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  • Neue Technik macht Flüsse zu Stromlieferanten

    Neue Technik macht Flüsse zu Stromlieferanten

    FlussenergieFeldversuch mit DEGREEN-Generatoren in einem Fließgewässer. Die Anregung der Silikonmembranen erfolg ... © Fraunhofer ISC

    Mit rund 33 Prozent ist Wasser noch immer der bedeutendste erneuerbare Energieträger Bayerns, wie der Energie-Atlas Bayern zeigt. Doch vor allem konventionelle Kleinstwasserkraftwerke mit überschaubarem Ertrag sind umstritten – sie greifen in das Ökosystem ein. Fraunhofer-Forscher arbeiten an einer umweltschonenden Alternative: Neuartige Elastomermaterialien sollen künftig die mechanische Energie von Wasserströmungen in kleinen Flüssen direkt in elektrische Energie umwandeln.         

    Hauchdünne Folien in Flüssen erzeugen Strom
    Mit ihrem Energieprogramm hat die Bayerische Staatsregierung neue Ziele zur Umsetzung der Energiewende gesetzt: Rund 40 Prozent des bayerischen Strombedarfs sollen bis 2025 aus heimischen erneuerbaren Energien gedeckt werden. Einen innovativen Ansatz zur regenerativen Stromerzeugung verfolgt das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC  und setzt dabei auf Wasserkraft: Die Würzburger Forscher nutzen extrem dehnbare, hauchdünne Elastomerfolien, die wie ein Kondensator funktionieren. Die Folien aus Silikon sind beidseitig mit einer elastischen leitfähigen Schicht sowie einer isolierenden Schutzschicht versehen.

    In kleinen Flüssen und Bächen installiert, wird durch einen Wechselzyklus aus Dehnung und Entspannung die mechanische Bewegungsenergie des Wassers direkt in elektrische Energie umgewandelt. Das fließende Wasser dehnt die weiche Folie, die einem Luftballon ähnelt. In gedehntem Zustand wird sie durch das Anlegen einer hohen elektrischen Spannung geladen. Anschließend wird das Elastomer wieder mechanisch entspannt und in den ursprünglichen Zustand gebracht. »In diesem Zustand ist jetzt eine höhere elektrische Energie aufgebracht, die wir über eine Schaltung quasi absaugen. Dieser Kreisprozess aus Spannung und Entspannung erfolgt einmal pro Sekunde«, erläutert Dr. Bernhard Brunner, Projektleiter und Wissenschaftler am ISC. »Legen wir eine Spannung von 4000 Volt an, können wir bei jeder Dehnung eine elektrische Leistung von 100 Milliwatt pro Folie erzeugen.«

    Doch wie gelingt die periodische Dehnung der Folien? Hierfür haben Brunner und sein Team ein pfiffiges mechanisches Anregungskonzept umgesetzt: Strömt Wasser durch ein verengtes Rohr, entsteht in diesem ein Luftunterdruck – auch Venturi-Effekt genannt –, durch den die Elastomerfolie gedehnt wird. Der Unterdruck wird durch Öffnen eines Belüftungsventils ausgeglichen, was die Elastomerfolie wieder in den ungedehnten Zustand versetzt. Der Clou: Das Ventil ist selbststeuernd, es öffnet und schließt sich selbsttätig ohne den Einfluss von Elektronik und Strom.

    Jeder noch so kleine Fluss ist geeignet
    Durch Ändern des Foliendurchmessers können die Forscher den Druck anpassen. Dadurch ist der Generator im Hinblick auf die Strömungsgeschwindigkeiten der Gewässer skalierbar. Das komplette System, das sich aus Folien, Rohr, Ventil, Pumpe, Luftleitung, Elektronik und Gleichrichter zusammensetzt, ist modular aufgebaut, auch der Rohrdurchmesser lässt sich einstellen. Je nach Tiefe und Breite der Gewässer werden die Rohre entsprechend angepasst und übereinander, hintereinander oder nebeneinander montiert. Bei einem breiten, aber nicht tiefen Fluss empfiehlt es sich, die Rohre nebeneinander zu verbauen. »Ein großer Vorteil unseres Konzepts ist, dass wir nicht auf große Wassertiefen angewiesen sind, wir nutzen die Fließenergie des Wassers. Unsere Elastomergeneratoren eignen sich vor allem für kleine Flüsse und funktionieren schon bei Wassergeschwindigkeiten ab 0,5 Meter pro Sekunde und bei Wassertiefen von 0,5 Metern. In Bayern gibt es kleinste Flüsse mit einer Gesamtlänge von 30 000 Kilometern, in denen sich unser von Wind und Sonne unabhängiges System optimal einsetzen ließe. Würden wir 1000 unserer Anlagen installieren, könnten wir die Energiewende in Bayern entscheidend unterstützen«, sagt Brunner. Eine Gesamtleistung von 876 MWh pro Jahr könnte in das Netz eingespeist werden. Auch Österreich und die Schweiz mit ihren kleinen Gebirgswasserläufen sowie Entwicklungsländer würden von dem neuartigen mechanischen Anregungskonzept profitieren.

    Dezentrale Stromversorgung
    Die Elastomergeneratoren sind so ausgelegt, dass sie in flachen und kleinen Gewässern ohne Querbauwerke geräuschlos betrieben werden können. Sie eignen sich beispielsweise für die dezentrale Stromversorgung von Campingplätzen oder abgelegenen Siedlungen, die direkt an Gewässern liegen.
    Im Labor konzipieren Brunner und sein Team derzeit zwei Versionen der Stromerzeuger: eine schwimmende Variante sowie eine, die am Ufer montiert wird. Aktuell wird der Aufbau miniaturisiert – der fertige, wetter- und hochwasserfeste Generator soll zum Projektende in Schaltschrankgröße vorliegen. Parallel zu den Laborversuchen laufen in enger Abstimmung mit Gemeinde, Wasserwirtschaftsamt und Umweltbehörden erste Freilandtests mit Prototypen an der Wern und der Tauber. Dort führen die Würzburger Forscher realitätsnahe Experimente durch. Ziel ist es, 100 Watt pro Kraftwerk elektrische Leistung kontinuierlich zu erzeugen.

    Text: Britta Widmann Kommunikation Fraunhofer-Gesellschaft, Einleitungs- und Beitragsbild pixabay

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  • Von schmutziger Mode und weißen Westen

    Von schmutziger Mode und weißen Westen

    Baumwolle -Check 2017: Deutsche Unternehmen bei Tops und Flops/ WWF: Kleidung ist kein „Wegwerf-Produkt“

    Das internationale WWF-Netzwerk hat gemeinsam mit dem britischen Pesticide Action Network (PAN) und der Menschenrechtsorganisation Solidaridad untersucht, ob große, internationale Textilhersteller nachhaltig angebaute Baumwolle verwenden. Das Ergebnis bewertet der WWF als „durchwachsen“. So konnten führende internationale Händler wie C&A (Cofra Group), H&M, Marks and Spencer oder Tchibo (Maxingvest AG) zum Spitzenreiter IKEA aufschließen, insgesamt jedoch stellt der WWF keine großen Fortschritte bei der Nachhaltigkeit im Baumwoll-Sektor fest.

    Betrachtet wurden für das Ranking 75 der größten Baumwollverarbeitenden Unternehmen weltweit, darunter acht deutsche. Neben den fünf Spitzenreitern (50 bis 100 Punkte), finden sich bekannte Marken wie Adidas, Nike, Otto oder Levi Strauß im Mittelfeld. Kaum Fortschritte vorweisen konnten hingegen Marken wie Zalando oder Forever21. Überhaupt keine Punkte erzielten auch global operierende Unternehmen wie S. Oliver, Amazon oder Walmart. Bewertet wurden Transparenz, Einkaufspolitik und Rückverfolgbarkeit der verwendeten Baumwolle.

    „Es gibt keinen Grund, warum nicht alle großen Mode- und Textilhersteller bei der Nachhaltigkeit ihrer Baumwolle mit den Spitzenreitern aus unserem Ranking zumindest gleichziehen können", kritisiert Jenny Walther-Thoß, WWF-Referentin für Nachhaltige Biomasse. „Es ist nicht akzeptabel, dass es einem deutschen Unternehmen wie Zalando offenbar schlichtweg egal ist, unter welchen Umständen seine Baumwolle angebaut wird und welche Auswirkungen das auf die Umwelt hat.“ An der Verfügbarkeit von zertifizierter Baumwolle kann es laut Walther-Thoß nicht liegen: Nach WWF-Schätzung macht Baumwolle, die durch nachhaltigere Anbaumethoden produziert wird, derzeit rund 15% des weltweiten Angebots aus. Davon kann allerdings nur knapp über ein Fünftel dementsprechend abgesetzt werden. Der Rest wird als konventionelle Baumwolle vertrieben, was für die Produzenten und Landwirte mit einer geringeren und nicht leistungsgerechten Entlohnung verbunden ist.

    „Kleidung hat einen Wert und ist kein Wegwerfprodukt. Hinter einer Jeans oder einem T-Shirt steht eine Lieferkette mit enormen sozialen und ökologischen Auswirkungen. Gerade im konventionellen Bereich gibt es große Herausforderungen, wie übermäßiger Wasserverbrauch, Pestizideinsatz oder Kinderarbeit. Das sollte dem Verbrauchern bei einer Shoppingtour bewusst sein“, so Walther-Thoß. 
    Quelle: Text: WWF Deutschland/Bilder: Pixabay

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  • Glosse über Kreuzfahrtschiffe als bombastische Dreckschleudern: Mit voller Kraft voraus

    Glosse über Kreuzfahrtschiffe als bombastische Dreckschleudern: Mit voller Kraft voraus

    Es gibt ja kaum jemanden, der behauptet, dass sich in der Seefahrt seit der Antike bis zur Jetztzeit nichts verändert habe. Während der listige Odysseus noch auf eine starke Brise warten musste, damit er von Malta weiter nach Sizilien schippern konnte, fährt der heutige Seemann bzw. Seefrau schön gemütlich in seinem Liegestuhl in Nachbarschaft von Aqua Theater und Kletterwänden mit ganz respektablen 22 Knoten nach Palermo. Möglich macht dies das größte Kreuzfahrtschiff der Welt, die Harmony of the Seas. Nebenbei bemerkt, sie ist neben zahlreichen Kreuzfahrt-Schwestern eine der größten Dreckschleudern in der maritimen Geschichte.

    Ein Luxus-Liner macht den Dreck wie Millionen von PKWs
    Nach Berechnungen der Umweltschutzorganisation NABU vor ein paar Jahren stößt ein Kreuzfahrtschiff auf einer einzigen Seereise so viele Schadstoffe aus wie fünf Millionen Autos auf der vergleichbaren Strecke… Also, noch einmal die Zahl, damit es jeder in sein Logbuch schreiben kann: Fünf Millionen PKWs! Neuere Messungen bestätigen die Berechnungen. Schuld daran ist das Schweröl, eine zähe, schwarz-dickflüssige Masse, mit der die großen Babys der Weltmeere betankt werden. Bei diesen Tatsachen wird so manchem Hobbymatrosen ganz flau im Magen und der Griff zur Reling verspricht kaum Linderung. Luxusliner-Attribute wie “den Fahrtwind spüren“ und „gesunde Seeluft“ erscheinen in einem völlig neuen Licht. Stickoxide, krebserregender Feinstaub und klimaschädliches Kohlendioxid - alles andere als Seemannsgarn. Die Zahlen sind so verheerend, dass sich die Reeder genötigt fühlen, neben Restaurants, Shopping-Meile und Casino auch über Rußpartikelfilter zu sprechen.

    Beachtlich: Diverse Brennstoffzellen für die schwimmenden Hotels sowie Fähren werden seit 2009 in dem Projekt "e4ships" getestet. Die Technik soll den Schadstoffausstoß verringern helfen.

    Ach, das ist schon ein Kreuz mit den Kreuzfahrtschiffen. Der Kapitän will Luxus bieten und keine Diskussion über Umweltverschmutzung und Energieverbrauch führen. Bei Letzterem ist die „Big Lady“ der Meere, die Queen Mary II, ein bisschen über das Ziel „hinausgeschwommen“. Bildlich gesprochen vielleicht sogar ein bisschen in Seenot geraten. Sie hat den Strombedarf einer 200.000 Einwohner-Stadt.

    Odysseus hingegen hatte fast noch mehr an der Backe. Irgend so ein Gott hatte sein letztes Schiff und die engsten seiner Kameraden dem weiten Ozean preisgegeben. Die Meernymphe Kalypso baute ihm doch irgendwann ein Floß, damit er nach Hause fahren konnte.

    So weit wird es mit den sehr profitablen Kreuzfahrtreisen nicht kommen. Aber eine kleine Meuterei der Gäste hin zu mehr Umweltschutz kann für uns alle nur von Vorteil sein.

    Florian Simon Eiler     Bilder: pixabay,   big merci

    BullaugeZu dem Thema: Die ersten Kreuzfahrtschiffe mit Flüssiggas laufen vom Stapel

 

 

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