Energiesicherheit-Bestand-Konzeptentwurf
Interne elektrochemische Reformierung
Konzeptionen der Lösungen
Versorgungssicherheit
Systemintegration
Aktuell: LNG(Flüssigerdgas) als Energieträger wird nicht verbrannt
sondern elektrochemisch in Strom, Wärme und/oder H² umgewandelt
Für Biomethan (Biogas) als Energieträger gilt ebenfalls dieses
Anwendungsprocedere´
Wasserstoff green Hydex € 358,17 MWh 23.03.2022
3.4 MW el 1.9 MW th Skalierung H2 nach Konzeption™
Mittwoch, 23/3/2022
Planetarische Grenze
Die Rate, mit der neue künstliche Stoffe in die Umwelt gelangen,
gefährdet die Bewohnbarkeit der Erde.
Zu diesem Ergebnis kommt eine Arbeitsgruppe um Linn Persson vom Stockholm Environment
Institute in der Zeitschrift »Environmental Science & Technology«. Hintergrund ist das 2009
formulierte Konzept der »planetarischen Grenzen«, deren Überschreitung die Erde langfristig
unbewohnbar machten würde. Eine dieser Grenzen ist, wie viele neue und bisher unbekannte
künstliche Verbindungen in die Ökosysteme gelangen – diese können auf verschiedene Arten
Ökosysteme und Biodiversität beeinflussen. Nach Ansicht des Teams überschreitet die Zahl und
Menge der künstlichen Stoffe bereits jetzt die Grenze, bis zu der man die Folgen dieser Kontamination
einschätzen oder gar kontrollieren könne. Eine Vermutung renommierter Institute ist, dass die
nachlassende Resilienz (Widerstandskraft/Immunabwehr) der Menschen, bereits durch
diese Einträge in den Nahrungsmitteln, ein wesentlicher Grund für immer neu aufkommende
Krankheitsbilder bzw. Pandemien sind.
Derzeit sind etwa 350 000 künstliche Stoffe erhältlich; Die Produktion solcher Chemikalien stieg in den
Jahrzehnten seit 1950 um etwa das 50-Fache.
Besonders die Bandbreite dieser Chemikalien wächst heute schneller als je zuvor. Einige dieser
freigesetzten Stoffe sind giftig, andere, wie Antibiotika oder hormonähnliche Stoffe im Abwasser,
haben unerwünschte Effekte in der Umwelt, und wieder andere sind quasi unzerstörbar und
sammeln sich unaufhaltsam in der Umwelt an – zum Beispiel die fluorhaltigen PFAS
(Perfluoralkylchemikalien), die sich in fast allen Lebensmitteln wiederfinden.
Nur von einem kleinen Bruchteil ist bisher bekannt, welche Auswirkungen sie auf Organismen und
Ökosysteme haben.
Obwohl die Verschmutzung mit künstlichen Chemikalien bereits 2009 als eine der planetarischen
Grenzen bezeichnet wurden, war bisher schlicht unbekannt, wo die Menschheit relativ zu dieser
Grenze steht. Es gibt zwar viele Beispiele beeindruckender chemischer Verschmutzung wie etwa Mikroplastik,
das inzwischen buchstäblich überall hingelangt, oder Industriechemikalien, die sich im Blut aller
Menschen aufspüren lassen. Aber es ist absolut nicht klar, wie gravierend die Schäden wirklich sind
und ob sich ihre Gesamtheit zu einem existenziellen Problem addiert.
Tatsächlich gibt es keinen einfachen Maßstab dafür – die tatsächliche Bedrohung durch all diese Stoffe
ist unbekannt. Denn das Kernproblem ist ja, dass es sich um sehr viele unbekannte Stoffe mit unbekannten
Effekten handelt. Deswegen entschied sich das Team um Persson für einen quasistatistischen Ansatz:
Wenn man die künstlichen Stoffe und ihre Effekte nicht überwacht, untersucht und gegebenenfalls unter
Kontrolle halten kann, dann wird einer von ihnen irgendwann eine existenzielle Gefahr werden, wenn
man nur genug produziert. Und das ist nach Ansicht der Arbeitsgruppe die gegenwärtige Situation.
Die Schlussfolgerung: Wenn sich nichts ändert, geht es irgendwann schief. Die Verschmutzung der
Umwelt mit künstlichen Substanzen ist eine von insgesamt neun planetarischen Grenzen, die in der
Veröffentlichung von 2009 benannt wurden. Als sicher überschritten gelten dort außerdem die
Belastungen der geochemischen Stickstoff- und Phosphorkreisläufe durch den Menschen sowie
die mittlere Aussterberate. Außerdem sehen Fachleute bei Landnutzung und Klimawandel die
Grenze in Reichweite. Als derzeit noch unkritisch gelten Wassernutzung, Ozeanversauerung und
die Ozonlöcher. Die Rolle der atmosphärischen Aerosole ist bisher nicht berechnet worden.
Die Erde in 100 Jahren….wenn wir so weiter machen?
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Dienstag, 01/03/2022
Entscheidende Jahre für die Welt
Der neue IPCC-Bericht ist so politisch wie nie zuvor.
Und er fordert: Artenschutz ist Klimaschutz. Der Erhalt der Biodiversität sei so wichtig wie die Reduktion von Treibhausgasen.
Mehr Warnung geht nicht: Der Klimawandel treffe Mensch und Natur stärker als prognostiziert, und seine Folgen
würden früher eintreten als prognostiziert: Das ist die Kernbotschaft des am Montag vorgelegten zweiten Teils des
sechsten Sachstandsberichts des Weltklimarats (IPCC). Die Erderwärmung habe verheerende Folgen für alle Bereiche
des Lebens. Darum müssten die Regierungen der 195 Staaten der Klimarahmenkonvention umgehend handeln.
Wie sich das Allerschlimmste noch verhindern lässt, skizzieren die weltweit führenden Klimaexperten in Form von
Lösungsansätzen: Naturschutz steht für sie auf Augenhöhe mit der Reduktion von Treibhausgasen, auch eine
größere soziale Gerechtigkeit sehen sie als entscheidende Voraussetzungen dafür an, einen lebenswerten Planeten
für alle zu erhalten. Der bislang politischste aller sechs IPCC-Berichte gibt den Staaten Rückenwind, die bei der
bevorstehenden Weltbiodiversitätskonferenz den Schutz von mindestens 30 Prozent der Erde und der Ozeane durchsetzen
wollen.
»Alles Leben auf der Erde – von den Ökosystemen bis zur menschlichen Zivilisation – ist durch den Klimawandel
gefährdet«, heißt es in dem Bericht, der IPCC-Arbeitsgruppe II, der sich mit »Folgen, Anpassungen und Verwundbarkeit«
durch den Klimawandel befasst. »Sowohl das Ausmaß des Klimawandels als auch die Schwere seiner Folgen sind
größer als in früheren Bewertungen angenommen«, bilanzieren die Wissenschaftler. Wo sich bereits Veränderungen
zeigen, lassen sie sich immer eindeutiger dem Klimawandel als Ursache zuordnen.
»Halbe Sachen sind keine Option mehr«
Schon im ersten Teil des neuen Sachstandsberichts des IPCC, der im August 2021 erschienen ist, hatten die
Autorinnen und Autoren deutlich gemacht, dass sich die Welt auf eine Zeit mit sehr viel mehr Stürmen, Bränden,
Dürren und Hochwasserkatastrophen einrichten muss – selbst dann, wenn es doch noch gelingen sollte,
die Erderwärmung auf weniger als 1,5 Grad zu beschränken. Nun bekräftigt der Rat die Warnung, dass
sich das Zeitfenster zum Handeln immer schneller schließe. »Dieser Bericht ist eine eindringliche Warnung
vor den Kosten der Passivität«, sagt IPCC-Chef Hoesung Lee. »Halbe Sachen sind keine Option mehr.«
Auch der Vorsitzende der Arbeitsgruppe II, Hans-Otto Pörtner, sieht als »die ganz dicke Botschaft« des
neuen Berichts, »dass sich das Zeitfenster zum Handeln schließt und wir keine Zeit haben zu warten«.
Was die Staaten in den Jahren bis 2030 beschließen und umsetzen, würde darüber entscheiden, wie hart der
Klimawandel ausfalle, sagt Pörtner. Fortschritte sieht die Arbeitsgruppe II am ehesten noch bei den
Anpassungsmaßnahmen, mit denen sich Staaten und Gemeinschaften vor den Folgen der Erwärmung schützen.
Diese seien aber regional zu unterschiedlich verteilt und insgesamt nicht ausreichend.
Die Hälfte der Erdbevölkerung lebt im Risiko
Während die Arbeitsgruppe I für ihren Bericht im Sommer 2021 neue Temperaturszenarien entwickelte
und die Wahrscheinlichkeit ihres Eintretens berechnete, hatten die 270 Autorinnen und Autoren der
Arbeitsgruppe II einen anderen Arbeitsauftrag: Sie beschreiben in ihrem Bericht, wie sich die
Klimaveränderungen auf die Umwelt auswirken und welche Erfolgschancen die verschiedenen Maßnahmen
zur Anpassung an die nicht mehr abwendbaren Folgen haben. Dazu haben die Fachleute aus 67 Ländern
mehr als 34 000 wissenschaftliche Studien ausgewertet.
»Die Risiken des Klimawandels sind größer, als wir bisher gedacht haben«, erläutert Pörtner. Dies gelte für
alle Weltregionen und in allen Lebensräumen – »in den Tiefen der Ozeane ebenso wie auf den Gipfeln der
höchsten Berge, in ländlichen Gebieten ebenso wie in den Städten«, stellt der Bericht fest. Dabei sind die
Gefahren nicht gleichmäßig verteilt: In vielen ärmeren Ländern und den besonders betroffenen Regionen
bedrohe der Klimawandel das gesamte Gemeinwesen eines Staats. In den entwickelteren Staaten dagegen
zeichne sich ab, dass vor allem einzelne Gruppen leiden werden. Dazu zählen etwa marginalisierte und sozial
schwächere Schichten. Kommen dann noch innere Konflikte hinzu wie in Syrien oder Afghanistan, dann sei
das Risiko besonders hoch. Insgesamt leben dem Bericht zufolge derzeit bis zu 3,6 Milliarden Menschen in
einem Umfeld, das durch den Klimawandel stark gefährdet ist. Das ist fast die Hälfte der Weltbevölkerung.
Selbst im optimistischsten Szenario, in dem der globale Temperaturanstieg auf 1,5 Grad gebremst wird,
müsse sich die Welt in den nächsten zwei Jahrzehnten auf noch mehr Dürren, Hochwasser und Großbrände
einstellen. Jedes weitere Zehntelgrad verschlimmere diese Auswirkungen weiter – einige davon wird die
Menschheit dann sogar nicht mehr rückgängig machen können. Daher seien die nächsten Jahrzehnte
entscheidend, um die Klimaanpassung voranzutreiben. Dies gelte besonders für Städte, in denen bereits
jetzt die Hälfte und bald 70 Prozent aller Menschen leben. Als zentrale Anpassungsmaßnahmen nennen
die IPCC-Experten Veränderungen beim Hausbau, die Begrünung von Städten, eine Abkehr vom Individualverkehr
und eine größere soziale Gerechtigkeit, um einen gleichberechtigten Zugang zu Gütern zu schaffen, die durch
die Klimakrise in einigen Regionen knapp würden: etwa Wasser, Gesundheitsversorgung und Lebensmittel.»
Die gute Botschaft:
Wir können etwas tun und viel erreichen, wenn wir rasch handeln«(IPCC-Leitautorin Daniela Schmidt)
Viele Risiken auch für Europa
»Europa erwärmt sich schneller als der globale Durchschnitt«, betont die Leitautorin des Europa-Kapitels
Daniela Schmidt. Die Liste der Kernrisiken ist lang: Durch Hitzewellen werden mehr Menschen sterben,
die Landwirtschaft wird unter Hitzestress und Dürren leiden, die Gemeinden unter Wassermangel einerseits
und häufigeren Hochwasserlagen anderseits. Küstenregionen müssen mit dem Anstieg des Meeresspiegels rechnen.
Auch hier wachse die Gefahr wie in anderen Bereichen mit jedem Zehntelgrad Temperaturerhöhung deutlich,
rechnet der Sachstandsbericht vor: Steigt die Erwärmung um 3 Grad Celsius, seien dreimal so viele Hitzeopfer
zu erwarten wie bei einer Begrenzung des Anstiegs auf 1,5 Grad. Steige sie gar über die drei Grad hinaus,
stoße Europa an die Grenzen der Anpassungsfähigkeit sowohl jedes einzelnen Menschen wie auch des
Gesundheitssystems, warnt der Report. Für viele Tier- und Pflanzenarten hier zu Lande ist dagegen schon
bei einem 1,5-Grad-Anstieg die Grenze der Anpassungsfähigkeit überschritten. Die Folge: Mit ihrem
Lebensraum verschwinden auch die Arten selbst oder werden seltener, die Artenzusammensetzung der
europäischen Ökosysteme an Land und im Meer werden sich dauerhaft und irreversibel verändern.
In ganz Europa wird nach Einschätzung der Fachleute die Waldbrandgefahr steigen. Auch das gefährde
die Artenvielfalt und führe zu zusätzlichen Treibhausgasemissionen.
Um besser mit den zu erwartenden Rekordtemperaturen klarzukommen, schlagen die Experten unter anderem
vor, die Innenstädte stärker zu begrünen, sparsamer mit Wasser umzugehen, zum Beispiel durch eine verbesserte
Wasseraufbereitung und den Anbau weniger wasserzehrender Kulturen in der Landwirtschaft.
Im Hochwasserschutz sollten die europäischen Länder verstärkt auf naturbasierte Methoden setzen,
etwa den Schutz von Auen. Dadurch würden Städte vor Hochwasser geschützt, die Artenvielfalt erhalten
und Kohlenstoff in der Natur eingelagert.
Das sind nun wahrlich keine ganz neuen Ideen. Seit Jahren sind sie im Gespräch und in der Planung.
Doch getan worden sei bislang zu wenig, zumindest in vielen Teilen Europas, warnt die IPCC-Arbeitsgruppe II.
Insbesondere für das Szenario eines Anstiegs um mehr als 1,5 Grad. »Die gute Botschaft unseres Berichts ist aber:
Wir können etwas tun und viel erreichen, wenn wir rasch handeln«, sagt Schmidt.
Schulterschluss zwischen Klima- und Biodiversitätsschutz
So ausführlich wie kein IPCC-Bericht zuvor beschäftigt sich der Report mit der Wechselwirkung von Klimawandel
und Artensterben. Erfolgreich lasse sich der Klimawandel nur dann bekämpfen, wenn gleichzeitig auch die
Ökosysteme geschützt und die biologische Vielfalt erhalten werde. Wo Wälder gerodet, Moore entwässert und
Ökosysteme ausgebeutet werden, verliere die Natur ihre Fähigkeit, Treibhausgase zu speichern. Doch von dieser
natürlichen Speicherwirkung ist die Menschheit abhängig: Ohne die Fähigkeit der Regenwälder, Moore und Ozeane,
große Mengen an CO2 aus der Atmosphäre zu ziehen, wäre die globale Durchschnittstemperatur bereits jetzt schon
in Schwindel erregende Höhen gestiegen. Verlieren diese Ökosysteme diese Wirkung, wird die Menschheit ihren
Treibhausgasausstoß noch radikaler reduzieren müssen.
Moore und Wälder – das sind in den Augen des Weltklimarats die Verbündeten im Kampf gegen den Klimawandel.
Der Biodiversitätsschutz stehe auf Augenhöhe mit der Verringerung des Treibhausgasausstoßes.
Darum plädiert der IPCC in seinem neuen Sachstandsbericht für eine Konzentration auf einen naturbasierten Klimaschutz.
Das Konzept sieht vor, solche Lebensräume zu erhalten, die einerseits überlebenswichtige Refugien für viele Tiere und
Pflanzen darstellen und andererseits große Mengen von Kohlenstoff speichern. Das sind an Land etwa alte Wälder,
Moore oder Grünland und in Küsten- und Meereslebensräumen Seegraswiesen oder Mangrovenwälder. Wissenschaftler
gehen davon aus, dass über naturbasierte Lösungen etwa ein Drittel der Treibhausgaseinsparungen erreicht werden können,
die für das Erreichen des 1,5-Grad-Ziels nötig sind. Dies gelte aber nur, wenn gleichzeitig sofort der Treibhausgasausstoß
radikal reduziert werde. Auch die neue Bundesumweltministerin Steffi Lemke hat in diesem Sinn die Vorlage eines
milliardenschweren Aktionsplans zum naturbasierten Klimaschutz angekündigt.
»Es gibt immer mehr Belege dafür, dass die Klimarisiken für den Menschen durch die Stärkung der Natur verringert
werden können«, begründet der IPCC sein Plädoyer für naturbasierte Lösungen. Auch in Städten könne durch
mehr Parks, Teiche und Straßenbegrünung Abkühlung und Lebensqualität gleichzeitig erreicht werden.
Der IPCC spricht sich in diesem Zusammenhang dafür aus, 30 bis 50 Prozent der Erdoberfläche für die Natur zu
reservieren. Er stützt damit eine Kernforderung zahlreicher Staaten für die bevorstehende Weltbiodiversitätskonferenz.
Schlechte Aussichten für Eisbären, Robben und Pinguine
Dürre, Überschwemmungen und Hitzewellen setzten Tieren und Pflanzen aber bereits heute klimatischen
Bedingungen aus, die sie seit mindestens Zehntausenden von Jahren nicht erlebt hätten. Auf ihrer Hitzeflucht
wanderten alle Organismen, die es noch können, immer schneller in Richtung der Pole, die Berge hinauf
oder in tiefere Gewässer. So verschob sich der Verbreitungsschwerpunkt der europäischen Vogelarten
in den letzten 30 Jahren im Mittel um 28 Kilometer nordwärts, also etwa um einen Kilometer pro Jahr.
»Viele Arten stoßen an die Grenzen ihrer Anpassungsfähigkeit an den Klimawandel, und diejenigen,
die sich nicht schnell genug anpassen oder bewegen können, sind vom Aussterben bedroht«, konstatiert der
Bericht. Unklar sei, wann die Ökosysteme die besonders gefürchteten Kipppunkte überschreiten.
Aber im Grundsatz gelte: Je mehr und stärkere Extremereignisse es gebe, desto eher würden die kritischen
Schwellen erreicht. Studien haben gezeigt, dass klimawandelbedingte Abwärtsspiralen bereits bei viel
geringeren Störungen einträten, als die Wissenschaft es noch vor Kurzem erwartet habe.
Als realistisch halten viele Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler derzeit eine Erwärmung um 2 Grad.
Das hieße aber, dass innerhalb der Lebensspanne eines heute neugeborenen Menschen fast jede fünfte an
Land lebende Tier- und Pflanzenart vom Aussterben bedroht wäre. Viele Arten der Polarregionen wie
Pinguine, Robben und Eisbären sind ebenso wie die tropischen Korallenriffe und Mangrovenwälder
sogar noch unter dieser Grenze ernsthaft bedroht, warnt der Bericht. Erwärmt sich die Erde bei ungebremst
hohem Treibhausgasausstoß sogar um 4 Grad stünde jede zweite Pflanzen- oder Tierart innerhalb eines
Menschenlebens vor dem Aus.
Dreiklang für »klimaresiliente Entwicklung«
Als »Lösungsweg« schlägt der IPCC einen Dreiklang aus Anpassungsmaßnahmen, einem strikten Reduktionskurs
von Treibhausgasemissionen und der Erhaltung der Natur vor. Diese drei Komponenten bildeten gemeinsam den
Kern einer »klimaresilienten Entwicklung« und müssten in das Zentrum aller politischen Entscheidungen gestellt
werden –in der kleinen Kommune genauso wie im großen Staatenbündnis.
Der Klimarat wirkt im Bericht seiner Arbeitsgruppe II so politisch wie nie zuvor. Bei den zweiwöchigen virtuellen
Verhandlungen über die rund 35 Seiten starke Zusammenfassung für die Politik hat es Insidern zufolge
vernehmlich geknirscht, was sich auch in der Verzögerung der Veröffentlichung niedergeschlagen hat. Das ist kein
Wunder, denn diese Zusammenfassung muss von den Regierungsvertretern sämtlicher IPCC-Mitgliedsländer
einstimmig mitgetragen werden. Und ganz ähnlich wie bei den derzeit laufenden Verhandlungen zum neuen
Weltbiodiversitätsabkommen lassen sich aus den Befunden der Arbeitsgruppe II direkte Forderungen an die
Politik ableiten, etwa die nach Unterschutzstellung von Teilen der Erde oder einem Abholzungsstopp in Wäldern.
Die Ergebnisse der Arbeitsgruppe II seien »politikrelevanter als die Verhandlungen über die physikalischen
Grundlagen der Erderwärmung«, sagt Pörtner diplomatisch. Themen wie das Verhältnis zwischen Industrie- und
Entwicklungsländern, des Naturschutzes und der historischen Verantwortung für die Klimakrise hätten im
Hintergrund eine Rolle gespielt, »und die Länder haben da ihre politischen Interessen auf den Tisch gepackt.«
Und auch der Krieg in der Ukraine hat die Verhandlungen nicht unberührt gelassen. Zwar gebe der IPCC als
Institution keine Stellungnahme zu diesem politischen Konflikt ab, um den Klimadialog aller beteiligter Staaten
nicht zu gefährden, sagt Pörtner. »Das Leiden der Menschen in der Ukraine wurde aber natürlich wahrgenommen«,
betonte er. Die ukrainische Delegation habe die Lage im Land sehr eindringlich geschildert und dafür
sehr viel Solidarität erfahren. Auch von russischer Seite gab es Pörtner zufolge
Solidaritätsbekundungen, »die sehr deutlich gemacht haben, dass das Handeln der
Regierung nicht unbedingt die Vorstellungen des gesamten Landes widerspiegelt«.
Dekarbonisierung des Energieträgers erzeugt
Wasserstoff
Konfiguration KWK-Modus erreicht 90% el/th
Wirkungsgrad
LNG als Energieträger sorgt für Standort-
Unabhängigkeit
Redundanzen sorgen für Energiesicherheit und
Zuverlässigkeit
Mittwoch, 02,02,2022 Wasserstoff green MWh € 234,90 Hydex 02/02/2022
Sonnenstrom von der Raumstation…..2050
Solarkraftwerke in der Erdumlaufbahn waren lange Zeit reine Sciencefiction.
Doch nun sind sie technisch in Reichweite.
Sie könnten unabhängig von Wetter und Tageszeit Energie zur Erde schicken.
In der Sciencefiction tauchte die Idee schon früh auf: In der Kurzgeschichte
»Vernunft«des Autors Isaac Asimov von 1941 wird auf einer Raumstation
fernab der Erde die Energie der Sonne aufgefangen und dann als konzentrierter
Strahl zur Erde geschickt. Das Konzept klingt noch immer nach Sciencefiction,
aber im Dezember 2021 brachte die Europäische Raumfahrtagentur Visionäre und
Experten auf dem Feld der Solarkraftwerke im All zusammen, die allesamt die
Einschätzung von Gastgeber Leopold Summerer teilten, dem
Leiter für fortgeschrittene Konzepte bei der ESA: »Das Konzept ist bereit für
einen industriellen Ansatz.«
Bis heute ähneln alle Entwürfe den ersten technischen Studien zur Solarkraft im All,
die 1968 erschienen:
In der geostationären Umlaufbahn, und somit immer über der gleichen Region auf der
Erde schwebend, müsste eine mehrere Quadratkilometer große Struktur aus tausenden
Fotovoltaik-Modulen installiert werden.
Die hier gewonnene Energie würden Solarkraftwerke dann in Mikrowellen umgewandelt
in einem gebündelten Strahl zur Erde übertragen.
Die große Entfernung von 36 000 Kilometern und selbst die dichten Luftmassen und Wolken der
Atmosphäre würden den Strahl nur leicht abschwächen. Am Boden wiederum würde die
Strahlung von einer Mikrowellen-Antenne aufgefangen werden, einem Netzwerk aus so
genannten Dipolantennen, also kleinen aufgerichteten Drähten. Diese müssten auf einer
Fläche von wenigen Quadratkilometern verteilt stehen. Die Fläche ließe sich aber zeitgleich
landwirtschaftlich nutzen:
Weil der Strahl auf eine so große Fläche aufgeweitet wird, können die Mikrowellen im
Umfeld wederMenschen noch Tieren oder Pflanzen schaden.
Die Energie wäre immer verfügbar
Die Technik könnte ein Problem der globalen Energiewende hin zu Netto-Null-Emissionen im Jahr
2050 lösen, worauf bei der ESA-Konferenz ein Vertreter der Internationalen Energieagentur hinwies.
Nachts und bei ruhigem Wetter im Winter mangelt es an den global wichtigsten erneuerbaren
Energiequellen Sonne und Wind. Im geostationären Erdorbit ist dagegen immer Tag, und das
Kraftwerk im All könnte jederzeit gleichmäßig Energie liefern.
Zwar könnte man überschüssigen Strom auch mit massiv ausgebauten Großbatterien speichern,
um sonnen- und windarme Zeiten zu überbrücken. Doch heute verfügbare Stromspeicher brauchen
viele Jahre, um sich überhaupt zu amortisieren. Solarkraftwerke im All sind dagegen
ressourcenschonender:
Die Energie von dutzenden Raketenstarts wäre schon nach einigen Wochen der Operation wieder
eingespielt. Energie aus dem Orbit könnte dazu in den Stromnetzen die Grundlast liefern und damit
jene Rolle übernehmen, die heute Kohle- und Kernkraftwerke spielen.
Warum orbitale Solarkraftwerke bis heute kaum in Erwägung gezogen wurden, hängt mit ihren
Dimensionen zusammen. »Man kann sie nicht klein bauen«, sagt Leopold Summerer,
»weil die Antennen im All eine gewisse Größe brauchen, um die Energie zu übertragen.
Das ist einfach Physik.«
Diese Einschränkung macht Anlagen von ein bis zwei Gigawatt nötig, vergleichbar mit der
Leistung eines Kernkraftwerks auf der Erde. Dafür wären im All Fotovoltaik-Zellen und
Sendeanlagen auf einer Fläche von 15 Quadratkilometern nötig. Selbst bei Leichtbauweise
käme eine Masse von 7600 Tonnen zusammen. Das entspricht dem 17-fachen Gewicht der
Internationalen Raumstation, dem bislang größten im All montierten Einzelobjekt der Menschheit.
Neue Technik und (relativ) billige Raketenstarts machen es möglich
SpaceX-Animation „Mars-Expedition“ 2025
Derart enorme Massen in den Orbit zu bringen, wäre lange Zeit viel zu teuer gewesen.
Eine NASA-Studie ging 1997 von einem Startpreis von höchstens 400 Dollar pro ins All
befördertem Kilogramm aus, bevor der erzeugte Strom mit dem aus irdischen Kraftwerken
konkurrieren könnte. Damals lagen die Startkosten bei 20 000 Dollar pro Kilogramm.
Doch seither sind die Preise einzelner Raketen rapide gesunken. Die Preise von SpaceX,
dem aktuellen Marktführer für Raketenstarts, liegen mit wenigen tausend Dollar pro Kilogramm
nicht mehr weit vom Zielwert entfernt.
Auch die Entwicklung von Solarzellen hat in den letzten drei Jahrzehnten immense Fortschritte
gemacht.
Die neueste Generation von Fotovoltaik-Modulen für die Raumfahrt kann 30 Prozent des
einfallenden Sonnenlichts verwerten. Solche Solarzellen müssten eingerollt und gefaltet werden,
um dann im Orbit als extraterrestrisches Hightech-Origami automatisch in Form gebracht und
von Robotern montiert zu werden –denn Flüge astronautischer Monteure in den geostationären
Orbit würden die Technik zu sehr verteuern.
Auch die Wartung müsste autonom erfolgen: Weil Strahlung und Meteoriten immer wieder einzelne
Module beschädigen, wäre eine ständige Reparatur an Teilen des orbitalen Kraftwerks notwendig.
Dazu kommt die Gefahr durch Weltraumschrott, der aber im geostationären Orbit weniger riskant ist
als auf niedrigen Bahnen, weil sich hier die meisten Teile mit annähernd gleicher Geschwindigkeit
bewegen.
Das wichtigste Problem: Die Übertragung zur Erde
Die wohl größten Fragen wirft derzeit noch die Übertragung mittels Mikrowellen zum Boden auf.
Nach Jahrzehnten der Laborversuche gelang es zwar 2008 einem Team von japanischen und
US-amerikanischen Forschern, kleinere Energiemengen zwischen zwei Vulkanbergen von Hawaii
über 148 Kilometer zu übertragen. Doch im All müsste eine vielfach stärkere Antenne konstruiert
werden.
Denkbar wäre, in die einzelnen Fotovoltaik-Module kleine Mikrowellenantennen einzubauen,
die dann über eine Software zu einem konzentrierten Strahl zusammengeschaltet werden.
Solche phasengesteuertenAntennen sind in der Radartechnik weit verbreitet, müssten aber zur
exakten Übertragung zum Erdboden millimetergenau zueinander ausgerichtet werden,
was bei einer quadratkilometergroßen und hauchdünnen Struktur mitten im Orbit nicht ganz
einfach wäre.
Außerdem wirft die Mikrowellentechnik auch politische Fragen auf. Die Strahlung könnte den
Funkverkehr am Boden und von anderen Satelliten stören, während bereits heute Funkfrequenzen
knapp sind und deren internationale Regulierung immer schwieriger wird. Dennoch plant
Chinas Regierung, schon bis 2030 ein erstes Versuchskraftwerk im All zu errichten.
Auch in den USA, Japan, Australien und Südkorea arbeiten Gruppen an einzelnen Komponenten der
Solarkraftwerke. So weit ist Europa noch nicht. Abgesehen von Großbritannien gibt es hier keine
Anstrengungen.
Für Leopold Summerer liegt die erste Hürde daher an einer anderen Stelle: »Ein solches
Kraftwerk ist kein klassisches Projekt für eine Raumfahrtagentur«, sagt er. Stattdessen müssen nun
Energieunternehmen erkennen, dass die Beschäftigung mit dem Weltraum nicht nur mit
Sciencefiction zu tun hat.
Wir entwickeln und installieren High Performance Brennstoffzellen-Kraftwerke BZKW
Skalierbare Leistungsklassen 400 kWel-30 MWel skalierbare thermische- und H²-Leistung
Modulare Anlagenkonzepte, Konzeptionen der technisch-digitalen Lösungen
Hard-und Software Tools für Installierung, Betrieb und Wartung
Proprietäre KI-Lösungen in der Betriebsführung, Minimierung potentieller Störungen
Digitaler Fernzugriff, 100 % Anlagenverfügbarkeit, Konzeptionen der digital-technischen Anforderungsprofile
Wasserstoff green € 259,09/MWh 07,01,2022
Freitag, 07,01,2022 Wissenschaft 2022
Ein Jahr voll Omikron, Mondmissionen und Teilchenphysik
Das Jahr 2022 verspricht, aufregend zu werden. Man darf sich auf diverse Raumfahrten, bessere Impfstoffe,
Marsreisen und mehr Klimaschutz freuen. Machen Sie sich bereit für spannende Forschung!
Es gibt was zu berichten. Vieles sogar. Denn schon jetzt zeichnet sich ab, dass Forschung und Wissenschaft im
Jahr 2022 liefern werden. Im Fokus wird sicherlich das Coronavirus mit seinen Varianten wie Omikron stehen.
Welche Impfstoffe noch zu erwarten sind, ist eine der großen Fragen des dieses Jahres. Doch auch
in der Teilchenphysik macht man sich bereit: Am Teilchenbeschleuniger LHC will man wieder loslegen,
Gravitationswellendetektoren warten auf das »Go«. Und die USA, Russland und auch Südkorea wollen zum Mond.
Aber beginnen wir mit einer unbequemen Wahrheit:
Die Pandemie wird andauern
Während die Covid-19-Pandemie weltweit ins dritte Jahr geht und kein Ende in Sicht ist, besteht die unmittelbare
Herausforderung darin, die Auswirkungen der sich schnell ausbreitenden Omikron-Variante besser zu verstehen.
Erste Ergebnisse deuten darauf hin, dass Impfstoffe gegen Omikron weniger wirksam sind. Unklar ist zudem, ob die
Variante öfter zu schweren Verläufen führt als andere.
Es ist zu erwarten, dass weitere Sars-CoV-2-Varianten entstehen. Sie zu beobachten und zu erforschen, wie sich das
Virus nach einer Infektion langfristig auswirkt, wird ebenfalls zum Alltag von Forschenden im Jahr 2022 gehören.
Wohlhabende Länder haben damit begonnen, ihre Bevölkerung zu boostern. Dabei hat fast die Hälfte der Weltbevölkerung
noch keine einzige Dosis eines Impfstoffs erhalten. Eine große Frage ist, ob die Pharmaunternehmen auf Patente verzichten
oder andere Maßnahmen ergreifen werden, um ihre Impfstoffe für Länder mit geringem Einkommen erschwinglicher zu
machen und so die riesige Lücke in der weltweiten Versorgung zu schließen.
In der Zwischenzeit wird man wohl weiter über die Ursprünge des Virus diskutieren. Die Weltgesundheitsorganisation
bemüht sich einmal mehr um die Lösung des Rätsels und hat ein Team von 26 Wissenschaftlern ernannt.
Impfstoffe werden aufgerüstet
Impfstoffentwickler konzentrieren sich auf die nächste Generation von Impfstoffen zum Schutz gegen das sich
rasch entwickelnde Coronavirus. Im kommenden Jahr könnten Impfstoffe auf der Basis von mRNA entwickelt werden,
die auf bestimmte Varianten abzielen.
Derweil hoffen Vertreter des öffentlichen Gesundheitswesens darauf, dass Vakzine relevanter werden, die andere
Technologien verwenden. Mittel auf Proteinbasis sind eine konventionellere Art der Immunisierung – einige nutzen
Ärztinnen und Ärzte seit Jahrzehnten gegen Krankheiten wie Hepatitis und Gürtelrose – und haben sich im Jahr 2021 in den
klinischen Versuchen der Phase III von Covid-19 als viel versprechend erwiesen. Impfstoffe auf DNA-Basis sind billiger
in der Herstellung als mRNA-Impfstoffe und erfordern keine Kühllagerung, was sie zu einer guten Alternative für Länder
mit niedrigem Einkommen macht.
Auch für andere bedeutsame Viren und Krankheiten wie HIV, Malaria und Borreliose werden Fortschritte bei Impfstoffen erwartet.
Festtage für Physikerinnen und Physiker
Der Large Hadron Collider (LHC) am europäischen Labor für Teilchenphysik CERN bei Genf war für mehrere Jahre außer
Betrieb, im Juni soll es wieder losgehen. Die wichtigsten Experimente des LHC, ATLAS und CMS, hat man aufgerüstet
und um zusätzliche Schichten von Detektorkomponenten erweitert. Fortan können Teams daher mehr Daten aus den
40 Millionen Protonenkollisionen sammeln, die jede Komponente pro Sekunde erzeugt.
Zudem werden die vier Gravitationswellendetektoren der Welt – in Japan, Italien und den USA – derzeit aufgerüstet.
Schon bald soll eine neue Beobachtungsreihe beginnen.
An der Michigan State University in East Lansing wird die Anlage für »Rare Isotope Beams« voraussichtlich Anfang 2022 in
Betrieb gehen. Mit dem 730 Millionen US-Dollar teuren mehrstufigen Beschleuniger sollen tausende neuer Isotope bekannter
Elemente synthetisiert und die Kernstruktur sowie die Physik von Neutronensternen und Supernova-Explosionen untersucht werden.
Man fliegt wieder zum Mond
Eine wahre Armada von Orbitern und Landegeräten von Raumfahrtagenturen und privaten Unternehmen soll 2022 zum Mond
aufbrechen. Die NASA wird mit dem Orbiter »Artemis I« den ersten Test des längst überfälligen Startsystems durchführen,
das Astronauten auf die Mondoberfläche zurückbringen soll. Und der »Capstone«-Orbiter der Behörde wird Experimente zur
Vorbereitung der ersten Raumstation durchführen, die den Mond umkreisen soll. Gateway genannt.
Indiens dritte Mondmission Chandrayaan-3 soll als erstes Gerät der Nation eine weiche Landung – ohne Beschädigung des
Raumfahrzeugs – absolvieren und wird einen eigenen Rover mitführen. Auch Japan wird mit der SLIM-Mission seine erste
weiche Landung auf dem Mond versuchen, und Russland will mit der Landefähre Luna 25 an den Ruhm des sowjetischen
Mondprogramms anknüpfen. Der Korea Pathfinder Lunar Orbiter wird Südkoreas eigene Monderkundung einleiten.
Auf privater Seite startet das in Tokio ansässige Unternehmen ispace den Lander Hakuto-R, der den Mondrover Rashid der
Vereinigten Arabischen Emirate tragen wird. Zwei US-amerikanische Unternehmen, Astrobotic Technology in Pittsburgh,
Pennsylvania, und Intuitive Machines in Houston, Texas, bereiten Sonden vor, die NASA-Instrumente auf die Mondoberfläche
bringen sollen.
Es geht zum Mars und zu den Sternen
Eine weitere epische Weltraumreise wird die russisch-europäische ExoMars-Mission
sein, die im September starten soll. Läuft alles nach Plan, wird sie den Rosalind-Franklin-Rover der Europäischen
Weltraumorganisation zum Mars bringen, wo er nach Spuren früheren Lebens suchen soll. Der Start war ursprünglich für 2020
geplant, wurde aber unter anderem wegen Problemen mit den Fallschirmen verschoben, die es für eine sichere Landung braucht.
China plant zudem die Fertigstellung seiner Raumstation »Tiangong« und hat dafür mehr als 1000 Experimente vorgesehen,
die von astronomischen und Erdbeobachtungen bis hin zu den Auswirkungen der Mikrogravitation und der kosmischen Strahlung
auf das Bakterienwachstum reichen.
Klimamaßnahmen
Angeregt von dem COP26-Gipfel in Glasgow, Großbritannien, werden Delegierte aus aller Welt im November 2022 in Scharm
El-Sheich, Ägypten, bei der COP27 zu einer weiteren Runde der UN-Klimagespräche zusammenkommen. Von den Ländern wird
erwartet, dass sie Klimaverpflichtungen eingehen, die mit dem Ziel des Pariser Abkommens von 2015 übereinstimmen, die globale
Erwärmung auf deutlich unter zwei Grad Celsius über den vorindustriellen Temperaturen zu begrenzen.