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Rätsel um riesige Protonenpumpe gelöst

Mitochondrien sind die Kraftwerke unserer Zellen, sie erzeugen Energie, die das Leben unterstützt. Eine riesige molekulare Protonenpumpe, genannt Komplex I, ist dabei entscheidend: Sie setzt eine Kette von Reaktionen in Gang und erzeugt einen Protonengradienten, der die Erzeugung von ATP antreibt, dem Brennstoff der Zelle. Trotz der zentralen Rolle von Komplex I ist der Mechanismus, mit dem Komplex I Protonen über die Membran transportiert, bisher unbekannt. Nun haben Leonid Sazanov und seine Gruppe am IST Austria das Rätsel gelöst, wie Komplex I funktioniert: Änderungen in der Konformation kombiniert mit elektrostatischen Wellen bewegt Protonen in die mitochondriale Matrix.

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Neuer Stromspeicher ist effizienter und hitzebeständiger

Je wichtiger regenerative Methoden der Energiegewinnung werden, umso drängender ist die Notwendigkeit, den auf diese Weise erzeugten Strom zu speichern. Grüne Energie könnte so auch genutzt werden, wenn keine Sonne auf Solarpanels scheint oder kein Luftstrom Windkraftanlagen antreibt. Geeignete Stromspeicher sind dafür unverzichtbar. Forschende der Friedrich-Schiller-Universität Jena haben nun neue vielversprechende Polymerelektrolyte für Redox-Flow-Batterien entwickelt, welche flexibel einsetzbar, leistungsfähig und umweltfreundlich sind. Über ihren Erfolg informieren sie heute im renommierten Forschungsjournal „Advanced Energy Materials“.

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Molekülkomplex speichert die Energie der Sonne 14 Stunden lang

Die am Tag über Photosynthese gewonnene und in den chemischen Bindungen gespeicherte Sonnenenergie können Pflanzen auch nachts nutzen.

Vorbild Photosynthese: Ein molekularer Komplex speichert Sonnenenergie, die am Tag eingefangen wurde, und gibt sie bei Bedarf wieder ab. So könnte man auch nachts den Energieträger Wasserstoff klimaneutral produzieren und das CO₂ der Atmosphäre in nützliche Chemikalien umwandeln.

Quelle: FAZ.de

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Rohstoffe aus Abfall – Transfer in Industriemaßstab erfolgreich

Rohstoffe aus verunreinigten Metallspänen zurückgewinnen und damit wertvolle Materialien wiederverwenden: Diese nachhaltige Ressourceneffizienz verspricht die Entölungs-Anlage, die von der Universität Duisburg-Essen (UDE) und regionalen Projektpartnern entwickelt und jetzt in Herne in Betrieb genommen wurde. Bis zu 40 Prozent weniger Energie im Vergleich zu anderen Methoden braucht das Verfahren, dessen Umsetzung vom Bundesforschungsministerium gefördert wurde.

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Energie System 2050: Lösungen für die Energiewende

Der Weg in die Klimaneutralität in Deutschland setzt den konsequenten Umbau des Energiesystems voraus. Strategien und Technologien für diese Transformation stellen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der Forschungsinitiative „Energie System 2050“ der Helmholtz-Gemeinschaft (HGF) am 30. September 2020, ab 09:00 Uhr in Berlin vor. Begrüßen werden Prof. Holger Hanselka, Vizepräsident für den Forschungsbereich Energie der HGF und Präsident des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), Prof. Otmar Wiestler, Präsident der HGF, sowie Vertreterinnen und Vertreter des Bundesforschungs- und des Bundeswirtschaftsministeriums. Die Medien sind herzlich eingeladen. Anmeldung via presse@kit.edu

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Geringere CO2-Emissionen durch Corona-Beschränkungen noch nicht in der Atmosphäre erkennbar

Die Auswirkungen der Corona-Krise auf den Energie-, Industrie- und Mobilitätssektor für das Jahr 2020 werden zu einer Reduktion der weltweiten Kohlendioxidemissionen um bis zu acht Prozent führen. Laut des Weltklimarats IPCC wären Jahr für Jahr kumulative Einsparungen in dieser Größenordnung nötig, um die Ziele des Pariser Abkommens bis 2030 zu erreichen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben bei Messungen zudem festgestellt, dass sich die Konzentration von Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre bisher nicht nachweisbar verändert hat. Die Ergebnisse haben sie in der Zeitschrift Remote Sensing veröffentlicht. (DOI: 10.3390/rs12152387).

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Struktur von ATPase, der kleinsten Turbine der Welt, gelöst

ATP, kurz für Adenosintriphosphat, ist der Brennstoff des Lebens. ATP kommt in allen bekannten Lebewesen vor und liefert die Energie, um Muskelkontraktion, Impulsausbreitung und chemische Synthese anzutreiben. Trotz der Schlüsselfunktion von ATP ist die Struktur des Enzyms, das ATP erzeugt, F1Fo-ATP Synthase, bei Säugetieren bislang unbekannt. Nun präsentieren Leonid Sazanov und seine Gruppe am Institute of Science and Technology Austria die erste vollständige Struktur von F1Fo-ATP Synthase bei Säugetieren. Diese Struktur klärt auch eine Debatte darüber, wie die sogenannte Permeabilitäts-Übergangspore (PTP) entsteht, eine Struktur, die an Zelltod, Krebs und Herzinfarkten beteiligt ist.

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Mehr als nur genetischer Code

Bei der Photosynthese wird Sonnenenergie in chemische Energie umgewandelt, die dann in der Natur genutzt wird, um aus Kohlendioxid organische Moleküle herzustellen. Die Schlüsselreaktionen der Photosynthese laufen bei Pflanzen, Algen und Cyanobakterien in zwei komplexen Strukturen, den so genannten Photosystemen, ab. Diese befinden sich in einem speziellen Membransystem, den Thylakoiden. Doch viele Details ihres molekularen Aufbaus und des Einbaus der Proteine in die Membranen sind bisher nicht bekannt.

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Nervenzellen mit Energie-Sparprogramm

Nervenzellen benötigen viel Energie und sind deshalb besonders von Mitochondrien, die Kraftwerke unserer Zellen, abhängig. Bei verschiedenen vererbten aber auch alterungsbedingten neurodegenerative Erkrankungen, wie zum Beispiel Parkinson, können Schäden an den Mitochondrien auftreten. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Biologie des Alterns in Köln und Karolinska Institutet in Stockholm haben nun entdeckt, dass Nervenzellen, entgegen der gängigen Glaubenssätze, ihren Stoffwechsel anpassen und somit Schäden von den Mitochondrien abwenden können. Damit können sich diese wichtigen Zellen vor dem Absterben schützen und weiter ihre Aufgaben im Gehirn erfüllen.

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Windräder sollen lokal das Wetter verändern und in nachts sogar die Temperatur leicht erhöhen

Offshore-Windpark „Nordsee 1“  vor der ostfriesischen Insel Spiekeroog.

Die Windräder, die mittlerweile einen großen Teil des erneuerbaren Stroms liefern, drehen offenbar falsch herum, so dass ein Teil der kostbaren Energie verloren geht. Doch das ist noch nicht alles: Jetzt sollen die Windmühlen sogar lokal das Wetter verändern.

Quelle: FAZ.de

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Höhere Wirkungsgrade im Tandem – neuer Solarzellenrekord

Die Photovoltaikforschung arbeitet mit Nachdruck daran, die Wirkungsgrade von Solarzellen immer weiter zu erhöhen. Zunehmend rückt die Tandem-Photovoltaik dabei in den Fokus, bei der in unterschiedlichen Kombinationen leistungsstarke Solarzellenmaterialien zusammengeführt werden, um so das Sonnenspektrum bei der Umwandlung von Licht in elektrische Energie noch effizienter zu nutzen. Das Fraunhofer ISE verzeichnet jetzt mit 25,9 Prozent Wirkungsgrad einen neuen Rekordwert für eine direkt auf Silicium gewachsene III-V/Si Tandemsolarzelle.

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Leben am Limit

Mikroben im Meeresboden überleben mit weit weniger Energie als je zuvor nachgewiesen. In dieser Art von „Power-Save-Modus“ können sie Jahrzehntausende überdauern. Eine Studie unter der Leitung von James Bradley vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ und der Queen Mary University of London hat den Energieumsatz jetzt für die Meeresböden weltweit berechnet.

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Bilanz gezogen: Neue FVV-Metastudie zur Lebenszyklusanalyse alternativer Antriebe

Lebenszyklusanalysen geben Aufschluss darüber, wie klimafreundlich neue Antriebstechnologien wirklich sind. Eine neue Metastudie der Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) analysiert existierende Lebenszyklusstudien aus den letzten 15 Jahren. Ein ergänzendes Thesenpapier leitet zentrale Anforderungen an einen wirksamen Klimaschutz ab. Dabei zeigt sich, dass in einem globalen Energie- und Kohlenstoffsystem unter Klimagesichtspunkten verschiedene Technologie-Alternativen zur Verfügung stehen. Eine klar überlegene Antriebstechnologie gibt es nicht. Der Schlüssel zu nachhaltiger Mobilität liegt in einem fairen Technologiewettbewerb und der Defossilisierung der Energieerzeugung.

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Smart Metering: Telefónica will Energie sparen

Mobilfunknetz

Smart Metering: Telefónica will Energie sparen

Mit der digitalen Erfassung des Stromverbrauchs aller 27.000 Mobilfunkstandorte möchte Telefónica künftig Geld und CO2 sparen – und auch IoT-Kompetenz unter Beweis stellen

Quelle: COM! – Das Computer Magazin

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EU-Green-Deal-Ziel erfordert eine Verdopplung des Aufwands

Graham Weale, Honorarprofessor an der Fakultät für Wirtschaftswissenschaft und am Centrum für Umweltmanagement, Ressourcen und Energie (Cure) der Ruhr-Universität Bochum (RUB) hat in einer Studie die EU-Klimapolitik einem Realitäts-Check unterzogen. „Die Ergebnisse sind besorgniserregend“, so Weale, „und verdeutlichen, um wie viel der gesamte Aufwand erhöht werden muss, um die Ziele zu erreichen.“ Rechnet man die Ergebnisse der bisherigen Anstrengungen hoch, wird bis 2030 nur eine Senkung der Treibhausgasemissionen von 37 Prozent gelingen.

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Wenn es laut ist, wird Echoortung für Fledermäuse teuer

Mit Rufen im Ultraschallbereich können sich Fledermäuse hervorragend in der Dunkelheit orientieren und ihre Insektenbeute aufspüren. Rufen sie dabei lauter, erhöht sich die Reichweite der Echoortung. Lange galt, dass die Fledertiere dabei keine besondere Rücksicht auf ihr Energiebudget nehmen müssen. Die Rufe – so die gängige Meinung – kosten die Tiere im Flug so gut wie keine zusätzliche Energie, weil sie die dafür nötige Muskelbewegung einfach an den Flügelschlag koppeln. Wissenschaftler*innen des Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) in Berlin zeigten nun, dass intensive Echoortung keineswegs gratis ist, sondern viel zusätzliche Energie kostet.

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Wasserstoff: Grüne Energie war gestern – jetzt wird’s bunt

Bundesregierung und EU wollen Wasserstoffprojekte stärker fördern. Das ist auch nötig, denn Wasserstoff ist nicht gleich Wasserstoff. Eine kleine Farbenlehre

Quelle: ZEIT Wissen

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Neues Verständnis der Defektbildung an Silizium-Elektroden

Jülich, 6 Juli 2020 – Theoretisch lässt sich das Speichervermögen von handelsüblichen Lithiumionen-Batterien noch vervielfachen – mit einer Elektrode, die auf Silizium anstatt auf Graphit basiert. Doch in der Praxis machen solche Akkus mit Silizium-Anoden nach wenigen Lade-Entlade-Zyklen schlapp. Ein internationales Team um Forscher des Jülicher Instituts für Energie- und Klimaforschung hat jetzt in einzigartiger Detailgenauigkeit beobachtet, wie sich die Defekte in der Anode ausbilden. Dabei entdeckten sie bislang unbekannte strukturelle Inhomogenitäten in der Grenzschicht zwischen Anode und Elektrolyt. Die Erkenntnisse sind in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ erschienen.

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Neuer Kandidat für Rohstoffsynthese durch Gentransfer

Cyanobakterien brauchen kaum Nährstoffe und nutzen die Energie des Sonnenlichts. Badegäste kennen die –¬ oft fälschlich „Blaualgen“ genannten – Mikroorganismen von ihrem Auftreten in Gewässern. Eine Forschergruppe am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat herausgefunden, dass sich die mehrzellige Art Phormidium lacuna durch natürliche Transformation genetisch verändern lässt und dadurch zum Beispiel Ethanol oder Wasserstoff produzieren könnte. Ihre Ergebnisse stellen sie in der Online-Fachzeitschrift PLOS ONE vor (DOI: 10.1371/journal.pone.0234440).

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Das IRES hat es geschafft: Endlich flüssiger Strom

Durch die einwandfreie Inbetriebnahme der Umwandlungsanlage am Institut für Regenerative EnergieSysteme (IRES) gelingt den Wissenschaftlern der Hochschule Stralsund erstmals die direkte Produktion von Methanol aus Wasserstoff und Kohlendioxid. Weil nun die Möglichkeit bewiesen ist, die aus Wasserstoff gewonnene Energie ohne kostspielige und aufwendige Pufferspeicherung in Methanol zu überführen, ist dem Einsatz von Wasserstoff als Energieträger im Transportsektor und anderen großen Wirtschaftsbereichen die größte Hürde genommen.

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Energieforschung in Schleswig-Holstein – Neue Broschüre mit Kooperationsgeschichten erschienen

Von Windenergieanlagentechnik über Energiespeicherung bis hin zu Schiffsantriebstechnik und Plastikabfallvermeidung reicht die Themenvielfalt von Energieforschungsprojekten, die jetzt von der Gesellschaft für Energie und Klimaschutz Schleswig-Holstein GmbH (EKSH) in einer neuen Broschüre vorgestellt werden. Allen Projekten gemeinsam ist eine Förderung aus dem HWT-Programm der EKSH und eine Kooperation von Forscherinnen und Forschern mit Unternehmen

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Energie: Methan und Hitze für den Klimaschutz

Kraftwerk auf Wasserstoffbasis

Wasserstoff lässt sich aus Erdgas gewinnen, ohne dass dabei CO₂ entsteht. Experten aber sind sich uneins, wie nachhaltig die Technik tatsächlich ist.

Quelle: SZ.de

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Windkraft: 90 Prozent der Windräder drehen sich falsch herum

Windparks liefern schon heute große Strommengen. Doch eine Studie zeigt: Sie könnten noch mehr Energie produzieren – wenn sie ihr volles Potenzial ausschöpfen.

Quelle: ZEIT Wissen

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Spielekonsole: Tanzen, bis der Bildschirm splittert

Bloß nicht joggen gehen: Unser Autor will sich in Corona-Zeiten fit halten und die Energie der Kinder bändigen – mit Sportspielen auf der Konsole. Kann das gut gehen?

Quelle: ZEIT ONLINE

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Präzisionsmessung: Wie viel wiegt ein Quantensprung?

Die Atomwaage besteht aus fünf aneinander gereihten Ionenfallen (gelbe Säule in der Mitte). In diesen baugleichen Fallen lassen sich Ionen im angeregten Quantenzustand und im Grundzustand im Vergleich messen.

Physiker haben die Massenzunahme eines geladenen Atoms gemessen, wenn es über einen Quantensprung Energie aufnimmt. Der Effekt ist winzig. Er entspricht dem relativen Gewichtszuwachs eines sechs Tonnen schweren Elefanten, auf dem eine Ameise herumkrabbelt.

Quelle: FAZ.de

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Projekt WERAN plus liefert neue Diagnose-Tools für Deutsche Flugsicherung

Mit den Ergebnissen aus dem Forschungsprojekt WERAN plus modifiziert die Deutsche Flugsicherung (DFS) ihre Formel zur Berechnung von Störungen durch Windkraftanlagen.
In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Projekt WERAN plus haben und die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) und ihre Projektpartner die Auswirkungen von Windkraftanlagen auf Doppler-Drehfunkfeuer (DVOR) untersucht. Auf dieser Grundlage wurde die von der DFS entwickelte Berechnungsformel weiterentwickelt und angepasst.

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Energie der Zukunft: Photosynthetischer Wasserstoff aus Bakterien

Kieler Forschungsteam untersucht, wie sich Cyanobakterien in Wasserstoff-Fabriken verwandeln lassen

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Google reduziert CO2-Emissionen mit KI

Mehr erneuerbare Energie

Google reduziert CO2-Emissionen mit KI

Google hat eine Technologie vorgestellt, um den Ausstoß von klimaschädlichem Kohlendioxid seiner Rechenzentren weiter zu verringern.

Quelle: COM! – Das Computer Magazin

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Lieferdrohnen statt Postautos? Studie zeigt: Bisher verbrauchen Drohnen noch zu viel Energie

Bei der Paketzustellung haben Drohnen oft eine schlechtere Energiebilanz als klassische Lieferwagen. Das zeigt eine neue Studie der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg. Gerade in dicht besiedelten Gegenden verbrauchen sie vergleichsweise viel Energie und ihre Reichweite wird stark von den Windbedingungen beeinflusst. Im ländlichen Bereich könnten sie dagegen dieselbetriebenen Lieferwagen Konkurrenz machen. Die Studie erschien im Fachjournal „Transportation Research Part D: Transport and Environment“.

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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So groß wie ein Salzkorn: Kleinster Roboter mit Fernsteuerung

Erstmals kann ein Mikrosystem ferngesteuert und berührungslos mit Energie versorgt werden. Licht und Ladebucht sind ebenfalls schon an Bord.

Quelle: Technology Review

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Elektrochemische Wasserentsalzung der dritten Generation: Saarbrücker Forscher stellen neuartiges Verfahren vor

Volker Presser, Leiter des Programmbereichs Energie-Materialien am INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien in Saarbrücken und Professor für Energie-Materialien an der Universität des Saarlandes, hat mit seiner Forschungsgruppe einen Durchbruch auf dem Gebiet der elektrochemischen Wasserentsalzung erzielt. In der aktuellen Ausgabe des Fachjournals Electrochemistry Communications stellen er und seine Ko-Autoren die neuartige Methode der Zink-Luft-Entsalzung (ZAD) vor, die im Vergleich zu vorhergehenden Verfahren wesentlich größere Mengen an Salz aus dem Wasser entfernt.

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Statistik der Woche: 176 Gigawatt lieferten weltweite EE-Anlagen in 2019

Neuer Energie-Bericht stellt Verdoppelung an Leistung aus erneuerbaren Energiequellen in zehn Jahren fest. Unsere Infografik zeigt die globale Verteilung.

Quelle: Technology Review

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TU Berlin: „Klima- und Naturschutz: Hand in Hand“

Gemeinsame Medieninformation Technische Universität Berlin und Bundesamt für Naturschutz

Handbuch zeigt, wie beides sich bei der Erstellung von Energie- und Klimaschutzkonzepten in Kommunen und Regionen verbinden lässt

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Verpackungsmüll: Jeder Verbraucher trennte 68 Kilogramm vom Restmüll

Den größten Anteil am Verpackungsmüll haben Leichtverpackungen wie Plastikflaschen oder Getränkedosen. Der meiste Abfall wurde recycelt oder in Energie umgewandelt.

Quelle: ZEIT Wissen

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Auf dem Weg zu nachhaltigen Rechenzentren

Konsortium unter Führung der Universität Stuttgart stellt Handlungsempfehlungen zur Senkung des Energie- und Rohstoffverbrauchs vor

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft