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Solarzellen sind eine besonders wichtige Art der regenerativen Energiegewinnung. Ein Problem mit dem immer zu kämpfen ist, ist der Wirkungsgrad. Neue Techniken versprechen den Wirkungsgrad zu erhöhen.
Wenn ökologische Energieproduktion wirklich Konkurrenzfähig sein soll, so muss sie effektiver gestaltet werden. Deshalb ist es immer besonders interessant, wenn der Wirkungsgrad erhöht wird. Der Wirkungsgrad besteht ganz allgemein aus dem Verhältnis von abgegebener Leistung zu zugeführter Leistung. Bei Solarzellen handelt es sich dann um das Verhältnis von erzeugter elektrischer Leistung zur Leistung der Globalstrahlung. Die Globalstrahlung ist die gesamte an der Erdoberfläche als Empfangsfläche auftreffende Sonnenstrahlung. Diese setzt sich zusammen aus der dirket eintreffenden Strahlung der Sonne und derjenigen, die aus Reflexionen resultiert.
Gewöhnliche Solarzellen, die nur einen Teil der Bandbreite des Sonnelichts verwenden können, können theoretisch einen Wirkungsgrad von 30% erreichen. Spezielle Solarzellen, die das gesamte Licht der Sonne nutzen können, könnten bis zu 85% Wirkungsgrad erreichen. Die ökonomisch Nutzbaren Solarzellen erreichen dabei ungefähr 20% Wirkungsgrad. Kleine Verbesserungen machen hier also schon einiges aus.
C. P. Wong hat zusammen mit weiteren Wissenschaftlern nun eine Möglichkeit entdeckt, den Wirkungsgrad um 2% zu steigern. Dies wäre immerhin ein Anstieg um 10%. Dies könnte ökonomisch einiges bedeuten. Um den Effekt zu erreichen, erhalten die Solarzellen eine pyramidenartige Oberflächenstruktur. Diese wird außerdem mit Löchern versehen. Durch diese Oberfläche wird das Licht häufiger hin und her reflektiert. Dies macht es wahrscheinlicher, dass die Photonen die gewünschten Effekte erzeugen und Strom produzieren. Nun muss diese Technik auch kosteneffizient werden, damit sie für Anwendungen in Frage kommt.
Loading ...Jerry Burger von der Santa Clara Universität in Kalifornien hat eine berühmtes Experiment wiederholt: das Milgram Experiment. Es soll zeigen, dass die Teilnehmer unkritisch Anweisungen von Autoritäten folgen.
Der Versuchsaufbau ist wie folgt: die Teilnehmer sollen mit elektrischen Stromstößen Fehler von anderen Teilnehmern bestrafen. Die anderen Teilnehmer sind teil des Experiments und somit nicht echte Teilnehmer. Die Stromstöße sind ebenfalls nicht echt. Die falschen Teilnehmer sollen sich Begriffspaare merken und werden anschließend abgefragt. Sie befinden sich in einem Nebenraum, so dass die echten Teilnehmer sie nicht sehen können. Sie können sie aber hören. Wenn sie eine falsche Antwort geben, erhalten sie einen Stromstoß, der durch die richtigen Teilnehmer ausgeklöst wird. Bei jeder weiteren falschen Antwort wird die Spannung des Stroms erhöht. [...mehr]
Akkus werden immer wichtiger. Viele elektronische mobile Geräte finden Verwendung und wollen mit Strom versorgt sein. Normale Batterien zu verwenden wäre eine Verschwendung. Daher finden Akkus ihren Einsatz in solchen Geräten. Doch wie funktionieren Akkus?
Das Grundprinzip ist eigentlich relativ leicht: bei Akkumulatoren (Kurzform: Akkus) wird zunächst elektrische Energie in den Akkus in Form von chemischer Energie gespeichert. Wenn ein Verbraucher an die Energiequelle angelegt wird, wird die chemisch gespeicherte Energie wieder in elektrische Energie umgewandelt. Bei diesem Umwandlungsprozess geht ein Teil der verwendeten Energie in Form von Wärmeenergie verloren. Der Ladewirkungsgrad bezeichnet das Verhältnis der Energie die reingesteckt wird zur Energie, die aus dem Akku wieder rauszuholen ist. Dieser Wirkungsgrad liegt oft bei ungefähr 80%. Das heißt, dass ca. 20% der Energie woanders verloren geht, zumeist in Form von Wärme. [...mehr]
Ökostrom ist leider nicht gleich Ökostrom. So nützt es der Umwelt nichts, wenn der Stromanbieter lediglich seinen schon bereits seit Jahren ökologisch erzeugten Strom jetzt einfach separat als „Ökostrom“ verkauft. Damit erschließt sich dem Stromanbieter nur eine neue Einnahmequelle und er kann einen Teils seines Stroms teurer verkaufen. Der Ökostromanteil am Strommix ändert sich dadurch aber nicht.
Entscheidend ist es, dass durch Ökostrom der Ausbau von Anlagen zur regenerativen Energiegewinnung gefördert wird. Nur durch neue Anlagen erhöht sich der Anteil von Strom aus Solar- Wind- und Wasserkraftwerken und der Anteil des risikoreichen Atom- und klimaschädlichen Kohlestroms kann sinken.
Doch welche Anbieter liefern echten Ökostrom im Stromvergleich? Umweltverbände haben die Webseite www.atomausstieg-selber-machen.de ins Leben gerufen, auf der sich Verbraucher informieren können, welche Ökostromanbieter seriös sind. Danach sind im Moment nur vier Unternehmen wirklich empfehlenswert, dies sind Naturstrom, Lichtblick, Greenpeace Energy und die Elektrizitätswerke Schönau. Die Auswahl fiel deshalb auf diese vier Anbieter, weil sie ihren (echten) Ökostrom bundesweit anbieten und unabhängig von den großen Stromkonzernen sind.
Es kann aber auch sein, dass auch ein regionaler Anbieter empfehlenswert ist, aber wegen seiner fehlenden bundesweiten Verfügbarkeit nicht in die Liste aufgenommen wurde. In diesem Fall kann bei der Initiative eine Anfrage gestellt werden, ob sie den Anbieter positiv bewertet oder nicht. [...mehr]
Energie ist eine knappe Ressource und so wird immer wieder nach neuen regenerativen Energiequellen gesucht. Energie aus Wasserkraftwerken scheint da eine Möglichkeit zu sein, aber ist es wirklich eine umweltschonende Art der Energiegewinnung?
Bei Gezeitenkraftwerken werden Turbinen im Meer versenkt, die die Bewegung des Wassers in eine Drehbewegung der Turbine umsetzen. Diese Drehbewegung wird wie bei normalen Generatoren in Strom umgewandelt. Dies ist allerdings bei weitem nicht die einzige Methode. So werden Bewegungen von Bojen, Rotoren, Drucklufttürme und allerlei weitere Dinge zur Energiegewinnung aus der Wasserbewegung genutzt. [...mehr]
An anderer Stelle hatte ich schon darüber berichtet wie man aus dem Laufen Energie für das Handy gewinnen kann. Nun gibt es vielleicht bald die Möglichkeit aus anderen Bewegungen im T-Shirt Strom zu gewinnen.
Das Grundproblem ist klar: in der heutigen Zeit sind wir immer stärker auf mobile elektronische Geräte angewiesen und deshalb auch zunehmend auf Akkus. Diese müssen jedoch immer wieder aufgeladen werden. Das ist zum einen lästig und zum anderen nicht immer machbar, wenn man länger unterwegs ist. Forscher entwickeln nun eine Faser, mit der das Problem nicht mehr bestehen muss. [...mehr]
Im Zuge der Suche nach umweltschonender Energieerzeugung fällt das Augenmerk zunehmend auch auf thermoelektrische Materialien mit denen Wärme in Strom umgewandelt werden kann.
Bisher waren diese Materialien allerdings nicht sehr effizient. Nun ist es jedoch Wissenschaftlern gelungen, durch eine spezielle Verbindung die Effizenz zu erhöhen.
Thermoelektrische Materialien sind so beschaffen, dass wenn in ihnen ein Temperaturgefälle besteht, von der heißen Seite des Materials Elektronen zu der kalten Seite fließen. Dieser Elektronefluss kann als Strom nutzbar gemacht werden.
Die bisherigen Stoffe hatten nur einen Wirkungsgrad von 10%. Das war zuwenig um die Stoffe gewinnbringend zu verwenden. Amerikanische Wissenschaflter haben nun einen Halbleiter aus Wismut-Antimon-Tellurid hergestellt. Dieser ist schon recht gut, jedoch nicht gut genug.
Um den Wirkunsgrad zu erhöhen, muss die Stromerzeugung möglichst hoch sein und die Wärmeleitung gering. Dies ist den Wissenschaftlern gelungen, indem sie den Wismut-Antimon-Tellurid Halbleiter in nano-Partikel zerkleinert haben. Diese haben sie dann zu kleinen Blöcken wieder zusammengepresst. Durch diese Methode wird die sonst typische Gitterstruktur der Verbindung aufgelöst. Die Gitterstruktur ist ein wichtiges Element in der Wärmeleitung.
Der Wirkungsgrad des Wismut-Antimon-Tellurid Halbleiter konnte hierdurch um 20% erhöht werden. Damit besteht eine weitere Hoffnung die Energieeffizienz von Kraftwerken zu erhöhen und umweltschonender und effizienter Energie zu gewinnen. [...mehr]
Dass sich so manche Technik durchgesetzt hat, scheint uns selbstverständlich. Das ist es allerdings nicht. In viele Entwicklungen und Erfindungen wurde viel Arbeit und Geld gesteckt, bevor sie in der Bedeutungslosigkeit verschwanden. Das sollte Ihnen spätestens nach der folgenden TOP10 der technischen Fehlgriffe auch bewußt sein. Vielleicht begutachten sie dann ja neue technologische Trends auch etwas vorsichtiger…
- Betamax. Betamax war ein Videoformat, dass gegen die VHS Kassette verloren hat. Sony hatte einiges investiert aber zu exklusive Verträge geschlossen. Das Format verschwand, obwohl es qualitativ besser war als VHS.
- Minidisc. Davon habe ich auch noch einige zuahuse rumliegen. Besser als Kassetten und anders als CDs wiederbeschreibbar. Deswegen hat sich das Format wohl auch noch relativ lange gehalten. Spätestens mit guten MP3 Playern wurde der Minidisc allerdings der Todesstoß verpasst.
- Digital Compact Cassette. Dieses Produkt von Philips konnte trotz anfänglicher guter Verkaufszahlen nicht gegen CDs und Minidisc bestehen.
- Compact Disc Interactive. Ende der 80er entwickelt und ende der 90er vom Markt genommen. Am Anfang hatte dieses Format einige Vorteil gegenüber CDs, da es flexibler war, aber dieser Vorsprung sollte nicht lange anhalten.
- HiZip. Damit wollte Iomega gegen MP3 Player und Flash Karten bestehen. Spätestens der Preisverfall der Flash Karten machte diesem Produkt jedoch ein Ende.
- ED-Laufwerk. Damals waren die 3,5 Zoll Disketten schnell zu klein. Nur 1,44 Mbyte passte auf eine Disk. Mit dem ED-Laufwerk gelang es deutlich mehr Daten auf einer Diskette zu speichern. Gegen CDs allerdings dennoch geradezu lächerlich.
- HD DVD. Der wohl aktuellste Flop. Nach langem zähem Kampf musste HD DVD aufgebe. Zuviele Unternehmen standen einfach hinter dem BlueRay Format.
- Schallplattengröße. Auch hier gab es Konkurrenz. Die einen wollten 30 Zentimeter, die anderen 18. Gabe es am Anfang für jedes Format einen eigenen Player, mit unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit, ha man später Plattenspieler gebaut, die beides konnten. Unter anderem deshalb haben sich auch beide Formate halten können.
- Strom. Gleichstrom oder Wechselstrom, das war die Frage. Edison wollte unbedingt Gleichstrom. Damit hat er sich jedoch weitestgehen nicht durchsetzen können. Der Kampf um technische Standards tobt also schon recht lange.
- Das wird die Zukunft zeigen. Man darf sich aber sicher sein, dass es auch in Zukunft Konflikte geben wird.
Was glauben Sie wird der nächste Große Konflikt um technische Standards sein? [...mehr]
Einige beschweren sich über Spargellandschaften und Diskoeffekte, dabei sind Winde ein wichtiger Energieträger der Zukunft.
Mittlerweile dürfte den meisten klar geworden sein, dass die Erde nicht unbegrenzte Ressourcen zur Verfügung stehen hat. Deshalb ist es wichtig nach regenerativen Energieträgern zu suchen. Einer davon ist die Sonnenenergie, deren Umwandlung in Strom ich im vorletzten Beitrag erklärt habe.
Ein spannender anderer Energieträger ist Wind. In gewisser Weise könnte man sagen, dass für Wind auch die Sonnenenergie eine wichtige Rolle spielt. Die Sonne erwärmt die Erde nämlich sehr ungleich. Wasser, Festland und Atmosphäre werden sehr ungleich erwärmt. Außerdem werden Tag- und Nachtseite ungleich erwärmt und der Äquator wird insgesamt stärker erwärmt als die Polarregionen. Dadurch kommt es zu einem unterschiedlichen Luftdruck auf der Erde. Die Luft ist bestrebt dieses Ungleichgewicht wieder auszugleichen. Dies geschieht, indem sich die Luftmassen in Bewegung versetzten. Dies ist aus den Wetternachrichten bekannt als Tief und Hochdruckgebiete, die sich bewegen. Sie bewegen sich aber nicht nur sondern zwischen ihnen wird auch Luft ausgetauscht. Hierdurch kommen Winde zustande. Dies ist jedoch nicht der einzige wichtige Faktor. Außerdem dreht sich die Erde. Dadurch wird eine Corioliskraft ausgeübt. Sie gibt der Luft noch etwas mehr Schwung. Diese Winde werden dann z.T. noch durch Geländearten gestoppt. Deshalb sind freie Flächen für die Nutzung von Windenergie besser. Daher stehen auch mehr Windräder in den nördlichen Regionen Deutschlands.
Der Wind setzt dabei die Rotorblätter der Windkraftanlagen in Bewegung. Diese Rotorblätter setzen einen Generator in Bewegung der diese Drehung in Strom umwandelt. Dies funktioniert ähnlich wie beim Fahrraddynamo. Die Rotorblätter erreichen dabei übrigens an ihren Enden eine Geschwindigkeit von bis zu 300 km/h.
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Einstein hat für seine wegbereitenden Studien den Nobelpreis bekommen. Er wußte zwar nicht, dass seine Erkenntnisse für den Umweltschutz bedeutsam sein werden, aber sie waren es. Die Wichtigkeit der regenerativen Stromerzeugung nimmt zu. Grund genug sich mal zu fragen, wie die Solarzellen eigentlich funktinieren.
Das Grundprinzip ist ein einfach: Sonnenenergie wird in Strom umgewandelt. Die Technik die dahinter steckt ist jedoch nicht so einfach. Solarzellen wandeln mit Hilfe des photovaltaischen Effekts Licht in Strom um. Damit dies gelingt, müssen Solarzellen aus Halbleitern bestehen. Halbleiter leiten Elektrizität dann, wenn Licht auf sie trifft. Ist es dunkel und kalt, leiten sie keinen Strom. Halbleiter bestehen oft aus Silizium. Damit der Halbleiter zu einer Solarzelle werden kann, muss er dotiert werden. D.h. das Silizium wird mit einem anderen chemischen Stoff speziell “gemischt”. Dies kann je nach Element dazu führen, dass ein positiver Ladungsträgerüberschuss vorhanden ist (p-leitend) oder dass ein negativer Ladungsträgerüberschuss vorhanden ist (n-leitend). Nun wird eine p-leitende Schicht über eine n-leitende Schicht angebracht, so dass ein Grenzübergang zwischen p und n entsteht. Zwischen diesen beiden Schichten entsteht ein elektrisches Feld. Wenn nun Licht auf den Halbleiter trifft, kann die Energie, die vom Lichtteilchen erzeugt wird, wenn es auf ein Elektron trifft, genutzt werden. Die elektrische Energie fließt in dem elektrischen Feld des p-n Übergangs ab. Diese Technik wird ständig weiterentwickelt, um den Wirkungsgrad zu erhöhen und Solarzellen zu einer echten Alternative in der Energiegewinnung zu machen. [...mehr]
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- Was hilft gegen Mundgeruch?Vielen Dank für die guten Tipp. Weitere Hausmittel zum Thema Mundgeruchehabe ich...
- Warum fliegt ein Flugzeug?Danke für die Erklärung, leider ist das schlichtweg falsch!
Wie fast... - Wie beugt man einer Erkältung vor?Ein Spaziergang an der kalten Winterluft schadet nicht sondern hilft den meisten...
- Wie funktioniert ein Akku?vielen dank der text hat bei meiner hausaufgabe geholfen...