Neues aus der Forschung
Halbzellenverbund: Neue Zellkonzepte für die großskalige Massenproduktion von PEM-Elektrolyseuren
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg haben ein fortschrittliches Zell- und Stackdesign für Elektrolyseure entwickelt und patentieren lassen. Mit diesem neuartigen Halbzellenverbund (HZV) werden die Material- und Herstellungskosten für PEM-Elektrolyseure gesenkt und so eine großskalige Massenproduktion ermöglicht. Diesen Halbzellenverbund wird das Fraunhofer ISE neben weiteren Innovationen für die Wasserstoffwirtschaft vom 17. bis 21. April 2023 auf der Hannover Messe in Halle 13, Stand D35 vorstellen.
Wie kann der Markthochlauf von Wasserstoff beschleunigt werden? – Aktuelle Erkenntnisse aus den Reallaboren der Energiewende
Trans4ReaL ordnet die Erkenntnisse über Herausforderungen und Hürden der Reallabore der Energiewende ein. Diese werden in Form von Handlungsansätzen mit Wissenschaft, Politik, Wirtschaft und Gesellschaft geteilt. Dadurch trägt das Projekt zur Skalierung der Erkenntnisse bei und unterstützt den Markthochlauf von Wasserstoff. Ein klimaneutrales Deutschland benötigt den Energieträger Wasserstoff und eine funktionierende Wasserstoffwirtschaft. Die durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geförderten Reallabore der Energiewende erproben dafür den Aufbau von Wasserstofftechnologien im industriellen Maßstab. Somit bringen die Reallabore Wasserstoff in die Praxis.
Studie zeigt Verteilung von Windenergie- und Photovoltaikanlagen für den Netzentwicklungsplan Strom 2037/2045
Die Übertragungsnetzbetreiber 50Hertz, Amprion, TenneT und TransnetBW haben kürzlich den ersten Entwurf des Netzentwicklungsplans (NEP) Strom 2037/2045 veröffentlicht und an die Bundesnetzagentur übergeben. Das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE hat hierfür die Regionalisierung der erneuerbaren Energien modelliert und konkretisiert damit, wo zukünftig Windenergie- und Photovoltaikanlagen für die Energiewende voraussichtlich errichtet werden.
Niederländisch-deutsches Konsortium entwickelt vereinfachte Tandem-Solarmodule für den europäischen Markt
In Zusammenarbeit mit niederländischen und deutschen Industriepartnern entwickelt TNO ein Tandem-Solarmodul, das sich für eine baldige Markteinführung eignet. Das Tandem-Solarmodul besteht aus monolithischen Perowskit-/Silizium-Solarzellen, die übereinander angeordnet sind. Mit dieser Anwendung können höhere Wirkungsgrade erreicht werden als mit den derzeitigen Solarmodulen auf Siliziumbasis, was zu einer höheren Leistung pro Quadratmeter und niedrigeren Kosten pro kWh führt.
Elektrokatalyse – Chemie und Struktur von Eisen- Kobalt-Oxyhydroxiden vermessen
Ein Team um Dr. Prashanth W. Menezes (HZB/TU-Berlin) hat Kobalt-Eisen-Oxyhydroxide an BESSY II untersucht. Diese Materialklasse zählt zu den besten Anoden-Katalysatoren, um elektrolytisch Wasser aufzuspalten und grünen Wasserstoff zu gewinnen. Insbesondere gelang es, die Oxidationsstufen der aktiven Elemente in verschiedenen Konfigurationen zu bestimmen. Die Ergebnisse könnten zur wissensbasierten Entwicklung neuer hocheffizienter und kostengünstiger katalytisch aktiver Materialien beitragen.
Silicon Science Award
Der CiS e.V. vergibt gemeinsam mit der CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik GmbH den Silicon Science Award für Nachwuchsforschende.
Wie naturverträglich ist die Energiewende? „EE-Monitor“ gibt erste Antworten
Die Energiewende ist politischer Wille der Bundesregierung. Doch die gesellschaftlichen Diskussionen ebben nicht ab, weil der zunehmende Ausbau der erneuerbaren Energien auch negative Folgen für die Natur haben kann: Sollen Windkraftanlagen in Wäldern gebaut werden? Sind Photovoltaikanlagen auf landwirtschaftlich wertvollen Nutzflächen notwendig? Wie ökologisch sind kleine Wasserkraftanlagen an Fließgewässern im Mittelgebirge? Das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) hat nun eine Web-Anwendung veröffentlicht, die anhand von 41 Kennzahlen den aktuellen Stand des Ausbaus der erneuerbaren Energien (EE) in Deutschland auf Ebene der Bundesländer und der Landkreise beschreibt. Die Kernbotschaft: Die naturverträgliche Energiewende kann gelingen, allerdings müssen hierfür die Anlagen technologisch effizienter und die dafür bereitgestellten Flächen effektiver genutzt werden.
Die spalterische Sonne – Bessere Wasserstoffherstellung mit Sonnenlicht
Die Erzeugung des Energieträgers erfolgt für gewöhnlich über die elektrochemische Zersetzung von Wasser mithilfe von regenerativ erzeugtem Strom. Ein alternativer Ansatz ist die direkte solare Wasserspaltung, bei der Sonnenenergie ohne große Umwege zur Spaltung von Wasser genutzt wird. Während bisherige Verfahren zur solaren Wasserspaltung lediglich eine Effizienz von höchstens drei Prozent erreichten, haben Ingenieure um Zetian Mi von der University of Michigan mit einem Wirkungsgrad von neun Prozent einen neuen Rekord aufgestellt. Bei einem Feldversuch erreichen sie eine Ausbeute von immerhin sechs Prozent.
Direkte Meerwasserelektrolyse durch Anpassung der lokalen Reaktionsumgebung eines Katalysators
Die Verwendung großer Mengen hochreinen Wassers für die Wasserstofferzeugung kann die Verknappung der Süßwasserressourcen noch verschärfen. Meerwasser ist reichlich vorhanden, muss aber vor der Verwendung in typischen Protonenaustauschmembran-Elektrolyseuren (PEM) entsalzt werden. Eine Studie berichtet über direkte Elektrolyse von Meerwasser, das weder alkalisiert noch angesäuert wurde.
Stabilität von Perowskit-Solarzellen erreicht den nächsten Meilenstein
Perowskit-Halbleiter versprechen hocheffiziente und preisgünstige Solarzellen. Allerdings reagiert das halborganische Material sehr empfindlich auf Temperaturunterschiede, was im normalen Außeneinsatz rasch zu Ermüdungsschäden führen kann. Gibt man jedoch eine dipolare Polymerverbindung zur Vorläuferlösung des Perowskits hinzu, verbessert sich die Stabilität enorm. Dies zeigt nun ein internationales Team unter der Leitung von Antonio Abate, HZB, im Fachjournal Science. Die so hergestellten Solarzellen erreichen Wirkungsgrade von deutlich über 24 Prozent, die selbst bei dramatischen Temperaturschwankungen zwischen -60 und +80 Grad Celsius über hundert Zyklen kaum sinken. Das entspricht etwa einem Jahr im Außeneinsatz.
