Nanotechnologie: Energie erzeugen und speichern für die Zukunft
Der Einsatz der Nanotechnologie im Energiesektor erstreckt sich auf drei große Bereiche: Energieerzeugung, -umwandlung und -speicherung. Weil fossile Rohstoffquellen wie Kohle und Erdgas für die Stromerzeugung nicht ewig reichen, arbeiten Forscher und Unternehmer unter Hochdruck an Konzepten für die Nutzung erneuerbarer Energien.
Wichtige Anwendungen werden hier zum Beispiel die Brennstoffzellen sein, in denen Strom durch eine chemische Reaktion erzeugt wird. Eine ebenso wichtige Rolle wird in Zukunft die Solarenergie spielen. Sonnenlicht kann durch Nanotechnologie noch wirksamer in Strom und Wärme umgewandelt werden. Weiterhin gibt es Entwicklungen, Batterien und Akkus leistungsfähiger zu machen.
Das soll erreicht werden:
- Verbrennungsprozesse zur Energieerzeugung (z.B. im Kraftstoffmotor) vollständiger ablaufen zu lassen
- Energieverluste (z. B. Reibungswärme in Antriebskomponenten) zu verringern
- Sonnenlicht nach dem Vorbild der Natur mit höherem Wirkungsgrad in Strom oder Wärme umzuwandeln
- Wärme in Strom umzuwandeln (Thermoelektrika)
- Chemische Energie zur Stromerzeugung zu nutzen (z .B. die kontrollierte Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff)
- Strom auf möglichst kleinem Raum effizient zu erzeugen, zu speichern und zu leiten
Heutige und zukünftige Anwendungen sind beispielsweise:
- verbrennungsfördernde Nanopartikelzusätze für Treibstoffe
- Antireflexgläser für Solarzellen (Photovoltaiksysteme) und Sonnenkollektoren
- flache und flexible Farbstoffsolarzellen auf Folie
- Brennstoffzellen für Wasserstoffantrieb
- Anoden-, Kathoden- und Trennmembranen für Lithium-Ionen-AkkusLithium-Ionen-Akkus
Bei Ionen handelt es sich um Atome, die durch fehlende oder zusätzliche Elektronen eine elektrisch positive oder negative Ladung besitzen. Ein Kation ist ein positiv geladenes Ion; ein Anion dagegen negativ geladen. - Thermoelektrika in der Kleidung, die Körperwärme in Strom umwandeln
- Foto: Fraunhofer Institut für Silicatforschung
Solarenergie: Mehr Lichtausbeute durch Nanokugeln
Mit modernem Solarglas auf Basis der Nanotechnologie kann die Energiegewinnung aus Sonnenlicht in Zukunft noch effizienter gestaltet werden. mehr
- Foto: Janine Blank/aboutpixel.com
Solarenergie: Stromgewinnung nach dem Vorbild der Pflanzen
Pflanzen wandeln mit der Photosynthese in ihrem Blattgrün die Energie des Sonnenlichts in chemische Energie um. Auch wenn der Wirkungsgrad der Pflanzen noch lange nicht erreicht ist, gibt es bereits Verfahren, die den natürlichen Vorgang nachahmen. mehr
- Foto: Teledesign
Energiespeicher: Wasserstoff in Würfeln
Vor dem Hintergrund der zur Neige gehenden fossilen Brennstoffe, werden große Hoffnungen für den Fahrzeugantrieb der Zukunft auf Wasserstoff als Energieträger gesetzt. mehr