 Wasserstoff herstellt, und zwar indem man diesen schönen Fusionsreaktor benutzt, der zufällig immer über uns schwebt. Und wie das geht, wird uns jetzt Dormen zeigen. Bitte gebt ihm einen Applaus. Willkommen, schön, dass ihr alle wach seid. Ich bin Chemiker, habe mich mit organischer Chemie beschäftigt, mit Biochemie und zuletzt mit physikalischer und elektrochemie und habe meinen Abschlussarbeit am Helmholtz-Zentrum in Berlin-Wannsee gemacht. Das ist das Helmholtz-Zentrum für Materialien und Energieforschung. Und da ging es mehr oder weniger genau hierherum, wie findet man Materialien, um die Energieprobleme der Zukunft zu lösen? Also, kurzer Abriss, wie viel Energie brauchen wir eigentlich so pro Jahr? Ich gehe durch ein paar Grundlagen durch, also Disclaimer, ich werde es sehr, sehr oberflächlich machen. Ein bisschen Schulchemie oder Physik wird ganz nützlich sein. Der eine oder andere erinnert sich hoffentlich. Dann schauen wir uns die bekannten Silizium-Photovoltaik-Zellen an. Die sind ja hier quer übers Geländergut verstreut. Dann muss man die Energie natürlich auch irgendwie speichern. Das werde ich kurz anreißen und dann, wie man diesen Weg eventuell mit einer neuen Klasse an Materialien überbrücken kann. Das sind zwei Diagramme von einmal Akatech. Das ist ein Beratungsgremium für Akademie und Technik, Akatech. Das ist dieses hübsche Tortendiagramm, was zeigt, wir haben bisher weltweit nur läppische 2% Solarenergie. Einiges an regenerativen Energien, aber man auch den allergrößten Teil aus fossilen Brennstoffen. Auf der rechten Seite sehen wir ein Diagramm aus den BP, annual reports. BP kennt man die Tankstelle quasi früher, der Ölproduzent. Die geben jedes Jahr ein Statistik über Energieverbrauch hinaus. Man sieht sehr schön diesen Spike nach unten um 2008-2009, wo die weltweite Finanzkrise war. Danach geht es wieder hoch. Wir haben jetzt einen Zunahme an Energieverbrauch um 3%, was in den letzten knapp 5, 6, 7 Jahren hoch ist. Ganz rechts sieht man ebenfalls, der CO2-Ausstoß ist ebenfalls gestiegen. Das mit dem Klimawandel ist in aller Munde. Das heißt, es wird Zeit darüber mal ernsthaft zu reden. Das hier ist die Entwicklung auch aus den BP reports, wie sich die Energie, also das ist Primärenergie weltweit. Zusammensetzung ist ganz oben Kohle. Dieses Orange, auch von Seite von oben, sind die erneuerbaren Energien. Danach haben wir dann Hydroelektrizität, das Herr-Urangene ist Atomkraft. Erdgas und ganz unten in grün Öl. Die Berechnung ist in Megaton Öl-Equivalent, MT-OE. Das ist die übliche Einheit. Und das sind pro Jahr 166 Petterwattstunden. Zur Erinnerung, Petter ist das, was nach Terra kommt. Also quasi noch einmal 1000 Terawattstunden. Oder pro Jahr gerechnet 19 Terawatt-Jahre in einem Jahr. Dann kann man im Prinzip kürzen. Das heißt, die Erde verbraucht sozusagen elektrische Anschlussleistung 19 Terawatt. Zum Glück kommt von der Sonne ein bisschen mehr. Und zwar 179 Petterwatt. Also das ist ungefähr ein Faktor, 10.000 drüber. Das ist eine Grafik von ursprünglich Quelle NASA. Die Einkommendestrahlung in gelb. Und eben diverse Wege, wie diese Strahlung reflektiert wird, zurück ins Weltall geht. Oder eben auf dem Boden absorbiert wird. Und unten kommen eben knapp 90 Petterwatt an. Das ist immer noch mehr als reichlich, um den gesamten Weltenergieverbrauch zu decken, theoretisch. Das hier ist eine Darstellung. Je dunkler oder je orangschfarbender die Farbe wird, umso intensiver ist die Sonneneinstrahlung. Das ist übers Jahr gemittelt, Tag und Nachtzyklus schon eingerechnet. Und diese schwarzen Kreise wären eben Bereiche mit sehr hoher Einstrahlung. Man sieht zum Beispiel in Nordamerika das Great Basin, die Nevada-Wüste, oder Südamerika-Atacama, Sahara-Wüste. Und alleine diese schwarzen Flächen abzudecken mit Silularenergie würde den Weltbedarf decken, komplett. So, was kommt jetzt eigentlich bei uns unten an? Das ist die spektrale Intensität des Sonnenlichts. Man erinnert sich vielleicht aus der Schule, diese Theorie mit der Schwarzkörper-Strahlung. Das ist diese gelbe Kurve. Und die orangschfarbene ist die tatsächlich gemessene Sonnenstrahlung, was allerdings im Weltraum außerhalb der Atmosphäre ankommt. Innerhalb der Atmosphäre sieht das anders aus. Das ist dann die untere Kurve. Man sieht da eben angedeutet durch den Regenbogen das sichtbare Spektrum. Diese Notches, diese Vertiefung sind tatsächlich von Wasserdampf hauptsächlich aus der Atmosphäre gefiltert. Wasser hat spezifische Absorptionsbanden, heißt das. Und die nehmen eben im Jahrbereich, also auf dem rechten Teil der Grafik, tatsächlich Strahlung raus. Also das ist in dem eben gezeigten Diagramm schon eingepreist. Was auch bedeutet, je trockener es wird, je weniger Bewölkung wir haben, umso mehr Energie kommt unten am Boden an, umso wärmer wird's, umso wärmer werden die Ozean und die ganze Geschichte läuft immer schneller. Um das Ganze zu standardisieren, wurde das sogenannte Atmospherek-Mars-Model entwickelt. Es gibt unterschiedlich detaillierte Darstellungen. Tatsächlich ist die Erstlinierung hier eine flache Erde. Das macht hier tatsächlich Sinn. Also man legt quasi einen Teller auf die Erde drauf, guckt wo geht's direkt nach oben und wo steht die Sonne. Und dann der Winkel zwischen gerade nach oben, also der Flächennormalen und dem Höchststand der Sonne ist der Zenitwinkel, der ist am Equator 0 Grad und dann wird nachvollziehbar genau einmal die Atmosphäre durchstrahlt. Wenn man jetzt zu etwas nördlicheren oder südlicheren Breitengraden geht, dann fällt der Sonnenlicht selbst 12 Uhr mittags bei der Sommersonnenwende eben etwas flacher ein. Das ist das sogenannte AM 1.5. Das ist die übliche Einstrahlungsstärke in Europa, Nordamerika. Und da das eben die Industrieländer hauptsächlich sind, wurde das als de facto Standard für Messungen angesetzt. Noch ein bisschen weiter nördlich wäre dann 60 Grad, wäre sowas wie Skandinavien, da ist dann AM 2. Das heißt, es wird das Equivalent von 2 Atmosphären dickend durchstrahlt. Und wenn man tatsächlich die Sonne quasi nicht mehr gerade sogar an Horizonen kommt, dann entspricht das in den detaillierteren Modellen tatsächlich eine 38-fachen Atmosphärenstärke. Und logisch im Weltall oben ist gar keine Atmosphäre, also ist das dann AM 0. So, man kann natürlich nicht immer warten, bis gerade Sommersonnenwende 12 Uhr mittags ist und hoffentlich keine Bewölkungen, um seine Messung zu machen. Das heißt, man braucht im Labor einen sogenannten Sonnsimulator. Das ist das Gerät, an dem ich meine Messung gemacht habe. Man sieht am linken Rand den SteuerPC, da ist die ganze Elektronik drin verstaut, in der Mitte ist die Messzelle und rechts dieses schwarze L ist die Lichtquelle. Ausschnitt hier von sieht vergrößert so aus. Das weiße ist die tatsächlich elektrochemische Zelle. Die Drähte gehen dann zur Mess-Elektronik, das in der Mitte diese Scheibe ist eine Blende, um auch zwischen hell und dunkel schnell schalten zu können, weil man diese Lampe im Daubetrieb betreiben möchte. Und eben ganz rechts die Lampe. Das ist eine Xenon-Hochdruck-Entladungslampe. Kennt man vielleicht, wenn man sowas im Gegenverkehr sieht, Autolampen, diese hell, grellen, bläulich schimmernden, sind genau das. Und warum nimmt man die? Man möchte halt das Sonnenspektrum möglichst präzise abbilden können. Wenn man Glühlampe nimmt, dann kommt man eher in den Bereich von Schwarzkörferstrahlung um 3.000, 3.500 Kelvin. Man kennt das, diese Lichttemperatur, das ist genau diese Angabe. Und das Orange ist tatsächlich das Sonnenspektrum. Und darunter sieht man, die Blauanteile werden einfach nicht gut abgebildet. Dementsprechend braucht man eben dieses Bläuliche-Licht und moduliert das dann mit Filtern, so dass eben in der Messzelle das Equivalent dieser Strahlungsintensität ankommt. So, dann die Solarzellen. Haben wir alle schon mal gesehen. Man fängt an mit Sand, kommt dann irgendwann zu Silicium und schneidet die in dünne Wafers. Hat dann eben diese Glitzanzen, so genannte Polycrystallin-Solarzellen, die sind einfach und billiger herzustellen, oder Monokrystalline, das ist tatsächlich, wie in der Chipos-Industrien, einkristall. Allerdings für Solarzellen wird nicht diese hohe Reinheit gebraucht, wie in der Chipindustrie. In der Chipindustrie braucht man 99,99, also irgendwie 9,9 nach dem Komma, in der Solarindustrie reichen 5. Das heißt, man kann da mit einfachen Prozessen arbeiten. So, wie kommt da jetzt der Strom raus? Das links ist ein Modell von dem sogenannten, das sogenannte Bender-Modell, das Silicium-Halbleiters in der Solarzelle. Man hat quasi das Blaue ist das, wo die Sonne drauf scheint, dazwischen ist das eigentliche Material, das Rote ist der sogenannte Rückkontakt, den sieht man von hinten nicht, und dazwischen fließt dann eben der elektrische Strom. Bei Silicium-Solarzellen sind das 0,6 bis 0,7 Volt und die Strahlungsintensität bestimmt, wie viel Strom man am Schluss da rauskommt. Das heißt, Wolke drüber, Sonne wird dunkler, der Strom knickt ein und dann irgendwann auch die Spannung. Auf der rechten Seite kann man sich ansehen, was diese Zelle eigentlich absorbiert. Das Dunkle ist das Sonnenspektrum, was reinkommt und das Gelbe wird von der Solarzelle so verwertet. Dazu ist jetzt einer der wichtigen Begriffe die Bandlücke. Das ist sozusagen der Abstand zwischen dieser Pfeil, von dem Valensband, dem Grundzustand sozusagen, ausgeht bis hoch in das Leitungsband und dann kann man die Differenz als simpel gesagt als elektrische Spannung abgreifen. Das heißt aber auch, man erinnert sich an Schulunterricht, E ist gleich Hamal Nü, also planches Wirkungsquantum mal der Frequenz des Lichts. Das heißt, der Energienhalt ist direkt abhängig von der Frequenzwellenlänge, also der Farbe des Lichts quasi. Das heißt hier, der Orangenbereich ist eben sichtbar bis ins Infrarot, dann ist dann plötzlich ein Schaferabfall und das liegt daran, dass dann die Energie dieser Photonen nicht mehr ausreicht, um den Sprung bis hoch ins Leitungsband zu schaffen. Das heißt, dieses Licht wird einfach nicht absorbiert. Das wird später nochmal interessant, weil das ist halt auch, das ist die obere Grenze, was man aus Solarzellen überhaupt an Effizienz ausholen kann, weil diesen Teil des Lichts kann man einfach nicht einfangen, weil das das Material das nicht einfangen kann. So, Borges Atomodell, das ist so eine generelle Darstellung, Kern, äußere Schalen, da ist jetzt gerade der Pfeil einen Übergang von der dritten auf die zweite Schale. Das heißt, das war ein angeregtes Atom und das strahlt eben rot dargestellten Lichtquant ab. Das ist sozusagen bei der Solarzelle genau das Umgekehrte was wir haben wollen. Wir strahlen Licht rein und regen das Elektron von hier zum Beispiel von der zwei auf die drei an. Greifen wir es dann ab, schicken das durch den Draht, durch den elektrischen Verbraucher und dann kommt es auf dem Weg wieder zurück in den Grundzustand. So, ganz simpel Bender-Modell hier dargestellt an Magnesium. Das ist grob gesagt, dass sich alle Metallatome in einem Verbund die Elektronen teilen, die sie zusammenhalten. Das ist eben das Valensband, das ist eben valente Bindung, das was die Atome zusammenhält. Und das Leitungsband liegt nur kurz darüber. Das heißt, dass schon bei Raumtemperatur auch Elektronen klein schubs durch die Wärme, die einfach bei Raumtemperatur da ist, erfahren, in dieses Leitungsband kommen können, sich frei bewegen können und damit wird dann die elektrische Leitfähigkeit vermittelt. So, aber wir haben gesagt, wir nehmen Silizium, Silizium ist ein Halbleiter bei einem Metall ist, wie gesagt, das Leitungsband quasi direkt am Valensband dran und die thermische Energie reicht. Bei einem Nichtleiter ist dieses Leitungsband so weit weg, dass kein Licht und auch die thermische Energie erst recht nicht reicht, um Elektronen bis oben in dieses Leitungsband zu bekommen. Das heißt, die können sich nicht bewegen, sind an ihren Atomkern gefangen und damit ist das ganze Material nicht leidfähig. Und das Zwischending sind die Halbleiter, wo diese Bandlücke eben irgendwo im Bereich unter, man sagt, so vier Elektronenvolt, das ist eben UV-Licht und dann weiter runter, drei, zwei Elektronenvolt ist im Bereich vom Gelbsohn und das Silizium hat eine Bandlücke von 1,2 Elektronenvolt, das ist dann schon im IR-Bereich, also nicht mehr sichtbar. Und diese Energie wird ausgedrückt Elektronenvolt, also Elementarladung, Mal-Spannung und da steckt dann auch das Wichtige für das nächste Konzept drinnen. Bis hierhin sollte das jeder irgendwie schon mal gehört haben, Photovoltaik ist bekannt. Was passiert aber, wenn man jetzt eben ein Halbleiter in direkten Kontakt mit Wasser bringt? Was photoelektrochemische Zellen können, ist diese Elektronen, die eben ins Leitungsband angeregt sind, nicht durch den Stromkreis außen rumzuleiten, sondern direkt in das Wasser in den Kontakt zu übertragen und eben die Protonen, Haplusionen, sofort mit diesem Elektronen zu bestücken, zum Wasserstoff zu reduzieren und diesen ganzen Umweg zu umgehen. Jetzt ist hier interessant, man sieht dieser schwarze Pfeil 1,23 EV. Das ist das Redoxpotenzial von Wasser. Diese Spannung muss mindestens aufgebracht werden, um eben diesen Prozess zu starten. In der Praxis sieht es so aus, dass man mehr Spannung braucht. Das sind diese roten Pfeile, die sogenannten Überspannung und das heißt, dass die Bandlücke, die man braucht, um idealerweise Wasser sofort zu spalten, eben ungefähr, also im Bereich von 1,8 Elektronenvolt, wenn nicht höher ist, das wäre eben gelb, gelb orange vielleicht. In der Praxis stellt sich leider raus, bisher hat noch kein Material das tatsächlich zeigen können, dass das direkt geht und man muss dann teilweise Tricks anwenden. Das hier ist ein Querschnitt durch eine photoelektrochemische Zelle, die aus zwei Materialien zusammengesetzt ist. Das Licht kommt von links durch diese blaue Schicht durch. Das sind in der Regel sehr, sehr dünne Schichten im Bereich von 10, 20 Nanometern, im geringsten Fall bis zu etlichen 100 Nanometern. Wenn es dicker wird, hat man Strabilipätsprobleme und dann strahlt man durch, hier ist es eine Membran oder eben den Elektrolyten, Wasserbasiert und das Licht kommt dann auf der anderen Seite und kann dann mit dem restlichen Licht, was durchkommt, den Prozess auf der anderen Seite starten. Damit teilen sich die beiden sozusagen die Arbeit und die eine muss sozusagen nur die Hälfte der Energie dieser Elektronenvolt höher beschaffen. Die Elektronen, auf der linken Seite sieht man das mit diesem Pfeil außen rum, dann werden dann über einen Leiter außen rumgeleitet und kommen dann auf den Rückkontakt auf die Fotokartode, die rote. So, ein anderer Ansatz ist jetzt, wir hatten vorhin gesagt, diese Photovoltaik-Zelle, Silizium-Zelle kann nur alles oberhalb ihrer Bandlücke verarbeiten. Was ist, aber wir haben auch gesagt, wir brauchen höhere Energien, also höhere Energien als 1,2 Elektronenvolt. Wenn man höhere Energien, höhere Bandlücken in dem Material hat, wird weniger von dem Licht absorbiert, dann wird zum Beispiel nur UV-Licht, blaues Licht, grünes Licht absorbiert, alles darunter geht verloren. So, was ist jetzt, wenn man einfach sagt, das Licht, was übrig ist, das schicken wir dann einfach auf die nächste Zelle drauf und dann sieht das ungefähr so aus. Das heißt von links kommt das Vollspektrum-Licht, der Regenbogen trifft auf das gelbe fotokatalytische Material. Macht da die erste Teil der Reaktion, strahlt dann durch und man sieht, das Material ist tatsächlich in der Praxis gelb. Das Licht, was durchkommt, ist eben IR-Rot-gelb noch vielleicht und fällt dann auf der Rückseite auf eine ganz normale Silizium-Solarzelle. In dem Diagramm auf der anderen Seite ist es jetzt spiegelverkehrt, aber das heißt, dass das Licht mit der höheren Energie kommt an, regt Elektronen an, so viel es kann. Alles, was es nicht schafft, anzuregen, strahlt durch und landet dann bei der endotiertes Silizium, landet dann in der Silizium-Solarzelle und kann da immer noch seine Arbeit verrichten. Damit arbeiten die zusammen Tannem wie beim Tannem-Fahrrad. Das heißt, man knabbert sozusagen, man teilt diesen orangenen Bereich in zwei Teile. Der energiereichere linke Bereich wird von der photoelektrochemischen Material absorbiert und der Rest bleibt für die Silizium-Solarzelle übrig. Hier, hier aus unten, dran geschrieben, FE2O3, es ist tatsächlich Simpelrost. Also es gibt, ganz gerne werden verwendet bei uns auch im Arbeitskreis Metalloxide, weil die sind praktischerweise stabil, gut verfügbar, aber da ist dann eben das Problem, man hat so das Periodensystem mit irgendwie 50, 60, 70 Metallen und dann hat man schon seine Möglichkeiten erschöpft. Wie es dann weitergeht, ist dann eben Bismuth-Vanadat, ich gehe noch mal zurück, das ist hier unten angeschrieben mit dem Pfeil unter der gelben Schicht, das ist ein sogenanntes Tarnieres-Metalloxid, also es ist ein Mischoxid aus Bissenmut, Vanadium und Sauerstoff. Und wenn man dann mal durchrechnet, wie viele Kombinationen es gibt, ist man ganz schnell im vierstelligen, fünfstelligen Bereich. Das heißt, man hat da noch eine ganze Menge an einfach Fläche, an Boden auszuprobieren und eben zu gucken, welches Material, welche Kombination von Elementen könnte eventuell in Frage kommen, weil diese Materialien haben eben auch alle unterschiedliche Banklücken, absorbieren unterschiedliche Energien und sind damit eben mehr oder weniger nützlich für dieses Ziel, der am Schluss der Wasserspaltung. So, dann eben noch das Thema mit der Speicherung, das ist ein Ausschnitt aus Agora Energiewende, das ist so ein Report immer jährlich, wie sich tatsächlich der deutschlandweite Energieverbrauch entwickelt. Hier ganz interessant, in der Mitte ist der 1. Mai. Man sieht, diese Lila-Kurve ist tatsächlich, nein, Entschuldigung, nein, die Pinkel-Kurve ist die Nachfrage an Strom. Und am 1. Mai kam man tatsächlich in den Bereich, dass die regenerativen Energien prinzipiell die gesamte Nachfrage hätten abdecken können. Das geht auf verschiedene Faktoren zurück, teilweise hohe Sonneinstrahlung, Feiertag, wenig Energieverbrauch, weil die Leute eben zu Hause waren und damit kam es eben erstmalig dazu, dass eben diese Umkehrung stattfand. Man hätte prinzipiell sämtliche fossilen Kraftwerke abschalten können für den Tag. Die andere Version, die gemacht wird, ist eben ganz normale Elektrolyse. Auch das hat wahrscheinlich jedermal im Chemieunterricht in der Schule gesehen. Also Wasser, irgendwie leidfähiges Salz rein, zwei Elektroden rein, Strom blubbert. So die Theorie. Das mit dem Wasserstoff funktioniert auch ganz gut. Blöderweise sind die effektivsten Elektroden dafür seltene Metalle. Platin ist der ungeschlagene Meister in der Katalyse von Wasserstoffevolution. Dummerweise packen wir das nicht in solche Geräte rein, sondern schliessens irgendwo in der Bank ein und machen großes Preisschild dran. Platin ist tatsächlich gar nicht so selten, so Metalle wie Iridium oder Tantal oder sowas, die auch teilweise in unserer modernen Elektronik benötigt werden, sind teilweise um Größenordnung seltene. Wenn man jetzt den Prozess in eine Zelle zusammenbaut oder alle drei tatsächlich Konzepte zusammenbaut, das heißt, man macht einen Stapel an. Hier sind es drei verschiedene Halbleiterzellen, die unterschiedliche Farben absorbieren. Dargestellt hier durch rot, grün und blaue Pfeile. Damit werden die in Reihe geschaltet. Die Energie wird immer weiter hochgepumpt. Dann werden die vorn und hinten mit Katalysatoren beschichtet und in Wasser eingetaucht. Dann hat man tatsächlich eine Zelle, die nur durch Lichtbestrahlung Wasserstoff und Sauerstoff erzeugt. Dann funktioniert das Video bei mir auf dem Bildschirm, aber nicht ... Sieht man es, ich sehe es leider nicht. Es blubbert hervorragend, genau das möchte ich zeigen. Der Kreis auf der linken Seite ist die Seite, wo Wasserstoff entwickelt wird. Man weiß Stöchometrie H2O2 zu 1, die Blasen sind größer. Da ist Platin als Katalysator draufgeschichtet. Auf der anderen Seite ist Routiniumoxid, auch ein seltenes Metall. Aber auch eines der wenigen Metalle oder wenigen Oxide, die diese Sauerstoffreaktion gut katalysieren können. Das Problem ist tatsächlich nicht mal die Wasserstoffentwicklung, die geht relativ schnell. Wasserstoff ist ein kleines Atom. Sauerstoff tut sich dann ein bisschen schwerer. Das heißt, es braucht höhere Überzeugungsarbeit, die vorhin erwähnte Überspannung, diese roten Pfeile oben und unten. Die möchte man natürlich auch reduzieren, weil Überspannung, mal Strom, ist dann wieder elektrische Leistung, die aber Verlustleistung ist und dann am Schluss nicht zur Verfügung steht. Das hat auch bestimmt jeder schon mal in der Schule gesehen. Das ist ein biologische Tandemzelle, sozusagen, das Fotosystem im Chlorophyll. Das ist gleiche Prinzip. Das erste Chromofor absorbiert Licht einer Wellenlänge, wird argengeregt. Dann über diese Treppe daneben regt sich das ein bisschen ab, wird an das nächste System weitergegeben. Das absorbiert eine andere Wellenlänge, die beiden stehen nicht in direkter Konkurrenz, gibt dem Ganzen noch einen stärkeren Schubs und dann ist die Energie des zweiten angeregten Fotosystems groß genug, um eben die Folgereaktionen zu treiben und tatsächlich dann die Fotosynthese in der Pflanze voranzutreiben. So, das wäre der grobe Abriss. Ich hoffe, ihr habt jetzt mehr Fragen als vorher und davon würde ich gerne ein paar beantworten. So, ihr kennt das Spiel. Wir haben zwei Mikrofonengel, einer links, einer rechts. Geht einfach zu denen hin, wenn ihr Fragen habt. Wenn ihr im Stream seid, habt ihr, glaube ich, gerade verloren, weil der Signal, was kein Signal Angel gibt. Sorry. So, einmal hier bitte. Hallo, wie sieht es aus mit Wirkungsgraden und Verschleis von den Bauteilen und den Materialen, die eingesetzt werden? Ja, das ist ein guter Punkt. Silizium-Solarzellen, das theoretische Limit ist 32-33 Prozent einfach aus der Thermodynamik. In der Praxis sind die besten Zellen in so einem Bereich von etwas über 20 Prozent. Vielleicht die wirklich superteuren für Militär- und Raumfahrt erreichen 25 Prozent. Die nachgescholtete Elektrolyse läuft, je nachdem wie gut und teuer die Katalysatoren sind, in Richtung 70, 80, vielleicht sogar 90 Prozent. Das sind dann halt in Summe immer noch so 15, 20 Prozent. In dieser Stapelzelle, wo wir gerade das Video gesehen haben, stand daneben der Wirkungsgrad davon, ist nur 9,5 Prozent und das ist halt schon ganz okay. Das Problem ist eben, diese Materialien liefern bisher Wirkungsgrade im Bereich, also man redet von der Solar to Hydrogen Efficiency, STH, die ist meistens im unteren Prozentbereich, manchmal irgendwie 1,2 Prozent, da gibt es halt noch viel zu tun. Und die Stabilität, auch ein guter Punkt, ist meistens eben, dass im Prozess dieser Wasserspaltung auch tatsächlich das Material angegriffen wird. Das wird dann durch Aufbringung von Passivierungsschichten geschützt, um die Lebensdauer zu verlängern und im Labor sind dann auch Lebensdauern von einer Woche oder sowas, das sind schon Grund für ein gutes Ergebnis. Teilweise lösen die sich innerhalb von Minuten auf, je nach Material. Deswegen muss man eben in diesen Zehntausenden von Varianten gucken, welches Material passt, kann die Effizienz liefern und löst sich nicht innerhalb von ein paar Minuten auf. So, eine weitere Frage von dort. Hallo, ich habe letztens mal in den Medien gelesen, das entgebe ich irgendeine Firma, ein Prisma oder sowas entwickelt hätte, um den nicht nutzbaren Teil des Lichtes für eine Solarzelle in den nutzbaren Bereich zu verschieben. Hast du das gehört oder weißt du da was darüber? Weiß ich nicht von. Das klingt für mich nach Frequenzverdopplung. Es gibt nicht lineare Optiken. Wer von euch hat schon mal einen grünen Laserpointer gesehen? Ungefähr alle im Raum, ja. Das ist tatsächlich ein IR Laser, der durch so einen nicht linearen Kristall geschickt wird und am Schluss eben Licht mit der doppelten Frequenz und dann was an grün ist, raus schickt. Das funktioniert aber nur selektiv für ein schmales Spektrum. Also ich weiß nicht, ob das tatsächlich gemeint ist, aber ansonsten die Farbe umwandeln, kenne ich keinen anderen Prozess, der das könnte. Und ich weiß auch nicht, inwieweit, wie effizient das ist. Also diese grünen Laserpointer sind eben am Schluss elektrische Leistung zur Lichtausbeute nicht sonderlich effizient. Gut, dann machen wir gleich weiter. Kleinere und größere Frage. Die kleinere Frage, wie sieht es mit der Notwendigkeit der Reinheit des Wassers aus? Ich könnte mir vorstellen, wenn man einfach so Leitungswasser, so zeugt er einen größeren Mengen durchschickt, das nach der Zeit, was weiß ich, die Katalysatoren verdrecken und sonst die, also das könnte sicher ein Problem sein. Man möchte nicht vor das Wasser abkochen mit Energie, um daraus disli das Wasser zu machen. Aber andere Frage. Können wir uns Molekül überlegen, die speziell ingeniert sind, um Licht aufzunehmen und Wasser zu trennen, Wasserstoff und Sauerstoff. Und wenn man sich dann vorstellen kann, wie man so Molekül hätte, könnte man vielleicht eine DNA Strang bauen, den man dann in Bakterien einpflanzt und dann in Bakterien, also im Prinzip Bakterien ingeniert, um das sozusagen unsere eigene Form von Fotosynthese zu bauen, die im Prinzip aber Wasser spaltet. Vielleicht, ich weiß nicht, ob wir schon so weit in Technologie sind. Wasserreinheit. Gut, ich habe mich bisher bloß mit Laboraufbauten beschäftigt. Dann nimmt man natürlich hochreines Wasser aus dem, das heißt dann Millipor, hat irgendwie super geringe Leitfähigkeit, fast keine Verunreinigung drin, weil eben das Problem auch ist, wir reden von Redoxchimie. Das heißt, wenn andere redoxaktive Elemente mit drin sind, irgendwie Kochsalz, Metaler, irgendwas, Blei, Kupfer aus der Leitung, dann werden die eben auch elektroscheme reduziert und oxidiert. Das heißt, einerseits scheidet man dann eben Kupfer oder Blei oder sowas ab, kann dann sich seine Materialien vergiften und ja, im Zweifelsfall nimmt man sich halt auch einfach Effizienz weg. Von Filterungen jetzt, von Partikeln oder sowas mal abgesehen, das möchte man natürlich auch nicht. Aber da kann ich jetzt keine tieferen Details zu sagen. Zu der zweiten Frage, ja, es gibt sowas, das heißt Gretzelzelle, da hat sich tatsächlich schon mal jemand ausgedacht und dafür den Nobelpreis bekommen. Das war einfach organische Farbstoffe auf ein leitendes Trägermatterie aufzusetzen, die eben anzuregen und die angeregten Farbstoffe, deren Elektronen dann abzuleiten. Das war lange Zeit ein großer Hit. Ich weiß nicht, wie sich das bis heute tatsächlich entwickelt hat, ist ein eigener Bereich. Man kann sowas prinzipiell auf dem Küchen-Tisch sogar nachbauen. Das überhaupt zum Funktionieren zu bringen, ist relativ einfach. Auch wieder da die Sache organische Farbstoffe, also sowas wie, man kann sowas mit Früchte Tee machen als Demonstration. Hält natürlich nicht lange, weil auch da ist eben die Sache, dass das einstrahende Licht regt, legt die Moleküle an. Aber über die Zeit werden die halt auch zerbrochen und dann funktionieren sie nicht mehr. Daher, das ist ein eigener Bereich. Wie es da tatsächlich mit einer praktischen Anwendung aussieht, das kann ich im Detail nicht sagen. Okay, okay, noch 10 Minuten Zeit. Wer möchte noch? Wer hat noch nicht? Vielleicht einmal vom linken Teil des Saales. Da, jemand steht auf. Einmal das Mikrofon an, bitte. Ja, das ist schon an. Ich habe noch nichts gesagt. Es gibt also diese Kombination von Solarzellen und Brennstoffzellen, aber die Brennstoffzelle wirkt jetzt noch relativ nur im Labor. Es wird ja schon viel darüber geredet. Man kann ja auch einfach Solarzellen nehmen und dann eine eigene Foto, eine Brennstoffzelle dahinter packen, um Wasserschaft zu produzieren. Kurz zwischen Frage, Brennstoffzelle oder Elektrolysezelle? Ja, ich meine Elektrolyse. Die Brennstoffzelle kommt dann danach, um den Wasserstoff zu verbrauchen. Aber die Frage ist sozusagen, das ist ja heutzutage schon baubar, einfach. Ist das viel ineffizienter oder warum möchte man zu dieser Lösung gehen? Und wie weit ist das zeitlich noch in der Zukunft? Das ist eine sehr gute Frage. Wahrscheinlich noch etliche Jahre. Also das wird Solarstrom oder generell regenerative Energie in Elektrolyse auch heutzutage schon gemacht. Das Problem ist einerseits, ich hatte kurz die vorher aufgeworfenen Sand zu Silicium, zu Solarzellen. Sieht einfach aus, braucht aber extrem viel Energie. Das ist ein sehr gut erforschtter Prozess, hauptsächlich wegen der Chip-Industrie, die da Großinteresse dran hatte. Aber nichtsdestotrotz braucht die Herstellung von Solarzellen eine Menge Energie und die Amortisationszeiten sind irgendwo im Bereich 2, 3, 4, 5 Jahre bis sozusagen die Solarzelle, die Energie, die zu ihrer eigenen Herstellung gebraucht wurde, erstmal geerntet hat und danach eigentlich erst ins Plus kommt. Die Lebensdauern sind im Bereich von Jahrzehnten, also 20, 25, 30 Jahre locker und Lebensdauer heißt, sie bringt nur noch so 90, 80 Prozent ihrer ursprünglichen Leistung. Das heißt, ein Argument wäre, man spart sich die Gewinnung von Silicium aus Siliciumdioxid, aus Sand quasi, das muss man eben auch alles reinigen, viel Energie reinstecken. Die Metalloxide sind schon energiearme Materialien. Also, man kennt das, Eisen rostet, weil Rostenergieärmer ist als metallisches Eisen. Das heißt, die Idee wäre, man kommt an die Rohmaterialien leicht daran. Silicium ist wirklich eines der häufigsten Elemente, die wir in der Erdkruste haben. Aber die Überlegung ist eben, man möchte das irgendwie energiesparender haben. Und die nächste Sache, die Elektrolyse, funktioniert nur dann vernünftig und effizient, wenn man eben diese teuren Edelmetall-Katalysatoren damit draufpackt. Und die könnte man sich dann eben auch sparen und eben zusätzlich dieses Themenkosten sagen, okay, ich baue eine Solarzelle, ich baue ein Elektrolyseur, ich koppel das zusammen, muss die warten und so weiter. Also, das wäre eines der Argumente, die sich tatsächlich das der Praxis dann rausstellt, wie gut das funktionieren wird, wie da die Standzeiten und Lebensdauern sind, das wird sich alles erst zeigen. Möchte noch jemand, um vielleicht ein bisschen Zeit zu überbrücken, eine Frage von mir, war, forscht jemand aktiv an der Suche nach diesen Materialien? Also kennst du Arbeitsgruppen, die wirklich einfach entweder simulieren oder einfach ausprobieren? Ja, in die, in der ich war. Zum Beispiel. Nee, tatsächlich, ja, natürlich ist es ein heißes und auch von sehr exzellenten Arbeitsgruppen vakates Thema. Wo du sagst, simulieren, es gibt auch die Variante, tatsächlich quantenschemisch auf Großrechnern tatsächlich, man kann Simulation nennen, das Verhalten der Elemente oder der Materialien zu berechnen und dann abschätzen zu können, okay, weisen die diese Eigenschaften auf, die man sucht oder lohnt sich das nicht, aber da weiß ich jetzt auch nicht, was Stand der Technik ist. Auf jeden Fall, um das präzise und genau zu genug zu kriegen, muss man auch eine Menge Strom und Energie und Rechenzeit da rein investieren und es kann halt sein, dass dann am Schluss die Theorie doch nicht genau stimmt und irgendeine Kleinigkeit ist und dann funktioniert es doch nicht oder das Material funktioniert oder hat die Eigenschaft, aber löst sich dann wieder auf und hat die Standzeit nicht. Also, es ist halt wirklich ein vieldimensionales Problem und die sprichwörtliche Suche nach der Nadel im Heuhaufen. Ja, so, dann einmal hier bitte. Ja, wir haben jetzt über die Umwandlung direkt in Strom gesprochen, über die direkten Solarzellen, dann über die Elektrolyse, also Aufspalten von Wasser. Gibt es noch andere Konkurrenzverfahren, die man noch ansprechen könnte, beziehungsweise, wir haben Fotosites angesprochen, wir könnten auch Glucose herstellen, den dann verbrennen, vom Energie haben wollten? Mengen und Massen. Also, da könnte ich wahrscheinlich den ganzen Tag darüber reden oder das ganze Camp lang oder sowas. Also, das ist... Also, so die 1, 2 bedeuten es denn als Alternativverfahren? Naja, Bio, Energie, also, ja, was du sagtest, Glucose, quasi Mais, irgendwie stärkerhaltige Pflanzen züchten und die dann eben in Bio, diese Bioetanol umzuwandeln, das wird gemacht. Das ist dann auch diese Tellerstattank-Diskussion, das läuft ja auch schon etliche Jahre, wird gemacht. Ich habe die Gesamteffizienz gerade nicht im Kopf, aber ich glaube, sie ist nicht besonders groß, irgendwie auch nur wenige Prozent. Und eben dann das Problem, aber wir kommen dann in Konkurrenzen mit unserer eigenen Nahrungsanbau. Ansonsten, ja, Batterien natürlich, riesiges Thema, habe ich absichtlich ausgeklammert. Stauseen, zum Beispiel Pumpspeicherkraftwerke, ist ein Thema, mechanische Energie zum Speichern zu nehmen. Meines Wissens ist... Meinst du jetzt schon Nutzen von Sonnenkraft, also Lichtstrahlen? Also, das wäre dann halt alles hinten angekoppelt. Ich hatte das verstanden als Ersatz für die Elektrolyse hinterher. Was auch gemacht wird, ist die Sonnenenergie direkt auf Rohreaktoren, also auf quasi Wasserleitungen zu fokussieren und damit das Wasser einfach zu verdampfen und dann Dampfturbinen anzutreiben. So was wird in Spanien oder in Sahara oder so was auch gemacht. Ansonsten fällt mir jetzt gerade spontan nichts ein. Danke schön. So, ein paar Fragen gehen noch. Da stehst du auf oder... Okay, sie geht. Gut, dann sind alle gut durchgekocht und wir bedanken uns nochmal bei unserem Speaker.