Kommt jetzt die Speicher-Solarzelle?

Die Speicherung von Sonnenenergie ist die zentrale Herausforderung der Energiewende. Neben den klassischen Lösungen – wie Solarzellen oder Batterien – eröffnen kreative chemische Konzepte der Energiespeicherung völlig neue Chancen. So ist es möglich, durch intramolekulare Reaktionen die Umwandlung und Speicherung von Sonnenenergie in einem einzigen Molekül zu vereinigen.  

Bislang dienten Solarzellen zur Speicherung
von Sonnenenergie. Jedoch suchen Forscher
bereits nach neuen Möglichkeiten. (Bild: Colourbox.de)

Dies könnte die Grundlage zum Bau von Solarzellen sein, die Energie speichern. FAU bearbeiten diese Fragestellung aktuell in zwei Forschungsprojekten und erhalten dafür Fördermittel in Höhe von mehr als einer Million Euro von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Strom aus einer regenerativen Energiequelle wie Sonne oder Wind steht nur dann zur Verfügung, wenn der Wind bläst und die Sonne scheint. Wird zu diesem Zeitpunkt gerade wenig Strom benötigt, ist es sehr schwer, den restlichen Strom zu speichern. Neue Konzepte sind gefragt – und die Forscher der FAU aus dem Department Chemie und Pharmazie setzen dabei auf chemische Konzepte zur Energiespeicherung.

In zwei Gemeinschaftsprojekten suchen die Wissenschaftler nach neuen Ideen zur molekularen Sonnenenergiespeicherung und erforschen Moleküle und Prozesse, die sowohl eine effiziente Speicherung als auch eine kontrollierte Energiefreisetzung ermöglichen. Denkbar ist dabei sogar eine direkte Umwandlung der gespeicherten chemischen Energie in elektrische Energie. Eine Vision, die den Bau einer „energiespeichernden Solarzelle“ ermöglichen würde.

Grundlage der Forschungen ist das so genannte „Norbornadien-Quadricyclan-Speichersystem“. Die Substanzen Norbornadien (NBD) und Quadricyclan (QC) sind Kohlenwasserstoffe und werden in der Fachwelt schon seit längerer Zeit als potenzielle Kandidaten für die Speicherung von Sonnenenergie diskutiert: Unter Einwirkung von Licht kann sich das Molekül Norbornadien in einer Reaktion innerhalb des Moleküls zu Quadricyclan verwandeln. Dabei wird eine Energiedichte erreicht, die der einer Hochleistungsbatterie entspricht. Auf Grund dieser Eigenschaft wird Quadricyclan auch als „Solar Fuel“ – also als solarer Treibstoff – bezeichnet. 

Effiziente Speicherung: Das Teil-Projekt „Photochemisch und magnetochemisch ausgelöste Speicherung / Freisetzung von Sonnenenergie in gespannten organischen Verbindungen“ wird von Prof. Dr. Dirk Guldi und Prof. Dr. Andreas Hirsch geleitet. Die Wissenschaftler arbeiten an der Herstellung verschiedener neuer Familien von NBD- und QC-Derivaten. Darüber hinaus untersuchen sie systematisch den Einfluss von Photosensibilisatoren und Elektronenakzeptoren sowie von Lösungsmitteln und Magnetfeldern innerhalb dieses Prozesses. Langfristiges Ziel der Forscher ist es, einen geschlossenen System-Brennstoffzyklus für molekulare Speichermedien zu realisieren. 

Kontrollierte Energiefreisetzung: Im Teil-Projekt „Katalytische und elektrochemische Wiedergabe von in verspannten organischen Verbindungen gespeicherter Sonnenenergie“ arbeiten Prof. Dr. Julien Bachmann, Prof. Dr. Jörg Libuda und Dr. Christian Papp zusammen. Die drei Wissenschaftler entwickeln neue Katalysatorsysteme und Elektroden, mit denen chemische Energie direkt in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Dieses Funktionsprinzip wollen sie konzeptionell anhand von Hybridgrenzflächen mit geeigneter elektronischer Struktur, chemischer Struktur und elektrochemischer Stabilität nachweisen. 

Grundlage für „energiespeichernde Solarzelle“: Die Ergebnisse beider Teilprojekte zusammen könnten die Grundlagen zum Bau einer „energiespeichernden Solarzelle“ sein. Der Strom, der bei Sonnenschein erzeugt wird, könnte über intramolekulare Reaktionen intelligent gespeichert und hocheffizient genutzt werden.

Quelle: FAU-Universität Erlangen-Nürnberg

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Jetzt Projekte für Prix Watt d'Or einreichen

Der Watt d'Or, die prestigeträchtige Auszeichnung des Bundesamts für Energie, wird am 10. Januar 2019 zum zwölften Mal verliehen! Für den Watt d'Or 2019 suchen wir überraschende, innovative und zukunftsweisende Energie-Initiativen und -Projekte. Kurz: Gesucht werden Bestleistungen im Energiebereich! Vorschläge können bis Ende Juli 2018 eingereicht werden. Infos gibt's im Internet auf www.wattdor.ch.  

Bewerbungen für den Watt d'Or 2019 werden in vier Kategorien entgegengenommen:

1. Energietechnologien
2. Erneuerbare Energien
3. Energieeffiziente Mobilität
4. Gebäude und Raum

Wer einen der begehrten Preise gewinnen möchte, muss die hochkarätige Jury davon überzeugen, dass sein Projekt innovativ, aber auch überraschend oder mutig ist und andere zum Nachmachen motivieren kann. Und vor allem soll jedes potentielle Siegerprojekt einen ganz besonderen Beitrag zur Energiezukunft der Schweiz leisten.

Bewerben können sich Gemeinden, Städte, Kantone, Vereine und Verbände, Einzelpersonen, kleine und grosse Unternehmen oder Organisationen aus Wissenschaft, Gesellschaft, Umwelt, Politik und Kultur. Die eingereichten Vorschläge müssen aktuell sein, das heisst, dass zwischen August 2017 und Juli 2018 entscheidende Aktivitäten erfolgt sein müssen. Vorschläge können bis zum 31. Juli 2018 beim Bundesamt für Energie ganz einfach per online-Formular eingereicht werden. Weitere Informationen zu Kriterien und Kategorien sowie das Bewerbungsformular gibt's im Internet unter:

www.wattdor.ch

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D: Ökostrom-Rekord

Im Jahr 2.000 wurden in Deutschland fünf Prozent Ökostrom erzeugt. Im Frühjahr 2018 sind wir bei 42 Prozent - mehr als achtmal so viel. Rekord! Mit der Stromwende kommen wir gut voran, aber nicht mit der ökologischen Wärmewende und schon gar nicht mit der ökologischen Verkehrswende. Ein Kommentar von Franz Alt.

Im Jahr 2.000 kostete die Produktion einer Kilowattstunde Solarstrom 70 Euro-Cent – heute noch etwa sieben Cent, um den Faktor 10 weniger. Und das ist noch lange nicht das Ende der Abwärtsspirale beim Solarstrompreis. Der alte Kohle- und Atomstrom aus der Steckdose kostet zwischen 26 und 30 Cent und wird immer teurer werden. Worauf warten wir eigentlich noch?

Sonne und Wind schicken keine Rechnung

In sonnenreichen Regionen Afrikas oder Chiles kostet der Solarstrom schon heute noch 2,5 Cent. Das größte Solarkraftwerk der Welt will bis 2030 Saudi-Arabien bauen. Es soll dann so viel Strom produzieren wie etwa 80 mittlere Atomkraftwerke. Die Kilowattstunde Solarstrom soll bis dahin noch etwa einen Cent kosten. 

Solarstrom ist schon heute in vielen Ländern Sozialstrom und wird es in wenigen Jahren auf der ganzen Welt sein. In dieselbe Entwicklung gehen die Kosten der Windenergie. Sonne und Wind schicken eben keine Rechnung. Sie sind Geschenke des Himmels im wahrsten Sinne des Wortes. Der Einstieg ins Solarzeitalter ist bereits Realität. Der Erfolg der erneuerbaren Energien hat weltweit zu mehr als zehn Millionen neuen Arbeitsplätzen geführt. Das ist die Basis einer neuen ökosozialen Marktwirtschaft. 

Hierzulande hat der Erfolg der erneuerbaren Energien auch zu weit weniger CO2-Emissionen bei der Stromproduktion beigetragen. Das gilt leider nicht bei der Wärmeproduktion und beim Verkehr. Doch die Produktion einer Kilowattstunde  Ökostrom emittiert jetzt erstmals weniger als 500 Gramm CO2, hat das Bundesumweltamt soeben ermittelt. Seit 1990 wurden die Emissionen je KWh Strom um 36% vermindert. Also: Tschüss Kohle, willkommen Sonne, Wind, Wasserkraft und Bioenergie! Deutschland kann und muss so rasch wie möglich raus aus der Kohle.

Millionen neue Jobs

Das Solarzeitalter wird auch weiterhin Millionen neue Jobs schaffen und kann die Angst um die Arbeitsplätze der Zukunft wegen der Digitalisierung vermindern. Und außerdem: Da Energie der Schlüssel allen Wirtschaftens ist, wird durch die Erneuerbaren gerade in den heute noch armen Ländern ökonomische Entwicklung möglich und dadurch die Überwindung des Hungers. Wo der Hunger verschwindet, wird auch das Wachstum der Bevölkerung zurückgehen. Das ist in der ganzen Welt erwiesen. Die neue Große Koalition in Berlin will bis 2030  65% erneuerbaren Strom in Deutschland. Das kann auch schneller gehen, wenn die Kohlekraftwerke bald abgeschaltet werden. Dass das möglich ist, wird dadurch belegt, dass wir schon heute mehr Überschuss-Strom produzieren als je zuvor.

Wir schaffen das

Der bisherige Erfolg des Ökostroms hierzulande beweist, dass wir problemlos bis 2030 zu 100% Ökostrom erzeugen und bis 2040 auch die ökologische Wärmewende sowie die ökologische Verkehrswende organisieren können. Diese Entwicklung muss allerdings politisch gewollt sein. Wieder ist das Motto gefragt: „Wir schaffen das!“

Quelle: Franz Alt / sonnenseite.com

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Kaum erneuerbarer Strommix

Gemeinsam mit dem WWF hat myNewEnergy den Standardstrom von 139 Schweizer Energieversorgern untersucht. Der Strommix hat sich zwar seit 2014 deutlich in Richtung erneuerbare Energien verbessert, allerdings meist durch den Verkauf des bestehenden Wasserstroms und nicht durch einen Wandel unseres Herstellungsmixes. Es sind nur wenig NEUE Erneuerbare dazu gekommen, diese sind aber für eine echte Energiewende nötig. 

Die Schweizer Haushalte bleiben durch die ausbleibende Liberalisierung bei ihrem jeweiligen Energieversorger gefangen. Wer sich also nicht aktiv um die Stromversorgung kümmert, erhält das Standardprodukt des lokalen Anbieters. Dieses war bis vor wenigen Jahren oft günstiger Atomstrom oder - noch schlimmer -  ein Produkt mit ausländischem Kohlestrom. 

Die Zusammensetzung ist auf den ersten Blick zwar positiv: In den letzten Jahren hat sich die Zusammensetzung des Stroms stark verbessert, wie man auch an der fast vollständig grünen Stromlandschaft sieht. Bis auf wenige Ausnahmen haben die Anbieter fast vollständig erneuerbare Standardprodukte eingeführt (siehe Grafik). Die Entwicklung wurde durch die 2016 eingeführte Deklarationspflicht getrieben, wodurch plötzlich sichtbar wurde, dass die Versorger den sauberen Wasserstrom ins Ausland verkaufen und daheim fossilen Strom liefern. 

Ein anderer Grund für die grosszügig in den Standardprodukten verkaufte Wasserkraft dürfte auch die Teilliberalisierung und der damit offene Markt für die Grosskunden sein. Diese decken sich nun am Strommarkt mit billigem Graustrom ein. So bleiben genug Zertifikate übrig, um - ohne wirkliche Veränderung des Produktionsmixes - die Standardkunden mit Wasserstrom zu versorgen. Dieser stammt mehrheitlich aus jahrzehntealten Wasserkraftwerken und trägt damit wenig zur Energiewende bei. 

Minimaler Anstieg von neuem Solar-, Wind- oder Biomassestrom: 

Eine genauere Analyse zeigt deutlich, dass der Anteil an neuen erneuerbaren Energien seit 2014 in den Standardprodukten nur mininal gestiegen ist – von 1.4% auf 2.2%. Durchschnittlich liegt die myNewEnergy-Note damit unter 4.4 - also nicht mal befriedigend. Erst ab einer Note von 5.5 (Sehr gut) haben die Produkte erhöhte Anteile Solar-  und Windstrom. Das ist wichtig, da die Wasserkraft in der Schweiz nur noch mässig ausgebaut werden kann und der Ersatz der Atomkraftwerke primär durch Solar- und Windanlagen erfolgen muss. Eine Analyse zeigt, dass 2018 zwar rund 40% der Versorger auch Strom aus neuen Erneuerbaren einmischen, aber der durchschnittliche Anteil mit 2.2% sehr tief liegt, was auch durch unsere tiefen inländischen Ausbauraten bestätigt wird. Verbraucher, die die Energiewende wirklich vorantreiben wollen, sollten also weiterhin auf sehr gut bewertete Ökoprodukte wie «naturemade star» oder gleich auf ein reines Solarstromprodukt setzen.

Quelle: myNewEnergy.ch

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DAS Energiewendeforum

Vor dem Hintergrund der immer komplexer und zahlreicher werdenden Anfragen zu allen Themen der Energiewende hat die Schweizerische Vereinigung für Sonnenenergie SSES vergangene Woche das „forumE.ch“ lanciert.

  

So präsentiert sich das forumE.ch im Internet - Mittun erwünscht !
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Das Ziel ist es, inspiriert vom Photovoltaikforum in Deutschland, eine Schweizer Referenzplattform für den Austausch und Diskussionen zur Energiewende aufzubauen. Endverbraucher und Experten sollen sich hier treffen und austauschen können, und mit zunehmender Anzahl von Beiträgen und Diskussionen entsteht so eine gemeinsam aufgebaute Wissensbasis, die auch für die Experten zu einer immer wichtigeren Informationsquelle werden wird. Die Solargenossenschaften haben zudem ihre eigene Subkategorie für die Diskussion spezifischer Fragestellungen.

Wie aus den Forenkategorien ersichtlich, geht es nicht nur um PV, sondern auch Elektromobilität, Biomasse, Wind und Gebäude, das heisst auch um alle anderen Pfeiler der Schweizer Energiewende.

Nach dem Start am 3. Mai finden Sie das forumE.ch noch etwas leer, aber mit einigen schon sehr spannenden angelaufenen Diskussion. Also nichts wie los, beim forumE anmelden, neue Themen eröffnen und bei laufenden Diskussionen mitmachen! Die Adresse: https://forumE.ch

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CH braucht neuen Markt

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Die Schweiz bewegt sich im europaweiten Vergleich nach wie vor auf den hintersten Rängen, wenn es um die Produktion von Solar- und Windenergie geht. Obwohl der Ausbau im Bereich der Photovoltaik in den letzten Jahren anstieg, bleibt der Gesamtanteil am Stromverbrauch marginal. Unmittelbare Besserung ist nicht in Sicht, viele neue Projekte sind blockiert. Um die Energiewende hierzulande in Schwung zu bringen, braucht es ein neues Strommarktdesign.

In der Schweiz herrschen sowohl für die Solar-  als auch für die Windenergieproduktion ideale Bedingungen, auch dank der flexibel und verlässlich einsetzbaren Wasserkraftwerke. Dem signifikanten Ausbau der neuen Erneuerbaren fehlen jedoch investitionsfreundliche Rahmenbedingungen, die KEV-Warteliste ist voll. Den aktuellen Stand der Schweiz im Vergleich mit allen EU-Ländern zeigt die SES in Form einer Kurzstudie. Dabei wird die pro-Kopf-Produktion von Solar- und Windstrom der Schweiz mit der Produktion der 28 EU-Staaten verglichen.

Nur vier EU-Länder produzierten 2017 weniger Solar- und Windenergie als die Schweiz: Lettland, Slowakei, Slowenien und Ungarn. In der Schweiz waren es pro Kopf 190 kWh Solarstrom und 16 kWh Windstrom, insgesamt also 206 kWh. Obwohl die PV-Produktion seit Jahren kontinuierlich zunimmt, ist der Gesamtanteil am Stromverbrauch mit 3% immer noch gering. Die Schweiz endet auch unter Berücksichtigung des Stromverbrauchs mit dem Anteil der Photovoltaik (2.75%) und der Windenergie (0.23%) auf dem unrühmlichen 25. Rang. Sogar Österreich, ein Binnenland ohne windreiche Küsten, produzierte mehr Windstrom pro Kopf als die Schweiz. Und Belgien, ein nördlicheres Land mit weniger Sonnenstunden, produzierte mehr Solarstrom pro Kopf als die Schweiz.

Mit der Annahme der Energiestrategie 2050 im Mai 2017 wurde der Grundstein für eine erneuerbare Energieversorgung in der Schweiz gelegt. Doch die finanziellen Rahmenbedingungen für den Ausbau von neuen erneuerbaren Energien sind schlecht. Obwohl der Netzzuschlag auf 1. Januar 2018 erhöht wurde, werden neu eingereichte Projekte nicht von Einspeisevergütungen profitieren können. Grund dafür: Die finanziellen Mittel sind begrenzt und die Förderung befristet. Am heutigen Strommarkt können sich die Anlagen nicht refinanzieren. Damit zukünftig trotzdem in Solaranlagen investiert wird, braucht es ein Strommarktdesign, das den Produzenten erlaubt, den Strom zu fairen Preisen einzuspeisen. Das Bundesamt für Energie ignoriert dieses Thema und riskiert einen viel zu langsamen Ausbau neuer erneuerbarer Kraftwerke.

Quelle:  Schweizerische Energie-Stiftung

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