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Der Endenergiesektor ist in vier Bereiche eingeteilt: Haushalte, Industrie und Verkehr sowie der Bereich Gewerbe, Handel, Dienstleistungen. Unsere Zahlen zeigen, welche Energieträger dort jeweils genutzt werden.
Nach Angaben der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe sind die Vorkommen an Erdgas vergleichbar mit den Reserven an Erdöl.
Ein wachsender Anteil von erneuerbaren Energieträgern zeigt in den letzten Jahren beachtliche Ergebnisse, den Strom mit deutlich geringeren Emissionen von Kohlendioxid zu erzeugen.
Der weltweite Transport von Rohöl erfolgt über Pipelines und durch Tanker, wobei der Tankertransport deutlich überwiegt.
Im Jahr 2016 waren in Deutschland 15 Anlagen an 13 Standorten in Betrieb mit einer Gesamtproduktion von etwas mehr als 102 Millionen Tonnen pro Jahr.
Die größte Menge an Kohlendioxid produzieren in Deutschland die fossilen Kraftwerke, doch es gibt Einsparmöglichkeiten und Potenziale für erneuerbare Energien.
Physik hinter den Dingen
Aus unseren Steckdosen kommt Wechselstrom, durch Hochspannungsleitungen fließt künftig dagegen wohl vor allem Gleichstrom.
Die Energievorräte an Stein- und Braunkohle übertreffen diejenigen von Öl und Gas um mehr als das Vierfache, weshalb Kohle als Primärenergiequelle noch länger zur Verfügung stehen wird.
Rotor, Turm und Getriebe: Diese Schlüsselbauteile bestimmen über die Leistungsfähigkeit einer Windkraftanlage.
Die Energie der Sonne ist nahezu immer und überall verfügbar. Seit Jahrtausenden nutzen wir ihre Wärmestrahlung und ihr Licht.
Laufwasserkraftwerke sind Wasserkraftwerke an Bächen und Flüssen mit relativ niedrigen Stauhöhen bis maximal 15 Metern zwischen Wasserspiegel und Turbineneinlauf.
Die Kraft des Wassers wird seit Jahrhunderten von Menschen genutzt, um Mechaniken anzutreiben oder um Strom zu erzeugen. Aber wie effizient ist die Energie des Wassers nutzbar?
Die Speicherung elektrischer Energie erfolgt nicht direkt, sondern im Regelfall auf indirekte Weise. Eine Übersicht über aktuelle Möglichkeiten.
Erdöl hatte im Jahr 2015 einen Anteil von rund 33 Prozent am globalen Primärenergieverbrauch und war damit der wichtigste Energieträger.
Unser Stromnetz weist vier Spannungsebenen auf, die mit Wechselstrom betrieben werden und durch Transformatoren miteinander verbunden sind.
Speicherkraftwerke sind Wasserkraftwerke, welche mit Niederschlagswasser und gegebenenfalls Schmelzwasser gespeist werden.
Bei den Uranressourcen unterscheidet man zwischen relativ günstig gewinnbaren Reserven, Vorkommen mit höheren Gewinnungskosten und Vorkommen, die nicht nachgewiesen, aber sehr wahrscheinlich vorhanden sind.
Welche Aussichten gibt es die Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen in der Zukunft zu steigern? Die Möglichkeiten sind unterschiedlich, das derzeit größte Ausbaupotenzial scheinen in Deutschland Windkraft und Photovoltaik zu besitzen.
Nicht nur Flussläufe und Staubecken lassen sich zur Stromgewinnung nutzen. Auch die Gezeiten, die Meeresbrandung und sogar Schmelzwasser haben Energieingenieure im Visier.
Um aus Rohöl Treibstoffe oder Heizöl zu gewinnen, kommen folgende Verfahren zum Einsatz: Destillation, Konversion oder Cracken, Reinigung (Entschwefelung) und Veredelung.
Eine neue Faser erzeugt beim Dehnen genügend Strom für eine Leuchtdiode oder – eingewoben in einen Stoff – für einen Pulssensor.
Fernwärme gelangt über geschlossene Rohrleitungsnetze in die Gebäude, spezielle Hausübergabestationen führen das abgekühlte Wärmeträgermedium wieder in das Netz zurück.
Die Natur liefert unendlich viel Primärenergie in Form von Sonnenlicht, Winden, Wellenbewegung, Wasserkraft, Erdwärme und in nachwachsender Biomasse – eine Herausforderung an Physik und Technik, diese Energie möglichst effizient und kostengünstig…
1974 wurde die nicht-nukleare Energieforschung in einem Rahmenprogramm „Energieforschung“ zusammengefasst. Das war zugleich der Startschuss für groß angelegte, umfassende Energieforschungsprogramme in Europa.
Quantensimulator
Mit ultrakalten Atomen – gefangen in optischen Gittern – können Physiker komplexe Quantensysteme simulieren.
Ein neues flexibles Kunststoffmodul leitet effizient Wärme ab und könnte somit in funktioneller Sportkleidung oder als Hitzeschutz für Smartphones eingesetzt werden.
Durch den Zusatz von Nanoteilchen gelingt Materialforschern der 3D-Druck von Bauteilen aus Aluminiumlegierungen ohne Risse und mit hoher Festigkeit.
Wissenschaftler berichten über das enorme Potenzial und die Realisierbarkeit einer bislang ungenutzten Stromquelle – der Verdunstung von Wasser.
Physiker konnten die Stabilität von Solarzellen aus Perowskit deutlich steigern. Ein Interview mit Michael Grätzel.
Physiker stellen einen neuen Rekord für die Präzision einer Atomuhr auf, indem sie Strontiumatome in ein dreidimensionales Lichtgitter einsperren.
Forscher präsentieren ein Kryo-Elektronenmikroskop, das mit relativ langsamen Elektronen eine überraschend hohe Bildauflösung erreicht.
Ein neu entwickelter Schallschutz aus symmetrisch angeordneten Kunststoffröhren senkt die Lautstärke für einzelne Frequenzbereiche um bis zu 90 Prozent.
Mit einer elektronischen Schaltung konnten Wissenschaftler neuronale Aktivität simulieren und so Wahrnehmungsprozesse technisch nachbilden.
Ein neues Modell zeigt, wie viele Fußgänger nötig waren, um die Brücke in London in erste Schwingungen zu versetzen.
In der 249. Folge unseres Podcasts erklärt Christian Becker von der Technischen Universität Hamburg, wie unser Stromnetz den Balanceakt zwischen Energiebedarf und Energieproduktion meistert.
Vom Körper reflektierte Mikrowellen bilden die Grundlage, um Vitalfunktionen ohne jeden Körperkontakt zuverlässig aufzuzeichnen.
Bionik
Mit einem weichen, flexiblen Kunststoff und einer Kochsalzlösung ahmten Forscher das elektrische Organ von Zitteraalen nach.
Schwebendes Kügelchen rotiert 40 Millionen Mal pro Minute, bevor es von Zentrifugalkräften zerrissen wird.
Strömung
Mit zusätzlichen Verwirbelungen reduzierten Wissenschaftler die in Strömungen auftretenden Turbulenzen – das könnte den Energiebedarf für den Transport von Flüssigkeiten senken.
Selbstorganisation
Mit elektrischen Feldern lässt sich ein winziger Roboterarm – zusammengesetzt aus Erbgutsträngen – schnell und kontrolliert steuern.
Solarenergie
Ein neuartiges Solarfenster lässt sich zwischen einem durchsichtigen und einem verdunkelten, photovoltaisch aktiven Zustand hin- und herschalten.
Wissenschaftler erzeugten mit einem kleinen Kügelchen in einer optischen Falle ein von allen Seiten sichtbares, dreidimensionales Bild.
Zeitmessung
Eine hochgenaue Atomuhr, die in einen Anhänger passt – mit dieser Neuentwicklung können Forscher nun die Erde vermessen.
Quantencomputer
Ein neuartiges Zwei-Qubit-System auf der Basis von Quantenpunkten ließ sich mit relativ geringem Aufwand fertigen, programmieren und auslesen.
Neuronale Netze
Ein neu entwickeltes elektronisches Modul – ein Memtransistor – vereint die Eigenschaften eines Transistors mit denen eines Speichermoduls.
Magnetspeicher
Der magnetische Zustand von atomar dünnen Schichten aus Chromiodid lässt sich mit geringen Spannungen kontrollieren und damit zum Speichern von digitalen Daten nutzen.
Forscher haben die Flügel von Ohrwürmern untersucht und die ausgeklügelte Falttechnik auf ein künstliches Modell übertragen.
Festkörper
Im Gegensatz zu anderen anorganischen Halbleitern lässt sich Silbersulfid verformen wie ein Metall und eignet sich damit für flexible elektronische Bauteile.
Energiegewinnung
Bereits kleine Temperaturunterschiede genügen, um mit dem Prototyp eines pyroelektrischen Minikraftwerks elektrischen Strom zu erzeugen.
Kernuhren
Der Atomkern des Elements Thorium-229 soll zukünftig als Taktgeber für einen neuartigen Typ von Atomuhren dienen.
Lichtquellen
In der 260. Folge unseres Podcast erklärt Markus Drescher, wie sich Laserlicht erzeugen lässt und welche Rolle es in unserem Alltag und in der Grundlagenforschung spielt.
Mit unterschiedlich transparenten Harzen und Farbstoffen stellten Forscher aus Millionen von Bilddatenpunkten filigrane dreidimensionale Modelle her.
Äquivalenzprinzip
Ein Frequenzvergleich von zwölf Atomuhren bestätigt, dass ihr Takt unabhängig von ihrer Position ist – wie von Albert Einsteins Theorie vorhergesagt.
Aus Gummi und magnetischen Mikropartikeln stellten Forscher kleine Roboter her, die – angetrieben durch Magnetfelder – kontrolliert zugreifen, springen und kriechen können.
Quantentechnologien
In der 263. Folge unseres Podcasts erklärt Friedemann Reinhard, was Quantensensoren sind und was sie besser können als ihre klassischen Gegenstücke.
Photovoltaik
Ein neuer Prototyp verringert den Verlust von Ladungsträgern und zeigt gleichzeitig über viele Stunden einen hohen Wirkungsgrad.
Neben der elektromagnetischen Induktion sorgen bei einem Induktionsherd noch weitere physikalische Effekte dafür, dass das Essen schnell warm wird.
Forschung – gefördert vom BMBF
Im Projekt NOVA entsteht eine Onlineplattform, auf der Forscher ihre Messdaten – dreidimensionale Modelle von Insekten – gemeinsam nutzen können.
Elektrischer Strom
In der 265. Folge unseres Podcasts erzählt Nejila Parspour, wie sich elektrischer Strom kabellos übertragen lässt.
Wärmekraftmaschinen
Ein neu entwickelter Nanogenerator wandelt Wärme ganz ohne mechanische Bauteile direkt in Strom um.
Elektronik
Winzige elektronische Module lassen sich mit einem Zerstäuber in der Luft verteilen und weisen dort zuverlässig chemische Substanzen nach.
Physiker haben eine hochpräzise Atomuhr für den Weltraum entwickelt, mit der sich unter anderem die Genauigkeit von Navigationsdaten verbessern lässt.
Bildgebungsverfahren
In der 266. Folge unseres Podcasts spricht Volker Behr über ein neues medizinisches Bildgebungsverfahren, das auf winzigen magnetischen Partikeln basiert.
Schallwandler
Durchsichtige und flexible Nanomembranen lassen sich als Lautsprecher oder Mikrofon nutzen – und haften dabei sogar auf der Haut.
Durch die geschickte Wahl von Materialien steigern Wissenschaftler den Wirkungsgrad einer Tandemzelle auf 17,3 Prozent.
Klimaanlagen basieren auf dem gleichen Konzept wie Kühlschränke: Ein zirkulierendes Kältemittel verdampft und kondensiert wieder. Dabei wird der Innenraum gekühlt.
Nanostrukturen
Ein Areal aus Nanoantennen sendet stark gebündeltes Licht aus. Abhängig von Anordnung und Temperatur lässt sich die Wellenlänge dabei gezielt verändern.
Plasmaphysik
Mit Wendelstein 7-X erforschen Physiker ein mögliches Konzept für zukünftige Fusionskraftwerke. Seit der Inbetriebnahme im Jahr 2015 stellten sie bereits etliche Rekorde auf.
Quantenmechanik
In der 268. Folge unseres Podcasts erklärt Ilja Gerhardt, wofür man Zufallszahlen braucht, was echten Zufall ausmacht und wie sich wirklich zufällige Zahlen erzeugen lassen.
Teilchenbeschleuniger
Mithilfe einer Plasmawelle ließen sich Elektronen im Experiment AWAKE auf nur wenigen Metern auf eine Energie von zwei Gigaelektronenvolt beschleunigen.
Robotik
Bisher waren Flugroboter nicht in der Lage, die Flugkünste von Insekten zu imitieren. Mit einem neuartigen Prototyp gelang dieser Schritt nun.
Regenerative Energien
Durch eine neu entwickelte Membran können mehr Ladungen von Salz- in Süßwasser wandern, wodurch sich die Leistung von Osmosekraftwerken steigern lässt.
Photodetektoren
Der richtungsempfindliche Hörsinn von Geckos inspirierte Physiker zu einem Sensor, der neben der Intensität auch die Richtung von auftreffenden Lichtwellen misst.
Internationales Einheitensystem
Bisher legt ein Metallzylinder fest, wie schwer ein Kilogramm ist. In der 273. Folge des Podcasts erklärt Frank Härtig, wie diese Einheit künftig über eine Naturkonstante definiert werden soll.
Energiespeicher
Aluminium-Luft-Batterien bieten eine hohe Energiedichte, doch binnen einiger Tage entladen sie sich von selbst. Wissenschaftler haben dieses Problem nun mit etwas Öl behoben.
Aerodynamik
Ein neuartiger elektrodynamischer Antrieb kommt ohne bewegliche Teile aus und hält ein ultraleichtes Modellflugzeug nahezu geräuschlos in der Luft.
Bisher ließen sich Aluminiumbatterien nur einmal nutzen. Durch den Zusatz von organischen Molekülen haben Forscher die günstigen Stromspeicher nun wiederaufladbar gemacht.
Trinkwasser
Eine neue solare Entsalzungsanlage gewinnt aus Meerwasser effizient Süßwasser – dank kontaktlosem Verdunsten ganz ohne störende Salzkruste.
Laserphysik
In der 276. Folge des Podcasts erklären Matthias Rief und Oswald Willi, wofür Arthur Ashkin, Gérard Mourou und Donna Strickland den Nobelpreis erhielten.
Das Potenzial von Solarzellen ist noch lange nicht ausgeschöpft – verbesserte Bauweisen und neue Materialien könnten den Wirkungsgrad deutlich erhöhen.
In der 278. Folge unseres Podcasts erklärt Fritz Riehle, warum Forscher auf dem gesamten Globus an einer neuen Generation von Atomuhren arbeiten.
2D-Materialien
Verdreht man zwei hauchdünne Kohlenstoffschichten bei tiefen Temperaturen gegeneinander und presst sie zusammen, leiten sie elektrischen Strom ohne Widerstand.
Wissenschaftler bauten die Scheren von Knallkrebsen nach und erzeugten damit ein heißes Plasma aus elektrisch geladenen Teilchen.
Entropie
Das Zusammenpressen und Ausdehnen eines verformbaren Materials bietet eine effiziente Alternative zu heutigen Kühlprozessen.
Akustik
Mit Laserlicht steuern Wissenschaftler, wie sich Schallwellen in einer dünnen Membran ausbreiten.
In der 283. Folge des Podcasts erklärt Ute Kaiser, wie mit Elektronen detailreiche Einblicke in biologische und materialwissenschaftliche Proben gelingen.
Datenübertragung
In der 285. Folge des Podcasts erklärt Armin Dekorsy, was die fünfte Mobilfunkgeneration ausmacht und welche neuen Anwendungen sie ermöglicht.
Mit einem neuen lichtbasierten Computerchip lässt sich das Verhalten von Neuronen und Synapsen nachahmen.
Wie die Einheiten ab dem 20. Mai 2019 definiert werden und warum sich das Internationale Einheitensystem überhaupt ändert, erklärt Jens Simon im Interview.
Strukturanalyse
Im Interview spricht Tobias Unruh über ein neues portables Messgerät zur Röntgenkleinwinkelstreuung, mit dem Forscher künftig nanometergroße Strukturen untersuchen wollen.
Quantensensor
Im Interview mit Welt der Physik spricht Tracy Northup über einen neuen Quantensensor, mit dem sich Lichtteilchen zerstörungsfrei messen lassen.
Mikroskopie
Mithilfe eines neuen Quantenpunktmikroskops lassen sich elektrische Potenziale von Atomen und Molekülen mit extrem hoher Genauigkeit abbilden.
In den Morgenstunden sind Perowskitsolarzellen besonders effizient. Das zeigt ein neues Testverfahren unter realitätsnahen Umweltbedingungen.
Flugroboter
Nach dem Vorbild von Insekten haben Wissenschaftler einen winzigen Flugroboter entwickelt, der seinen Strombedarf mithilfe von Solarzellen deckt.
Einzelne Windräder liefern am meisten Strom, wenn der Wind frontal auf den Rotor trifft. Doch für größere Windparks gilt diese einfache Regel nicht mehr.
Metalle
Neue Einblicke in die Kristallstruktur des Leichtmetalls könnten die Produktion von Bauteilen aus Magnesium drastisch vereinfachen.
Meerwasserentsalzung
Eine neue Solaranlage nutzt das Sonnenlicht gleich zweifach: Es erzeugt Strom und entsalzt gleichzeitig Meerwasser.
Eine neue Solarzelle ist zehnfach dünner als herkömmliche Dünnschichtzellen – erreicht dank eines raffinierten Tricks aber dennoch einen hohen Wirkungsgrad.
Ein neuer Typ von Prozessor verspricht eine höhere Transistordichte bei zugleich geringerem Strombedarf als die heute eingesetzten Siliziumprozessoren.
Quelle: https://www.weltderphysik.de/service/suche/
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