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00:00A new age of energy takes place.
00:03We charge, charge, produce, everywhere flows.
00:08But our Stromnetz came out of a time,
00:11when the energy flows only in one direction.
00:13From fossil fuel to us.
00:16How can we build our next generation in the future,
00:19to be flexible?
00:21And what are we waiting for?
00:24This is the exit!
00:27Oh my God!
00:29Klar ist, wir stehen erst am Anfang.
00:35Und wie wir Stromspeicher neu denken
00:38und welche genialen Erfindungen die Wissenschaft noch bereithält.
00:43Jetzt bei Quarks.
00:48Herzlich willkommen bei Quarks.
00:50Normalerweise denken wir da gar nicht dran,
00:52aber diese Sendung hier könnten Sie nicht sehen,
00:55wenn wir keinen Strom hätten.
00:56Elektrischer Strom ist das, was unser Leben am Laufen hält,
01:00im weitesten Sinn.
01:01Ohne Strom sehe es bei uns ganz schön düster aus.
01:04Unser aktueller Strombedarf, der wird sich in den nächsten Jahren
01:07wahrscheinlich mehr als verdoppeln auf 1000 Terawattstunden.
01:11Da ist der Umbau unseres Stromnetzes nur eine von vielen Baustellen.
01:15Neue Ideen und mehr Effizienz werden wichtiger denn je.
01:18Und das sehen wir uns heute hier an.
01:20Und wo ich gerade von Effizienz spreche,
01:22das haben Sie vielleicht auch schon mal erlebt.
01:24Der Wind weht, aber einige Windräder stehen still.
01:28Ist das effizient?
01:30Ob Windräder unbedingt die Landschaft verschönern, weiß ich auch nicht.
01:35Aber sie liefern sauberen Strom.
01:39Allerdings sehe ich immer wieder Windräder still stehen,
01:42obwohl Wind weht.
01:43Woran liegt das?
01:44Und sind Windräder wirklich effizient?
01:48Das will ich heute herausfinden im Windpark Brettenfeld
01:51in der Nähe von Schwäbisch Hall.
01:52Hi, Robin.
01:54Hi, Robin.
01:55Ich bin Joana.
01:55Hallo.
01:56Joana, hi.
01:57Und zwar auf diesem Windrad des Energieversorgers EnBW.
02:01Okay, Robin.
02:02Also wir zwei.
02:04Oh mein Gott.
02:07Oh mein Gott, das ist so hoch.
02:09Wie hoch ist das?
02:09Das sind 137 Meter.
02:12Dann wichtig der Helm.
02:14Falls Sachen runterfallen, wo man sich in den Kopf stößt.
02:17Bevor ich hoch darf, bekomme ich erstmal eine komplette Sicherheitsmonitur.
02:21Ganz ungefährlich scheint es oben nicht zu sein.
02:25Also, Robin, ich sehe, dass Windrad steht.
02:29Was macht ihr da heute eigentlich?
02:30Wir waren vor zwei Wochen hier und haben die Wartung gemacht
02:33und haben festgestellt, dass der Generator zum Getriebe
02:35nicht 100% richtig ausgerichtet ist.
02:37Und das müssen wir jetzt richtig stellen.
02:40Dann können auch keine Schäden entstehen.
02:42Okay, geh du mal vor.
02:44Für die Reparatur müssen wir ganz hoch in den Kopf des Windrads.
02:48Ach du Scheiße.
02:51Das ist der Aufzug?
02:53Ja.
02:54Oh mein Gott.
02:55Da fahren wir aber nicht zusammen hoch.
02:58Da fahren wir zusammen hoch.
03:01Oh mein Gott.
03:04Also ich geh jetzt mal vor.
03:06Worauf habe ich mich da nur eingelassen?
03:09Und?
03:09Aber wenn der Boden des Aufzugs wegbricht, sind wir zumindest gesichert.
03:18Zehn Minuten wird die Fahrt nach oben dauern.
03:25137 Meter. Fast so hoch wie der Kölner Dom.
03:30Endlich sind wir da.
03:31Und wir sind ein bisschen mulmig auch zumute.
03:37Aber die eigentliche Herausforderung kommt erst noch.
03:40Da geht es dann jetzt oben auf das Dach.
03:42Genau.
03:49Ohne Sicherheitsleine wäre jeder Schritt hier lebensgefährlich.
03:56Und dann bin ich an der Reihe.
03:59Oh mein Gott.
04:02Wahnsinn.
04:05Der Ausblick ist überwältigend.
04:12Die Rotorblätter, wie schön das ist.
04:14Nur drei bis vier Umdrehungen decken den Tagesbedarf eines Vier-Personen-Haushalts.
04:19Also, wenn das Windrad läuft.
04:21Wenn ich jetzt so in diese wunderschöne Landschaft blicke und diese verschiedenen Windkraftanlagen sehe,
04:26dann sehe ich die da drüben, die drehen sich zum Beispiel.
04:29Und dann da drüben, die stehen aber komplett.
04:31Woran kann das liegen?
04:32Zum einen, wie jetzt in unserem Fall, es sind Leute auf der Anlage, die daran arbeiten.
04:37Wartung, Störung, solche Sachen.
04:39Es können aber auch andere Sachen sein, wie zum Beispiel eine Fledermausabschaltung oder aufgrund von einem Rotmilan.
04:46Kann aber auch so etwas sein wie Schattenwurf.
04:49Schattenwurf, was ist das?
04:50Wenn eine Ortschaft ist, dürfen im Jahr nur eine gewisse Anzahl an Stunden Schatten von der Windkraftanlage auf das Dorf
04:56drauf gehen.
04:56Während laufenden Betrieben.
05:00Es gibt mehrere Gründe, warum ein Windrad gerade still steht.
05:03Einer davon ist Wartung oder Reparatur.
05:07Aber auch bei Sturm schaltet sich das System automatisch ab.
05:10Genauso bei Vereisungen.
05:13Und manchmal werden Windräder gestoppt, damit nicht zu viel Strom gleichzeitig ins Netz gedrückt wird.
05:19Denn sonst drohen Störungen im Netz bis hin zum Stromausfall.
05:25Und dann stehen wir im Maschinenraum.
05:28Was machst du jetzt als erstes?
05:30Wir müssen den Generator neu ausrichten.
05:32Der steht über die Kupplung mit dem Getriebe verbunden.
05:37Wir haben vor zwei Wochen Wartung gemacht und festgestellt, dass die Ausrichtung nicht mehr 100% perfekt ist.
05:43Die beiden Laser können bereits winzige Abweichungen feststellen.
05:46Wir müssen die gelbe Linie ungefähr auf die Linie der Schwarzen kriegen.
05:52Das heißt, hinten müssen wir noch ein Stückchen hoch.
05:53Und hier bei der Draufsicht müssen wir insgesamt noch ein Stückchen zur Seite rüber und den auch ein bisschen begradigen.
06:00Stehen Generator und Getriebe schief zueinander, drohen langfristig schwere Schäden.
06:05Bis hin zum Ausfall des Windrads.
06:10Das ist gefährlich, was sie machen.
06:13Jetzt geht es darum, den Generator anzuheben.
06:16Das heißt, jetzt verändert ihr die Ausrichtung.
06:19Die Störschraube, genau.
06:20Das sieht wirklich nach Millimeterarbeit aus.
06:23Ja, das ist Millimeterarbeit.
06:26Die Techniker sind fertig.
06:28Jetzt soll eine neue Messung mit den beiden Lasern zeigen, ob die Maßnahmen von Robin und seinen Kollegen erfolgreich waren.
06:41Also ich hoffe, dass wir jetzt hinten von der Höhe so sind, dass wir wirklich gerade sind.
06:46Doch die Hoffnung trügt.
06:49Das ist zum Beispiel jetzt kein guter Wert.
06:51Wir sind jetzt verhältnismäßig hinten zu weit hoch gegangen.
06:55Aber das hat uns den kompletten Generator so verdrückt, dass wir vorne zu tief sind.
07:00Die Techniker müssen wieder von vorn anfangen.
07:03Wird die Reparatur im zweiten Anlauf gelingen?
07:07Das alles am Laufen zu halten ist einfach sehr aufwendig.
07:11Und irgendjemand muss den Netzumbau ja auch bezahlen.
07:14Und wenn ich so auf meine Stromrechnung gucke, dann kommt es mir vor, als müsste allein ich das machen.
07:18Im Ernst, der Anteil des Umbaus, der im Strompreis enthalten ist, ist fast so groß wie die Stromgewinnung selbst.
07:24Warum bleiben wir nicht beim alten Netz?
07:26Es hat doch jahrelang super funktioniert.
07:28Schon aber die Rahmenbedingungen ändern sich.
07:32Früher war es so, ein großes Kraftwerk versorgt eine Region mit Strom.
07:36Heute kommt dieser Strom nicht mehr aus einigen riesigen Kraftwerken, sondern aus Millionen kleiner Quellen.
07:42Wenn hier das große Kraftwerk ausfällt, dann bekommt die Wohngegend ein ziemliches Problem.
07:47Wenn hier ein Windrad ausfällt, interessiert das höchstens die Schafe daneben.
07:52Damit das funktioniert, ist ein gutes dezentrales Netz wichtig.
07:56Und dabei gibt es eine neue Herausforderung, die viele nicht auf dem Schirm haben.
08:01Herzprobleme.
08:02Also Herz mit TZ.
08:04Seit fast 100 Jahren liegt die Frequenz unseres Wechselstroms bei 50 Hertz.
08:09Nur dann funktioniert das Stromnetz und unsere technischen Geräte.
08:13Wird mehr oder weniger Strom produziert, als verbraucht wird, dann steigt und sinkt auch die Frequenz.
08:18Wie kann das funktionieren, wenn dauernd neue Balkonkraftwerke ans Netz gehen?
08:22Das haben meine Kollegen von Studio Q auf YouTube einmal durchgespielt.
08:26Hier ist mal ganz vereinfacht das Netz in Deutschland.
08:29Wir haben hier ein paar Kraftwerke, zum Beispiel Windräder, Solaranlagen oder eben auch noch die Kohlekraftwerke.
08:36Und dann haben wir eben auch die Stromverbraucher.
08:38Das sind in unserem Fall diese drei Häuser.
08:41Und manche Häuser haben auch noch Solaranlagen auf dem Dach.
08:44Wie eben besprochen, ist erstmal alles ja im Gleichgewicht.
08:47Wir haben einen durchschnittlichen Tag mittags und die Netzfrequenz ist dabei 50 Hertz.
08:52So, nun ist jetzt ein richtig schöner sonniger Tag.
08:54Das heißt, die PV-Anlagen liefern ordentlich Strom und die gesamte Produktion kommt so richtig in Schwung.
09:00Und es ist Feiertag. Das heißt, es wird deutlich weniger Strom verbraucht.
09:05Gerade mal halb so viel. Und das heißt, die Netzfrequenz geht hoch.
09:10Da fangen wir tatsächlich schon an, bei 0,01 Hertz Gegenmaßnahmen zu ergreifen,
09:16um diese Frequenz möglichst bei 50 Hertz konstant zu halten.
09:19Die Kraftwerke reagieren und fahren ihre Leistung runter.
09:22Einige werden sogar komplett ausgestellt, damit wir näher an das Gleichgewicht rankommen.
09:27Aber das reicht immer noch nicht.
09:28Also checken die Netzbetreiber, ob es vielleicht irgendwo im Ausland noch Kapazitäten gibt,
09:32wo man den Strom loswerden kann.
09:34Und wenn ja, erhöht sich der Stromverbrauch.
09:36Also wir kommen so wieder näher an das Gleichgewicht ran.
09:38Aber auch das reicht noch nicht und die Frequenz steigt immer noch.
09:4250,2 Hertz, da würde ich mal sagen, da kriegen die Kollegen in der Systemführung
09:50einen leicht erhöhten Puls. Also ab da ist dann schon wirklich Obacht geboten.
09:54Aber jetzt passiert etwas wirklich Entscheidendes.
09:57Denn jetzt reagieren auch alle übrigen Solaranlagen.
09:59Die sind in Deutschland nämlich so gebaut, dass sie die Netzfrequenz messen
10:02und wenn es kritisch wird, automatisch ihre Leistung reduzieren.
10:06Und wenn die Frequenz 51,5 Hertz überschreitet, gehen sie sogar komplett aus.
10:11Spätestens jetzt kann die Hellbrise das Stromnetz nicht mehr bedrohen.
10:14Denn es wird ja gar kein Strom aus Solarenergie mehr erzeugt.
10:17Jetzt sollten also Erzeugung und Verbrauch auf jeden Fall im Gleichgewicht sein.
10:22Das heißt, dieser Fall ist quasi nicht vorstellbar, dass es zum generellen Überangebot kommt.
10:28Sagt auch Leonard Probst, ein Stromexperte, der nicht bei einem Netzbetreiber arbeitet.
10:33Also sind wir jetzt sicher vor einem Stromausfall?
10:37Leider nicht ganz, denn es gibt nämlich noch ein zweites Problem
10:39und das hat nichts mehr mit der Frequenz zu tun.
10:41Im Stromnetz sind leider an manchen Stellen die Leitungen nicht stark genug.
10:45Da kann es an sonnenreichen Tagen Stau geben.
10:47Und das merken die PV-Anlagen aber nicht automatisch und schalten sich deswegen eben auch nicht ab.
10:52Im Ernstfall können die Leitungen oder andere Bauteile kaputt gehen
10:55und das wäre dann wirklich ein Blackout, der sich nicht wieder schnell beheben lässt.
10:59Der Netzbetreiber will das natürlich verhindern und er kann zum Beispiel an vielen Stellen die Temperatur der Stromleitung überwachen
11:05und weiß so, oh jetzt wird es hier geradezu heiß, also das System ist da gerade überlastet.
11:10Und dann will er von Hand die PV-Anlagen abschalten.
11:13Das Problem, erstens haben nicht alle PV-Anlagen so eine Fernsteuerung
11:17und zweitens, selbst wenn sie eine haben, funktionieren die manchmal nicht so richtig.
11:20Da gibt es halt diverse Berichte, dass das technisch teilweise nicht funktioniert, die nicht ansprechbar sind und so weiter und
11:30so fort.
11:30Und das ist Kern der Diskussion.
11:32Und so kann es am Ende sein, dass der Netzbetreiber nur eine Wahl hat.
11:35Er entscheidet sich zum sogenannten Brownout.
11:38Da schaltet er gezielt einen Teil des Stromnetzes ab, um Schlimmeres zu verhindern.
11:43Und davon können dann auch Wohnhäuser betroffen sein.
11:45So ein Brownout ist also ein geplanter Stromausfall, um ein Blackout zu verhindern, also einen ungeplanten Stromausfall.
11:52Auch da erstmal zur Beruhigung.
11:54Es gab noch keinen Fall in Deutschland, wo das tatsächlich eingetreten wäre.
11:59Und wenn, dann wäre so ein Brownout auch relativ schnell wieder vorbei.
12:03Die Hellbrise findet ja spätestens um 13, 30, 14 Uhr ihr natürliches Ende.
12:08Dann geht die Sonne langsam unter und dann ist auch dieses Überangebot durch PV-Anlagen, das ist dann auch irgendwann
12:15wieder beendet.
12:16Okay.
12:16Ist ja mega.
12:17Also alles gar kein Problem.
12:19Jein.
12:20Die Netzbetreiber sagen, dieses Jahr sind Brownouts höchstwahrscheinlich nicht nötig.
12:24Also erstmal keine Stromausfälle wegen zu viel Strom.
12:27Aber da reden sie eben immer nur von diesem Jahr.
12:31Und wir bauen ja immer mehr PV-Anlagen in Deutschland zu.
12:33Wir müssen also etwas tun, damit das nicht in den kommenden Jahren wirklich zu einem ernsten Problem wird.
12:39Bis 2030 muss sich die Leistung von Photovoltaik und Windkraft mehr als verdoppeln, damit wir unsere Ziele erreichen.
12:46Aber das Stromnetz kommt schon heute an seine Grenzen und der Ausbau läuft schleppend.
12:51Ist unser Netz also der Grund, warum viele Windräder oft still stehen?
12:56Oder anders, geht unsere Windkraftstrategie vielleicht doch nicht auf?
13:00Wir gehen zurück zu unserer Reporterin Joana Abondo im Windrad.
13:03Vielleicht findet sie ja dort eine Antwort.
13:07Zurück im Windpark Brettenfeld.
13:09Noch immer steht das Windrad still.
13:14Die Techniker im Maschinenraum hatten eine Verschiebung der Achsen festgestellt.
13:19Und nun sind sie fieberhaft dabei, das Problem zu beheben.
13:23Was würde denn passieren, wenn die Windkraftanlage mit dieser Ausrichtung weiter anläuft, also mit der falschen Ausrichtung?
13:32Es können Schäden entstehen, wie zum Beispiel, dass die Lager davon die Übellage ausreißen.
13:37Das kann aufs Getriebe gehen.
13:39Das kann im schlimmsten Fall zu einer kaputten Kupplung, kaputten Getriebe, kaputten Generator führen.
13:46Da hat man Verluste in der Effizienz.
13:48Man kann nicht mehr so viel mit der Anlage erzeugen.
13:51Technische Fehler können die Effizienz einzelner Anlagen mindern.
13:55Doch dass Windkraft insgesamt ihr Potenzial nicht ausschöpft, liegt am System.
14:01Oft können die Windräder im Norden viel Strom produzieren, aber das Stromnetz ist überlastet.
14:06Der Windstrom kann nicht abfließen.
14:09Wenn zu viel Strom im Netz ist, werden Windräder zuerst abgeregelt.
14:15Kohlekraftwerke laufen weiter.
14:19Da es vor Ort an großen Speichern fehlt, wird überschüssiger Windstrom nicht verwertet.
14:25Stattdessen stehen die Windräder still.
14:28Und schließlich kommt der Ausbau der Windkraft noch zu langsam voran.
14:33Weil Genehmigungen dauern, geeignete Flächen fehlen oder es vor Ort Widerstand gibt.
14:41Der Generator ist neu justiert.
14:45Jetzt lassen die Techniker den Rotor ganz leicht drehen und stoppen ihn dann mit der Bremse.
14:52So prüfen sie, ob alles exakt ausgerichtet ist.
14:55Also das ist schon irre, weil wir sind hier auf über 130 Metern und die Kupplung dreht sich ganz ganz
15:01ganz langsam.
15:02Und trotzdem, sobald die Bremse eintritt, spürt man das und man wankt hier oben so ein bisschen.
15:08Das ist schon mulmig. Also da wird man sofort daran erinnert, dass man nicht am Boden ist.
15:13Wie viele Messpunkte haben wir jetzt?
15:16Zwei. Jetzt kommt die dritte.
15:17Der dritte und letzte?
15:19Stopp!
15:25Endlich stimmt das Ergebnis. Die Anlage kann wieder sauber arbeiten.
15:30Und?
15:31Grün, grün, grün und grün.
15:34Also, well done!
15:37Perfekt.
15:38Ja, das ist wirklich optimales Ergebnis.
15:42Für mich geht's wieder nach unten. Nach rund drei Stunden in luftiger Höhe.
15:47So, und wieder hier einhaken.
15:52Boah, war das toll!
15:54Ich bin immer noch ein bisschen fassungslos, dass ich das erleben durfte.
15:58So ein spannender und wichtiger Arbeitsort.
16:02Ich bin jetzt aber auch froh, wieder festen Boden unter den Füßen zu haben.
16:07Ich habe heute gelernt, Stillstand bei Windrädern ist etwas Normales und manchmal sogar nötig.
16:13Aber manchmal kann es auch ein Zeichen dafür sein, dass das gesamte System noch nicht richtig funktioniert.
16:19Und wenn wir das ändern können, dann kann Windkraft noch viel mehr leisten.
16:25Wir müssen was tun.
16:26Und auch wenn das wie ein Tipp aus dem Friseursalon klingt,
16:29Spitzenschneiden ist total wichtig.
16:31Und da rede ich von Stromspitzen.
16:33Stromspitzen entstehen zum Beispiel, wenn bei strahlendem Wetter alle Photovoltaikanlagen sehr viel Strom produzieren.
16:39Eventuell sogar mehr als gerade gebraucht wird.
16:41Um das Netz nicht zu überlasten, müssen die Spitzen geschnitten werden.
16:45Und das macht man, indem man den Strom speichert, der nicht gebraucht wird.
16:49Und wenn dann Wolken aufziehen, kann man den gespeicherten Strom ins Netz speisen.
16:53Zum Speichern nimmt man zum Beispiel Powerbanks auf Rädern.
16:58Ja, schon heute fahren E-Autos auf unseren Straßen, die bidirektional laden können.
17:03Heißt, die können auch Strom zurück ins Heimnetz und bald auch ins Gesamtstromnetz schicken.
17:08Dass E-Autos da eine neue Rolle bekommen, liegt irgendwie auf der Hand.
17:12Als Auto werden sie im Schnitt nur eine Stunde pro Tag benutzt.
17:16Den Rest der Zeit stehen sie rum und nehmen Platz weg.
17:19Als Powerbank auf Rädern wäre das zumindest nicht so sinnlos.
17:22Es gibt allerdings noch ein paar Hürden.
17:24Bürokratie, fehlende Standards und die Frage, wie stark leiden die Akkus eigentlich darunter,
17:31wenn sie ständig geladen und entladen werden.
17:33Zum letzten Punkt wird aktuell geforscht.
17:36Aber mal abgesehen von E-Autos, was ist mit den anderen Speichern
17:39und wie lange könnten wir über die Runden kommen, wenn es mal keinen Wind und keine Sonne gibt?
17:44Mit fossiler Energie war das einfacher.
17:47Kohle und Gas konnte man ja einfach auf Vorrat kaufen.
17:49Bei Wind und Sonne ist das eher schwer.
17:52Wir müssen also den Strom immer dann vorproduzieren, wenn es geht,
17:55und ihn dann speichern für schlechte Zeiten.
17:57Aber wir haben ja ein bisschen was, zum Beispiel die Batteriespeicher, die Leute zu Hause haben.
18:02Davon gibt es in Deutschland schon eine ganze Menge.
18:04Und die großen Netzbetreiber in Deutschland gehen davon aus,
18:07dass es bis 2045 ungefähr 10 Mal so viel ist.
18:11Also sagen wir mal 150 Gigawattstunden.
18:14Wie lange kommen wir damit deutschlandweit aus?
18:16Im Extremfall gäbe es ja überhaupt keine Sonne und keinen Wind.
18:19Und wir lassen auch mal andere Kraftwerke außen vor.
18:21Unser Strombedarf ist wie gesagt 2045 ganz grob bei 1000 Terawattstunden im Jahr.
18:26Dann halten diese Batterien im Schnitt eine Stunde und 20 Minuten.
18:31Kurze Schwankungen kann man damit super ausgleichen,
18:34aber auf keinen Fall einen ganzen Tag oder gar ein, zwei Wochen.
18:37Es gibt hier aber in Deutschland auch noch ein paar große gewerbliche Batteriespeicher,
18:40zum Beispiel solche hier.
18:41Die könnten bis 2045 so 30 Gigawattstunden speichern.
18:46Damit halten wir dann nochmal ein paar Minuten länger durch.
18:48Aber wir haben ja noch mehr auf Lager, zum Beispiel Pumpspeicherkraftwerke.
18:52Wenn Strom da ist, pumpen wir Wasser von einem niedrigen Becken in ein hohes Becken.
18:56Und wenn wir Strom brauchen, lassen wir es zurückfließen und das treibt dann eine Turbine an.
19:00Die gibt es in Deutschland schon lange und die können auch schnell Strom liefern, wenn es denn sein muss.
19:05Mit denen können wir nochmal 20 Minuten überbrücken.
19:07Das Problem hier, die zu bauen ist aufwendig und man muss stark in die Landschaft eingreifen.
19:12Deswegen ist auch hier nicht mehr so viel Luft nach oben.
19:16Jetzt sind wir bei einer Stunde 55 Minuten.
19:20Nicht so besonders viel, klar.
19:21Wir haben jetzt aber auch den absoluten Extremfall gerechnet.
19:24Absolut kein Kraftwerk läuft, wir können nichts importieren.
19:27In der Praxis würden die Speicher schon ein bisschen länger halten.
19:29Aber für mehrere Tage oder ein, zwei Wochen, da reicht das nie im Leben.
19:34Um also noch mehr Strom speichern zu können, müssen neue Ideen her.
19:38Wie bei Pumpspeicherkraftwerken, die Schwerkraft als Energiespeicher nutzen, das lässt sich auch weiterdenken.
19:44Hier zum Beispiel. In diesem Gewicht steckt potenzielle Energie.
19:48Wenn ich das Gewicht loslasse, also wenn ich die Winde hier loslasse, dann seilt sich das Gewicht ab und die
19:53Winde dreht sich.
19:55Und diese Winde hier könnte auch ein Generator sein, der mit dieser Bewegung Strom produziert.
20:01Und überschüssigen Strom kann ich nutzen, um das Gewicht wieder ein bisschen nach oben zu ziehen.
20:05Das Prinzip nennt sich Gravitationsbatterie.
20:09Der Vorteil, man braucht keine wertvollen Materialien wie Lithium.
20:13Und in 60 Jahren wird die Gravitationsbatterie immer noch dieselbe Stromkapazität haben, anders als ein Lithium-Ionen-Akku.
20:21In vielen Ländern wird die Gravitationsbatterie ausprobiert.
20:25Ein Prototyp wird in der Schweiz entwickelt.
20:28Da werden Betongewichte mit einer kranartigen Konstruktion in die Höhe gezogen.
20:33Um einiges größer ist diese Gravitationsbatterie in China.
20:37Die ist fast so hoch wie der Kölner Dom und kann 3500 solcher Blöcke auf- und abseilen.
20:42Und damit eine Stadt wie Lüneburg für zwei bis drei Stunden versorgen.
20:46Klar, das alles zu bauen ist weder klimafreundlich noch kostengünstig.
20:51Der Strom aus einer Gravitationsbatterie ist im Schnitt doppelt so teuer wie aus einer Lithium-Ionen-Batterie.
20:56Aber was ist, wenn wir nicht neue Gebäude dafür bauen, sondern alte Bauten dafür nutzen?
21:03Allein in Europa gibt es viele verlassene Stollen, die man theoretisch nutzen könnte.
21:07Getestet wird das derzeit in Pirihervi in Finnland.
21:11In einer ausgedienten Kupfermine.
21:13Die ist fast zehnmal so hoch, also tief, wie der Kölner Dom.
21:17Das Potenzial ist groß, genau wie das Forschungsinteresse.
21:21Aber es gibt noch andere Ideen für die Zukunft.
21:26Nr. 1 Windbäume statt Windräder.
21:30Windräder mitten in der Stadt? Undenkbar. Zu laut, zu groß, zu sperrig.
21:35Doch es gibt eine clevere Mini-Version, den Windbaum.
21:40Seine Blätter sind in Wirklichkeit Dutzende Miniturbinen.
21:44Jede einzelne erzeugt Strom.
21:47Alle zusammen können einen Ein-Personen-Haushalt mit Energie versorgen.
21:51Zumindest theoretisch.
21:52Denn in der Praxis wird der Wind von den umstehenden Häusern gebremst oder weht nur schwach.
21:58Das reicht zwar, um die kleinen Propeller anzutreiben, liefert dann aber nur wenig Strom.
22:03Trotzdem. Für Straßenlampen oder Ladestationen für E-Bikes können sie eine super Ergänzung sein und sind dazu ein Blickfang.
22:12Nr. 2 Elektrisierender Tanz. Tanzen bis der Boden glüht.
22:19Das nahm man in der Disco Watt in Rotterdam wörtlich.
22:22Auf der nachhaltigen Tanzfläche haben die Gäste selbst den Strom für die Lichter und das DJ-Pult erzeugt.
22:29Möglich machen das viele Dynamos unter der Tanzfläche.
22:33Jeder Schritt, jeder Sprung drückt sie ein wenig zusammen.
22:36Diesen Druck wandeln sie in Strom um.
22:39Genug für die Lichtshow und das DJ-Pult.
22:41Das Prinzip ist nicht neu, schlägt aber noch heute Wellen.
22:45Die Band Coldplay hat auf ihrer aktuellen Welttour solche nachhaltigen Tanzflächen dabei.
22:50So befeuern ihre Fans selbst einen Teil der Show.
22:56Nr. 3 Durchblick mit Spannung.
22:59Und wenn kein Wind weht und keiner tanzt, dann hilft Licht.
23:04Das muss einfach durch solche Fenster scheinen, um Strom zu erzeugen.
23:08Denn diese Fenster sind mit hauchdünnen transparenten Solarzellen beschichtet.
23:12Das sichtbare Licht lassen sie durch.
23:15Nur den ultravioletten und infraroten Anteil wandeln sie in Energie um.
23:20So bleibt es drinnen hell.
23:22Das ist zwar nicht so effizient wie herkömmliche Solarpaneele, denn die können auch die sichtbaren Sonnenstrahlen nutzen.
23:28Aber Solarfenster decken immerhin bis zu 20 Prozent der Energie eines Gebäudes.
23:32Sie eignen sich besonders für große Fensterflächen wie bei Hochhäusern.
23:37Das sind alles ganz faszinierende Ideen.
23:40Nur realistisch betrachtet kommen wir mittelfristig nicht um Gaskraftwerke herum.
23:44Die genau dann unterstützen, wenn zu wenig erneuerbare Energiequellen vorhanden sind.
23:48Klar, Strom aus Wasserkraft, Geothermie und Biomasse sind konstant verfügbar.
23:53Aber die machen insgesamt nur einen kleineren Teil aus.
23:56Deshalb Gaskraftwerke.
23:58Über die wird viel diskutiert.
23:59Es gibt da ein paar Fallstricke.
24:02Wenn zu viele Kraftwerke gebaut werden und die auch häufiger laufen,
24:06dann könnte das den Anreiz für den Ausbau erneuerbarer Energien und Speicher senken.
24:11Und die Kraftwerke sollten nicht nur mit Erdgas laufen können.
24:15Langfristig sollten diese Kraftwerke auch mit grünem Wasserstoff betrieben werden können.
24:19Interessant dabei, neben dem Stromnetz wird gerade noch ein weiteres Netz ausgebaut.
24:24Das verbindet vor allem Industriestandorte und soll 2037 fertig sein.
24:29Das Wasserstoffkernnetz.
24:32Über 9000 Kilometer lang.
24:34Praktischerweise gibt es die Hälfte des Netzes schon.
24:37Das sind einfach Pipelines aus dem Erdgasnetz.
24:40Rund 44 Prozent müssen neu gebaut werden.
24:43Wo der Wasserstoff in Zukunft dann aber herkommt, das wird sich noch zeigen.
24:47Ein Grundbaustein für die Herstellung von Wasserstoff ist auf jeden Fall die Windkraft im Norden Deutschlands.
24:52Das alleine wird aber nicht reichen.
24:55Analysen zufolge werden wir 2030 gut zwei Drittel des Bedarfs importieren müssen.
25:00Es bleibt also spannend, was da alles auf Deutschland zukommt.
25:04Wenn wir optimistisch in die Zukunft schauen, dann könnte die so aussehen.
25:11Das ist Max, ein bekennender Warmduscher. Er duscht gern lang und ausgiebig. Um die Kosten macht er sich keine Sorgen.
25:20Denn das Wasser wird über die hauseigene Solaranlage erhitzt. Die ist jetzt viel leistungsfähiger als vor 50 Jahren.
25:27Und sorgt für mehr Platz auf dem Dach. Neben Wärme erzeugt die Anlage Strom. Total praktisch.
25:36Denn auch sonst hat's Max gern kuschelig warm.
25:41Das erledigt die Wärmepumpe. Mit Strom vom Dach, klar.
25:46Und weil sie die Abwärme der Solaranlage nutzt, verbraucht sie weniger Energie.
25:53Heizen muss Max eh kaum. Statt dicker Dämmplatten auf Erdölbasis hat sein Haus eine Vakuumdämmung.
26:02Die besteht aus dünnen Schichten, die super isolieren. So ähnlich wie bei der guten alten Thermoskanne.
26:08So kann Max im Winter energieeffizient heizen und im Sommer kühlen.
26:14Altertümliche Gas- und Ölheizungen haben längst ausgedient.
26:17Jedes Haus hat eigene Energiespeicher. So kann sich Max über Wochen selbst versorgen.
26:25Überhaupt, Strom ist jetzt die Form der Energieversorgung.
26:29Nicht nur, wenn Max seine elektronische Haushaltshilfe um Kaffee bittet.
26:33Moritz, ein Milchkaffee.
26:42Oder sein neuer Cleanman 3000 übernimmt. Alles ist Strom- bzw. Akku betrieben.
26:54Das Arbeiten ist leider noch nicht abgeschafft. Max Freundin Mona arbeitet, wie viele andere, jetzt im Homeoffice.
27:01Das spart Zeit und Energie. Max dagegen muss noch zu seiner Arbeitsstelle fahren.
27:07Das ist sehr entspannt. Da kommt schon das Emil, das autonome E-Mobil.
27:12Solche Fahrgemeinschaften sind voll im Trend und sorgen für weniger Staus.
27:17Nächster Halt, Flughafen. Max ist hier Energy-Supervisor.
27:21Fliegen, das ist längst klimaneutral. Auf Langstrecken dank synthetischem grünem Kerosin.
27:27Kurzstrecken übernimmt der Elektroflieger.
27:30Boarding für Flug München 4711. Die Batterien sind aufgeladen. Bitte begeben Sie sich zum Gate 1.
27:38Mobilität, Wärme, Kommunikation. Alles läuft über sauberen Strom.
27:42Der Stromverbrauch hat sich seit 2025 vervierfacht.
27:46Aber was, wenn die Sonne untergeht und der Wind nicht weht?
27:50Dafür gibt es Großspeicher. Deren Akkus wurden in Zeiten von Energieüberschuss aufgefüllt.
27:57Außerdem wird mit dem Strom Wasser zerlegt. Zu Sauerstoff und Wasserstoff.
28:02Der Wasserstoff lässt sich prima unterirdisch speichern und bei Bedarf zurück in Strom verwandeln.
28:10Feierabend für Max und Mona. Die beiden können jetzt chillen.
28:14Während der Clean Man 3000 und seine Kollegen die Hausarbeit erledigen.
28:19Die Geräte laufen nämlich immer dann, wenn woanders gerade wenig Strom verbraucht wird.
28:25Da können Max und Moni beruhigt schlafen.
28:31So eine Zukunft kostet natürlich auch eine Kleinigkeit.
28:34Für viele Industrien ist das noch ein Kostenfaktor mehr.
28:38Die Autohersteller etwa argumentieren, dass sie mit der Transformation zu klimafreundlichen Autos schon genug belastet wären.
28:45Aber auch für die gibt es Lichtblicke.
28:47Deutschland könnte bald selbst zu einem noch größeren Gewicht in der E-Auto-Branche werden.
28:52Nämlich mit Lithium made in Germany.
28:55Bislang sind in Europa einige Regionen bekannt, in denen Lithium im Boden vorkommt.
29:01Eine interessante Region liegt hier, entlang des Rheins zwischen Frankfurt und Basel, im Oberrheingraben.
29:09Ein Geothermie-Kraftwerk in Insheim, nordwestlich von Karlsruhe.
29:14Seit 2012 wird hier heißes Wasser tief aus der Erde gepumpt, zur Strom- und Wärmeproduktion.
29:21Das Besondere, das heiße Wasser enthält Lithium.
29:27Kerstin Müller und Stefan Brandt arbeiten für das Unternehmen Vulkanenergie.
29:31Hier wollen sie die Geothermie nutzen, um Lithium zu gewinnen.
29:35Aber wie?
29:38In den riesigen Abbaugebieten Südamerikas liegt Lithium ebenfalls gelöst im Wasser vor.
29:44Dort wird die Sohle aus dem Boden gepumpt. Das Wasser verdampft in Salzseen.
29:49Das Problem, der Prozess der Trocknung kostet Zeit, bis zu 18 Monate.
29:55Und vor allem, die Umweltprobleme sind massiv.
29:58Denn durch diese Methode sinkt in der Umgebung der Grundwasserspiegel.
30:10Im Oberrheingraben dagegen soll die Gewinnung schneller und umweltfreundlich passieren.
30:16Das heiße Wasser wird über eine Bohrung aus etwa drei Kilometern Tiefe gepumpt.
30:22Erst wird es genutzt, um Wärmeenergie zu gewinnen.
30:25Anschließend wird dem Wasser Lithium entzogen.
30:29Zum Beispiel mit einem Material, das wie ein Filter funktioniert.
30:33Es fängt das Lithium ein, während die restlichen Ionen im Wasser bleiben.
30:38Hat das Filtermaterial genug angesammelt, wird das Lithium herausgelöst.
30:45Bei Vulkanenergie fließt das Tiefenwasser durch solche Säulen.
30:50Darin steckt das Filtermaterial.
30:52Etwa 180 Milligramm Lithium befinden sich in einem Liter.
30:56Die benötigte Wärme für die Lithium-Extraktion kommt aus der Geothermie.
31:00In der Gesamtbilanz fallen daher praktisch keine CO2-Emissionen an.
31:06Die direkte Lithium-Extraktion läuft noch im Pilotmaßstab.
31:11Hier kommt das Tiefenwasser an.
31:14Für Betriebsleiter Stefan Brandt geht die Arbeit jetzt richtig los.
31:17Denn um hochreines Lithium-Salz zu gewinnen, sind noch einige Schritte nötig.
31:23Diese lithiumreiche Lösung nach der direkten Lithium-Extraktion enthält noch Verunreinigungen,
31:28z.B. Calcium, Magnesium und Silizium.
31:31Diese müssen noch entfernt werden.
31:34Das geschieht nach und nach über Ionenaustauscher und Fällungsreaktionen.
31:40Am Ende dieser Prozesskette steht eine Lithium-Chlorid-Lösung.
31:44Sie wird anschließend zu batterietauglichem Lithium weiterverarbeitet.
31:51Das Unternehmen will zunächst 24.000 Tonnen pro Jahr herstellen.
31:56Dafür reicht die eine Förderbohrung nicht aus. Weitere werden folgen.
32:04Doch die Risiken solcher Tiefenbohrungen sind nicht unerheblich.
32:09Besonders in einer Region, die als Erdbeben aktiv gilt.
32:14Man muss das Gestein aufbrechen, damit das Tiefenwasser zirkulieren kann.
32:19Das verursacht Mini-Erdbeben, also gibt es Risiken für die Wohnhäuser vor Ort.
32:24Diese Sorgen nehmen wir natürlich ernst, weil es in der Vergangenheit Projekte gegeben hat,
32:30die eben zu seismischen Aktivitäten geführt haben.
32:34Das ist eben so wichtig, dann den Untergrund genau verstanden zu haben,
32:38bevor man hier anfängt zu bohren.
32:40Die Firma ist mit schweren Trucks vorgefahren, in Gebiete, die als Bohrstandorte in Frage kommen.
32:46Über Schallwellen sammeln die Fahrzeuge Daten aus dem Erdboden.
32:51So lässt sich ein 3D-Bild des Untergrunds erstellen und herausfinden, wo sich zum Beispiel Sandstein befindet.
32:58Sandstein ist ein sogenanntes sedimentäres Gestein und deswegen nicht so rigide und so brüchig wie die tieferen Gesteine.
33:06Deswegen haben wir entschieden, nein, wir gehen nicht in diese ganz tiefen, ganz heißen, ganz dichten teilweise Gesteine,
33:15sondern wir gehen eben in diese sedimentären Gesteine, weil man weiß, dass da die seismische Aktivität viel geringer ist.
33:24Vulkan will hier im Oberrheingraben nun wachsen. Auf fünf Standorte mit insgesamt 24 Bohrungen.
33:33Ab 2027 soll es hier richtig losgehen mit der Förderung. Und das Vorkommen im Oberrheingraben ist groß.
33:40Andere Standorte neben Insheim sind ebenfalls interessant. Mittlerweile engagieren sich auch zwei französische Unternehmen in der Region.
33:48Die 15 bis 16 Projekte, die wir wirklich in Entwicklung haben in Europa, sollten ausreichend sein, um 25 bis 35,
33:56möglicherweise 40 Prozent Eigenvorsorge hinzubekommen.
33:59Dass das Zeit braucht, wissen alle. Dass es Übergangszeiten geben wird, wissen auch alle. Und dass wir nie importunabhängig werden,
34:07das wissen wir auch.
34:08Was, wenn man Lithium gar nicht immer wieder aufs Neue aus der Erde holen müsste?
34:14Nach etwa zehn Jahren erreicht eine E-Auto-Batterie ihre Leistungsgrenze. Batterien, in denen nach wie vor wertvolles Lithium steckt.
34:22An dieser Anlage in Braunschweig forscht man daran. E-Auto-Batterien recyceln. Möglichst effektiv und umweltschonend.
34:31Die Forschungsanlage hat Arno Quade Ende 2023 eröffnet. Gemeinsam mit seiner Kollegin Sabrina Zelmer hat er viel vor.
34:40Denn auch für das Recycling hat die EU Ziele vorgegeben.
34:45Für das Lithium, wenn man das jetzt als Metall sozusagen rausgreifen wollen würde, haben wir uns als allererstes Ziel gesetzt,
34:52circa 50 Prozent zurückzugewinnen. Und dann einige Jahre später wollen wir die Quoten aber auf circa 80 Prozent steigern.
35:01Und das bringt uns natürlich auch Rohstoffe, die wir vorher vielleicht gar nicht in Europa in den Mengen verfügbar hatten,
35:07in diesem europäischen Kreislauf zu halten.
35:10Der erste Schritt ist die Demontage der Altbatterie. In der Anlage wird das Modul samt Gehäuse mechanisch zerkleinert,
35:17um an die Bestandteile zu gelangen.
35:24Bislang wurden Altbatterien geschmolzen. Das Lithium landete häufig ungenutzt in einer Schlacke.
35:31Nun sollen die einzelnen Komponenten gezielt recycelt werden.
35:36Kunststoffe und andere grobe Bestandteile werden abgesaugt.
35:40Der Rest wird weiter zerkleinert, bis ein schwarzes Pulver übrig bleibt, die Schwarzmasse.
35:47Ein Gemisch, das viele wertvolle Rohstoffe enthält, wie etwa Grafit, Nickel, Kobalt und natürlich Lithium.
35:56Noch heute kursiert der Mythos, dass E-Auto-Akkus auf irgendwelchen Deponien landen.
36:00Aber das Gegenteil ist der Fall. Das kommt dabei raus, wenn man Akkus verwertet.
36:05Metalle wie Aluminium aus dem Gehäuse der Batterie, die Kupferfolie in den Batterien und das, was auf dieser Kupferfolie aufgetragen
36:13ist.
36:13Holz, Mangan, Lithium, Kobold, Nickel und weitere Stoffe, alles hier drin in der Schwarzmasse.
36:19Noch ist der Markt nicht so groß, aber das wird sich in einigen Jahren ändern.
36:22Spätestens, wenn regelmäßig E-Auto-Akkus recycelt werden.
36:26Und nun mal so zur Einordnung.
36:272025 ging in der EU 33.000 Tonnen E-Auto-Batterien ins Recycling.
36:33Bis 2040 wird man auf 1,5 Millionen Tonnen kommen.
36:38Deshalb entstehen gerade überall in Deutschland Recycling- und Aufbereitungsstätten, damit man am Ende aus diesem Pulver hier wieder die
36:45Ursprungsmaterialien gewinnen kann.
36:47Übrigens, wir haben viele aktuelle Infos zu E-Auto-Batterien und zum Recycling auf quarks.de gesammelt.
36:52Dieser QR-Code hier bringt sie dahin.
36:54Und diese ganzen Entwicklungen, die stimmen mich zumindest leicht zuversichtlich.
36:58Und wer weiß, vielleicht gibt es bald die Lösung für unseren Stromhunger.
37:03So eine Lösung, bei der man schon vor 70 Jahren gesagt hat, in 30 Jahren ist es soweit.
37:08Und als diese 30 Jahre um waren, sagte man, aber in 30 Jahren ist es wirklich soweit.
37:11Und als die 30 Jahre um waren, sagte man, jetzt wirklich, in 30 Jahren ist es soweit.
37:16Sie ahnen es, es geht um die Kernfusion.
37:19Ich habe mich damit mal für Quarks Dimension Ralf auf YouTube beschäftigt und mich gefragt, was ist los mit der
37:26Kernfusion?
37:29Es ist ja nicht so, als wäre Kernfusion ein Riesenmysterium. Wir sehen die jeden Tag, vor allem bei Sonnenschein.
37:35Die Sonne erzeugt seit ungefähr 4,6 Milliarden Jahren Energie und die macht Leben hier auf der Erde überhaupt erst
37:41möglich.
37:42Diese Energie entsteht in der Sonne durch, ihr ahnt es, Kernfusion.
37:47Das bedeutet, Wasserstoff wird unter hohem Druck und hoher Temperatur zu Helium.
37:52Das Interessante dabei ist, immer 4 Wasserstoffatome werden zu einem Heliumatom.
37:584 Wasserstoffkerne sind schwerer als ein Heliumkern.
38:01Wenn also 4 Wasserstoffkerne zu einem Heliumkern verschmelzen, der eine geringere Masse hat als die 4 Wasserstoffkerne zusammen,
38:09wo ist dann der fehlende Rest?
38:12Auftritt Albert Einstein.
38:14Er hat festgestellt, dass Masse Energie ist, in anderer Form, e gleich mc².
38:19Das ist die Erkenntnis aus der speziellen Relativitätstheorie.
38:23Masse lässt sich in Energie umwandeln und Energie in Masse.
38:28Wenn die Sonne jede Sekunde rund 600 Millionen Tonnen Wasserstoff zu 596 Millionen Tonnen Helium fusioniert,
38:37dann verschwinden die fehlenden 4 Millionen Tonnen nicht einfach.
38:41Oh nein! Diese 4 Millionen Tonnen jede Sekunde sind die freigesetzte Energie.
38:47Das ist das, was die Sonne zum Scheinen bringt, was alle Sonnen zum Scheinen bringt.
38:52Bei der Fusion wird etwa eine Million Mal mehr Energie erzeugt als bei der Verbrennung der gleichen Masse von Kohle
38:59oder Gas.
38:59Kein Wunder also, dass wir gern die Kernfusion nicht nur in der Sonne haben möchten, sondern auch hier auf der
39:05Erde.
39:06Tatsächlich wurde 1952 die Energie aus der Kernfusion zum ersten Mal genutzt.
39:13Leider nicht in einem Kraftwerk, sondern in Ivy Mike, einer Wasserstoffbombe.
39:21Hui, da fragt man sich, wenn wir wissen, wie die Kernfusion funktioniert und sie in Bomben schon anwenden können,
39:27wo ist das Problem mit dem Fusionskraftwerk? Warum brauchen wir dafür so lange?
39:31Die Kernfusion zu starten und die Energie, die dabei entsteht, in geordnete Bahnen zu lenken, ist nicht so einfach.
39:37Bei einer Wasserstoffbombe wie Ivy Mike wird vorher eine Atombombe gezündet, um die nötigen Bedingungen für eine Kernfusion zu schaffen.
39:46Atombomben braucht die Sonne nicht. In ihrem Inneren gibt es einen unglaublichen Druck von mehr als 100 Milliarden Bar.
39:54Das sind sehr günstige Bedingungen zum Fusionieren von Atomkernen.
39:58Auf der Erde können wir diesen Druck nicht erzeugen, ganz egal wie viele Deadlines und Abgabetermine wir haben.
40:05Aber wir können den fehlenden Druck durch Hitze ausgleichen.
40:08Heißt, die Atomkerne, die man hier auf der Erde miteinander verschmelzen will, die müssen auf mindestens 100 Millionen bis 150
40:15Millionen Grad Celsius erhitzt werden.
40:18Wenn man dafür keine Atombombe benutzen möchte, gibt es schon mindestens zwei Probleme.
40:23Zum einen, die Stromrechnung wird exorbitant hoch.
40:27Denn um diese Temperaturen zu erreichen, braucht man eigentlich fast ein eigenes Kraftwerk.
40:31Und zum anderen, Materie, die so extrem erhitzt wird, wird zu extrem heißem Plasma.
40:40Und das muss man ja auch irgendwie handeln, was nicht so einfach ist.
40:44Die berechtigte Frage ist, wenn Plasma schon bei Temperaturen von 15.000 Grad Celsius entsteht, warum braucht man dann mehr
40:51als 100 Millionen Grad für die Kernfusion?
40:53Die Antwort ist, alle Atomkerne sind positiv geladen.
40:59Die stoßen sich deshalb ab. Das ist die Coulomb-Barriere.
41:02Erst wenn sich Atomkerne sehr, sehr nahe kommen, spüren sie, dass da was ist zwischen ihnen.
41:08Ja, jetzt wird es ein bisschen romantisch und heiß.
41:11Wenn Atomkerne die Coulomb-Barriere überwunden haben mit entsprechend hoher Energie oder eben Temperatur,
41:18dann sorgt eine der vier Grundkräfte der Physik dafür, dass die beiden Kerne miteinander verschmelzen.
41:25Ein Hoch auf die starke Wechselwirkung, so heißt diese Kraft.
41:29Die Energie, die benötigt wird, um die Coulomb-Barriere zu überwinden, ist von Element zu Element unterschiedlich.
41:35Am niedrigsten ist die notwendige Temperatur bei Deuterium und Tritium.
41:40Deuterium und Tritium sind übrigens zwei Wasserstoffisotope.
41:44Das heißt, das sind Varianten von Wasserstoff, die eine andere Zahl von Neutronen haben.
41:48Und hier reichen die 100 bis 150 Millionen Grad Celsius, von denen ich eben gesprochen habe.
41:53Und deshalb sind Deuterium und Tritium auch die bevorzugten Brennstoffe bei der Kernfusion.
41:59Okay, um Atomkerne zu verschmelzen, brauchen wir also extrem hohe Temperaturen.
42:04Um die zu erzeugen und das elektrisch geladene Plasma sicher zu handhaben, gibt es zurzeit zwei vielversprechende Ansätze.
42:12Die Magnetfusion und die Trägheitsfusion.
42:15Bei der Magnetfusion wird das Plasma durch starke Magnetfelder eingesperrt.
42:19Die sind entweder so ein verschlungenes Band beim Stellarator oder so ein runder Donut beim Tokamak.
42:26Weiter aufgeheizt wird das Plasma dann durch eine Mischung aus elektrischem Strom, elektromagnetischer Strahlung und durch Beschuss mit neutralen Teilchen.
42:34Und sobald das Plasma so heiß ist, dass die Fusion startet, heizt es sich selbst.
42:39Das passiert größtenteils durch die Bewegungsenergie der Heliumkerne, die bei der Fusion entstehen und die im Plasma bleiben.
42:45Und damit man mit der Kernfusion mehr elektrischen Strom erzeugen kann, als man reingesteckt hat, läuft diese Reaktion im besten
42:52Fall so lang wie möglich ab.
42:53Und da taucht auch schon die nächste Hürde auf.
42:56Stand heute liegt der Rekord im Laufenlassen bei 1337 Sekunden.
43:01Das sind gut 22 Minuten und ein klar erkennbares Zeichen an alle Hacker und Hexen.
43:07Aufgestellt wurde dieser Rekord hier, dem südfranzösischen Kernforschungszentrum Cadarache, am 12. Februar 2025.
43:16Diese ganzen Fusionsreaktoren, die im Moment betrieben oder geplant werden, sind im Grunde nur Machbarkeitsstudien.
43:24Sehr große Machbarkeitsstudien.
43:26ITER zum Beispiel, das ist die Anlage, die gerade in Frankreich gebaut wird, die soll auch erstmal nur zeigen, wie
43:32die Energiegewinnung überhaupt funktionieren könnte.
43:35Schwierig ist auch, dass sich ein Fusionsreaktor im Grunde selbst zerstört.
43:40Ja, bei Magnetfusionen und Trägheitsfusionen wird zwar darauf geachtet, dass es keinen direkten Kontakt zwischen Plasma und Reaktorwand gibt, aber
43:49das funktioniert nicht vollständig.
43:51Wenn Deuterium und Tritium verschmelzen, entstehen eben nicht nur Heliumkerne, sondern auch freie Neutronen, die mit hoher Energie aus dem
43:58Plasma rausfliegen.
43:59Die werden eingefangen und deren Energie wird dann ganz vereinfacht gesagt, wie in einem klassischen Kraftwerk, in Strom umgewandelt.
44:07Nur leider führen diese hochenergetischen Neutronen auch dazu, dass die Reaktorwände geschädigt und radioaktiv werden.
44:14Deshalb braucht man Materialien, die möglichst neutronenresistent sind.
44:17Um solche Materialien zu testen, muss man sie mit hochenergetischen Neutronen beschießen.
44:23Die aber entstehen eigentlich nur während einer Kernfusion und die kann man nur dann verlässlich länger durchführen, wenn man Materialien
44:29hat, die möglichst neutronenresistent sind.
44:31Das Einzige, das bisher sehr verlässlich funktioniert, ist die Kernfusionskonstante.
44:36Ihr wisst schon, in 30 Jahren klappt es dann.
44:40Kernfusion klingt für mich immer noch hauptsächlich nach Science Fiction, nach sehr teurer Science Fiction.
44:45Mal sehen, wo wir in 30 Jahren sind. Zum Glück müssen Sie auf die nächste Folge von Quarks nicht so
44:50lange warten.
44:51Ich wünsche Ihnen eine schöne Woche. Bis dahin. Tschüss.
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