Der Übergang zu einer nachhaltigeren Zukunft ist unumgänglich, wenn wir unseren Planeten retten wollen.
Es gibt viele Innovationen im Bereich der erneuerbaren Energie. Neue Energietechnologien setzen sich immer mehr durch, denn das Bewusstsein für die Umstellung auf umweltgerechte Energieerzeugung steigt. Viele Branchen führen Veränderungen durch und achten auf Nachhaltigkeit. Deshalb steigt das Interesse an Solarenergie, Energiespeicherung, Elektrofahrzeugen, Wärmepumpen, Wasserstofftechnologien, intelligenten Stromnetzen und mehr Alternativen für Kohle, Öl und Gas.
Mit der wachsenden Nutzung der erneuerbaren Energien besteht die Chance, von fossilen Brennstoffen wegzukommen. Heute geht es um nachhaltige Innovationen, die eine neue, sauberere Zukunft der Welt gestalten.
Unser Universum ist ein Meer von Energie − mit kostenloser, sauberer Energie. Es wartet nur darauf, dass wir die Segel setzen.
Robert Adams, US-amerikanischer Landschaftsfotograf
Welche nachhaltigen Innovationen werden den Energiesektor verändern?
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. Wärmebildkameraszum Beispiel erkennen Schäden an Solaranlagen durch Überhitzung und Drucktransmitter können bei Wasserstoffanwendungen die Ausdehnung einer flüssigen oder gasförmigen Probe untersuchen.
Dank des technischen Fortschritts können immer mehr Dinge überwacht und gemessen werden, was der ganzen Welt 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. Solarzüge
Schon Thomas A. Edison, einer der wichtigsten Erfinder im Bereich der Elektrizität erkannte das Potenzial der Solarenergie, als er sagte: „Ich würde mein Geld auf die Sonne und die Solarenergie setzen. Was für eine Quelle der Kraft! Ich hoffe, wir müssen nicht warten, bis Öl und Kohle zu Ende gehen, bevor wir das in Angriff nehmen.”
Obwohl die Solarenergie zu den beliebtesten erneuerbaren Energien gehört, ist sie immer noch nicht so populär wie fossile Brennstoffe. Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) werden 29 % des weltweiten Strombedarfs durch erneuerbare Energien erzeugt. Nachdem sie 2019 die Bioenergie überholt hat, ist Solarenergie nach der Wasserkraft und der Onshore-Windenergie die drittgrösste erneuerbare Stromtechnologie.
Viele Menschen stimmen mit Edison überein und versuchen, weitere Möglichkeiten zur Nutzung der Solarenergie zu finden, wie zum Beispiel Solarzüge. Wie die BBC in ihrem Video über die Solarbahn berichtet (siehe unten), können Solarzüge den ganzen Tag lang ohne Aufladen fahren und speisen sogar 75 % der erzeugten Energie ins Netz ein.
2. Solarzellen aus Lebensmittelabfällen
Es gibt ständige Verbesserungen im Energiesektor. Ein Beispiel für eine weitere Verbesserung der Solarenergie sind die aus Lebensmittelabfällen hergestellten Solarzellen. Das revolutionäre Material wurde aus weggeworfenen leuchtenden Obst- und Gemüsepartikeln hergestellt. Der Ingenieurstudent Carvey Ehren R. Maigue, der für AuReus arbeitet, gewann mit dieser Erfindung den James Dyson Award. Ist das nicht das nachhaltigste Konzept, das es gibt?
3. Windenergie ohne Rotorblätter
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 hohem Turm sind selbst von Weitem zu sehen, ob an Land oder Offshore. Mehr über Windturbinen erfahren Sie in diesem Artikel. Aber wie sieht es mit flügellosen Windrädern aus?
Das spanische Start-up-Unternehmen Vortex Bladeless hat solche Windenergiegeneratoren entworfen. Sie sind nur 3 m hoch und ähneln eher Säulen als klassischen Windrädern. Die Anlagen sind fest im Boden verankert − nur der obere Teil kann vom Wind in leichte Pendelbewegungen um eine vertikale Achse gesetzt werden. Aus der Schwingungsenergie wird dann der Strom erzeugt. Aufgrund ihrer geringen Höhe können diese Anlagen auch in städtischen Gebieten oder Wohngebieten eingesetzt werden, wo normalerweise kein Platz für einen konventionellen Windpark ist.
4. Lithium-Glas-Akkus
Akkus sind für die Energiewende sehr wichtig. In diesem Artikel geht es um Lithium-Ionen-Akkus, eine Innovation von John Goodenough. 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 ein innovatives Konzept für elektrische Reifen, die sich während der Benutzung aufladen und durch die Reibungshitze angetrieben werden. Auch im Stillstand können diese Reifen aufgeladen werden.
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 Sonnenenergie, kinetische Energie und Wärmeenergie aus seiner Umgebung aufnimmt und in Strom umwandelt. Er kann sowohl in Innenräumen als auch im Freien stehen und mit dem erzeugten Strom können kleine Geräte wie LED-Glühbirnen, Luftbefeuchter, Thermometer und Mobiltelefone betrieben werden.
Die künstlichen energiegewinnenden Bäume können unendlich oft vervielfältigt werden. Sie wurden in Form von Bäumen angefertigt, damit sie in Gärten und anderen natürlichen Umgebungen aufgestellt werden konnten.
7. Kraftstoffe aus Abfällen
Eine der CO2-intensivsten menschlichen Aktivitäten ist der Flugverkehr. Aus Lebensmittelabfällen können nicht nur Solarzellen gewonnen werden sondern auch Kraftstoffe. Dafür werden “nasse” menschliche Abfälle wie verrottende Lebensmittel und Abwässer verwendet.
Werden sich 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. Es gibt auch genügend verwertbare Nassabfälle, um 20 % des gesamten Flugbenzins zu ersetzen, was auch bedeutet, dass sie nicht in Deponiekreisläufe gelangen, die 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 Solar 3.0 gehört, der Revolution in der Solarindustrie?
Das Solar-3.0-Kraftwerk ist ein vollständig disponierbares PV-Kraftwerk, das mit Hilfe 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 Green Gebäude 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 Abkühlung 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 der Energie 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 im Text 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. Es werden immer mehr Geräte an das Stromnetz angeschlossen, und wir können vorhersagen, dass schliesslich alles vernetzt sein wird und überwacht werden kann.
*Da Distrelec keine dieser Innovationen getestet hat, können wir die Behauptungen der Hersteller nicht bestätigen.
