Forschung & Innovation

Wie kann Künstliche Intelligenz (KI) die Effizienz und Umweltfreundlichkeit von Fernwärmenetzen steigern? Die Deutsche Energie-Agentur (Dena) liefert dazu in ihrem neuen Leitfaden praxisnahe Empfehlungen. Gemeinsam mit den Stadtwerken Norderstedt und Rausch Technology zeigt der Leitfaden anschaulich, wie KI-Projekte in der Wärmeversorgung Schritt für Schritt umgesetzt werden können – von der Einrichtung der Dateninfrastruktur bis hin zur präziseren Wärmelastprognose. Das Ziel ist, Fernwärmeunternehmen dabei zu unterstützen, genauere Prognosen zu erstellen und ihre Systeme nachhaltiger und kosteneffizienter zu betreiben. 

An der University of California in Berkeley hat ein Forscherteam ein neues organisches Material entwickelt, mit dem sehr effizient Kohlendioxid aus der Atmosphäre gefiltert werden kann. Als sogenanntes kovalentes organisches Gerüst (Covalent Organic Framework, COF), kann die kristalline Struktur problemlos in vorhandene Systeme zu CO2-Abscheidung eingesetzt werden.

NKT hat ein Testsystem für ein supraleitendes Energiekabel in Betrieb genommen. Das Ziel ist, ein leistungsstarkes Hochspannungskabel zu entwickeln, das den nachhaltigen Ausbau des Stromnetzes in sensiblen Bereichen ermöglicht, ohne dass große Erdarbeiten erforderlich sind.

An der Umwandlung von Kohlendioxid zu Biomethan und anderen Chemikalien wird seit Langem geforscht. In den konventionellen Elektrolysegeräten werden CO2-Molekühle mithilfe von Strom über metallische Katalysatoren wie Kupfer, Silber oder Gold umgewandelt. Wissenschaftler aus Hongkong, Neuseeland und Taiwan haben nun einen neuartigen Triazol-Molekülkatalysator entwickelt, der CO2 effizient in Methan umwandeln kann.

Bislang wird der in der Bauindustrie verwendete Gips vorwiegend über Rauchentschwefelungsanlagen hergestellt und ist damit eng an die Verbrennung fossiler Brennstoffe gekoppelt. Ein neues Forschungsprojekt soll nun nachhaltigere Lösungen finden.

Beim so genannten Direct Air Capture-Verfahren (DAC), mit dem CO2 direkt aus der Umgebungsluft gewonnen werden kann, ensteht CO2 mit einem hohen Reinheitsgrad. Es kann daher direkt als Rohstoff in der Chemieindustrie beispielsweise für die Synthese von Basischemikalien wie Methanol oder in Raffinerien zur Produktion von CO2-neutralen Kraftstoffen eingesetzt werden.

Ein an der Universität von Michigan entwickeltes künstliches Photosynthesesystem kann Kohlenstoffatome mit hoher Effizienz zu Kohlenwasserstoffen verbinden. Das System produziert Ethylen, einen wichtigen Rohstoff für Kunststoffe, mit einer wesentlich höheren Effizienz und Stabilität als vergleichbare Systeme. Damit könnte Kohlendioxid, das sonst in die Atmosphäre entweicht, effizient für die Herstellung von Kunststoffen genutzt werden. 

Ingenieure der Columbia University haben einen neuen hocheffizienten Batterie-"Treibstoff" entwickelt – einen Elektrolyten, der nicht nur eine längere Lebensdauer aufweist, sondern auch kostengünstiger produziert werden kann. Diese innovative Batterietechnologie könnte die Speicherung von erneuerbaren Energien erheblich optimieren.

Derzeit werden in Solarmodulen noch Rohstoffe und Materialien eingesetzt, die nicht oder nur teilweise in den Wertstoffkreislauf zurückgeführt werden können. Hier setzt das Projekt „E2 – E-Quadrat: Erneuerbare Energien aus Erneuerbaren Rohstoffen“ an. Das Fraunhofer CSP hat zusammen mit Partnern ein Solarmodul entwickelt, bei dem die Komponenten, die nicht direkt zur Licht-Strom-Umwandlung benötigt werden, aus biologisch abbaubaren Materialien, recyclebaren Materialien oder nachwachsenden Rohstoffen bestehen.

Ein neuartiges Gel könnte helfen, Lithium-Ionen-Akkus sicherer und leistungsfähiger zu machen, entwickelt haben es Chemikerinnen und Chemiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU). Das Gel soll das Auslaufen der leichtentzündlichen Elektrolytflüssigkeit verhindern. Erste Studien im Labor zeigen, dass mit dem Konzept auch die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Akkus verbessert wird.