Herausforderungen an die Stromversorgung der Zukunft

Ein Beitrag von Dr. der Physik Leonid Rumyantsev / Moskau:

Die moderne Welt steht vor der gemeinsamen Herausforderung, sich Zugang zu neuen Quellen der Energieerzeugung zu erschließen, die zeitnah das bestehende System der Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen ersetzen kann.

Quellen, aus denen Energie gewonnen werden kann, müssen zudem näher an die Orte des Energieverbrauches heranrücken, optimal immer da zur Verfügung stehen, wo die Energie benötigt wird. Werden Kosten bei der Erzeugung gespart und Stromverluste auf den Wegen reduziert oder ganz vermieden, sinken die Kosten für die Stromversorgung im Ganzen.

Nur, wenn sich die Kosten für die Produktion von Waren und die Bereitstellung von Dienstleistungen minimieren lassen, kann ein Wirtschaftssystem heute erfolgreich arbeiten und grundsätzlich im Wettbewerb bestehen.

Insbesondere Deutschlands starke Wirtschaft speist sich aus einem umfassend organisierten Stromerzeugungssystem, das auf vielen verschiedenen Säulen fußt und Strom stets in möglichst unmittelbare Nähe zum Ort des Endverbrauchers bringt. Häufig kommen dabei alternative Stromerzeugungsquellen zum Einsatz – beispielsweise Anlagen, die sich aus Sonnenenergie oder Windenergie speisen.

Ökologisch, nachhaltig, finanzierbar – Herausforderungen an die Stromversorgung der Zukunft

Die derzeit großflächig eingesetzten alternativen Stromerzeugungsverfahren weisen erhebliche Nachteile auf, die die Möglichkeiten ihrer Verwendung stark einschränken.

Allgemeine Übereinkunft besteht darin, dass unbedingt schnell eine neue Energiequelle gefunden und entwickelt werden muss, die im Vergleich zu aus der Verbrennung fossiler Kraftstoffe gewonnenen Energie sowohl preislich wettbewerbsfähig ist, als auch unter dem Gesichtspunkt der Umweltverträglichkeit für Natur und Mensch in einem idealen Kosten-Nutzen-Verhältnis steht.

Die Nachteile der fossilen Brennstoffe – wie ihre überhöhten CO2-Emissionen, die zu einem irreversiblen Klimawandel führen – aber auch die Endlichkeit ihres Vorkommens, machen überdeutlich, dass alternativlos ist, sie so schnell wie möglich durch Technologien unter Verwendung erneuerbare Energien abzulösen.

Ein einfaches „weiter so“ mit den bestehenden Kernkraftwerken ist auch vor dem Hintergrund ihres hohen Eigenverbrauchs keine sinnvolle Option. Trotz ressourcenintensiver, zu Sicherheitszwecken installierter, doppelt und redundant arbeitender Sicherheitssysteme geht weiter jederzeit eine potenzielle Gefahr von ihnen aus. Das einzige, was im Fall von Atomenergie sicher ist: Der Verkaufspreis von Elektrizität, die aus atomaren Kraftwerken gewonnen wird, wird steigen.

Vorstandschef der Rosneft rechnet mit Ausstieg Russlands aus Kohle und Atomenergie in absehbarer Zukunft

Russland hat sich für den Bau wassergekühlter WWER-1200-Reaktoren im In- und Ausland entschieden. Nichtsdestotrotz sind bereits Stimmen aus Regierungskreisen vernehmbar, die in naher Zukunft von einem Ausstieg aus der Kernenergie und dem Ende der Kohleindustrie sprechen.

Darunter auch Igor Sechin, Vorstandschef und Vorsitzender des Verwaltungsrats der Öl- und Gasgesellschaft Rosneft. In seiner Grundsatzrede auf dem Internationalen Wirtschaftsforum in St. Petersburg 2019 äußerte er die Ansicht, dass der Ausstieg aus Kohle und Kernenergie eine logische Konsequenz der Entwicklungen auf dem Energiesektor sei.

Seiner Ansicht nach wird der russische Staat daher zunehmend Gas als Kraftstoff zum Antrieb von Motoren und zur Stromerzeugung einsetzen. Aber auch die Verwendung von Gas bleibt problematisch, da sie zur Emission von Treibhausgasen in die Atmosphäre beiträgt, durch die sich die Umweltprobleme auf der Erde weiter verschärfen.

Viele Industrieländer verstärken schon jetzt ihre Anstrengungen, den Verkehrssektor weitgehend auf den Einsatz von Elektrofahrzeugen umzurüsten. Ein Trend, der Jahr für Jahr zunimmt.

Einige Länder haben sogar bereits erklärt, in Zukunft Verbote für den Einsatz von Verbrennungsmotoren auszusprechen. In einigen Städten wurden bereits Fahrverbote für Dieselfahrzeuge ausgesprochen. Auch dieser Trend wird sich vor dem Hintergrund zunehmender Umweltprobleme und des Klimawandels weiter verstärken.

Ist die Menschheit überhaupt bereit für all diese Veränderungen? Kann sie adäquat auf sie reagieren? Wir sind sicher – Ja! Oder, um es mit Kant zu sagen: Wir können, denn wir sollen.

Schließlich handelt es sich um einen irreversiblen Prozess, der stetig an Dynamik gewinnt. Die größten Unternehmen der Welt investieren enorme Mittel in die Lösung des Problems. Die besten Wissenschaftler weltweit sind an der Entwicklung und Erforschung möglicher Ansätze beteiligt.

Engagement der NEUTRINO Energy Group

Viele internationale Medien haben bereits über die innovative Technologie NEUTRINOVOLTAIC berichtet, die von der deutsch-amerikanischen Firmengruppe NEUTRINO Energy Group entwickelt wurde. Eine Technologie, mit der elektrischer Strom aus der Energie kosmischer Teilchen des nicht sichtbaren Strahlungsspektrums gewonnen werden kann.

Hauptaufgabe und Forschungsschwerpunkt des Unternehmens ist es, ein mehrschichtiges Trägermaterial mit einer Dicke im Nanobereich zu entwickeln, auf deren Oberfläche verschiedene Arten von Strahlung atomare Vibrationen erzeugen und damit Elektronen in Bewegung setzen, die als Gleichstrom abgegriffen werden können.

Entwicklungsarbeit und Erfindungen der NEUTRINO Energy Group

Grundlage der NEUTRINOVOLTAIC ist ein in mehreren, hauchdünnen Lagen aufgebrachter, extrem dichter Verbundwerkstoff, mit dem Teilchenenergie aus dem nicht sichtbaren Strahlungsspektrum in elektrischen Strom umgewandelt werden kann.

Die mit einer Dotierung versehenen Nanoschichten aus Graphen und Silizium, die auf einem dünnen Trägermaterial aus Metall aufgebracht sind, setzen in Wechselwirkung mit der Strahlung atomare Schwingungen frei, die sich wiederum in Elektrizität umwandeln lassen.

Insbesondere wenn die einzelnen Schichten eine optimale Dicke haben, erzeugen die horizontal und vertikal durch sie strömenden Impulse auf dem Metallträger eine Resonanz, die sich effizient in elektrische Energie umwandeln lässt.

Die von den Wissenschaftlern der NEUTRINO Energy Group entwickelte, nanoskalige Beschichtung ist das Ergebnis intensiver Projektarbeit, mit der es gelungen ist, die fortgeschrittenen theoretischen Kenntnisse der modernen Wissenschaft auf dem Gebiet der Herstellung von Nanomaterialien mit bestimmten Merkmalen mit den praktischen Bedürfnissen der Menschheit zu verbinden.

Kürzlich wurden in der internationalen Presse Berichte von Wissenschaftlern veröffentlicht, die theoretische und praktische Ergebnisse der Forschungs- und Entwicklungsarbeit der NEUTRINO Energy Group bestätigen, die das Unternehmen bereits vor mehreren Jahren im Rahmen der Entdeckung dieser innovativen Technologie in Aussicht gestellt hatte.

Grundlage der NEUTRINOVOLTAIC-Technologie – nanoskalige Legierungsbeschichtungen

Durch den Einschluss dotierter Elemente in die Zusammensetzung von Nanobeschichtungen wird künstlich eine Zunahme atomarer Schwingungen erzeugt, in Resonanz zueinander gebracht verstärken sich diese erheblich.

Ergebnisse von Wissenschaftlern der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich (ETH) bestätigten nun zweifelsfrei die theoretischen Möglichkeiten der Stromerzeugung aus verschiedenen Strahlungsspektren. Die Daten wurden unter der Leitung der Professorin Vanessa Wood erhoben und anschließend publiziert. Sie dokumentieren, wie genau sich die atomaren Schwingungen durch und über das nanoskalige Material ausbreiten und was sich aus der Analyse hinsichtlich der Entwicklung von Nanomaterialien für Möglichkeiten bei ihrer praktischen Anwendung ergeben.

Ein Forscher der ETH fasst die Erkenntnisse der Studie so zusammen: „Alle Materialien bestehen aus atomaren Schwingungen. Diese Gitterschwingungen oder „Phononen“ haben maßgeblichen Einfluss darauf, wie sich elektrische Ladung und Wärme in unterschiedlichen Substanzen überträgt. Die Schwingungen unterschiedlicher Metalle, aber auch von Halbleitern und Isolatoren, sind bereits gut erforscht. Aktuell werden viele nanoskalige Materialien eingesetzt, um die Leistungskapazitäten von Geräten mit Displays, katalytischen Membranen, unterschiedlichen Sensoren oder Batterietypen zu optimieren. Was genau mit den atomaren Oszillationen passiert, wenn Nanomaterialien eingesetzt werden, ist noch kaum bekannt.“

In den Worten von Vanessa Wood: „Für einige Anwendungen wie die Katalyse, die Thermoelektrik oder die Entwicklung von Supraleitern können starke Schwingungen positive Effekte verstärken, für andere Anwendungen wie LEDs oder Solarzellen sind diese Oszillationen jedoch unerwünscht. Nachdem wir den Einfluss der Oberflächenschwingungen nachgewiesen haben, können wir nun gezielt Material mit der jeweils gewünschten Wirkung entwickeln, das diese Oszillationen abschwächen oder verstärken kann“.

Durch die systematische Beobachtung, wie die atomare Streuung in einem bestimmten Material ausfällt, ist es also möglich, die gewünschten Schwingungszustände entsprechend zu quantifizieren.

Studie der ETH Zürich bestätigt Potenzial der NEUTRINOVOLTAIC

Die Ergebnisse der Forschungen von Professorin Vanessa Wood bestätigen somit, dass geeignete Materialien in Nanogröße die atomaren Schwingungen verstärken können.

Eine Eigenschaft, die sich die NEUTRINOVOLTAIC-Technologie durch das von ihr entwickelte Schichtverbundmaterial auf einem Metallträger mit einer Dicke im Nanobereich zu eigen macht. Mit dem mittlerweile patentierten Beschichtungsmaterial lässt sich die Energie von Partikeln des nicht sichtbaren Strahlenspektrums in Elektrizität umwandeln, indem sie die atomaren Schwingungen erhöht.

Neben der Wirkung von Neutrinos beeinflussen auch verschiedene andere Strahlungsspektren auf die erzeugte Beschichtung, atomare Schwingungen. Die Oszillationen werden auf das Trägermaterial aus Metall übertragen, wo die Energie als elektrischer Strom „geerntet“ wird. Dabei wirkt die beschichtete Seite der Materialstoffverbindung als positiver Ladungspol, die unbeschichtete Oberfläche als negativer.

Das unterstreicht ein weiteres charakteristisches Merkmal der NEUTRINOVOLTAIC-Technologie:

Viele unterschiedliche Typen von Strahlung – darunter elektromagnetische und ionisierende Strahlung- werden im Rahmen der NEUTRINOVOLTAIC-Technologie zur Energieerzeugung eingesetzt. Im Zentrum stehen aber die niederenergetischen Neutrinos, die den Schlüssel zur Stromerzeugung mit der NEUTRINOVOLTAIC-Technologie darstellen.

Warum spielen Neutrinos eine so bedeutende Rolle und warum wird die Technologie NEUTRINOVOLTAIC genannt?

Die Wirkung, die die Neutrinos auf der Beschichtung des metallischen Trägers ausüben, machte sich bei experimentellen Messungen signifikant bemerkbar.

Anders als andere Arten von Strahlung, die jeweils ihre eigene Wechselwirkung mit dem Material und seiner Beschichtung haben, bleibt der Fluss der Neutrinos zu jeder Zeit, unabhängig von Wetter oder den verschiedenen Abschirmbeschichtungen auf sehr hohem Niveau.

Um den Einfluss von Umgebungsstrahlung weitgehend auszuschließen, wurde die NEUTRINOVOLTAIC-Technologie sogar in einem „Faradayschen Käfig“, und
in über 30 Metern unterhalb der Erdoberfläche, getestet. Ein technisches Institut in der Schweiz bestätigte anschließend die Validität der Messungen und die dadurch resultierenden Leistungsmerkmale der Neutrinovoltaic-Technik.

NEUTRINO POWER CUBE® – eine der praktischen Möglichkeiten, die NEUTRINOVOLTAIC-Technologie im Alltag einzusetzen

Der NEUTRINO POWER CUBE® besteht aus einer komprimierten Verbindung mehrerer dotierter Schichten, darunter Graphen und Silizium, aufgedampft auf einen spezieller metallischen Film . Treffen Neutrinos auf die Oberfläche des Materials lösen sie in den Schichtsubstanzen horizontale und vertikale Impulse aus, die das Material in atomare Schwingungen versetzen, die als Strom von der Oberfläche „abgeerntet“ werden können. So wird – ähnlich wie bei Fotovoltaikzellen aus dem sichtbaren Spektrum kosmischer Strahlung – möglich, aus dem unsichtbaren Strahlenspektrum elektrische Energie zu gewinnen. Und das jederzeit und unabhängig vom regional verfügbaren Stromnetz.

Eine mit diesen dotierten Nanopartikeln beschichte Fläche in DIN A4-Größe reicht bereits aus, um unter Laborbedingungen eine stabile elektrische Leistung von 2,5 bis 3,0 Watt zu liefern. Der NEUTRINO POWER CUBE®, ausgelegt für die Erzeugung von Strommengen zwischen 4,5 und 5,5 Kilowattstunden, wird die Größe eines kleinen Aktenkoffers haben.

Offensichtlich hat ein solcher NEUTRINO POWER CUBE® einen entscheidenden Vorteil: Da die Strahlung aus dem unsichtbaren Strahlungsspektrum die Erde auch bei absoluter Dunkelheit erreicht, kann Energie kontinuierlich und 24 Stunden am Tag bereitgestellt werden.

Die technischen Parameter des NEUTRINO POWER CUBE® erlauben also, ein dezentrales System zur Stromerzeugung aufzubauen und Verluste beim Transport und der Einspeisung in elektrische Netze zu vermeiden. Der benötigte Strom wird immer dort erzeugt, wo er direkt auch verbraucht wird.

Eine Ausbaustufe des NEUTRINO POWER CUBE® lässt sich auch in bestehende Elektrofahrzeuge einbauen, wo er die Laufleistung zwischen den Ladevorgängen auf langen Strecken erheblich erhöht. Auf kurzen und mittleren Strecken, beispielsweise während der Fahrt zur und von der Arbeit, kann der NEUTRINO POWER CUBE® überbrückend eingesetzt werden, bevor das Fahrzeug erneut vollständig an einer Ladestation aufgeladen werden muss und in Zukunft wird die Technologie weiterentwickelt und der Wirkungsgrad weiter verbessert, externe Ladevorgänge bei den Generationen der Elektrofahrzeuge von morgen, vollständig überflüssig machen.

Unter den beschriebenen Voraussetzungen und mit ihren ausserordentlichen Eigenschaften trägt die NEUTRINOVOLTAIC-Technologie in der praktischen Anwendung nicht nur zur Lösung der globalen Klimaprobleme unseres Planeten bei. NEUTRINOVOLTAIC wird, konsequent umgesetzt, das Leben der Menschen in naher Zukunft radikal verändern.

NEUTRINO Deutschland GmbH ist ein Deutsch-US-Amerikanisches Forschungs-und Entwicklungsunternehmen unter Führung des Mathematikers Holger Thorsten Schubart. Dieses, mit Hauptsitz in Berlin, steht in Kooperation mit einem weltweiten Team an Wissenschaftlern und verschiedensten internationalen Forschungsstätten, welche sich mit der Anwendungsforschung, der Wandlung nichtsichtbarer Strahlenspektren der Sonne, unter anderem den Neutrinos (hochenergetischen Teilchen, die unaufhörlich die Erde erreichen) in elektrischen Strom beschäftigt.

Besonderer Schwerpunkt stellt dabei die Zusammenarbeit mit Universitäten und Hochschulen im Bereich der Grundlagenforschung dar sowie die Bildung eines internationalen Forschungsnetzwerkes für alternative Energietechnologien.

Das wirtschaftliche Ziel der NEUTRINO ENERGY Gruppe ist, aus den Erkenntnissen der Grundlagen-forschungen, technische Anwendungslösungen für den täglichen Gebrauch zu entwickeln und diese zu vermarkten.

Die US-Amerikanische Muttergesellschaft NEUTRINO INC., gegründet 2008, plant in Kürze den Börsengang an der US Technologiebörse NASDAQ. Der Werbeslogan des Unternehmens lautet: „NEUTRINO ENERGY, THE ENERGY OF THE FUTURE.“

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