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Mikroben machen aus Abwasser Wasserstoff


Mikroben machen aus Abwasser Wasserstoff

Neue Billig-Anode von Forschern der University of Warwick lässt die Effektivität explodieren

Entwickler Coles inspiziert die Kohlenstofffasermatte (Foto: warwick.ac.uk)

Entwickler Coles inspiziert die Kohlenstofffasermatte (Foto: warwick.ac.uk)

Coventry/Birmingham (pte/04.11.2021/06:15) Mikrobielle Elektrolysezellen machen aus kommunalen und industriellen Abwässern Wasserstoff. Wird an die Elektroden eine Spannung angelegt, produziert das System Wasserstoff, der in Brennstoffzellen in Strom umgewandelt oder ins Erdgasnetz eingespeist werden kann. Eine neue Kohlenstofffasermatte der University of Warwick http://warwick.ac.uk ist den Entwicklern nach effektiver als bisherige Anoden und kostet statt 100 Euro pro Quadratmeter nur 2,40 Euro.

Langjähriges Problem gelöst

"Durch die Nutzbarmachung von Abwässern aus der Automobil-, Luft- und Raumfahrtbranche haben wir eine Lösung für ein langjähriges Problem gefunden. Anstatt nur das Abwasser zu behandeln, können wir es jetzt in Form von Wasserstoff zu niedrigeren Kosten als je zuvor nutzen", so Forscher Stuart Coles. Bei dem Prozess bleibe relativ sauberes Wasser zurück, das nur noch mit wenig Aufwand nachbehandelt werden müsse.

Die neue Art der Abwasserreinigung ersetzt den aeroben Schritt in klassischen Kläranlagen, in dem Bakterien die organischen Schadstoffe zersetzen. Mit hohem Energieaufwand muss der Schlamm belüftet werden, damit die Bakterien ihre Arbeit machen. Allein in Großbritannien verschlingt das drei Prozent des erzeugten Stroms, pro Jahr 13 Mrd. Kilowattstunden. Bei der anschließenden Vergärung wird nur ein Teil der Energie im Klärschlamm zurückgewonnen.

Wasserstoff-Ausbeute steigt

Beim Einsatz von mikrobiellen Elektrolysezellen wird nur ein Bruchteil des Stroms benötigt, der im klassischen Prozess verbraucht wird. Außerdem wird die im Abwasser enthaltene Energie fast vollständig in Form von Wasserstoff zurückgewonnen. Coles Team hat das Verfahren in einer Pilotanlage getestet, die an der Kläranlage Minworth von Severn Trent, einem international tätigen Unternehmen der Wasserversorgung und Abwasserreinigung im britischen Birmingham. Pro Tag behandelt sie 100 Liter Abwasser. Dabei wurden 51 Prozent der organischen Schadstoffe und bis zu 100 Prozent der Schwebstoffe aus dem Wasser entfernt. Die Wasserstoff-Ausbeute war 18 Mal höher als beim Einsatz von Anoden aus Graphit.

(Ende)
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Solarstrom aus Australien für Singapur


Solarstrom aus Australien für Singapur

Hochspannungs-Gleichstromübertragung: Unterwasserkabel ist 4.200 Kilometer lang

So soll der Strom von Australien nach Singapur fließen (Grafik: suncable.sg)

So soll der Strom von Australien nach Singapur fließen (Grafik: suncable.sg)

Darwin/Singapur (pte/30.09.2021/06:00) Bis zu 15 Prozent des Stroms, der in Singapur verbraucht wird, kommt künftig aus Australien. Im Norden des Landes baut Sun Cable http://suncable.sg , das in beiden Staaten beheimatet ist, auf einer Fläche von 12.000 Hektar Solarkraftwerke mit einer Spitzenleistung von 17 bis 20 Gigawatt. Dazu kommen Batteriespeicher, in denen ein Teil des Solarstroms für sonnenarme und -freie Stunden gespeichert wird. Sie haben eine Kapazität von 36 bis 42 Gigawattstunden und werden in der nordaustralischen Stadt Darwin installiert.

Gleichstrom minimiert Verluste

Den Betreibern nach ist so sichergestellt, dass der Strom, der in Singapur ankommt, zu 100 Prozent emissionsfrei hergestellt wird. Die Energie wird über ein 5.000 Kilometer langes Kabel in den Stadtstaat geleitet, 4.200 Kilometer davon werden auf den Meeresgrund gelegt. Genutzt wird die sogenannte Hochspannungs-Gleichstromübertragung. Der erzeugte Strom wird auf eine hohe Spannung - üblich sind 800.000 bis eine Mio. Volt - transformiert und in die Kabel eingespeist. In Singapur wird der Gleichstrom dann wieder in Drehstrom zurückverwandelt.

Diese Art der Stromübertragung wird genutzt, weil dabei die geringsten Verluste auftreten. Der Australia-Asia PowerLink wird nach derzeitiger Planung 30 Mrd. australische Dollar (18,6 Mrd. Euro) kosten. Der Strom für das derzeit größte Ökostrom-Projekt der Welt wird 800 Kilometer südlich von Darwin erzeugt, einem der sonnenreichsten Gebiete der Welt. Pro Jahr wird die Anlage 11,5 Mio. Tonnen CO2 einsparen. Das entspricht den Emissionen von 2,5 Mio. Autos mit Verbrennungsmotor. 2027 soll Singapur an die australische Stromquelle angeschlossen sein und erstmals Energie vom fünften Kontinent beziehen.

Hoher Anstieg des Strombedarfs

Sun Cable hat die Unterwasser-Vermessungsarbeiten für die Verlegung der Kabel im australischen Hoheitsgebiet bereits abgeschlossen. Indonesien, in dessen Gewässern der größte Teil der Unterwasserkabel verläuft, hat Vermessungsarbeiten zugestimmt. Das Projekt ist vor dem Hintergrund zu sehen, dass der Stromverbrauch in Südostasien jährlich um sechs Prozent ansteigt. Bis 2040 wird es ein Plus von 60 Prozent geben. Um die Klimaziele zu erreichen, muss zumindest dieser Zuwachs klimaneutral gedeckt werden. In Singapur könnte der Bedarf wegen besonderer Anstrengungen, fossile durch elektrische Anwendungen zu ersetzen, noch schneller steigen.

Video: https://youtu.be/vnhnYJ-Wav4

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Kühlen mit Salz, Wasser und solarer Wärme


Kühlen mit Salz, Wasser und solarer Wärme

Ammoniumnitrat einfach aufgelöst - Kreislaufprozess funktioniert völlig ohne elektrische Energie

Salzbasierte Klimaanlage in der Wüste (Illustration: Wenbin Wang, kaust.edu.sa)

Salzbasierte Klimaanlage in der Wüste (Illustration: Wenbin Wang, kaust.edu.sa)

Thuwal (pte/21.09.2021/12:30) Salz, Wasser und die Wärme der Sonne nutzen Forscher der König-Abdullah-Universität für Wissenschaft und Technologie http://kaust.edu.sa , um Räume und Lebensmittel zu kühlen - und das ohne elektrische Energie. Wenbin Wang und sein Doktorvater Peng Wang verwenden den Kühleffekt, der entsteht, wenn bestimmte Salze in Wasser gelöst werden. Nach jedem Kühlzyklus wird das jetzt stark salzhaltige Wasser durch solare Wärme erhitzt, sodass es verdampft und das Salz zurückbleibt. Dann kann der Zyklus von vorne beginnen.

Ammoniumnitrat als Schlüssel

"In sonnenreichen Regionen ohne Stromanschluss ist es attraktiv, die Wärme der Sonne zum Kühlen zu nutzen", sagt Wenbin Wang. Gemeinsam mit Professor Wang hat er ein zweistufiges Kühl- und Regenerationssystem entwickelt. Im ersten Schritt wird Ammoniumnitrat in Wasser gelöst, ein Salz, das in großen Mengen zur Herstellung von Düngemitteln und Sprengstoff verwendet wird. Beim Vergleich von 20 unterschiedlichen Salzen hatte Ammoniumnitrat die beste Kühlwirkung, muss aber mit Vorsicht behandelt werden, weil es explosiv ist.

"Die außergewöhnliche Kühlkraft des Ammoniumnitratsalzes ist auf seine hohe Löslichkeit zurückzuführen", unterstreicht Wenbin Wang. Sie beträgt 208 Gramm pro 100 Gramm Wasser, während andere Salze im Allgemeinen unter 100 Gramm liegen. Dass es sehr billig ist, fällt weniger ins Gewicht, weil es ja immer wieder verwendet werden kann. Es ist gewissermaßen ein Speicher für Klimakälte.

Kühlwirkung für bis zu 15 Stunden

Das Wang-Team hat das Verfahren getestet, indem es das Salz allmählich in einem metallenen Becher auflöste, der in eine isolierende Hülle aus Polystyrenschaum, besser bekannt als Styropor, eingebettet war. Binnen 20 Minuten sank die Temperatur des Bechers von 25 auf 3,6 Grad Celsius. 15 Stunden lang blieb die Temperatur unterhalb von 15 Grad. Dann füllten die Forscher das salzige Wasser in einen anderen Behälter, der so konstruiert ist, dass er möglichst viel solare Wärme absorbiert. Das verdunstende Wasser fingen sie auf, um es im nächsten Zyklus wiederzuverwenden. Das ist wichtig für Regionen, in denen Wasser knapp ist. Da die Forscher bewusst auf den Einsatz von elektrischer Energie verzichtet haben, sind alle Prozesse von Hand zu erledigen.

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neues Material leitet und blockiert Wärme optimaler


Neues Material leitet und blockiert Wärme optimaler

Wissenschaftler aus den USA und Schweden zeigen Schichten mit frappierenden Eigenschaften

Material mit Doppelfunktion sichtbar gemacht (Illustration: chalmers.se/eng)

Material mit Doppelfunktion sichtbar gemacht (Illustration: chalmers.se/eng)

Chicago/Chalmers (pte/05.10.2021/06:15) Forscher der University of Chicago http://uchicago.edu und der Technischen University Chalmers http://chalmers.se/eng haben einen Werkstoff hergestellt, der einerseits Wärme blockiert und sie andererseits ableitet. Er verhindert, dass sich Wärme in eine Richtung bewegt, sorgt aber dafür, dass sie in die andere Richtung abgeleitet wird.

Luft oder Wasserkühlung

Das Wärme-Management ist eine der großen Herausforderungen in der Elektronik. Letztere heizt sich im Betrieb auf. Damit die empfindlichen Prozessoren nicht zerstört werden, müssen sie aktiv gekühlt werden. Im Kleinen geschieht das mit Luft, die von einem Gebläse über die Elektronik gepustet wird. Im Großen greift man zur Wasserkühlung.

Da Elektronik immer weiter schrumpft, ist für Kühlaggregate immer weniger Platz. Umgekehrt lässt sich sagen, Gehäuse von Geräten können nicht so stark verkleinert werden, wie die Elektronik es eigentlich zuließe. Kühlsysteme beanspruchen eben ein bestimmtes Volumen - sie schrumpfen nicht synchron mit der Elektronik.

Wärme einfach abgesaugt

"Mit unserem Material können wir Wärme von den Prozessoren gewissermaßen absaugen und gleichzeitig verhindern, dass sie aus anderen Quellen, etwa dem Akku, zusätzlich aufgeheizt werden", sagt Entwicklungsleiterin Shi En Kim. Der Schlüssel sei ein dünner Film aus Molybdändisulfid. Normalerweise ist dieses Material ein guter Wärmeleiter, aber das Team hat ermittelt, dass Wärme nicht mehr vertikal passieren kann, wenn man es aus vielen noch dünneren Schichten aufbaut, die übereinander gestapelt und ein wenig gegeneinander verdreht werden. Horizontal lässt sich Wärme dagegen ungehindert transportieren.

Die Praxis: Die Wärme erzeugende Elektronik wird mit Molybdänsulfid der neuen Bauart umgeben. Es transportiert die Wärme, die vor allem die Prozessoren erzeugen, seitlich nach draußen. Wärme, die von oben oder unten kommt, wird dagegen abgeblockt. Kim glaubt, dass sich aus diesem Material auch effektivere thermoelektrische Generatoren bauen lassen. Diese nutzen das Wärmegefälle zwischen zwei Seiten des Materials, um Strom zu erzeugen.

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Startschuss für den Offshore-Spaceport in der Nordsee


Startschuss für den Offshore-Spaceport in der Nordsee

GOSA unterzeichnet vier Absichtserklärungen mit europäischen Raketenherstellern

Berlin (pts/07.09.2021/15:55) Die German Offshore Spaceport Alliance (GOSA) hat heute einen entscheidenden Meilenstein erreicht: Im Rahmen der BDI-Veranstaltung "Von der Nordsee ins All: Aufbruch in eine neue Ära der europäischen Raumfahrt" bekräftigen vier europäische Raketenhersteller ihre Absicht, mit GOSA zusammenzuarbeiten und die Möglichkeiten von Starts vom geplanten Spaceport in der Nordsee intensiv zu untersuchen. Bei den Unternehmen handelt es sich um HyImpulse aus Neuenstadt am Kocher und Rocket Factory Augsburg sowie das britische Raumfahrtunternehmen Skyrora und die niederländische Firma T-Minus. Die Unterzeichnung der Memorandum of Understanding (MoU) fand in Anwesenheit von Bundesminister Peter Altmaier, dem Koordinator der Bundesregierung für Luft- und Raumfahrt, Thomas Jarzombek, sowie dem Botschafter des Königreichs der Niederlande, S.E. Ronald von Roeden, statt.

"Wir sind sehr stolz, dass wir schon im ersten Jahr unseres Projektes auf so großen Zuspruch auf Seiten unserer Kunden treffen. Das zeigt eindeutig, dass der deutsche Offshore-Spaceport in eine Marktlücke stößt", so der Geschäftsführer der GOSA, Dr. Arne Gausepohl. Das Konzept der GOSA sieht vor, die Trägerraketen im Heimathafen Bremerhaven mit den Nutzlasten zusammenzubringen und den vollintegrierten Launcher anschließend in seiner Launchbox auf ein Heavy-Lift-Schiff im Ro-Ro-Verfahren (Roll on/Roll off) über die Heckklappe auf das Schiff zu rollen. Nach einer Tagesreise zur deutschen Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) und den nötigen Vorbereitungen wird die Box geöffnet, die Trägerrakete aufgerichtet und betankt und von einem Kontrollschiff aus gestartet.

"Dass es einen Bedarf für den Spaceport gibt, ist durch das Bekenntnis der Raketenfirmen nochmal ganz deutlich geworden", sagt Sabine von der Recke, Sprecherin der GOSA. "Wir bieten allerdings nicht nur den Raketenherstellern eine zusätzliche Startoption, sondern machen auch ein Angebot an die politischen Entscheidungsträger: Mit dem Spaceport ermöglichen wir den souveränen, kostengünstigen und logistisch einfachen Zugang zum All für Microlauncher aus dem Herzen Europas."

"Das Schiff ist einsatzbereit, für die Entwicklung der Boxen brauchen wir die Zusammenarbeit mit den Raketenherstellern, um deren Anforderungen genau zu verstehen und die Boxen passgenau konzipieren zu können", ergänzt Kapitän Heiko Felderhoff, Mitglied der GOSA-Geschäftsleitung. "Die Absichtserklärung der Microlauncher-Firmen ist damit ein riesengroßer Schritt auf dem Weg zur Verwirklichung unseres Projekts."

(Ende)
OHB SE

Aussender: OHB SE
Ansprechpartner: Günther Hörbst
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Tel.: +49 421-2020 9438
Website: www.ohb.de

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