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Veröffentlicht: 20. April 2010.

Welche Bedeutung haben Werkstoffe für die zukünftige Energieversorgung?

Manfred Popp
Prof. Dr. M. Popp
 
M. Weissenberger-Eibl
Univ.-Prof. Dr. M.
Weissenberger-Eibl

Video (1:53 Min)
 
Von
Manfred Popp (Manfred.Popp@energie-fakten.de)

Kurzfassung

Welche Bedeutung Werkstoffe für die künftige Energieversorgung haben, zeigte der Debatten-Abend der Stiftung Energie und Klimaschutz Baden-Württemberg am 18. März 2010: In den Vorträgen und der anschließenden Diskussion wurde deutlich, dass Werkstoffe in vielen Bereichen für die Zukunft der Energieversorgung wichtig sind:

1. Stromerzeugung aus fossilen Energiequellen

Die Effizienz von Wärmekraftwerken ist vor allem von der Temperatur abhängig, mit der die Turbine betrieben werden kann. Möglichst hohe Eingangs-Temperaturen führen zu Konflikten mit der Haltbarkeit über die Betriebsdauer. Bei Kohlekraftwerken ist zur Zeit die Temperatur auf 600 °C beschränkt.

Prof. Dr. Eberhard Roos, Direktor der Material-Prüfungsanstalt Stuttgart berichtete in seinem Vortrag über die Materialentwicklung, die es heute erlaubt, Temperaturen von 600-650 °C bei Drücken von 300 bar zu verwirklichen und die für die Zukunft Temperaturen von 700 °C anstrebt. Damit lassen sich die Wirkungsgrade auf 50 %, später sogar auf 55 % steigern. Dadurch können bis zu 40 % der CO2-Emissionen vermieden werden.

2. Stromerzeugung durch Photovoltaik

Die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie erfolgt heute überwiegend mit Zellen aus polykristallinem Silizium. Wegen ihrer hohen Kosten wird weltweit an der Entwicklung von Dünnschichtzellen und an organischen Farbstoff-Solarzellen gearbeitet. Prof. Dr. Marion Weissenberger-Eibl zeigte am Beispiel des Gallium-Bedarfs für Dünnschicht-Solarzellen die Bedeutung eines systemischen Ansatzes für die Bewertung neuer Materialien. Die Nachfrage für Gallium, das auch für LED-Lampen und Mikro-Chips benötigt wird, könnte deshalb bis 2030 auf das 50-fache der heutigen Produktion anwachsen. Dr. Karl-Heinrich Hahn berichtete über Arbeiten der BASF an organischen Solarzellen, die billiger, aber bisher wenig effizient sind. 2009 wurde ein Effizienz-Rekord von 7,7 % erreicht, 2011 soll die 10 %-Hürde übersprungen werden. Damit könnten organische Solarzellen eine Alternative zu den polykristallinen oder den künftigen Dünnschichtzellen werden.

3. Materialien für die Energiespeicherung

Für die dezentrale Speicherung elektrischer Energie hat sich jetzt die Lithium-Ionen-Batterie durchgesetzt, die auch in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden soll. Frau Prof. Dr. Weissenberger-Eibl berichtete, dass dadurch bis 2030 das Marktvolumen das 3,4-fache von 2006 erreichen wird. Bis 2050 werden die bekannten Lithium-Vorräte ausreichen. Bei wichtigen Beimengungen von Kobalt (für hohe Kapazitäten) oder Mangan (für hohe Arbeitsstromstärken) könnte es früher zu Engpässen kommen.

4. Intelligente Materialien für die Wärmedämmung

Dr. Karl-Heinrich Hahn berichtete in der Podiumsdiskussion über Entwicklungen bei der BASF, die zu völlig neuartigen Bauelementen führen sollen, die die Energieeffizienz der Gebäude erheblich verbessern könnten.

Weitere Informationen können Sie der Langfassung (pdf, 383 kB) entnehmen.

Hier können Sie die Kurz- und Langfassung zusammen herunterladen (pdf, 383 kB). Dieser Text wurde am 20. April 2010 veröffentlicht.

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