Energie

Gehen die Lichter aus, wenn Gas, Öl und Kohle zur Neige gehen? Noch nutzen die Energieversorger weltweit vor allem fossile Rohstoffe. Doch auch mit erneuerbaren Energien lässt sich die Stromversorgung sicherstellen. Im Modellversuch zeigen Fraunhofer-Forscher zusammen mit mehreren Industrieunternehmen, wie das geht:

Dutzende kleiner Stromerzeuger, die Sonnenenergie, Windkraft und Biogas nutzen, sind über Internet zu einem virtuellen Kombikraftwerk verbunden. Eine zentrale Steuerung schützt vor Versorgungsengpässen, wenn keine Sonne scheint oder kein Wind weht. Außerdem sorgt sie dafür, dass überschüssige Energie gespeichert und bei Bedarf wieder ins Netz eingespeist wird.

Leuchtende Tapeten, Bilder und flexible Folien statt Glühbirnen oder flackernder Neonröhren – die Anwendungsmöglichkeiten für organische Leuchtdioden, kurz OLEDs, sind nahezu unbegrenzt. Schon heute werden sie zum Beispiel in Displays von Mobiltelefonen und MP3-Playern eingesetzt. OLEDs bestehen aus sehr dünnen Halbleiter-Kunststoffschichten, sie benötigen weniger Energie und sind kostengünstiger zu produzieren als herkömmliche Leuchtdioden. Sogar biegsame Bildschirme lassen sich damit realisieren.

Noch haben OLEDs allerdings eine vergleichsweise geringe Lebensdauer. Forscher in Dresden, Potsdam und Mainz arbeiten daran, OLEDs langlebiger, robuster und noch strahlender zu machen.

Zum Video „OLED – Licht aus kleinen Molekülen“

Im Sommer 2014 stellen Forscher am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesystem einen Weltrekord auf: Ihr Solarmodul erreicht einen Wirkungsgrad von 36,7 Prozent!

Dieses sogenannte Konzentrator-Modul besteht aus Linsen, die das Sonnenlicht bündeln, sowie den darunterliegenden besonders effizienten Solarzellen. Diese Vierfach-Solarzellen sind aus mehreren Halbleiterschichten aufgebaut, die unterschiedliche Wellenlängen des Sonnenlichts absorbieren. Sie nutzen also ein breiteres Spektrum des Sonnenlichts als klassische Solarzellen aus Silizium.

Energie für alle? Daran ist vor 150 Jahren noch nicht zu denken. Denn um Energie über größere Distanzen zu transportieren, muss man sie in Strom umwandeln. Und dazu braucht man einen Generator. Verschiedene Forscher experimentieren zur damaligen Zeit mit solchen Apparaten, die durch Rotation eines elektrischen Leiters in einem Magnetfeld Bewegungsenergie in elektrische Energie übersetzen.

Doch erst 1866 gelingt dem Ingenieur Werner von Siemens der Durchbruch. Seine dynamoelektrische Maschine funktioniert nach dem Prinzip der „Selbsterregung“: Sie benötigt keine initiale Stromzufuhr von außen, sondern nutzt den Restmagnetismus im Elektromagneten. Diese reicht aus, um eine zunächst schwache Spannung zu induzieren. Dadurch fließt Strom, der den Magnetismus weiter verstärkt. So lassen sich das Gewicht der Maschine um 85 Prozent und der Preis um 75 Prozent reduzieren. Die Grundlage für die flächendeckende Versorgung mit Strom ist geschaffen. Dies ist nur eine von vielen innovativen Ideen, die den Grundstein für den weltweiten Erfolg des Siemens-Konzerns legen.

Wie viel Energie kann eine Windkraftanlage gewinnen? Schon 1919 errechnet der Strömungsforscher Albert Betz, dass es unmöglich ist, mehr als 59 Prozent der Windkraft in nutzbare Energie umzuwandeln. Um möglichst nahe an diesen Wert heranzukommen, untersucht der Göttinger Wissenschaftler verschiedene Flügelprofile im Windkanal. Bereits in den 1930er-Jahren entwickelt er zusammen mit Kurt Bilau optimale Flügel für Windkraftanlagen.