Kommt jetzt die Solare Revolution?

Seitdem es Menschen gibt, lechzen sie nach Energie.

Nie gibt es genug. Kochen, waschen, sich wärmen. Alles ist energieaufwändig.

Doch woher nehmen? Zu Beginn der Menschheits­geschichte entfacht die glühende Sonne Feuer im trockenen Gehölz. Menschen nutzen es. Sie bewahren es wie einen Schatz. Dann entdecken sie Feuersteine. Sie lösen sich aus der Abhängigkeit von der Sonne.

Das Zeitalter der Energietechnik beginnt.

Und heute?

Stehen wir am Beginn einer neuen Abhängigkeit von der Sonne?

01

Dampfkraft
aus Sonnenenergie

Dampfmaschine auf der Pariser Weltausstellung im Jahr 1878.

Eine solarbetriebene Dampfmaschine wie diese erhält auf der Pariser Weltausstellung 1878 eine Goldmedaille.

Wo Feuer lodert,
entsteht Wärme.

Wenn zu viel Wärme im Kessel steckt, platzt er. Wer den Druck sorgsam ablässt, kann ihn nutzen: Dies ist das Prinzip der Dampfmaschine. Doch auch die Sonne allein kann diese stählernen Apparate in Bewegung setzen. Das zeigen im 19. Jahrhundert findige Ingenieure. Um die Jahrhundertwende träumt Émile Zola von einer Welt, die allein Solarenergie befeuert.

Michael Hoffmann lüftet das Geheimnis der Dampfmaschine im TECHNOSEUM:

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Dampfmaschinen dienen als Vorzeigeobjekte der Industrialisierung. Die schmutzigen Heizanlagen, in denen der Dampf dazu erzeugt wird, bleiben lieber im Verborgenen.

Foto: SURTECO GmbH, Gladbeck

Versuchsaufbau mit einem Streichholz.

Mit Sonnenergie ein Feuer entfachen.

02

1921: Ein Nobelpreis
für den photo­-
elektrischen Effekt

Wenn Licht auf manche Oberfläche trifft, entsteht Elektrizität.

Wer sie sorgsam ableitet, kann sie als elektrischen Strom nutzen. Das erkennen schon Forscher des 19. Jahrhunderts. 1905 erklärt Albert Einstein die physikalischen Vorgänge. Dafür erhält er 1921 den Nobelpreis für Physik. Das Beste am fotoelektrischen Effekt? Er funktioniert auch im luftleeren Raum. Die Suche nach einer Energiequelle für die Raumfahrt beginnt…

Sammlung von verschiedenen Taschenrechnern und eine Diskette.

Solarzellen bringen so manchen Taschenrechner zu Höchstleistungen.

Albert Einstein (* 1879 in Ulm, † 1955 in Princeton) erhält 1921 den Nobelpreis für die theoretische Erklärung des fotoelektrischen Effekts. Entdeckt haben ihn andere.

Foto: Landesarchiv Berlin, F Rep. 290 (04) Nr. 0040619

Portrait von Albert Einstein

„Nach alledem, was in Deutschland geschehen ist, habe ich einen Trennungsstrich gezogen, an den ich mich für den Rest meines Lebens halten werde.“ – Albert Einstein in einem Brief an Ernst Brüche, 20.08.1949

Mit einer Briefmarke gedenkt die Deutsche Bundespost Albert Einsteins 100. Geburtstag.

03

Wasserkraft
aus Braunkohle

Wer Strom erzeugt, muss ihn sofort verbrauchen.

Das kostbare Gut lässt sich nicht lagern. Was man speichern kann ist die Energie, die in ihm steckt. Seit über 100 Jahren gelingt das durch Speicherseen: Überschüssiger Braunkohle-Strom füllt sie. Werden sie geleert, entsteht neuer Strom. Im Schwarzwald und in den Alpen prägen diese künstlichen Seen seither manches Tal. Sie sichern unsere Energie-Versorgung und schaffen neue Freizeit-Regionen.

Energiespeicher und Angriffsziel: Speicherseen stehen nicht nur im Fokus der Energiedebatte, sondern auch des Militärs. Um den Schluchsee vor Luftangriffen zu schützen, verbietet das Reichsluftfahrtministerium am 08.03.1944 die weitere Verbreitung dieser Postkarte.

Diese pittoreske Karte des idyllischen Schluchsees bleibt 1944 erlaubt.

Das Schluchsee-Kraftwerk speichert Strom in Form von Wasserkraft.

Speicherkapazität der Erdölbevorratung und der Pumpspeicher-Kraftwerke in Deutschland 2020. Speicherkapazität der Erdölbevorratung und der Pumpspeicher-Kraftwerke im Vergleich.
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Schweißtreibende Arbeit:

Um rheinischen Braunkohle-Strom und Speicherseen miteinander zu verbinden bauen Arbeiter eine Hochspannungsleitung durch die Berge Österreichs.

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Mit bloßen Händen:

Zentimeter für Zentimeter muss der schwere Metalldraht auf seine Tauglichkeit als Hochspannungsleitung überprüft werden.

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Drahtseilakt im Gebirge:

In schwindelerregender Höhe verliert das Alpenpanorama seinen Reiz.

04

Solarzellen
aus Pflanzen?

Seitdem es Pflanzen gibt, verwandeln sie Sonnenlicht in Energie.

Diesen Vorgang nennt man Fotosynthese. Blattgrün heißen die organischen Moleküle, die das leisten. Seit den 1980er Jahren erzeugen Wissenschaftler im Labor Kunststoffe mit ähnlichen Eigenschaften und bauen daraus Solarzellen. Sie sind dünn, biegsam und einfach zu montieren. Viele sind sogar durchsichtig, sodass darunter Pflanzen wachsen können. Liefern die Gewächshäuser der Zukunft ihren eigenen Strom?

Dieses Solarmodul des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme in Freiburg lässt seiner Umgebung viel Licht.

Solarzelle aus Pflanzen.

Organische Solarmodule sind leicht, biegsam und flexibel.

Versuchsaufbauten zeigen, dass Solarzellen auch bei geringer Sonneneinstrahlung Strom erzeugen.

05

Solarenergie
verleiht Flügel

Ein Modell des Solarflugzeugs „Solar Impulse“ im TECHNOSEUM

Ein Modell des Solarflugzeugs „Solar Impulse“ im TECHNOSEUM.

Seit über 20 Jahren ...

… fliegt die Internationale Raumstation mit Solarenergie durch den Orbit.

 

Ein Solarflugzeug kann die ganze Welt umrunden. Strom aus Solarpaneelen kann Wasserstoff erzeugen, der als Energiespeicher dient. In Flaschen gefüllt kann man ihn fast überall einsetzen, Tag und Nacht. Die Wüstengürtel der Erde bieten riesige Flächen für Solarkollektoren.

 

Wo sind also die technischen, wo die praktischen und wo die wirtschaftlichen Grenzen für Solarenergie?

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06

Mit Gleichstrom
Grenzen überwinden

Auf Strom-Leitungen geht viel Energie verloren.

Deshalb fließt in unseren Leitungen seit über 130 Jahren Wechselstrom. Nur: Damit lässt sich kein Handy laden. Der Strom aus der Steckdose muss dafür in Gleichstrom umgewandelt werden. Gleichstrom ist nicht nur für Batterien und Akkus das Maß der Dinge. Er ist auch das Mittel der Wahl, um viel Strom über sehr weite Strecken zu übertragen. Stehen wir am Beginn eines neuen Gleichstrom-Zeitalters?

Ein Quecksilberdampf-Gleichrichter wandelt Wechselstrom aus der Steckdose in Gleichstrom für Smartphone-Akkus um.

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Nicht nur Autos brauchen Autobahnen. Auch Strom benötigt gewaltige Trassen, um vom energiereichen Norden nach Süddeutschland zu gelangen.

Foto: F.A.Z:-Foto / Frank Röth

Arbeiter der BBC in Mannheim und Ladenburg stellen Großgleichrichter her. Hier wird der Bodenring des Arbeitszylinders angeschweißt. Anschließend wird das Innere mit einem Sandstrahlgebläse gereinigt.

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Der Kühlmantel wird über den Arbeitszylinder gezogen. Die Kathode und die Kathodenplatte werden eingebaut.

Die Anodenplatte wird zusammengestellt und verschweißt.

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Der Kühldom wird in die Anodenplatte eingesetzt. Eine Anode mit Dichtung und Dichtungsringen wird eingesetzt. Der Anodenkühler wird aufgesetzt und die Kühlschlange eingebaut. Dann wird das Gleichrichter-Oberteil mit dem Arbeitszyliner zusammengebaut.

07

Mit der Sonne in
neue Abhängigkeiten?

Junge Frau verwendet ein futuristisches Interface

Mit digitaler Technik können wir unseren Energieverbrauch exakt steuern. Aber wollen wir dafür auch unsere Daten preisgeben?

Sonne, Wind und Wasser liefern viel Energie.

Aber nicht auf Knopfdruck. Strom-Speicher sind vor allem teuer: Energie muss mehrfach umgewandelt werden. Etliches davon geht verloren. Warum also nicht den Verbrauch an der Erzeugung ausrichten? Internet und Computer können unsere Waschmaschine dann einschalten, wenn die Sonne scheint und der Wind bläst. Doch sind wir bereit, für billigeren Strom mit unseren Verbrauchs-Daten zu bezahlen?

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Kommunizierende Stromzähler liefern unsere Verbrauchsdaten in Echtzeit an die Energieversorger. Dadurch kann der Strombedarf genauer bestimmt werden, das Netz wird stabiler.

08

Nachwuchs-
forscherinnen
und -forscher am Werk

Fragen über Fragen

Wann erzeugt eine Solarzelle besonders viel Strom? Wie unterscheidet sich eine Solarzelle von einem Solarmodul? Muss man Solarzellen regelmäßig putzen? Liefern sie auch bei schlechtem Wetter Energie? Was ist eine Inselsolaranlage und wieviel Quadratmeter Solarpaneele benötigt man, um einen Wasserkocher zu betreiben? Im Laboratorium des TECHNOSEUM experimentieren Nachwuchsforscherinnen und -forscher zu solchen und anderen Fragen unserer Energie-Zukunft.

Nachwuchswissenschaftlerin und -wissenschaftler machne ein Solar-Experiment im Technoseum.

Experimente im Laboratorium des TECHNOSEUM

Nachwuchswissenschaftlerin stellt mit einer Solarzelle Strom her.

Der beste Einfallswinkel wird bestimmt.

Experiemente am Strommischpult im Technoseum.

Am Mischpult der Zukunft?

Nachwuchswissenschaftler- und wissenschaftlerin machen Spektralanalyse im Technoseum.

Spektralanalyse.

09

Am Puls der Zeit

Der Puls unseres Stromnetzes schlägt 50 Mal pro Sekunde

– viel schneller als jedes menschliche Wesen. Ob fossile Brennstoffe oder regenerative Energien es antreiben: immer bleibt es im Takt. Was Wissenschaft und Forschung tun, damit dies auch in Zukunft so bleibt, erfahrt ihr im TECHNOSEUM.

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Alles im Takt: In der Energie-Ausstellung des TECHNOSEUM gibt es immer neues zu entdecken.

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