Alain Aerni probt den Blick in die Zukunft: Die von ihm entworfene Energiesteuerung «Crystalball» verbindet Photovoltaik, Wärmepumpe und Ladestationen und schätzt den Energiebedarf mit Hilfe von Wetterberichten voraus. An der Empa-Akademie präsentierte er im Herbst 2020 sein System.

Die Wärme-Initiative Schweiz ist mit der Lancierung der Website erfolgreich gestartet. Eine breit abgestützte Allianz aus der Schweizer Energie- und Bauwirtschaft sowie der Wissenschaft setzt sich gemeinsam für einen nachhaltigen Wärme- und Kältesektor ein. Ziel der Initiative ist es, diese Sektoren bis 2050 komplett erneuerbar und CO₂-neutral zu gestalten.

Die Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff ist eine wichtige chemische Reaktion, auch im Hinblick auf die vermehrte Nutzung von Wasserstoff als Energieträger in nachhaltiger Mobilität. Ein internationales Forscherteam hat nun die Wirkungsweise eines Katalysators entschlüsselt.

Die Zusammenarbeit von Forschern des CSEM, des NREL und der EPFL verbessert gleich zwei Wirkungsgrad-Weltrekorde für Silizium-basierte Tandemsolarzellen auf 32,8% und 35,9%.

Das National Renewable Energy Laboratory (NREL) des Energieministeriums der Vereinigten Staaten, das CSEM und die EPFL haben einen wichtigen zukunftsweisenden  Fortschritt erzielt. Im Rahmen einer Zusammenarbeit ist es ihnen gelungen, das grosse Potenzial von Silizium-basierten Tandemsolarzellen experimentell unter Beweis zu stellen. Der Wirkungsgrad für III-V/Si-Tandemsolarzellen bei der Umwandlung von Sonnenlicht konnte für Tandems mit zwei Halbleiterübergängen auf 32,8% und für solche mit drei Halbleiterübergängen auf 35,9% gesteigert werden. Dabei war es nicht erforderlich, das Sonnenlicht mittels Konzentratoren zu bündeln. Die in der Zeitschrift Nature Energy1 veröffentlichten Ergebnisse sind ein Meilenstein im heiss umkämpften Rennen um die Wirkungsgradverbesserung von Silizium-basierten Solarzellen und bestätigen das grosse Potenzial dieses Ansatzes.

Wer in der Photovoltaik arbeitet, sollte bestrebt sein, das Kosten-Leistungs-Verhältnis zu maximieren! Im Labor konnten bereits Wirkungsgrade von über 35% erzielt werden, jedoch nur mit Solarzellen, die ausschliesslich aus vergleichsweise teuren Halbleitermaterialien bestanden. Der heutige Photovoltaikmarkt (PV) wird stark von kosteneffizienten Modulen beherrscht, die Siliziumzellen mit nur einem Halbleiterübergang und Wirkungsgraden zwischen 17% und 22% verwenden. Wie zahlreiche andere Forschungseinrichtungen und Unternehmen in der Branche arbeiten auch das NREL, das CSEM und die EPFL an sogenannten «Multi-Junction» Tandemsolarzellen – einer Technologie, bei der Siliziumsolarzellen mit einer weiteren Solarzelle verbunden werden, die den kurzwelligen (blauen) Anteil des Sonnenlichtspektrums effizienter in elektrische Energie umwandeln kann. Die Weiterentwicklung der herkömmlichen Silizium-Solarzelle mit nur einem Halbleiterübergang zu einer Tandemzelle mit mehreren Halbleiterübergängen bietet die Möglichkeit, den Wirkungsgrad auf über 30% zu erhöhen und sich dennoch weiter auf die kosteneffiziente, bewährte Herstellung von Silizium-Solarzellen verlassen zu können. Das NREL hat sich zusammen mit Schweizer Forschern zum Ziel gesetzt, solche Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von mehr als 30% herzustellen. Im Januar 2016 erzielte das Forscherteam bereits einen Wirkungsgrad von 29,8% und damit seinen ersten gemeinsamen Weltrekord.

Mit dem Trend in der Industrie, immer effizienter, günstiger und leichter zu  konstruieren, steigt die Nachfrage nach reibwerterhöhenden Folien und Beschichtungen von 3M Technical Ceramics. In Windkraftanlagen bilden 3M Friction Shims eine clevere Lösung für eine zuverlässige Verbindung verschiedener Bauteile. Dadurch können auch kleine Komponenten grosse Kräfte übertragen.

Die Windenergieanlagen machen in der Industrie keine Ausnahme: Der Trend geht zu kleiner, leichter, effizienter. Die einfache, sichere und schnelle Montage von Bauteilen, ein wartungsfreier Betrieb und Korrosionsbeständigkeit sind dabei ebenso wichtig wie Anlagensicherheit und Kosteneffizienz. Zudem müssen die Komponenten in Windrädern den extremen statischen und dynamischen Belastungen durch Wind und Eigengewicht standhalten.
Konstruktionen mit 3M Friction Shims haben sich in den letzten Jahrzehnten bereits bestens bewährt. Sie bieten eine absolut zuverlässige und kompakte Lösung für die Verbindung verschiedener Bauteile in Windkraftanlagen. Die Reibung zwischen den Verbindungen im Antriebsstrang oder in Stütz- und Tragekonstruktionen wird durch die Friction Shims signifikant erhöht, sodass bei gleicher oder geringerer Grösse der Komponenten höhere Drehmomente und Scherkräfte übertragen werden können. «Besonders für die neuen, leistungsstarken Anlagen zeigen sich mit dem Shim spannende Potenziale, um in der Konstruktion Gewicht einzusparen», so Florian Grimm, verantwortlich für Produkt- und Anwendungsentwicklung der 3M Friction Solutions.