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Transparente Solarzelle: Fenster wird Kraftwerk PDF Drucken E-Mail
Geschrieben von: Administrator   
Freitag, den 13. Dezember 2019 um 00:00 Uhr


Transparente Solarzelle: Fenster wird Kraftwerk

Forscher stanzen in Silizium-Wafer unzählige Löcher mit Durchmesser von rund 100 Mikrometern

Normale versus transparent gestanzte Silizium-Solarzelle (Foto: unist.ac.kr)

Normale versus transparent gestanzte Silizium-Solarzelle (Foto: unist.ac.kr)

Ulsan/Seoul (pte/13.12.2019/06:00) Undurchsichtige Solarzellen werden mit einem neuen Verfahren transparent. Forscher des Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) http://unist.ac.kr haben mit Kollegen der Korea University http://korea.edu ein Verfahren entwickelt, mit dem diese opaken Zellen durchsichtig werden, ohne ihren Wirkungsgrad entscheidend einzubüßen.

Fast so klar wie Glas

Es gibt zwar heute schon transparente Zellen, doch die sind nicht sonderlich effektiv. Zudem haben sie eine rötliche Farbe, was die Nutzung etwa auf Fensterscheiben zumindest gewöhnungsbedürftig erscheinen lässt. Die Forscher stanzten in den Silizium-Wafer, auf dem die Solarzelle aufgebaut wird, unzählige Löcher mit einem Durchmesser von rund 100 Mikrometern, das entspricht der Dicke eines Haares. Dies ermöglicht es Licht, durchzudringen.

Die Löcher sind strategisch so platziert, dass das menschliche Auge das Muster nicht erkennen kann. Die Zelle erscheint beinahe so klar wie Glas. Das prädestiniert sie für den Einsatz auf Fensterscheiben. Damit ließe sich die Stromerzeugung an Fassaden um ein Vielfaches steigern. Während Silizium-Solarzellen einen Wirkungsgrad von mehr als 20 Prozent erreichen, schafft die durchlöcherte Zelle 12,2 Prozent. Das ist immer noch deutlich mehr als bisher entwickelte transparente Zellen.

Vielseitiges Silizium

"Mein Team und ich waren der Meinung, dass Silizium das beste Ausgangsmaterial zur Herstellung glasähnlicher, leistungsfähiger, langzeitstabiler und farblich neutraler Zellen sein könnte", sagt Wissenschaftler Kwanyong Seo vom UNIST. "Anfangs war es eine verrückt erscheinende Idee, weil kristallines Silizium nicht durchsichtig ist." Deshalb habe es vor seinem Team auch niemand versucht.

Die Möglichkeit, Fenster zu Generatoren zu machen, hat laut den Fachleuten mehrere Vorteile. Zum einen seien diese Flächen viel größer als die der Dächer, vor allem bei Hochhäusern. Zum anderen würden keine Flächen, die anderweitig genutzt werden können - etwa zum Anbau von Nahrungsmitteln - verschwendet. Außerdem könnten sie auch auf Autoscheiben geklebt werden, um etwa die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu erhöhen.

(Ende)
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Innovative Methode recycelt Abwärme effektiv - ermöglicht Solarzellen bis 80% Effizenz PDF Drucken E-Mail
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Freitag, den 19. Juli 2019 um 20:29 Uhr

 

Innovative Methode recycelt Abwärme effektiv

Neues Hochleistungssystem wandelt Infrarotstrahlen in Licht mit schmaler Bandbreite um

Umwandlung: System steigert Leistung von Solarmodulen (Foto: news.rice.edu)

Umwandlung: System steigert Leistung von Solarmodulen (Foto: news.rice.edu)

Houston (pte/16.07.2019/06:10) Forscher der Rice University http://rice.edu können Abwärme nun äußerst effizient recyceln. Der neue Ansatz basiert auf einer speziellen Anordnung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen, durch die Strahlung im mittleren Infrarotbereich kanalisiert wird. Dies erhöht die Effizienz von Solarenergiesystemen deutlich. Die Methode hat das Potenzial, den Wirkungsgrad von Solarmodulen von 22 Prozent auf ein Maximum von 80 Prozent zu steigern.

Licht in Strom umgewandelt

Zum Einsatz kommen eine Reihe von Hohlräumen, die sich in einen Film aus ausgerichteten Kohlenstoff-Nanoröhren befinden. Optimiert absorbiert die Folie thermische Photonen und emittiert Licht in einer schmalen Bandbreite, das sich als Strom recyceln lässt. Bei der Erfindung handelt es sich um einen thermischen Emitter, der intensive Wärme absorbiert, die sonst in die Atmosphäre abgegeben würde, sie in eine schmale Bandbreite umwandelt und als Licht abgibt, das in Strom umgewandelt werden kann.

Die angeordneten Nanoröhrchen sind Leitungen, die Abwärme aufnehmen und in Photonen mit schmaler Bandbreite umwandeln. Da Elektronen in den Nanoröhrchen nur in eine Richtung wandern können, sind die ausgerichteten Schichten in diese Richtung metallisch und isolieren gleichzeitig in der senkrechten Richtung. Dabei handelt es sich um einen Effekt, den die Forscher als hyperbolische Dispersion bezeichnen. Thermische Photonen können den Film aus jeder Richtung treffen, aber nur über eine Richtung verlassen.

Äußerst temperaturbeständig

"Indem wir die gesamte vergeudete Wärmeenergie in einen kleinen Spektralbereich pressen, können wir sie sehr effizient in Strom umwandeln", schildert Gururaj Naik von der Rice University. "Die theoretische Vorhersage ist, dass wir 80 Prozent Effizienz erreichen können", fügt er hinzu. Kohlenstoff-Nanoröhrchen eignen sich für diese Aufgabe, da sie Temperaturen bis zu 1.700 Grad Celsius standhalten.

(Ende)
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Zuletzt aktualisiert am Freitag, den 19. Juli 2019 um 20:31 Uhr
 
Wertvoller Dünger kommt aus der Kläranlage PDF Drucken E-Mail
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Montag, den 15. Juli 2019 um 18:58 Uhr

Wertvoller Dünger kommt aus der Kläranlage

EPFL-Forscher optimieren Osmotische Destillation zur Reinigung von kommunalen Abwässern

Océane Hammes (links) und Lucas Ott im Labor (Foto: Alain Herzog, epfl.ch)

Océane Hammes (links) und Lucas Ott im Labor (Foto: Alain Herzog, epfl.ch)

Lausanne (pte/15.07.2019/12:30) Océane Hames und Lucas Ott von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) http://epfl.ch haben einen Weg gefunden, Stickstoff aus Abwässern so stark zu konzentrieren, dass sich dieser letztlich als Dünger nutzen lässt. Sie verbesserten ein Verfahren, das seit 2016 in der Kläranlage im Schweizerischen Vaud genutzt wird. Die Konzentration war allerdings mager.

Sättigungsgrenze erreicht

Die Studenten orientierten sich an einem Verfahren der Lebensmittelindustrie, der Osmotischen Destillation. Diese wird gewöhnlich genutzt, um Fruchtsäfte schonend zu konzentrieren. Hames und Ott modifizierten das Verfahren, sodass sich der Gehalt an Stickstoffverbindungen aufkonzentriert. Sie erreichten mit 40 Gramm pro Liter nahezu die Sättigungsgrenze.

Getestet wurde das optimierte Verfahren mehrere Tage lang im Labor. Hier bestimmten die Forscher alle Parameter, die nötig sind, um eine solche Anlage für große Durchflüsse zu konstruieren. Die Studenten nutzten als Basisgerät eine Pilotanlage, die Membratec zur Verfügung gestellt hatte, ein auf die Herstellung von Membranen spezialisiertes Unternehmen aus dem Sierre. Sie besteht aus zwei 25-Liter-Tanks, Pumpen und zwei metallischen Zylindern, in denen sich spezielle Membranen befinden. Diese lassen Gase wie Ammoniak passieren, aber keine Flüssigkeiten. Der Dampfdruck, der sich zwischen den beiden Flüssigkeiten aufbaut, treibt das Gas durch die Poren der Membran.

In jede Kläranlage einbaubar

Das Verfahren lässt sich laut den Forschern in jede existierende Kläranlage integrieren. Das könnte helfen, den Stickstoffgehalt im Auslauf zu reduzieren. Er ist nicht nur für übermäßiges Pflanzenwachstum verantwortlich, sondern letztlich auch für den vielerorts zu hohen Gehalt an Nitrat im Trinkwasser, der mit hohem technischen Aufwand gesenkt werden muss.

(Ende)
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Zuletzt aktualisiert am Montag, den 15. Juli 2019 um 19:07 Uhr
 
Solarauto parkt autonom an sonnigem Plätzchen PDF Drucken E-Mail
Geschrieben von: Administrator   
Montag, den 08. Juli 2019 um 05:37 Uhr

Solarauto parkt autonom an sonnigem Plätzchen

Entwicklung der TU Eindhoven als erste "Ladestation auf Rädern"

Noch etwas Sonne: Da steht "Stella Era" gut (Foto: Bart van Overbeeke)

Noch etwas Sonne: Da steht "Stella Era" gut (Foto: Bart van Overbeeke)

Eindhoven (pte/08.07.2019/06:05) Das Solar Team Eindhoven der TU Eindhoven https://tue.nl/en hat mit "Stella Era" ein Solarauto vorgestellt, das eine neue Ära einläuten soll. Denn es kann den Entwicklern zufolge einen Überschuss an Solarenergie direkt mit anderen Elektroautos teilen, sei also die weltweit erste "Ladestation auf Rädern". Damit das Fahrzeug immer genug Energie hat, kann es sich unter anderem autonom einen möglichst sonnigen Parkplatz suchen.

Reichweiten-Gigant

Voll aufgeladen hat Stella Era besetzt mit vier Personen laut TU Eindhoven eine Reichweite von 1.200 Kilometern. Bei Sonnenschein steigt diese dank der verbauten Solarpanels noch. Das Studenten-Team hofft daher, im Oktober bei der Bridgestone World Solar Challenge https://worldsolarchallenge.org in Australien bis zu 1.800 Kilometer ohne Nachladen zu schaffen. Abseits des Solarauto-Ausdauerrennens entspricht das einer gewaltige Energiereserve - die durchschnittliche tägliche Fahrstrecke liegt beispielsweise in den Niederlanden bei nur etwa 50 km. Das Fahrzeug könnte seine Reserve in so einem Fall einfach teilen.

Damit die verbauten Solarzellen möglichst viel bringen, hat das Fahrzeug auch einen Autonomie-Trick auf Lager. "Stella Era ist ein Auto, das immer das meiste aus der Sonne herausholt, auch ohne Fahrer - es sucht sich den sonnigsten Platz auf dem Parkplatz von selbst", erklärt Mick van der Spoel, Projektleiter der Studententeams. Auch das trägt dazu bei, dass das Fahrzeug im Alltag praktisch eine Energiequelle darstellen würde.

Unverzichtbare Sonne

Fahrzeuge, die wie Stella Era und rund 50 andere Teilnehmer am Ausdauer-Wettbewerb im Oktober teilnehmen und möglichst viel Energiekapital aus der Sonne schlagen können, scheinen auf dem Weg in eine emissionsfreie Mobilitätszukunft unerlässlich. "85 Prozent der Elektrizität stammt derzeit aus nicht-erneuerbaren Quellen", erklärt Teammanagerin Carijn Mulder. Einfach nur mehr Elektroautos mit Akkus auf die Straßen zu bringen, würde daran nichts ändern - doch technische Entwicklungen, wie sie in den Wettbewerbs-Solarautos stecken, könnten einen wichtigen Beitrag leisten.

(Ende)
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Uber: Selbstfahrende Autos werden "gemobbt" PDF Drucken E-Mail
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Samstag, den 29. Juni 2019 um 15:46 Uhr

 

Uber: Selbstfahrende Autos werden "gemobbt"

Fußgänger stellen sich in den Weg, Autofahrer drängeln, verbale Beleidigungen und obszöne Gesten

Autonomes Auto von Uber ist oft Schikanen ausgesetzt (Foto: uber.com)

Autonomes Auto von Uber ist oft Schikanen ausgesetzt (Foto: uber.com)

San Francisco/Wien (pte/14.06.2019/12:30) Autonome Autos von Uber http://uber.com sind täglich Schikanen durch Fußgänger und Autofahrer ausgesetzt. Durch obszöne Gesten und aggressives Fahrverhalten "testen sie die Grenzen von autonomen Autos", meint Eric Meyhofer, Leiter der Abteilung für selbstfahrende Fahrzeuge bei Uber. Es sei erstaunlich, dass Menschen ihren Aggressionen freien Lauf lassen, obwohl sie dabei von den Uber-Autos gefilmt werden.

Fußgänger und Fahrer "böswillig"

"Es handelt sich bei autonomen Autos um eine Neuheit. Menschen tasten sich an Unbekanntes heran, sie sind kritisch und auch ängstlich. Wie ein Kind probieren sie erstmal aus, wie weit sie gehen können. Man bedient hier seinen Spieltrieb, aber auch ihre Zerstörungswut. In Salzburg wurden zum Beispiel einem autonomen Bus Gegenstände wie Restaurantschilder in den Weg gelegt, einfach nur um zu sehen, wie der Bus reagiert", erläutert Marion Seidenberger, Verkehrspsychologin beim ÖAMTC http://oeamtc.at , gegenüber pressetext.

Laut Meyhofer gibt es viele Videoaufnahmen von Fahrern, die Robo-Autos bedrängen und zum Bremsen zwingen, oder ihre Vorfahrt ignorieren. "Die Leute glauben, sie können aggressiver sein, weil wir keine Position dazu einnehmen oder es einfach zulassen", beklagt Meyhofer. Fußgänger rufen den autonomen Autos Beleidigungen nach, machen obszöne Gesten oder stellen sich ihnen sogar in den Weg, um ihre Bremsfähigkeit auf die Probe zu stellen. Meyhofer bezeichnet diese Behandlung als "böswillig".

Gewalt gegen Roboter alltäglich

Seidenberger zufolge denken Menschen nicht an potenzielle Gefahren, wenn sie sich autonomen Autos in den Weg stellen. "Das Risiko bedenkt man in solchen Situationen meistens erst, wenn es zu spät ist. Menschen glauben, sie sind geschickt in der Manipulation von Technologie. Wenn sie sich in einer Gruppe bewegen, ist die Hemmschwelle noch geringer, schließlich wird ihnen dann eine Bühne für solche riskanten Aktionen geboten. Der Einfluss von Alkohol und Drogen kann hier auch ein Faktor sein", sagt die Verkehrspsychologin. Menschen müssten sich aber im Klaren sein, dass Technologie nicht immer funktioniert und dass auch die Künstliche Intelligenz von autonomen Autos einen Ausfall haben kann.

Aggression und Gewalt gegen Roboter ist in den USA nicht neu. 2015 wurde "Hitchbot", ein per Anhalter durch die Staaten nach Kanada reisender Automat, geköpft in einem Straßengraben nahe Philadelphia gefunden. Waymo, Googles hauseigener Service für autonome Autos, hat auch Probleme mit Roboterfeinden. Seit der Service startete, wurden bei mehreren Fahrzeugen die Reifen zerschnitten und sechs von ihnen sogar von der Straße gedrängt. Einem Bericht der "New York Times" zufolge gab es alleine im Bundesstaat Arizona im vergangenen Jahr 20 Fälle von Vandalismus gegen Waymo-Autos.

(Ende)
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Zuletzt aktualisiert am Samstag, den 29. Juni 2019 um 16:19 Uhr
 
Farbstoffsolarzelle liefert jetzt noch mehr Power PDF Drucken E-Mail
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Samstag, den 29. Juni 2019 um 15:33 Uhr

 


Farbstoffsolarzelle liefert jetzt noch mehr Power

Japanische Forscher der Kyoto University realisieren Rekord-Wirkungsgrad von 10,7 Prozent

Ringförmige Moleküle verbessern den Wirkungsgrad (Grafik: Izumi Mindy Takamiya)

Ringförmige Moleküle verbessern den Wirkungsgrad (Grafik: Izumi Mindy Takamiya)

Kyoto (pte/14.06.2019/06:05) Mit einem neuartigen molekularen Farbstoff ist es Forschern der Kyoto University http://kyoto-u.ac.jp/en gelungen, den Wirkungsgrad einer Farbstoffsolarzelle auf 10,7 Prozent zu erhöhen. Bisher liegt er deutlich unter zehn Prozent und reduziert sich während der Nutzung weiter. Grundsätzlich kann die Farbstoffsolarzelle einen Wirkungsgrad von etwa 30 Prozent erreichen und damit alle bisher genutzten Zellen übertrumpfen, selbst die auf kristallinem Silizium basierenden.

Farbstoff bringt Effektivitätsschub

Der Farbstoff, den das Team um Hiroshi Imahori und Tomohiro Higashino entwickelt hat, ist ein modifiziertes Prophyrin, ein organisches Farbstoffmolekül, das aus ringförmig angeordneten Molekülen besteht. Es sorgt beispielsweise im Körper des Menschen für den Sauerstofftransport im Blut. In der Solarzelle hat es eine ganz andere Aufgabe. Es fängt das Sonnenlicht ein. Dabei werden Elektronen frei, die Titandioxidteilchen, auf denen die Farbmoleküle sitzen, zur Anode leiten. Von dort fließen sie als elektrischer Strom zur Kathode. Auf dem Weg dorthin erledigen sie ihre Aufgabe, lassen Glühlampen leuchten oder laden eine Batterie auf.

In bisherigen Farbstoffsolarzellen werden die vom Sonnenlicht abgespaltenen Elektronen nicht schnell genug abgeleitet. Sie vereinigen sich, ehe sie abfließen können, wieder mit dem positiv geladenen Restmolekül. Daher rührt der geringe Wirkungsgrad. Durch das neue Design bleiben die Elektronen länger frei, sodass mehr davon für den Weg zur Anode übrigbleiben, also ein stärkerer Strom fließt. "Die stetig größer werdende Sorge um die Nutzung fossiler Brennstoffe zur Stromerzeugung erfordert verstärkte Bemühungen, klimaneutrale Energieträger zu entwickeln", sagt Imahori. Er hofft, dass der Forschungserfolg seines Teams andere Wissenschaftler anregt, diesen Zelltyp weiter zu verbessern.

Weniger Energie und Materialkosten

Die Grätzelzelle, wie die Farbstoffsolarzelle nach ihrem Erfinder Michael Grätzel von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne http://epfl.ch auch genannt wird, lässt sich mit geringem Energieaufwand aus billigen Materialien herstellen. Aus diesem Grund gilt sie als wichtige Möglichkeit, Strom umweltverträglich zu produzieren. Die japanischen Forscher haben die Zukunftsaussichten dieses Zelltyps nun erheblich verbessert.

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