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Einzigartiger Blick auf einzelnen Katalysator-Nanopartikel bei der Arbeit

Veröffentlicht am4. Oktober 20214. Oktober 2021Autorgh

Forschungszentrum DESY: Röntgenuntersuchung zeigt Änderung der Oberflächenzusammensetzung unter Reaktionsbedingungen

Mit intensivem Röntgenlicht hat ein DESY-geführtes Forschungsteam laut einer Medienmitteilung vom 01.10.2021 ein einzelnes Katalysator-Nanopartikel bei der Arbeit beobachtet. Die Untersuchung zeigt erstmals, wie ein individuelles Nanopartikel unter Reaktionsbedingungen die chemische Zusammensetzung seiner Oberfläche ändert, wodurch es aktiver wird. Das Team um DESY-Forscher Andreas Stierle stellt seine Beobachtungen (open access – CC-BY-4.0) in Science Advances vor. Die Untersuchung ist ein wichtiger Schritt zu einem besseren Verständnis realer Katalysatormaterialien. (Bild: Einzelner Katalysator-Nanopartikel, mit Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung seiner Oberfläche während des Betriebs – © Science Communication Lab für DESY – CC BY 4.0) weiterlesen…

6,5 weitere Millionen für Hamburger Energieforschung

Veröffentlicht am4. Oktober 20215. Oktober 2021Autorgh

X-Energy: CC4E erhält weitere Förderung vom BMBF

Die Energiewende-Forschung am Competence Center für Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz (CC4E) der HAW Hamburg wird weiter intensiviert. In den kommenden vier Jahren erforscht das CC4E gemeinsam mit zahlreichen Partnern aus Industrie und Wissenschaft im Rahmen der Partnerschaftsinitiative X-Energy Themen wie Sektorkopplung, Windenergie, Power-To-X sowie Akzeptanzfragen. (Foto: Energie-Campus des CC4E – © HAW Hamburg) weiterlesen…

Wärmespeicher für die Energiewende

Veröffentlicht am3. Oktober 20213. Oktober 2021Autorgh

Aluminium-beschichtetes Zeolith

55 Prozent der Endenergie in Deutschland werden für die Wärme- oder Kälteerzeugung verbraucht. Andererseits kann viel Wärme nicht genutzt werden, da sie zu unpassender Zeit entsteht. Wärmespeicher aus Zeolith speichern Wärme verlustfrei und langfristig. Fraunhofer-Forscher arbeiten – so eine Medienmitteilung des Fraunhofer-Instituts für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP in Dresden vom 01.10.2021 – nun daran, die Wärmeleitfähigkeit der Zeolithe entscheidend zu verbessern. nun daran, die Wärmeleitfähigkeit der Zeolithe entscheidend zu verbessern. (Bild: Elektronenmikroskopische Abbildung von Zeolith-A-Kristallen – © Roland.chem, selbst erstellt, Public Domain, commons.wikimedia.org) weiterlesen…

Neue Katalysatoren für Brennstoffzellen

Veröffentlicht am3. Oktober 20212. Oktober 2021Autorgh

Effizient und mit konstant hoher Qualität

Soll Wasserstoff oder Methanol in Strom umgewandelt werden, kommen meist Brennstoffzellen zum Einsatz. Nanoskalige Katalysatoren bringen den Prozess in Schwung – bislang schwankt die Qualität dieser Materialien jedoch stark. Der Forschungsbereich CAN des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP in Hamburg räumt einer Medienmitteilung vom 30.09.2021 folgend diese Probleme aus: Mit einem optimierten Katalysator und einer kontinuierlichen, reproduzierbaren Fertigung mit sehr guter Kontrolle über die Materialeigenschaften. weiterlesen…

Entscheidender Schritt bei Umwandlung von Biomasse in Methan

Veröffentlicht am3. Oktober 20213. Oktober 2021Autorgh

Enzymatische Glied bei Bildung aus Fettsäuren durch kooperierende Mikroorganismen gefunden

Die mikrobielle Produktion von Methan aus organischem Material ist ein wesentlicher Prozess im globalen Kohlenstoffkreislauf und eine wichtige Quelle für erneuerbare Energie. Dieser natürliche Vorgang beruht auf einer kooperativen Interaktion zwischen unterschiedlichen Mikroorganismen-Typen: den gärenden Bakterien und den methanbildenden Archaeen. Jetzt entdeckt: das fehlende enzymatische Glied und dessen Funktion, wodurch die Methanbildung aus Fettsäuren energetisch erst nachvollziehbar wird – publiziert am 01.10.2021 auf der Internetseite der Universität Freiburg und in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). (Bild: Archaeen: Halobacteria – © nasa.gov, gemeinfrei) weiterlesen…

Wie Quecksilber ins Meer gelangt

Veröffentlicht am2. Oktober 20212. Oktober 2021Autorgh

Nicht nur über Regen, sondern auch über Gasaustausch

Von der Industrie freigesetztes Quecksilber gerät über die Luft ins Meer und von dort aus in die Nahrungskette. Eine Analyse der Universität Basel zeigt nun, wie der Schadstoff ins Wasser gelangt: nicht wie bisher vermutet vor allem durch Regen, sondern auch über Gasaustausch. Daher könnten Maßnahmen zur Reduktion von Quecksilber-Emissionen schneller greifen als gedacht. weiterlesen…

Neuer Ansatz für Kunststoff-Recycling

Veröffentlicht am2. Oktober 20211. Oktober 2021Autorgh

Zwei EPFL-Ingenieure haben eine revolutionäre neue Methode zur Bekämpfung der Plastikverschmutzung entwickelt, indem sie sich das Innenleben der Proteine zunutze machen. Das Ergebnis? Eine völlig neue Sichtweise auf das Recycling von Kunststoffen – am 23.09.2021 open access in Advanced Materials veröffentlicht: aus Aminosäuren bestehende Proteine. weiterlesen…

„Unschmelzbares“ schmelzbar machen

Veröffentlicht am1. Oktober 20211. Oktober 2021Autorgh

Bisher nicht schmelzbar: metallorganische Gerüstverbindungen

Chemiker der Universität Jena haben – so eine Medienmitteilung vom 29.09.2021 – einen Weg entwickelt, eigentlich nicht schmelzbare metallorganische Gerüstverbindungen – sogenannte MOFs – zu schmelzen. Dies erlaubt die schmelzebasierte Herstellung von Glasbauteilen für Anwendungen in der Energie- und Umwelttechnik. (Foto: Vahid Nozari untersucht mikroskopisch synthetisches, aus MOF-Material bestehendes Glas – Foto © Jens Meyer, Universität Jena) weiterlesen…

CEC: Kooperationsprojekt ChemiTEM vereinfacht mikroskopische Untersuchungen

Veröffentlicht am1. Oktober 20211. Oktober 2021Autorgh

Standardisierte Workflows für Transmissions-Elektronenmikroskopie

Elektronenmikroskopie ist eine wichtige und vielseitig einsetzbare Methode bei der Untersuchung von Katalysatoren, die auch am Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion in Mülheim an der Ruhr (MPI CEC) erforscht werden. Mit dieser Technik können die Proben bis hin zur atomaren Auflösung dargestellt werden. Auch Informationen über die elementare Zusammensetzung und die elektronische Struktur können dabei gewonnen werden. Üblicherweise werden solche Untersuchungen nur von Spezialisten durchgeführt, wodurch es zu Einschränkungen bei der Anzahl und Dauer dieser Messungen kommen kann. In einer Zusammenarbeit der Elektronenmikroskopiegruppen vom MPI CEC und Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft in Berlin und in Kooperation mit Thermo Fisher Scientific wurde eine Lösung für dieses Problem erarbeitet und open access am 27.09.2021 in Chemistry Methods publiziert: ChemiTEM. weiterlesen…

100mal mehr PV für kosteneffizienten Klimaschutz nötig

Veröffentlicht am1. Oktober 202130. September 2021Autorgh

Hohes Innovationstempo ist Schlüssel für ressourceneffiziente Photovoltaik im Terawattmaßstab

Ein kosteneffizienter Klimaschutz erfordert die Installation von insgesamt 20-80 TWp Photovoltaikleistung bis 2050 und 80-170 TWp bis 2100, also mindestens hundertmal mehr als die bis Ende 2020 installierten 707 GWp. Ein Forscherteam des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE und des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung hat am 30.09.2021 eine Untersuchung veröffentlicht, ob ein solches Wachstum aus Ressourcensicht machbar ist – und wenn ja, unter welchen Bedingungen. In dem Papier „Technological learning for resource efficient terawatt scale photovoltaics“, (open access veröffentlicht in Energy & Environmental Science), kommen sie zu dem Ergebnis, dass das derzeit hohe Innovationstempo beibehalten werden muss, um Ressourcenengpässe zu vermeiden. weiterlesen…

Wie Recycling beim Design beginnt

Ob ein Produkt am Lebensende recyclierbar ist, entscheidet sich nicht erst in der Sortieranlage. Es wird schon am Konstruktionstisch entschieden, wenn Produktdesigner Materialkombinationen wählen und sich für oder gegen Klebstoffe entscheiden. Das Fraunhofer CCPE, das Cluster of Excellence Circular Plastics Economy, setzt auf das Konzept des Monomaterial-Designs. Die Idee dahinter: ein Produkt so zu entwickeln, dass es vollständig aus einem einzigen Kunststofftyp besteht. Das klingt zunächst einschränkend – muss es aber nicht sein. Das Forscherteam hat mit dem Monomaterial-Design-Set ein Werkzeug entwickelt, das Konstrukteure dabei unterstützt, funktional komplexe Objekte herzustellen. Das Tool soll es ermöglichen, Produkte ausschließlich aus Thermoplasten herzustellen, also Kunststoffen, die sich einschmelzen und erneut formen lassen. Drei Kunststoffarten wurden erprobt: PET, PLA und Polyamid. Durch den Verzicht auf Klebstoffe entfällt die aufwendige Trennung unterschiedlicher Bestandteile. Das Ergebnis laut Fraunhofer: zu 100 Prozent recycelbare Produkte. Das Vorzeigeprojekt ist ein Kindersitz – der „Circular Child Seat“. Er besteht aus einem biobasierten Polymer mit Naturfaserverstärkung, modular aufgebaut und aus einem einzigen Material gefertigt. Metallteile, die aus Sicherheitsgründen unvermeidbar sind, lassen sich ohne Werkzeug entfernen. Der Rest ist reparierbar, wiederverwendbar und recycelbar. Fraunhofer präsentierte den Prototyp Mitte März auf der Circular Valley Convention in Düsseldorf. Begleitet wurde die Vorstellung von einem Positionspapier zur Rolle Künstlicher Intelligenz in der Kunststoffwertschöpfung bis 2030. Das war das Ergebnis auf Basis von 46 Expertinnenbefragungen. Das Fazit: KI ist bereits Alltag. In der Bildverarbeitung. In der Prozesskontrolle und in der automatisierten Sortierung. „KI kann Material-, Prozess- und Datenlücken schließen – ihr Potenzial entfaltet sie jedoch nur auf einer gemeinsamen, verlässlichen Datenbasis“, sagt Dr. Anna Kerps, Leitautorin des Papiers. Sie benennt fehlende einheitliche Datenstrukturen entlang der Lieferkette als größtes Hindernis. Die Datenlücke über die fachgerechte Verwertung sei stärker bremsend als fehlende Algorithmen. Mit der Präsentation machte das Fraunhofer CCPE deutlich, was politische Debatten über Recyclingquoten oft ausblenden: Ob ein Produkt recycelbar ist, entscheidet sich nicht am Ende, sondern am Anfang. Welche Produkte sich künftig mit Monomaterial-Technik herstellen lassen, wird sich zeigen. Klar ist aber schon jetzt: Recyclingfähigkeit wird zunehmend zum Maßstab für Produktions- und Kaufentscheidungen. Quellen: Fraunhofer CCPE präsentiert den »Monomaterial Baukasten« Fraunhofer CCPE at the Circular Valley Convention 2026 Positionspapier »Künstliche Intelligenz in der Kunststoffwertschöpfungskette bis 2030«
Kreislaufwirtschaft wird zur Sicherheitsfrage

„Kreislaufwirtschaft [ist] ein zentrales Element unserer Resilienz und Sicherheit“ sagt Bundesumweltminister Carsten Schneider. Auf der Circular Valley Convention in Düsseldorf wurde die Kreislaufwirtschaft erstmals offiziell als Sicherheitspolitik eingeordnet. Die Convention im Areal Böhler in Düsseldorf versammelte rund 2.000 Vertreter aus Politik, Industrie und Wissenschaft. Die von der Messe Düsseldorf und der Circular Valley Foundation veranstaltete Convention markiert einen Kurswechsel in der deutschen Debatte: Kreislaufwirtschaft wird nicht mehr primär als Umweltthema verhandelt, sondern als Frage industrieller Sicherheit. Bundesumweltminister Carsten Schneider lieferte in seiner Rede dafür den politischen Rahmen. Der globale Materialverbrauch übersteigt heute 100 Milliarden Tonnen jährlich und wächst weiter, während der Zugang zu Rohstoffen umkämpfter wird. „Zirkuläres Wirtschaften macht uns unabhängiger von fossilen Rohstoffen”, sagte er. Konkret kündigte Schneider ein Aktionsprogramm zur Umsetzung der Nationalen Kreislaufwirtschaftsstrategie an, das in Kürze vorgelegt werden soll. Ein wichtiger Schritt, um aus der Strategie und dem Gesetz praktische Maßnahmen zu machen. BASF, Bayer, Evonik, Henkel und Vorwerk traten gemeinsam als Co-Gastgeber auf. „Collaboration is key. None of us can achieve this transformation independently“, sagte Timo Fleßner von Bayer. Was wie ein Kalenderspruch klingt, wird vor dem Hintergrund brüchiger Lieferketten und umkämpfter Rohstoffzugänge zum strukturellen Argument: Stoffkreisläufe lassen sich nicht innerhalb einzelner Unternehmen schließen. Sie benötigen Ketten – Abnehmer, Verarbeiter und Rückführer –, die aufeinander abgestimmt sind. Eine branchen und länderübergreifende Aufgabe. Als Zukunftsmodell wurde die trilaterale Kooperation zwischen Nordrhein-Westfalen, Flandern und den Niederlanden präsentiert. Die Region als größter industrieller Ballungsraum Europas kann kooperativ Schwerpunkte für die Bereiche Chemie, Batterien und Baustoffe setzen. „Kreislaufwirtschaft macht nicht an Landesgrenzen halt“, sagte Carsten Gerhardt, der Gründer der Circular Valley Stiftung. Nordrhein-Westfalens stellvertretende Ministerpräsidentin Mona Neubaur betonte die wirtschaftlichen Vorteile: Kreislaufwirtschaft treibe Innovation, nütze dem Klima und mache unabhängiger von teuren Importen. Die Argumentation verbindet ökologische mit ökonomischen Interessen – ein bewährtes Muster, um politische Mehrheiten zu organisieren. Die EU hat mit ihrem Aktionsplan für die Kreislaufwirtschaft bereits ein regulatorisches Grundgerüst geschaffen. Darauf aufbauend arbeitet die Kommission an einem Circular Economy Act, der einen Binnenmarkt für Sekundärrohstoffe schaffen soll. Erwartet für die zweite Jahreshälfte 2026. Die EU-weite Kreislaufquote soll bis 2030 von zwölf auf 24 Prozent steigen. Eine angestrebte Verdopplung innerhalb von vier Jahren. Dass die Kreislaufwirtschaft strategisch sinnvoll ist, ist keine neue Erkenntnis. Die Argumente – weniger Importabhängigkeit, stabilere Lieferketten und eine robustere Versorgung – liegen seit Jahrzehnten auf dem Tisch. Was sich geändert hat: Die Realität hat die Theorie eingeholt. Gasmangel, umkämpfte Mineralien und fragile Lieferketten sind keine hypothetischen Szenarien mehr. Recycling, Kreislaufwirtschaft und grüne Transformation als Antwort lagen die ganze Zeit in der Schublade. Quellen: Circular Valley Convention 2026: Grenzüberschreitende Kooperation als Motor der Circular Economy Bundesumweltministerium: Rede von Carsten Schneider zur Eröffnung der Circular Valley Convention Recovery: Circular Valley Convention 2026 successfully kicks off Recycling Magazin: Erkenntnisse der Circular Valley Convention 2026
Gaspreis verdoppelt: Der schmerzhafte Unterschied zwischen fossiler und erneuerbarer Energie

Die aktuelle Verdopplung der Gaspreise innerhalb weniger Tage ist mehr als nur eine Marktreaktion. Es ist die schmerzhafte Erinnerung daran, wie verwundbar eine Gesellschaft bleibt, die an fossilen Importen hängt. Die deutschen Gasspeicher sind zu knapp 20 Prozent gefüllt. Die EU hat einen Energie-Krisenstab einberufen. In nur wenigen Tagen hat sich der Gaspreis am europäischen Handelsplatz TTF von rund 30 auf fast 60 Euro pro Megawattstunde verdoppelt. Das ist der höchste Stand seit über einem Jahr. Iranische Drohnen-Trümmer trafen eine LNG-Anlage von Qatar Energy in Ras Laffan. Ebenfalls musste auch Saudi Aramcos Raffinerie Ras Tanura (550.000 Barrel/Tag) nach einem Drohnenangriff den Betrieb einstellen. Außerdem können Gas- und Öltanker die Straße von Hormus nicht passieren. Die EU berief einen Energie-Krisenstab ein. Bundeswirtschaftsministerin Katherina Reiche sprach von „neuer Unsicherheit für die deutsche Wirtschaft”. Dies trifft Deutschland zu einem ungünstigen Zeitpunkt. Die Gasspeicher sind mit knapp 20 Prozent Füllstand deutlich schwächer als im Vorjahr, als sie zum selben Zeitpunkt bei rund 40 Prozent lagen. Sollte die Blockade der Straße von Hormus anhalten, könnten die Großhandelspreise laut Marktanalysen auf über 90 Euro pro Megawattstunde steigen. Dabei ist die aktuelle Eskalation kleiner als der Schock von 2022, als Russland rund 55 Prozent der deutschen Gasimporte kappte und Europa Milliarden an Notfallpaketen mobilisieren musste. Das ist jedoch kein Argument für Entwarnung, sondern eines für Struktur: Denn es zeigt sich die Gefahren und Unsicherheit der fossilen Energieversorgung. Auch ohne vollständigen Lieferstopp zeigt sich die Abhängigkeit. Der Angriff auf zwei Anlagen am Persischen Golf und der blockierte Seeweg genügt, um die Preise von denen unsere Wirtschaft abhängt, in wenigen Stunden zu verdoppeln. Die wirtschaftliche Logik der Energieautarkie ist damit klarer als in vielen Debatten zuvor. Was jahrelang als Ausgaben für die Förderung erneuerbarer Energien verbucht wurde, lässt sich auch als Versicherungsprämie lesen. Gegen genau diese Szenarien. Laut dem Institut der deutschen Wirtschaft wird Deutschland 2026 rund 29,5 Milliarden Euro aufwenden, um die Strom- und Energiepreise für Haushalte und Wirtschaft zu dämpfen. Der Preisdruck, den dieses Paket abfedern soll, liegt auch vor dem Hintergrund schwankender Preise und Versorgungsunsicherheit. Als Russland 2022 die Gaslieferungen kappte, verlor Deutschland laut Ifo Institut rund 64 Milliarden Euro an Realeinkommen in einem einzigen Jahr. Das entsprach 1,8 % des BIPs. Die aktuelle Eskalation liegt zwar auf einem anderen Niveau. Doch das Risikokosten-Prinzip ist dasselbe. Quellen: agrarheute: Gaspreise steigen um 50 Prozen wegen Irankrieg: Deutsche Gasspeicher fast leer Ifo Institut: Hohe Gas- und Ölpreise saugen Milliarden Euro aus dem Land Fraunhofer ISE: Öffentliche Stromerzeugung 2025: Wind und Solar erstmals als Doppelspitze agsi: Gasspeicher-Füllstandsdaten
Heizungsgesetz neu: Gas bleibt, die Unsicherheit auch

Wer 2027 eine neue Gasheizung einbaut, hat 20 bis 25 Jahre Laufzeit eingeplant. Doch per Gesetz gilt Abrissbefehl 2044. Das ist einer der Ungereimtheiten der neuen Reform des Heizungsgesetzes. CDU/CSU und SPD haben das Heizungsgesetz entschärft. Der Kern der Änderungen: Die Pflicht, neue Heizungen zu mindestens 65 Prozent mit erneuerbaren Energien zu betreiben, entfällt. Gas- und Ölheizungen dürfen wieder ohne Einschränkungen eingebaut werden. Als Ersatz soll die sogenannte „Biotreppe” kommen. Ab 2029 müssen neue Gas- und Ölheizungen zunächst zehn Prozent Biomethan oder synthetisches Gas beigemischt werden. Ein Anteil, der bis 2040 in noch nicht festgelegten Stufen steigen soll. Ab 2028 sind Energieversorger verpflichtet, ihrem Erdgas anfangs ein Prozent Grüngas beizumischen. Biomethan gilt dabei als Kreislaufwirtschaftskonzept, bei dem organische Reste zu Energie verarbeitet werden. Das Problem ist jedoch der Maßstab, denn der Bedarf von Millionen Gasheizungen übersteigt das verfügbare Potenzial in Deutschland bei Weitem. Die entscheidende Lücke im Konzept bleibt, woher das Biomethan in ausreichender Menge kommen soll. Wirtschaftsministerin Katherina Reiche (CDU) setzt auf Importe aus der Ukraine, räumt aber selbst „regulatorische Herausforderungen” auf beiden Seiten ein. Eine Studie, auf die sie sich zunächst berief, ließ sich laut Medienberichten nicht nachvollziehen. Anders als bei Flüssiggas lässt sich Biomethan nicht als skalierbarer Exportrohstoff nutzen: Es lässt sich nicht in der Menge produzieren und transportieren, die Millionen Heizungen benötigen würden. Dies hat eine konkrete Konsequenz, die in der politischen Debatte kaum eine Rolle spielt. Eine Gasheizung hat eine typische Lebensdauer von 20 bis 25 Jahren. Wer 2027 eine solche Heizung einbaut, rechnet bis 2047 oder länger. Doch das Gesetz schreibt vor, dass alle Öl- und Gaskessel bis 2044 ersetzt oder umgerüstet sein müssen. Die Heizung wird somit zum verboten, bevor sie ihren Dienst getan hat. Für Hausbesitzer ist das eine Investitionsfalle. Für die Wirtschaft bedeutet es, dass Milliarden in Infrastruktur fließen, die vorzeitig abgeschrieben werden muss und die Investitionen in Heizungen beginnt zu früh von vorn. Der BDEW warnt, dass die Reform Deutschlands Klimaziele gefährdet. Der Verbraucherzentrale Bundesverband kritisiert, dass Haushalte mit unkalkulierbaren Risiken allein gelassen werden. „Statt Planungssicherheit schafft die Koalition neue Verunsicherung”, sagt Verbandschefin Ramona Pop. Parallel dazu plant Reiche, die Einspeisevergütung für kleine Solaranlagen bis 25 Kilowatt ab 2027 zu streichen. Das diskutierte Gesetz „Gebäudemodernisierungsgesetz“ soll bis Ostern beschlossen werden und Inkrafttreten Juli 2026. Zwei Probleme bleiben ungelöst. Für Hausbesitzer: Eine Gasheizung, die ihre volle Lebensdauer von 20 bis 25 Jahren ausschöpft, wäre zumindest eine berechenbare Entscheidung und auch Materialeffizienz. Eine Heizung, die 2044 per Gesetz vorzeitig verschrottet werden muss, ist es nicht. Nachhaltiger wäre die Heizung, die bis zum Ende läuft. Aktuell lässt das neue Gesetz das nicht zu. Das Konzept steht und fällt mit Biomethan in Mengen, die Deutschland weder produziert noch verlässlich importieren kann. Wer Millionen Haushalte in fossile Infrastruktur lenkt, ohne deren Versorgungsgrundlage gesichert zu haben, plant keine Energiewende, sondern verschiebt bzw. verhindert sie. Quelle: CDU/CSU und SPD Fraktionen: Eckpunkte zur GEG-Reform BDEW – Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft: Statement Kerstin Andreae zur GEG-Reform Verbraucherzentrale Bundesverband: Statement zur GEG-Reform
Beton als CO2-Speicher: Forschung will Logik umdrehen

Jede Tonne Zement setzt fast eine Tonne CO2 frei. Der hohe Energieverbrauch und auch der chemische Prozess. Forschende arbeiten an einem Zementersatz, der diese Logik umkehrt. Beton ist überall: Fundamente, Brücken, Tiefgaragen. Was dabei kaum thematisiert wird: Seine Herstellung ist eine der größten CO2-Quellen weltweit. Zement, der Klebstoff, der Beton zusammenhält, ist für rund acht Prozent der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich. Damit liegt die Herstellung von Baustoffen sogar noch vor dem gesamten Flugverkehr. Das Problem beginnt auf elementarer Ebene: Beim Brennen von Kalkstein zu Zementklinker bei rund 1.450 °C wird CO2 nicht nur durch den Energieverbrauch, sondern auch durch die nötige chemische Reaktion freigesetzt. Hier setzt das EU-Forschungsprojekt C-SINC an. Statt Kalkstein sollen magnesiumhaltige Silikate als Bindemittel dienen. Das Material durchläuft einen beschleunigten Mineralisierungsprozess, bei dem es mit CO2 aus Industrieabgasen reagiert und das Gas dauerhaft in seiner Mineralstruktur als Magnesiumcarbonat bindet. Der Beton wird somit nicht nur klimaneutraler, sondern auch zum CO2-Speicher. „Das CO2 wird nicht einfach gespeichert, es wird chemisch in ein Mineral eingebaut“, sagt Frank Dehn, Leiter des Instituts für Massivbau und Baustofftechnologie am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). „Es bleibt fest gebunden und kann über sehr lange Zeiträume nicht entweichen.“ Das KIT ist der einzige deutsche Hochschulpartner im Projekt, weitere Partner sind die TU Delft in den Niederlanden, die KU Leuven in Belgien und zwei spanische Forschungseinrichtungen. Der Europäische Innovationsrat fördert C-SINC mit vier Millionen Euro über vier Jahre, wovon rund eine Million nach Karlsruhe fließt. Die Aufgabe des KIT umfasst Simulation, maschinelles Lernen und Prüfung an echten Betonbauteilen. Bevor ein neues Baumaterial auf realen Baustellen zum Einsatz kommt, muss es Belastbarkeit, Dauerhaftigkeit und Sicherheit nachweisen — und danach jahrelange Zulassungsprozesse durchlaufen. Doch es bleiben Fragen. Erstens die Rohstoffverfügbarkeit: Magnesiumsilikate müssten in großen Mengen vorhanden sein, um einen nennenswerten Teil der globalen Zementproduktion zu ersetzen. Zweitens die Energiebilanz: Das CO2 muss erst aus Industrieabgasen herausgefiltert werden, bevor es ins Material wandert. Das kostet Energie, weshalb fraglich ist, ob der neue Beton unterm Strich wirklich ein CO2-Speicher ist. Dass Holcim, einer der weltgrößten Baustoffkonzerne, am Projekt beteiligt ist, ist ein Signal. Es deutet darauf hin, dass die Industrie das Potenzial ernst nimmt, nicht nur die Forschung. Quelle: KIT (2026): „Beton als CO2-Senke“ – Presseinformation
Leistungs-Rekord geborchen: Solarmodul knackt neuen Spitzenwert

Die physikalische Grenze für den Wirkungsgrad herkömmlicher Silizium-Solarmodule liegt bei 29,4 Prozent. Dem Fraunhofer ISE ist es nun gelungen, diesen Wert mit einem neuartigen Modul-Prototyp auf Basis gestapelter Schichten deutlich zu überschreiten und eine Effizienz von 34,2 Prozent nachzuweisen. Dieser Spitzenwert wurde mit einer Variante auf Germanium-Basis erzielt, während ein zweites, kostengünstigeres Modul auf Silizium-Basis eine Effizienz von 31,3 Prozent erreichte. Zum Vergleich: Handelsübliche Standardmodule kommen heute auf rund 24 Prozent. Dass diese Werte auf Modulebene und nicht nur an winzigen Laborzellen gemessen wurden, ist entscheidend für die Praxis. Während reine Zell-Rekorde oft unter Idealbedingungen entstehen und wenig über die Alltagstauglichkeit aussagen, belegen diese Protoyp-Ergebnisse, dass die Technologie auch im größeren Maßstab stabil funktioniert. Das Prinzip dahinter: Das Modul besteht aus mehreren übereinandergestapelten Schichten, ein besserer Lichtfänger, der in mehreren Lagen unterschiedliche Teilchen zurückhält. Jede Schicht fängt einen anderen Teil des Sonnenlichts ein. Normales Silizium kann nur einen Bruchteil des Spektrums nutzen. Das Mehrschicht-Modul hingegen schöpft deutlich mehr aus und überschreitet damit die bisherige Grenze von 29,4 Prozent, die für einfache Siliziummodule gilt. Das Fraunhofer ISE setzt dabei auf zwei Varianten. Das Germanium-Modul erzielt einen höheren Wirkungsgrad, ist aber teurer in der Herstellung. Das Silizium-Modul ist günstiger und nutzt Verfahren, die in der Solarindustrie bereits etabliert sind. Beide Varianten könnten in die Massenproduktion gehen. Das Institut sieht den Zielmarkt in der Lücke zwischen günstigen Standardmodulen, wie sie auf Einfamilienhäusern zum Einsatz kommen, und den extrem teuren Hochleistungszellen der Raumfahrt. Gebäudefassaden, Elektrofahrzeuge, Industriedächer: Überall dort, wo Platz begrenzt ist und jedes zusätzliche Prozent Wirkungsgrad zählt. Bis zur Massenanfertigung dahin bleibt jedoch noch viel Arbeit. Die Module müssen beweisen, dass sie Jahrzehnte unter realen Bedingungen standhalten: Hitze im Sommer, Frost im Winter und Dauerregen. Zudem muss die Produktion vom Labor in die Fabrik überführt werden. Den Markt verändert der Rekord noch nicht direkt. Die Lücke zwischen Prototyp und serienreifem Produkt ist groß. Doch was bemerkenswert ist: Die bisherigen Effizienzgrenzen der Photovoltaik sind keine unverrückbaren Naturgesetze. Mit Innovationskraft lässt sich das Potenzial der Sonne noch deutlich effizienter ausschöpfen. Quelle: Fraunhofer ISE erzielt Rekordwirkungsgrade für Tandem-Photovoltaikmodule
E-world 2026: Volle Hallen, offene Fragen

Erstmals in der Geschichte der E-world waren alle sechs Messehallen vollständig belegt. Das Wachstum zeigt: Die Energiebranche investiert – trotz politischer Unsicherheiten. Die E-world 2026 in Essen versammelte vom 10. bis 12. Februar mehr als 1.100 Aussteller aus 33 Ländern. Nach Angaben der Veranstalter stieg die Ausstellerzahl um 15 Prozent gegenüber dem Vorjahr, die Fläche für Start-ups wuchs um 40 Prozent. Über 30 Prozent der Aussteller kamen aus dem Ausland, Besucher reisten aus mehr als 80 Nationen an. So sehr sich die Veranstalter über diese Rekord-Zahlen freuen können – sie sind auch ein Zeichen dafür, dass die Branche unter Druck steht. Die Stärken der erneuerbaren Energien treffen in Deutschland noch immer auf Netze, die nicht auf dezentrale Erzeugung ausgelegt sind. Und trotz Rekordausbau bei Wind und Solar fehlen ausreichende Speicherkapazitäten. Politische Vorgaben verschärfen den Handlungsdruck: Zum Beispiel müssen kommunale Wärmepläne bis 2028 vorliegen, doch vielerorts fehlen Datengrundlage und Infrastruktur. NRW-Wirtschaftsministerin Mona Neubaur forderte auf der Messe „Verlässlichkeit und Investitionssicherheit“ – ein Appell, der die Nervosität der Branche spiegelt. Als Antwort auf diese Volatilität rückte Künstliche Intelligenz ins Zentrum vieler Messestände. Das Wuppertaler Start-up heatbrAIn präsentierte KI-Modelle, die kommunale Wärmeplanung automatisieren sollen – dort, wo Städte bislang mühsam Gebäudedaten zusammentragen. Der norwegische Anbieter Volue zeigte, wie KI-gestützte Wetterprognosen den Intraday-Stromhandel verbessern – also den kurzfristigen Kauf und Verkauf von Strom, der bei schwankender Wind- und Sonnenproduktion immer wichtiger wird. Erstmals veranstaltete die E-world einen „Municipalities Day“. Kommunen trafen dort direkt auf Technologieanbieter, ohne Umweg über Beratungsfirmen. Ein überfälliger Schritt: Die Energiewende entscheidet sich zu großen Teilen auf lokaler Ebene, von der Fernwärme bis zur Ladeinfrastruktur. Ein Thema blieb hingegen am Rand: die Kreislaufwirtschaft. Windräder, Solarmodule und Batterien benötigen Kupfer, Lithium und seltene Erden. Was am Ende ihrer Lebensdauer damit passiert, ist weiterhin eine Nebensache. Großtechnische Recyclinglösungen existieren bislang kaum. Wer heute Anlagen installiert, schiebt das Problem in die 2040er Jahre. Die E-World 2026 zeigte eine Branche in Bewegung – mit konkreten Werkzeugen für drängende Probleme und blinden Flecken, die noch adressiert werden müssen. Die Dynamik ist da. Ob sie ausreicht, wird sich nicht auf Messen entscheiden, sondern in Kommunen, Netzen und Investitionen. Quellen: E-World 2026 mit neuem Ausstellerrekord: Über 1.100 Unternehmen gestalten die Energiezukunft Europas Fraunhofer zur Messe E-World: Wärmewende passiert in den Kommunen