Innovative Energie jenseits der traditionellen erneuerbaren Energien

KI-generierte Illustration

Weltraum-Sonnenreflektoren 

In einer Sekunde strahlt die Sonne so viel Energie ab, wie die Menschheit in 20.000 Jahren verbraucht. Der Bruchteil der die Erde stündlich erreichenden Energie würde genügen, um unseren weltweiten Strombedarf für ein ganzes Jahr zu decken. 

Eine Innovation, die mehr von dieser Energie effizient einfangen und nutzen könnte, würde einen großen Sprung in Richtung Fossilfreiheit bedeuten. 

Am 4. Februar 1993 raste ein fünf Kilometer breiter heller Fleck mit einer Geschwindigkeit von 8 km/s von Frankreich nach Russland. Etwa 350 Kilometer über der Erdoberfläche befand sich die Ursache im Orbit: ein 20 Meter breiter Reflektorschirm, den die russische Raumfahrtbehörde neben ihrer Raumstation Mir platziert hatte. 

Während das Projekt einige Jahre später aufgegeben wurde, haben nun Raumfahrtingenieure der Universität Glasgow neue Forschungsergebnisse über eine Methode veröffentlicht, die ihrer Meinung nach eine praktikable Option zur Steigerung der Leistung der Photovoltaik auf der Erde sein könnte. 

Mit moderner Technologie wären die Reflektorschirme günstiger, effizienter und einfacher zu installieren und könnten automatisch auf große Solarparks ausgerichtet werden, was jeden Tag etwa 20 Minuten zusätzliche Produktion bedeuten würde. Wenn sie nicht mehr in der Lage sind, Energie in Richtung Solarparks zu leiten, könnten sie in eine neutrale Richtung gelenkt werden, um Störungen zu vermeiden. 

Dr. Onur Çelik, der entsprechende Autor der Studie, sagt dazu: „Die Solarenergie hat das Potenzial, einer der wichtigsten Beschleuniger in unserem Wettlauf um Netto-Null-Emissionen zu sein und uns dabei zu helfen, die globalen Auswirkungen des Klimawandels zu mildern, indem wir unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringern.“ 

Biokraftstoffe aus Algen 

Biokraftstoffe aus Algen erregten vor etwa 20 Jahren erstmals die Aufmerksamkeit der großen Ölkonzerne, und seitdem sind Hunderte Millionen Dollar in ihre Erforschung geflossen. Durch die Kultivierung von Mikroalgen in kontrollierter Umgebung betreiben diese Mikroorganismen Photosynthese und verwandeln Sonnenlicht und Kohlendioxid in ölhaltige Biomasse. Sobald die Algen reif sind, werden sie geerntet, das Öl wird extrahiert und zu Biokraftstoffen verarbeitet.  

Algen können auf Grenzertragsflächen angebaut werden und versprechen einen hohen Ertrag. Zudem sind sie relativ leicht zu veredeln. Die ersten Versuche, die Produktion von Biokraftstoffen aus Algen in größerem Maßstab zu steigern, stießen jedoch auf Hürden, insbesondere was die Skalierbarkeit und eine Verbesserung der Effizienz unter Berücksichtigung von Umweltauflagen betrifft. Die Arbeiten konzentrieren sich nun auf die Veränderung von Algenstämmen, um die Produktivität und Widerstandsfähigkeit zu verbessern. Ziel ist es, ein Produkt zu entwickeln, das im Vergleich zu Biodiesel aus Palmöl beispielsweise die neunfache Leistung aufweist. 

Das Algen-Biokraftstoffunternehmen Virido behauptet zum Beispiel, dass es bereits eine siebenmal höhere Ölproduktivität im Vergleich zu Wildalgen erreicht hat, und stellt sich der Herausforderung der Dekarbonisierung des Schwerlasttransportsektors einschließlich Luftfahrt, Schifffahrt und Fernlastverkehr.

Herausforderung im Zusammenhang mit Innovationen 

Karl Bergman, langjähriger Head of R&D bei Vattenfall, hat die Entwicklung der Technologien über Jahrzehnte hinweg verfolgt. Es bestehe ein klarer Unterschied zwischen einer interessanten Idee und einer großartigen Erfindung, sagt er. Die beiden wichtigsten Triebfedern, die Innovatoren dazu bringen, Produkte günstiger, sauberer und effizienter zu machen, sind Klima und Wettbewerb. Nur Lösungen, die diese beiden Anforderungen erfüllen, können langfristig Bestand haben. 

„Wenn es bereits eine Lösung auf dem Markt gibt, müssen neue Alternativen deutlich besser sein, damit wir bereit sind umzustellen“, sagt Bergman. „Es geht nicht nur um die Technologie, sondern wahrscheinlich noch mehr um die Menschen, ihre Gewohnheiten, ihr Wissen und die Infrastruktur rund um die Technologie.“ 

Sandbatterien 

In der westfinnischen Stadt Kankaanpää sind 100 Tonnen Sand in einem massiven Stahltank in zwei durch Wärmeisolierung getrennten Schichten dicht gepackt. An sonnigen oder windigen Tagen erhitzt die überschüssige Energie der benachbarten Solar- und Windparks den Sand auf etwa 600 Grad Celsius. Im Gegensatz zu Wasser, das einen wesentlich niedrigeren Siedepunkt hat, speichern Sand und andere feste Stoffe viel größere Energiemengen pro Einheit. 

Diese Innovation hat sich bereits als deutlich besser erwiesen als die Alternative – die Verbrennung fossiler Brennstoffe zum Heizen – und reduziert die Emissionen einiger Fernwärmenetze um fast 70 Prozent. 

„Dies ist ein bedeutender Schritt in der Skalierung der Sandbatterietechnologie“, sagt Liisa Naskali, COO bei Polar Night Energy, dem Unternehmen hinter der Innovation, in einem Interview mit euronews.green. 

Windkraft in großer Höhe 

In etwa 300 Metern Höhe sind die Windströme deutlich größer als auf einer Höhe von etwa 100 Metern, die viele herkömmliche Windräder erreichen. Durch die Nutzung dieser Energie könnte doppelt so viel Strom erzeugt werden – und achtmal mehr als mit kleineren Windrädern in 35 Metern Höhe. Die Lösung besteht jedoch nicht darin, 300 Meter hohe Monopiles zu bauen. Stattdessen werden verschiedene Technologien wie Drachen, Drohnen oder mit Helium betriebene Turbinen getestet, um diese ungenutzte Energiequelle zu erschließen. Die Turbinen sind mit Drähten im Boden verankert, die auch Strom ins Netz leiten. 

Diese Lösung hätte noch weitere Vorteile, wie zum Beispiel die Mobilität und der geringe Bedarf an Bodeninfrastruktur, was sie für abgelegene und schwer zugängliche Gebiete besonders attraktiv macht. „Windenergie aus der Luft ist eine innovative Technologie für erneuerbare Energien, die im kleinen Maßstab perfekt für die netzferne Stromerzeugung geeignet ist und im größeren Maßstab das Potenzial hat, die globale Energiewirtschaft zu verändern“, so der Mitbegründer des Unternehmens Kitepower, Roland Schmehl, auf der Website des Unternehmens.

Wie geht es weiter? 

Es sei noch zu früh um zu sagen, ob unsere Autos mit Biokraftstoffen aus Algen fahren oder Drachen, die 300 Meter über dem Boden schweben, unsere Häuser mit Strom versorgen werden. Sicher sei, dass wir einen Mix von Energiequellen brauchen, so Bergman. 

„Es gibt kein Patentrezept – wir brauchen mehrere Energiequellen, um die Nachfrage nach erneuerbaren Energien zu decken. Während meiner 20-jährigen Tätigkeit als Head of R&D habe ich miterlebt, wie Wind- und Solarenergie zu den kostengünstigsten Technologien zur Stromerzeugung wurden. Außerdem habe ich gesehen, wie sich die hauptsächlich zum Thema Hardware geführte Diskussion auf den Bereich Informationen und Daten verlagert hat. Inzwischen, mit der Entwicklung der KI, gibt es so viele fantastische Möglichkeiten, auf die wir jetzt erst aufmerksam werden.“