Effizienzsteigerung durch Nachahmung von Blattstrukturen

Veröffentlicht am10. September 201921. April 2021Autorgh

PV-Zellen für Rundumlicht

Wissenschaftler der Technischen Universität Changwon in Südkorea haben für Solarzellen die Zell-Strukturen von Blättern nachgeahmt und damit diffuses Rundumlicht eingefangen. Sie berichten über eine Effizienzsteigerung der schräg einfallenden Lichtaufnahme um 70%. Auf diesen in Scientific Reports veröffentlichten Ergebnissen aufbauende Erkenntnisse könnten neue Möglichkeiten für Photovoltaikanlagen der nächsten Generation eröffnen, die über die derzeitigen starren Konzepte hinausgehen.

Pflanzenblätter sind effiziente Lichtsammler - Foto © Gerhard Hofmann_Agentur Zukunft für Solarify

Pflanzenblätter sind effiziente Lichtsammler – Foto © Gerhard Hofmann_Agentur Zukunft für Solarify

„Pflanzenblätter sind effiziente Lichtsammler“, schreiben Min Ju Yun, Yeon Hyang Sim, Seung I. Cha und Dong Yoon Lee im Vorwort ihres Berichts: „Wir verfolgen einen ‚botanischen Ansatz‘ bei der Entwicklung von Photovoltaikzellen der nächsten Generation für städtische Umgebungen. Unsere Zellen weisen eine hohe Energieumwandlungseffizienz bei indirekter schwacher Beleuchtung auf. Wir haben zwei Merkmale von Blättern verwendet, um farbstoffsensibilisierte Solarzellen (DSSCs) zu verbessern. Die Blätter bestehen aus einer Oberhaut, einer bedeckenden Hautschicht, Palisaden- und Schwammzellen. Die Blätter werden ebenfalls sorgfältig innerhalb der Pflanzenkrone angeordnet. Um diese Eigenschaften nachzuahmen, haben wir zunächst eine lichtfangende Schicht auf den Solarzellen aufgebaut und die Photoanoden mikroskopisch strukturiert. Dann haben wir die dreidimensionalen DSSCs abgeglichen, um Submodule zu erstellen.“

->Quelle:

Min Ju Yun, Yeon Hyang Sim, Seung I. Cha & Dong Yoon Lee: Omnidirectional Light Capture by Solar Cells Mimicking the Structures of the Epidermal cells of Leaves, in: Scientific Reports, Band 9, Artikelnummer: 12773 (2019) – nature.com/articles/s41598-019-49046-8
cbi.nlm.nih.gov/PMC6635402
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Wasserstoff-Produktion in heimischer Garage

Frankfurt UAS entwickelt Prototyp für Privathaushalte Wasserstoff als Energieträger der Zukunft ist nicht frei verfügbar, sondern muss aufwändig hergestellt werden. Das Forschungsprojekt „Smartes Tankgerät für Wasserstoff“ verfolgt die Idee, dessen Herstellung so zu vereinfachen, dass ein Einsatz auch in Privathäusern oder kleinen Gewerbebetrieben gelingt, so eine Medienmitteilung vom 17.04.2024 der Frankfurt University of Applied Sciences (Frankfurt UAS). Es soll möglich sein, mittels Elektrolyse grünen Wasserstoff aus reinem Wasser in einer kleinen Anlage herzustellen, die mit regenerativer Energie, beispielsweise Solarstrom aus der hauseigenen Photovoltaik-Anlage, betrieben wird. Auf diesem Weg ließe sich die CO2-neutrale Energie speichern, um so dem tages- und jahreszeitlich stark schwankenden Stromangebots aus Wind- und PV-Anlagen zu begegnen.
Wasserkreislauf gerät aus dem Gleichgewicht

Planetare Grenze für Süßwasser Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts überschritten Eine Analyse der globalen Süßwasserressourcen zeigt, dass menschliche Aktivitäten die Schwankungen im Wasserkreislauf der Erde weit über den vorindustriellen Bereich hinaus getrieben haben. Ein internationales Forschungsteam, dem auch Forschende des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) sowie PIK Direktor Johan Rockström angehören, hat herausgefunden, dass die planetare Grenze für Süßwasser Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts überschritten wurde.
EU-Kommission gibt Weg frei für Förderung von 24 deutschen IPCEI-Wasserstoffprojekten

BMWK: Wichtiger Meilenstein für Wasserstoffhochlauf in Deutschland Die Europäische Kommission hat 24 deutsche Projekte des „IPCEI Wasserstoff“ (Important Project of Common European Interest) genehmigt. Die deutschen Projekte sind Teil der sogenannten „Infrastruktur-Welle“ (Hy2Infra) des IPCEI Wasserstoff mit insgesamt 33 Projekte mehrerer EU-Länder, die gemeinsam die beihilferechtliche Genehmigung erhalten haben. Nach der Genehmigung auf EU-Ebene am 15.02.2024 werden nun die nationalen Förderbescheide ausgestellt. Die Bundesregierung und die jeweiligen Bundesländer planen sich mit rund 4,6 Mrd. Euro an den deutschen IPCEI-Wasserstoffinfrastrukturprojekten zu beteiligen.
„Dreifachkrise aus Klimawandel, Biodiversitätsverlust und Verschmutzung der Ökosysteme“

Bericht der Bundesregierung zur Kreislaufwirtschaft Als Unterrichtung durch die Bundesregierung (20/10950) liegt nun der Bericht „Kreislaufwirtschaft – Herausforderungen und Wege der Transformation“ vor, meldet der parlamentseigene Pressedienst heute im bundestag. Der Bericht spricht von einer „Dreifachkrise aus Klimawandel, Biodiversitätsverlust und Verschmutzung der Ökosysteme“. In dem Papier werden Inhalte weiterer Transformationsberichte gebündelt, die in die Überarbeitung der Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie eingehen sollen, heißt es. (Grafik: Transformationsbericht der Bundesregierung zur Kreislaufwirtschaft – Transformationsbereiche, Off-track-Indikatoren, Maßnahmen – © BMUV)
H&M Group gründet Kreislauf-Tochter Syre

Neues Unternehmen für Textil-zu-Textil-Recycling von Polyester Das gemeinsam mit Vargas Holding gegründete Unternehmen Syre, das auch von TPG Rise Climate unterstützt werde, zielt laut einer Medienmitteilung von H&M (vom 06.03.2024) darauf ab, das Textil-zu-Textil-Recycling von Polyester rasch auszuweiten und zu einer nachhaltigeren Textilindustrie beizutragen. Die H&M Group hat mit Syre eine Abnahmevereinbarung im Wert von insgesamt 600 Mio. USD über einen Zeitraum von sieben Jahren abgeschlossen. Damit wird ein erheblicher Teil des langfristigen Bedarfs der H&M Group an recyceltem Polyester gedeckt, das derzeit hauptsächlich aus rPET-Flaschen zu Textilien verarbeitet wird.
Effizientere Methode zur Lithium-Gewinnung aus Bergbau, Ölfeldern und Altbatterien

Fünfmal mehr als mit herkömmlihen Methoden Chemiker des Oak Ridge National Laboratory (ORNL) des US-Energieministeriums haben eine effizientere Methode zur Extraktion von Lithium (Delithierung) aus Abfallflüssigkeiten entwickelt, die aus Bergwerken, Ölfeldern und gebrauchten Batterien stammen. Sie wiesen laut einer Medienmitteilung vom 16.04.2024 auf der Webseite des ORNL nach, dass ein gewöhnliches Mineral mindestens fünfmal mehr Lithium adsorbieren kann, als dies mit zuvor entwickelten Adsorptionsmitteln möglich ist. (Grafik: Aluminiumhydroxid kann in einem einzigen Schritt 37 mg Lithium pro Gramm rückgewinnbares Sorptionsmittel extrahieren – Grafik © Jayanthi Kumar, Parans Paranthaman und Philip Gray_ORNL, U.S. Dept. of Energy)
EU-Kommission genehmigt neue benzin- und dieselfreie Zone in Stockholm

Vorbild für andere Großstädte? Die EU-Kommission hat die Einrichtung einer neuen Umweltzone im Stockholmer Stadtzentrum genehmigt, berichtet Charles Szumski am 19.04.2024 in EURACTIV. Dort sollen ab 2025 Benzin- und Dieselautos komplett verboten werden. Im vergangenen Jahr beschloss die grün-rote Koalition der schwedischen Hauptstadt die Einführung einer Umweltzone der Klasse 3. Dadurch werden Benzin- und Dieselautos praktisch aus diesem Gebiet verbannt (Euractiv berichtete).