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Energiewende in der EU ohne fossile Brennstoffe möglich?

Neutrino Titelbild

Die wachsende Krise im europäischen Energiesektor zwingt die Behörden nach Energielösungen für diesen und den nächsten Winter zu suchen.

Bereits jetzt wird die Hälfte der neu gebauten Häuser in der EU mit Sonnenkollektoren ausgestattet und die Europäische Kommission plant, alle kommerziellen und öffentlichen Gebäude mit Sonnenkollektoren auszustatten und diese ab 2029 auf allen neuen Wohngebäuden zu installieren.
Laut Bloomberg schätzt die Europäische Kommission die Kosten für diese Maßnahmen auf 565 Milliarden Euro, obwohl die Praxis zeigt, dass die geschätzten Kosten mit Sicherheit verdoppelt werden können.

Aber selbst Laien wissen, dass die Effizienz von Solarmodulen im Winter aufgrund der kurzen Tageslichtstunden und der vielen bewölkten Tage im Jahr drastisch sinkt.
Bedeutet das, dass mehr Solarpaneele installiert werden müssen, um im Winter genügend Strom zu erzeugen? Und wohin mit der überschüssigen Stromerzeugung aus diesen Solarzellen in den Sommermonaten?
Entweder müsste ein Teil davon abgeschaltet werden oder die überschüssige Erzeugung müsste in das zentrale System eingespeist werden. In den Sommermonaten sind die Strompreise in Europa jedoch seit Jahren immer wieder im Minus, was auf einen Überschuss auf dem Markt hinweist, der auf den Betrieb der bereits installierten Sonnenkollektoren und Windturbinen zurückzuführen ist.

Erneuerbare EnergieDer Mangel an benötigtem Strom in den Wintermonaten kann durch Windturbinen ausgeglichen werden, da sie den meisten Strom im Winter und weniger im Sommer produzieren. Es gibt jedoch eine Reihe von Problemen, da die günstigsten Standorte für Windturbinen bereits genutzt werden und die Installation zusätzlicher Windturbinen an weniger günstigen Standorten die Auslastung der installierten Kapazität verringert. In Deutschland beispielsweise befinden sich die günstigsten Standorte für Windkraftanlagen im Norden, während die industriellen Abnehmer meist im Süden angesiedelt sind. Selbst jetzt, wo Sonne und Wind im Überfluss vorhanden sind, können die bestehenden Übertragungsleitungen den Stromfluss von Norden nach Süden nicht bewältigen.

Der vergangene Sommer hat gezeigt, dass der Mangel an Niederschlägen zu einem drastischen Rückgang der Stromerzeugung aus Wasserkraft geführt hat. Während steigende Wassertemperaturen und niedrige Wasserstände die Stromerzeugung verringert und sogar einige Kernkraftwerke, wie in Frankreich, abgeschaltet haben. Aus all diesen Gründen ist es fraglich, ob es möglich ist, die Stromerzeugung allein aus erneuerbaren Energiequellen (EE) aufzubauen oder zumindest ein effizientes Stromversorgungssystem zu schaffen. Der Aufbau eines Elektrizitätssystems auf wetterabhängigen Technologien ist wahrscheinlich keine sinnvolle oder praktikable Option.

Die wirtschaftliche Komponente eines auf erneuerbaren Energien basierenden Elektrizitätssystems ist sehr wichtig, da die Bevölkerung in naher Zukunft nicht in der Lage sein wird, die steigenden Energierechnungen zu bezahlen und die Unternehmen nicht mehr wettbewerbsfähig sein werden. Dies wird unweigerlich zu mehr Konkursen, Arbeitslosigkeit und geringeren Steuereinnahmen für den Haushalt führen. Der Beginn dieses Prozesses ist bereits in Deutschland zu beobachten, wo energieintensive Industrien in die USA und andere Länder verlagert wurden, in denen die Gas- und Stromkosten um ein Vielfaches niedriger sind als in Europa.

Wenn diese Situation mehrere Jahre anhält, wird die Zerstörung der Industrie unumkehrbar sein und Europa wird mit einer Deindustrialisierung konfrontiert sein, die einen ernsthaften Rückgang des Lebensstandards bedeuten wird, wobei die USA und China die Hauptnutznießer sein werden.
Das erste Anzeichen für die Probleme der europäischen Wirtschaft ist die deutliche Abwertung des Euro gegenüber dem US-Dollar. Die Behörden der europäischen Staaten und die Europäische Kommission haben natürlich Verständnis für die schwierige Situation der EU-Wirtschaft, aber sie sind aus ideologischen und politischen Gründen nicht in der Lage, etwas zu ändern.

Zum Teil ist es nur ein Schwelbrand, zum Teil brennt die Hütte schon. So oder so ist die Zukunftsfähigkeit unserer Wirtschaft gefährdet, es drohen irreversible Schäden.
Robert Habek
Robert Habek
deutscher Wirtschafts- und Klimaschutzminister am 27.09.2022 gegenüber der DPA

Die Energiekrise hat die Entwicklung neuer alternativer Technologien in den Bereichen Stromerzeugung, Energiespeichersysteme und neue Materialien beschleunigt. Besonders deutlich sind die Fortschritte bei der Entwicklung von Batterien, die für die Verbreitung von Elektroautos wichtig sind. Aber auch die Entwicklung neuer Technologien im Bereich der Stromerzeugung unter Nutzung der so genannten “freien Energie” muss sehr genau betrachtet werden.

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Holger Thorsten Schubart
Holger Torsten Schubart, CEO Neutrino Energy Group

Viele gewöhnliche Menschen denken, dass “freie Energie” die Entstehung eines mythischen Perpetuum mobile ist, was ein Trugschluss ist. Der Energieerhaltungs -und umwandlungssatz besagt, dass Energie nicht aus dem Nichts entsteht und nirgendwo verschwindet, sondern nur von einer Form in eine andere oder von einem Körper in einen anderen übergeht. Dieses Prinzip liegt der von der Neutrino Energy Group entwickelten Neutrinovoltaik-Technologie zugrunde.
Das Aufkommen von Graphen und die Erforschung seiner Eigenschaften ermöglichten es dem Präsidenten des Unternehmens, dem Mathematiker Holger Thorsten Schubart, und seinen Kollegen, ein mehrschichtiges Material aus abwechselnden Schichten von Graphen und dotiertem Silizium zu schaffen, das die thermische Brownsche Bewegung der Graphenatome sowie die kinetische Energie der umgebenden Strahlungsfelder, einschließlich Neutrinos, in elektrische Energie umwandelt.

Warum ist Graphen zu dem Nanomaterial geworden, das die Erzeugung von Elektrizität ermöglicht, und warum haben andere Nanomaterialien diese Fähigkeit nicht? Die Antwort liegt in der Besonderheit des Kristallgitters von Graphen, in dem die Kohlenstoffatome in sp²-Hybridisierung vorliegen und über σ- und π-Bindungen zu einem hexagonalen zweidimensionalen Kristallgitter verbunden sind. Es ist bewiesen, dass Graphen nicht in der 2D-Ebene, sondern nur in der 3D-Ebene existieren kann. Ein Team von Wissenschaftlern der Universität von Arkansas untersuchte Graphen, das auf einer Kupferplatte abgeschieden wurde. Mit Hilfe eines Rastertunnelmikroskops beobachteten sie Veränderungen in der Position der Atome. Dabei machten sie eine sehr bedeutsame Entdeckung – in Graphen erschienen wellenartige Wellen auf der Meeresoberfläche, die aus einer Kombination von kleinen spontanen Bewegungen entstanden und zum Auftreten größerer spontaner Bewegungen führten. Die thermische Verschiebung (Brownsche Bewegung der Atome) eines Atoms, die durch die Teilchen der umgebenden Strahlungsfelder verstärkt wird und sich mit den Verschiebungen anderer Atome summiert, führt zum Auftreten von Oberflächenwellen mit horizontaler Polarisation, die in der Akustik als Lyav-Wellen bezeichnet werden. Aufgrund der Besonderheiten des Kristallgitters von Graphen schwingen seine Atome wie im Tandem, was diese Bewegungen von den spontanen Bewegungen von Molekülen in Flüssigkeiten unterscheidet.

In einem Interview mit Research Frontiers erklärte Professor Thibadeau (University of Arkansas): “Dies ist der Schlüssel zur Nutzung der Bewegung von 2D-Materialien als unerschöpfliche Energiequelle. Tandemschwingungen verursachen Wellen in einer Graphenschicht, die es ermöglichen, mit Hilfe modernster Nanotechnologie Energie aus ihrer Umgebung zu gewinnen.”

Holger Thorsten Schubart hat wiederholt darauf hingewiesen, dass es die Fähigkeit von Graphen ist, auf Temperatur- und Umgebungsstrahlungsfelder zu reagieren, indem es die Amplitude der Schwingung von Graphenatomen bis zur Resonanz erhöht, die es der Neutrino Energy Group ermöglichte, das technologische Problem der Stromerzeugung aus “freier Energie” zu lösen. Die Verwendung von nahezu verunreinigungsfreiem Graphen, die Auswahl der Legierungselemente und die entwickelte Technologie des Aufsprühens von Graphen und Silizium auf Metallfolien ermöglichten das Auftreten eines Effekts, den Physiker als “schräge Streuung” bezeichnen, bei dem Elektronenwolken ihre Bewegung in eine Richtung, d. h. einen elektrischen Strom, ablenken. Die industrielle Lizenzproduktion von 5-10 kWh Stromquellen mit Neutrinovoltaik-Technologie soll in der Schweiz Ende nächsten Jahres oder Anfang 2024 beginnen.

Diese Entwicklung wird zweifellos den Prozess der Schaffung eines autonomen und dezentralen Stromerzeugungssystems einleiten, auch wenn es noch viele Jahre dauern wird, bis sich die Neutrinovoltaik auf die Gesamtenergiebilanz auswirkt, aber diese Entscheidung kann als erster echter und praktischer Schritt in Richtung eines CO2-neutralen Stromerzeugungssystems angesehen werden.

Während beim Tesla BTG eine starke Vergrößerung der Empfängerfläche (Aluminiumfolie) erforderlich war, um die erzeugte Leistung zu erhöhen, konnten beim Empfänger der Neutrino Energy Group die Empfängerplatten wie ein Stapel Schreibpapier gestapelt, d.h. in Reihe geschaltet werden. Durch die Reihenschaltung der Platten erhöht sich die Ausgangsspannung des komprimierten Stapels, so dass durch Variation der Plattenzahl die gewünschte Spannung erreicht wird. Der komprimierte Stapel von Empfängerplatten wird in einem hermetisch verschlossenen Gehäuse untergebracht, um das Eindringen von Sauerstoff zu verhindern. Mehrere solcher Module wurden parallel geschaltet, um den erforderlichen Ausgangsstrom zu erhalten.

Derzeit befindet sich die lizenzierte industrielle Produktion von Neutrino Power Cubes in der Schweiz mit einer Nettokapazität von 5-10 kW⋅h in der Vorbereitungsphase. Und diese Stromversorgungen werden über ein elektronisches Kontrollsystem verfügen, das Geräte mit 220 und 380 Volt Wechselstrom sowie Anschlüsse für Gleichstromgeräte versorgen kann. Die kommerzielle Produktion wird voraussichtlich Ende 2023 anlaufen.

Holger Thorsten Schubart kam auf der Grundlage von Untersuchungen zu dem Schluss, dass Elektrizität durch die thermische Brownsche Bewegung der Graphenatome, die kinetische Energie von Teilchen in den umgebenden Strahlungsfeldern, vor allem Neutrinos, erzeugt wird. Die strukturelle Lösung der mehrlagigen Beschichtung auf der Metallfolie erklärt er so: “Die mehrlagige Anordnung von abwechselnden Schichten aus Graphen und dotiertem Silizium führt dazu, dass die Kräfte zwischen den Graphenelektronen ‘aus dem Gleichgewicht’ geraten. Der Gesamteffekt ist das, was Physiker als “schräge Streuung” bezeichnen, bei der Wolken von Elektronen ihre Bewegung in dieselbe Richtung ablenken, was als Gleichstrom bezeichnet wird. Entscheidend ist auch die Verwendung von reinem Graphen, das praktisch keine Verunreinigungen enthält, und die Technologie der Dotierung und Abscheidung von Graphen- und Siliziumschichten, die im Vakuum und ohne Zugang zu Sauerstoff abgeschieden werden.

Die Entdeckung der zweidimensionalen Form des Kohlenstoffs, Graphen, und die angewandte Erforschung seiner Eigenschaften werden es ermöglichen, eine grundlegend neue Konfiguration der dezentralen Stromerzeugung zu schaffen. Die ersten Schritte in diese Richtung wurden von der Neutrino Energy Group selbstbewusst und überzeugend unternommen, indem sie der Welt die Schaffung einer einzigartigen autonomen Gleichstromquelle ankündigte, die in vielen Industriezweigen, von der Stromerzeugung bis zur Automobilindustrie, ihre breiteste Anwendung finden kann.

Quellenlink

Die Neutrino Energy Group

Die Neutrino Energy Group ist eine deutsch-amerikanische Forschungsgruppe. Ihr Ziel ist es, Wege zu finden, die Kraft des unsichtbaren Strahlungsspektrums nutzbar zu machen. Da die fossilen Brennstoffe begrenzt sind und der Klimawandel die Entwicklung alternativer und CO2-neutraler Energiequellen erforderlich macht, widmet sich diese Forschungsgruppe einem dringenden Problem. Es ist ihnen gelungen, eine dichte Substanz zu schaffen, die mit Neutrinos und andere nicht Sichtbare Strahlungen in einer bestimmten Weise wechselwirken kann. Diese einzigartige Substanz wird zum Bau der ersten Neutrino-Photovoltaikzellen für die Stromerzeugung verwendet. Auf die Trägerschicht werden aufgedampfte Schichten aus Silizium und dotiertem Graphen aufgebracht, um das Endprodukt herzustellen. Die Dicke dieser Schichten liegt im Nanometerbereich. Wenn Neutrinos und andere nicht Sichtbare Strahlungen auf diese Substanz treffen, erzeugen sie sowohl horizontale als auch vertikale Impulse. Es ist entscheidend, dass die dotierten Materialien die richtige Schichtdicke haben. Bei optimaler Schichtdicke werden die von den Impulsen verursachten Atomschwingungen in Resonanz gebracht. Infolgedessen kann ein elektrischer Strom im Substratmaterial nachgewiesen werde. Die Hypothese besagt, dass die Menge an Energie, die geerntet werden kann, von der dabei zurückgelegten Strecke abhängt. Mit diesem Ansatz wird es bald möglich sein, elektrische Geräte überall auf der Welt aufzuladen, ohne eine Steckdose oder ein Kabel zu benötigen. Das einfache “Sammeln” von Energie aus der Umgebung ist eine praktikable Option. Als Folge davon wird die Menschheit Zugang zu einem endlosen Vorrat an sauberer Energie haben, was dazu beitragen wird, die globale Erwärmung zu verlangsamen oder aufzuhalten.

Die Neutrino® Energy Group arbeitet mit einem weltweiten Team von Wissenschaftlern und verschiedenen internationalen Forschungszentren zusammen. Sie forschen an Anwendungen zur Umwandlung von unsichtbaren Strahlungsspektren der Sonne, u.a. von Neutrinos.  Das sind hochenergetische Teilchen, die unaufhörlich die Erde erreichen und in elektrische Energie umgewandelt werden können.

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