der Sonnen-, Bewegungs- und Wärmeenergie aus seiner Umgebung aufnimmt, sei es in Innenräumen oder im Freien. Er kann Energie speichern und sie in Strom umwandeln, um kleine Geräte wie LED-Glühbirnen, Luftbefeuchter, Thermometer und Mobiltelefone zu betreiben.
Die künstlichen energiegewinnenden Bäume können mithilfe des 3D-Drucks unendlich oft nachgebaut werden. Sie wurden in Form von Bäumen angefertigt, damit sie in Gärten und anderen natürlichen Umgebungen aufgestellt werden konnten.
7. Kerosin aus Abfällen
Eine der CO2-intensivsten menschlichen Aktivitäten ist der Flugverkehr. Lebensmittelabfälle können nicht nur für die Herstellung von Solaranlagen verwendet werden, sondern auch für die Kerosinherstellung. Aus verrottenden Lebensmitteln, Holz, Haushaltsabfällen und „nassen“ menschlichen Abfällen wie Abwasser kann umweltfreundliches Kerosin produziert werden.
Werden mehr Unternehmen diese neue Art der Treibstoffherstellung verwenden? Die Auswirkungen dieses Kraftstoffs auf das Klima wären geringer als die von herkömmlichem Kraftstoff, da er aus Pflanzen gewonnen wird, die Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnehmen. Laut Popular Mechanics sind Lebensmittelabfälle für 6 % der weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich, verglichen mit 2,5 % bei Flugzeugen. Und es gibt genug verwertbare Nassabfälle, um 20 % des gesamten Flugbenzins zu ersetzen, was auch bedeutet, dass sie nicht auf Deponien landen, wo sie beim Verrotten Methan freisetzen.
8. Solarenergie 3.0
Sie haben wahrscheinlich schon von industriellen Revolutionen wie der Industrie 5.0 gehört, die sich auf die Zusammenarbeit zwischen Menschen und Robotern konzentriert, aber haben Sie schon von Solarenergie 3.0 gehört, der Revolution in der Solarindustrie?
Das Solar-3.0-Kraftwerk ist ein vollständig disponierbares PV-Kraftwerk, das mithilfe von Akkus oder anderen Speichereinheiten eine zeitliche Verschiebung ermöglicht und je nach Bedarf mehr oder weniger Energie ins Netz einspeist. Die wichtigste Revolution besteht darin, Perowskite ans Licht zu bringen, die 10- bis 1000-mal weniger Material verbrauchen als die am häufigsten verwendeten kristallinen Siliziumzellen. Erfahren Sie mehr im Video.
9. Kohlenstoff-Nanoröhrchen
Studenten des Massachusetts-Instituts für Technologie haben ein neuartiges Material aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen entdeckt, das Strom erzeugen kann, indem es Energie aus seiner Umgebung aufnimmt.
Winzige Kohlenstoffpartikel, die allein durch Reaktion mit der sie umgebenden Flüssigkeit Strom erzeugen können, lassen sich zur Stromerzeugung nutzen. Den Forschern zufolge zieht die Flüssigkeit, ein organisches Lösungsmittel, Elektronen aus den Partikeln. Der dadurch erzeugte Strom, kann zum Betrieb von Robotern im Mikro- oder Nanobereich oder für chemische Reaktionen verwendet werden.
10. Selbstkühlende Häuser
Wir haben bereits über grüne Gebäudelösungen berichtet und gezeigt, wie wichtig sie für eine Stadtgestaltung sind, die den Klimawandel eindämmen und weniger Energie und Wasser verbrauchen will. Aber was ist mit Gebäuden, die keine Klimaanlage zur Kühlung benötigen?
In der Natur legen Termiten riesige Hügel an, die durch ein kompliziertes Tunnelnetz belüftet werden. Der simbabwische Architekt Mick Pearce nahm sich die Kreativität der Termiten zum Vorbild und erschuf ein natürliches Kühlsystem für Gebäude. Das Ergebnis ist ein architektonisches Meisterwerk, das die kühlende Luft während der Nacht und die Wärmeabfuhr während des Tages nutzt, um 90 % passive Klimakontrolle zu erreichen.
Die Zukunft des Energiesektors ist digitalisiert und nachhaltig
Einige der vorgestellten nachhaltigen Innovationen können den Energiesektor in einen grünen Sektor verwandeln, da die rationell eingesetzten Materialien der Erde endlich ein Gleichgewicht zwischen Mensch und Natur schaffen können. Das Konzept der Nachhaltigkeit zwingt uns dazu, Ressourcen, wie zum Beispiel Lebensmittelabfälle, auf ihr Recycling-Potenzial zu überprüfen.
Einige dieser innovativen Technologien, die hier erwähnt werden, wären jedoch ohne andere technologische Fortschritte nicht möglich gewesen. Zum Beispiel würde es Solarenergie-Bäume ohne die additive Fertigung wahrscheinlich nicht geben, genauso wie die wiederaufladbaren Reifen ohne die Erfindung von Akkus. Daher spielt die Digitalisierung eine wichtige Rolle in der Energiewende. Sie hilft uns, nachhaltigere Lösungen für den Energiesektor zu finden, zum Beispiel durch 3D-Drucker oder Energiezähler. Die Digitalisierung nimmt zu und scheint ein untrennbarer Bestandteil unseres Lebens zu sein. Schon jetzt werden immer mehr Geräte an das Netz angeschlossen. Eines Tages wird das Stromnetz ein Netz aus Daten und Energie sein.
*Da Distrelec keine dieser Innovationen getestet hat, können wir die Behauptungen der Hersteller nicht bestätigen.
