Windkraft: Größe für Klima vorteilhaft, sagen Forscher (Foto: Flickr/de la Paz)

Zürich (pte) — Windkraftanlagen beeinträchtigen das Klima umso weniger, je größer sie gebaut werden. Zu diesem Schluss kommen Forscher der ETH Zürich im Fachblatt »Environmental Science & Technology«. »Bisher nahm man bloß an, dass größere Windkraftanlagen umweltfreundlicheren Strom erzeugen als kleine. Wir haben dies nun quantitativ bewiesen«, erklärt Studienleiterin Marloes Caduff im pressetext-Interview.

Riesen im Vormarsch

Schon in den vergangenen Jahrzehnten sind Windräder nicht nur mengenmäßig, sondern auch in ihren Baudimensionen ständig gewachsen: Erreichten die Anlagen 1980 gerade einmal 15 Meter Rotordurchmesser, werden Windanlagen heute bis zu zehnmal größer dimensioniert: Aktuell hält die Offshore-Anlage »Alstom Haliade 150″ vor Frankreichs Küste mit 150 Metern Durchmesser den Rekord, noch größere Objekte sind jedoch in Planung.

»Gemäß der ›economy of scale‹ wird Strom aus Windkraft umso billiger, je mehr man produziert. Wir wollten überprüfen, ob dieser Positiveffekt auch für die klimarelevanten Umweltfolgen gilt«, erklärt Caduff. Analysiert wurden existierende Studien zu zwölf Windrädern von 12,5 bis 90 Metern Höhe, deren Ökobilanz — von Produktion bis Betrieb und Entsorgung — die Forscher nach einer Harmonisierung der Daten verglichen.

Günstiger dank Know-how

Je größer die Anlage, desto nachhaltiger der produzierte Strom, so das Ergebnis. Zwei Hauptgründe führt Caduff dafür an: »Günstig wirkt erstens der Lerneffekt über die Jahre, was etwa das Material und die Form der Rotorblätter betrifft. Dieser Fortschritt erlaubt es zweitens, mehr Wind zu nutzen, ohne dass die Masse des Turmes oder der Generatorkopf proportional größer werden«, erklärt die Forscherin.

Ins Gewicht fällt in der Ökobilanz vor allem der Stahl für den Turm, das Glasfaser-Plastik, der Chromstahl für den Generatorkopf sowie der Beton für das Fundament. Eine Extrapolierung der Daten für noch größere Windräder sei laut Caduff nicht zulässig, immerhin könnten jedoch Anlagenbetreiber die Berechnungen für eine erste Abschätzung der Umweltwirkung ihrer eigenen Generatoren nutzen, indem sie diese in Durchmesser und Höhe einordnen.

Foto: Salih Ucar / pixelio.de

Bellingham/Göttingen (pte) — Der Verlust von Arten wirkt sich für viele Dienstleistungen der Natur ähnlich drastisch aus wie der Klimawandel oder die Umweltverschmutzung. Das berichten Forscher aus den USA, Kanada und Schweden in der Zeitschrift »Nature«. »Manche glauben, der Wandel der Biodiversität sei im Vergleich mit anderen Umweltproblemen harmlos. Tatsächlich gefährdet der Artenverlust die Pflanzenproduktion aber gleich stark wie die globale Erwärmung«, sagt Studienleiter David Hooper von der Western Washington University.

Zersetzer und Wachstum

Die Wissenschaftler durchforsteten 192 Studien, die den Einfluss verschiedener Umweltgefahren auf das Wachstum der Pflanzen sowie auf die Zersetzung abgestorbener Biomasse durch Bakterien und Pilze untersuchten. Das Ergebnis: Verschwindet jede fünfte Art im Ökosystem, sind die Auswirkungen auf die Pflanzenwelt vernachlässigbar. Liegt die Verlustrate bei 21 bis 40 Prozent, hemmt dies allerdings das Pflanzenwachstum um fünf bis zehn Prozent, ähnlich wie die Folgen des Klimawandels oder des Verlustes der Ozonschicht. Noch höherer Artenverlust entspricht gar den Folgen einer Giftmüll-Deponie in Wäldern.

Vielfalt gleich wichtig wie Vielzahl

»Artenverlust wirkt sich auf zwei zentrale Mechanismen der Ökologie aus: Auf Komplementarität und Redundanz«, erklärt Teja Tscharntke, Agrarökologe an der Universität Göttingen, im pressetext-Interview. Die meisten Aufgaben der Natur erfordern nicht nur viele Individuen, sondern auch viele Arten, da jede Spezies einen anderen Job erfüllt. »Pflanzen wurzeln etwa in unterschiedlicher Tiefe oder zeigen andere Blattbedeckung. Je unterschiedlicher die Arten, umso produktiver ist das Ökosystem, da Nährstoffe der einzelnen Bodenschichten oder das Sonnenlicht besser genutzt werden.«

Ebenso bevorzugen auch Zersetzer völlig unterschiedliche Laubtypen oder Bienenarten verschiedene Blumenhöhen und –arten. Welche Folgen der Verlust komplementär arbeitender Individuen hat, sieht man in der Landwirtschaft besonders deutlich, wie Tscharntke darlegt. »Schädlinge wie etwa Getreideblattläuse haben eine Vielzahl von Gegenspielern wie etwa Marienkäfer, Schwebfliegen oder Schlupfwespen, die jeweils auf andere Teile der Population reagieren. Fallen diese Räuber weg, kann man den wirtschaftlichen Schaden kalkulieren.«

Doppelung als Versicherung

Weit schwieriger zu erforschen, jedoch ähnlich folgenreich ist die mit dem Artenschwund abhanden kommende Redundanz. »Zur Erfüllung jeder ökologischen Funktion sind meist nur wenige Arten nötig, die anderen spielen scheinbar keine Rolle. Das täuscht jedoch — denn auch wenn Arten dasselbe tun, kommen sie minimal anders mit kleinräumigen Veränderungen der Umwelt in Raum und Zeit zurecht«, sagt der Göttinger Biodiversitätsforscher. Dass jede einzelne Pflanzenart einer Blumenwiese seine Funktion hat, konnte Tscharntke mit seinem Team unlängst nachweisen.

Warnsignal an Politik

Die Studienautoren deuten ihre Ergebnisse als Warnsignal an die Politik, dass der Verlust der Biodiversität dieselbe Beachtung verdient wie andere Umweltprobleme. Die soeben erfolgte Gründung des UN-Biodiversitätsrates IPBES mit Sitz in Bonn soll hier zur Bewusstseinsschärfung beitragen. Der Erhalt der Biodiversität berührt letztlich auch die Ernährungsfrage, ruft Tscharntke in Erinnerung. »70 Prozent der wichtigsten Nutzpflanzen und ein Drittel der weltweiten Nahrungsproduktion werden von der natürlichen Bestäubungsleistung beeinflusst.«

Abstract zur Originalstudie unter http://bit.ly/IGkwPF

Kreislauf einer Biogasanlage (Foto: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe)

Gülzow-Prüzen (pte) — Sauter Biogas hat ein Biogasverfahren entwickelt, das kurz vor der Markteinführung von der Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst Hildesheim/Holzminden/Göttingen (HAWK) analysiert wird. Die Wissenschaftler wollen nachweisen, dass mit dem Verfahren die Gasproduktion bedarfsgerecht gesteuert werden kann. Die Bundesregierung ist wegen der Energiewende an dem Verfahren interessiert.

Fit für Energiewende

Die prozesstechnischen und biologischen Vorgänge werden geprüft, die Wirtschaftlichkeit der Anlage wird errechnet. Projektpartner ist das Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim. Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz http://bmelv.deüber dessen Projektträger, die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR), gefördert. »Diese Anlage funktioniert über Beregnung und ohne Rühren. Die Anlage ist effizient, einfach und flexibel, es wurde aber nie wissenschaftlich untersucht«, sagt FNR-Sprecher Detlef Riese gegenüber pressetext.

Bislang existieren sieben Anlagen, die nach dem »Sauter-Verfahren« arbeiten. Mit den Anlagen lassen sich faserreiche, relativ trockene und schwer abbaubare Rohstoffe wie Grasschnitt, Festmist, Landschaftspflegematerial bis hin zu verholzten Stoffen vergären. Genauso gut geeignet sind aber auch flüssige Substrate wie Gülle. Die Beregnung der Biomasse erfolgt mittels des flüssigen Substrats, das unten aus dem Fermenter entnommen, nach oben gepumpt, dabei erwärmt und mittels beweglicher Düsen gezielt auf die Feststoffschicht appliziert wird.

Kontinuierliche Vergärung

Die Bewässerung verhindert die Verfestigung der Feststoffe, transportiert Stoffwechselprodukte und Mikroorganismen und gleicht Stoffkonzentrationen aus. Abgebaute Biomasse wird in gelöster Form oder als feine Partikel durch die Beregnung nach unten transportiert und ausgetragen. Bei Feststoffsuspensionen mit sehr geringem Dichteunterschied und hohem Trockensubstanzgehalt kann dem Austrag eine fest-zu-flüssig-Trennung folgen, um Fermenterbrühe zurückzugewinnen.

Im Gegensatz zu anderen Feststoffvergärungsverfahren handelt es sich bei dem Ansatz von Sauter um eine kontinuierliche Vergärung. Die Biomasse wird nicht absatzweise, sondern laufend zugeführt und entnommen. Über Verteilung, Druck und Umlaufrate der Besprühung mit der Fermenterbrühe ist es außerdem möglich, die Biogasproduktion nachfragegerecht zu steuern.

Die Kreiselpumpentechnik ist störungsarm, Einbauten im Fermenter, etwa die bei der Nassvergärung benötigte Rührtechnik, entfallen ganz. Beim Einsatz der Substrate, aber auch bei der Wahl von Behältermaterial und –geometrie, können Bauherren und Betreiber sehr flexibel entscheiden. Dank dieser Eigenschaften ist die Technik nicht zuletzt potenziell gut geeignet für Schwellen– und Entwicklungsländer.

Sun-Believable: Farbe verwandelt Untergrund in Solarzelle (Foto: nd.edu)

Notre Dame/Toronto (pte) — Forscher der University of Notre Dame haben eine Farbe entwickelt, die über leitfähigen Untergrund Strom aus Sonnenlicht erzeugen kann. Diese ist günstig herzustellen und ohne Spezial-Equipment auftragbar und soll eine Alternative zu Silizium-basierten Solarmodulen bieten. Auch in Kanada wird an einer ähnlichen Technologie gearbeitet. Saudi-Arabische Interessenten sprechen bereits von einem »Game Changer« in Sachen Energiegewinnung und fördern das Projekt der University of Toronto mit zehn Mio. Dollar.

Nanopartikel als Schlüssel

Das Geheimnis der Solarfarbe aus Notre Dame liegt in stromerzeugenden Nanopartikeln, sogenannten »Quantum Dots«. Diese bestehen aus Titandioxid und sind zur Verbesserung des Stromflusses entweder mit Cadmiumsulfid oder Cadmiumselenid umhüllt. Sie sind integriert in einen streichbaren Stoffverbund.

»Wir wollten über die Siliziumtechnologie hinauskommen«, sagt Prashant Kamat, Biochemiker am Nano-Wissenschafts– und Technologie-Institut der kanadischen Universität. Er ist Leiter des »Sun-Believable«-Projektes.

Effizienzgrad noch steigerungsbedürftig

Die entwickelte Paste wurde bereits erfolgreich getestet. Nach dem Auftragen auf ein durchsichtiges, leitfähiges Material konnte damit Energie erzeugt werden. »Der höchste von uns bisher erreichte Effizienzgrad beträgt einen Prozent und liegt damit klar hinter den zehn bis 15 Prozent kommerzieller Silizium-Solarzellen«, schildert der Forscher gegenüber ScienceDaily.

»Die Farbe kann günstig in großen Mengen hergestellt werden. Wenn es uns gelingt, die Energieausbeute etwas zu steigern, könnten wir zukünftig einen wichtigen Beitrag zur Deckung des Strombedarfs leisten.« Die Forschung unter wird vom US-Energieministerium finanziert.

Kanadisches Projekt erhält Finanzspritze

An streichbarer Photovoltaik-Technologie forscht auch Ted Sargent von der University of Toronto. Auch er setzt auf Quantum Dots. Diese werden zu einem kalkulierten Preis von 15 bis 20 Dollar pro Quadratmeter Streichfläche auf Glas-Wafern verteilt. Dem Vernehmen nach konnte hiermit bereits eine Stromausbeute von sechs Prozent realisiert werden. Die Nanopartikel sollen massenhaft hergestellt und an verschiedensten Oberflächen angebracht werden können.

Das Projekt erhielt kürzlich ein Backing in der Höhe von zehn Mio. Dollar (ca. 7,65 Mio. Euro) im Rahmen einer fünfjährigen Kooperation mit der König-Abdullah-Universität für Wissenschaft und Technologie in Thuwal. Die Zusammenarbeit läuft bereits seit 2008.

Dort sprechen Interessenten von einem »Game Changer« und erwarben die Lizenzrechte für die Nutzung der Technologie in 38 nordafrikanischen und asiatischen Ländern, darunter Indien, sowie Russland. Konkrete Pläne für kommerzielle Umsetzungen gibt es noch keine, da man auch hier noch den Fortschritt der Entwicklung abwarten muss.