2009/08/10

Energiewende I


Es ist wiedermal an der Zeit zu erklären, wie man viel Geld verdienen könnte, falls man die notwendigen Voraussetzungen dafür hätte. Dieses Mal braucht man jedoch Kenntnisse in Physik oder zumindest etwas technisches Verständnis und dazu noch Startkapital. Fehlendes Startkapital ist der Haupthinderungsgrund gegen Unternehmensgründungen. Falls man dadurch betroffen ist, ist es vielleicht eine Möglichkeit, die zugrundeliegenden Ideen öffentlich zu machen, so daß die Ideen zumindest nicht mehr gestohlen werden können. Das ist auch hier der Fall.

Die hier zugrundeliegende Idee ist die UV-Voltaïk. Das muß näher erläutert werden. Das sichtbare Licht ist nur ein kleiner Teil der Strahlung, die uns von der Sonne geschickt wird. Schon der Teil würde ausreichen, um den gesamten Energiebedarf der Menschheit zu decken und zwar der Bedarf eines Jahres schon innerhalb von drei Tagen. Aber die dafür erforderliche Technologie ist relativ teuer, ineffiziënt und konkurriert dazu auch noch mit anderen Dingen um die besten Standorte. Falls die Sonnenstrahlung mittels Photovoltaïkanlagen in elektrische Energie umgewandelt wird, dann ist einer der Gründe für die Ineffiziënz der heute dafür verwendeten Technologie, daß hauptsächlich die roten, orangenen und bestenfalls noch die gelben Anteile des Spektrums verwendet werden. Deswegen sind die Solarzellen blau. Der Grund dafür ist, daß man sich die Idee von den Pflanzen abgeschaut hat, die vor allem das rote Licht ausnutzen. Auf das sind sie angewiesen, daher wäre es eigentlich angebracht gewesen, das rote Licht den Pflanzen zu überlassen und Solarzellen für grünes Licht zu bauen, das von den Pflanzen ohnehin wieder weggeschickt wird. Die Strahlungsanteile, die längerwellig oder kürzerwellig als das sichtbare Licht sind, können von den Pflanzen ebenfalls nicht genutzt werden. Strahlung enthält desto mehr Energie, je kürzer ihre Wellenlänge ist. Deswegen ist es der entscheidende Fehler der herkömmlichen Solarenergietechnologie, daß man sich nicht auf das kürzerwellige, hochfrequente Ende des Spektrums konzentriert hat. An dem Ende des Spektrums dringen Gammastrahlung und Röntgenstrahlung der Sonne zu unserem Glück nicht durch die Erdatmosphäre. Die ultraviolette Strahlung wird aber nur zum Teil ausgefiltert, so daß man sie nutzen könnte.

Es gibt noch einen weiteren Grund, warum man die ultraviolette Strahlung nutzen sollte, um sie in elektrische Energie umzuwandeln. Ultraviolette Strahlung schädigt Tiere, Pflanzen und sogar Maschinen, vor allem elektronische Geräte. Deswegen wäre es wünschenswert, die ultraviolette Strahlung vorher wegzufiltern. Durch die Abnahme der Ozonschicht wurde in den letzten Jahren eine Zunahme der ultravioletten Strahlung gemessen und sie hat sich bereits als Problem für den Weinbau herausgestellt. Die Weinstöcke schützen ihre Früchte durch die Einlagerung von Phenolen in die Beeren. Weil die Phenole bitter schmecken, beeinflussen sie das Endprodukt der Winzer in unerwünschter Weise. Natürlich müssen auch andere Pflanzenteile vor der ultravioletten Strahlung geschützt werden und das müssen außerdem alle Pflanzen machen. Deswegen produzieren Pflanzen eine Wachsschicht auf allen ihren grünen Teilen. Je mehr Strahlung die Pflanzen ausgesetzt sind, desto mehr Wachs müssen sie produzieren. Alle Energie, die die Pflanzen in die Wachsproduktion stecken, können sie nicht mehr in ihr Wachstum stecken (auch wenn die Wörter verwandt zu sein scheinen, aber vielleicht sind sie das gerade aufgrund dieses Zusammenhanges). Um das Pflanzenwachstum zu fördern, wäre es daher sinnvoll die ultraviolette Strahlung wegzufiltern, aber ihnen das rote Licht komplett zu überlassen.

Mit einer Technologie, die ultraviolette Strahlung in elektrische Energie umwandelt, aber sichtbares Licht hindurchläßt, könnte man Gewächshäuser machen. Zusammen mit dem Inhalt der Gewächshäuser wäre das eine effiziënte Hybridtechnologie. Die würde sinnvollerweise UV-Voltaïk genannt werden, um sie von der ineffiziënten Technologie zu unterscheiden.

Bleibt noch, die Frage zu klären, wie man so eine UV-Voltaïk herstellen könnte. Das ist zum Glück auch nicht schwieriger als Photovoltaïkanlagen herzustellen, nur preiswerter. Die herkömmliche Photovoltaïk nutzt die physikalischen Effekte aus, die entstehen, wenn man einen Halbleiter auf der einen Seite mit Elektronendonoren und auf der anderen Seite mit Elektronenakzeptoren dotiert. Dabei wird im Idealfall jedes zehntausendste Atom des Halbleiters ersetzt. Um im selben Verfahren statt Photovoltaïkzellen UV-Voltaïkzellen herzustellen, braucht lediglich der Halbleiter durch einen sogenannten wide-gap-Halbleiter ersetzt zu werden. Die geeignetsten Materialien wären Glas und Industriediamant. Diese Materialien kosten wesentlich weniger als die Siliziumkristalle, aus denen die herkömmlichen Photovoltaïkzellen gefertigt werden.

Herkömmliche Photovoltaïkzellen schicken die Hälfte der durch sie nutzbaren Sonnenenergie gleich wieder weg, weil sie mit einer spiegelnden Glasplatte abgedeckt sind. Die dient eigentlich zum Schutz vor Umwelteinflüssen, weil die Anlagen logischerweise im Freien stehen. Da die UV-Voltaïkanlagen selbst hauptsächlich aus Glas oder dem unempfindlichsten Material überhaupt, Industriediamant, bestünden, könnte man selbstverständlich auf so eine Abdeckung verzichten und dadurch nochmals die Effiziënz der Anlagen erheblich steigern. Daß man mit der Technologie gut gegen Konkurrenten aufgestellt wäre, die weiterhin auf die herkömmliche Photovoltaïk setzen, dürfte sich von selbst verstehen.

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