Vaclav Smil: Ideen eines Genies, das den Planeten retten kann

Vaclav Smil, Ideen, die die Welt verändern können

Der Weg wurde vom Umweltschützer angelegt Vaclav Smil, Forscher an der University of Manitoba in Kanada, Autor des Buches "Erfindung und Innovation: Eine kurze Geschichte von Hype und Scheitern", in dem er jenen misstraute, die außergewöhnliche und unerreichbare Erfindungen versprechen, seine „Wunschliste“ zur Rettung der Welt aufstellte und seine Füße in der Realität verankert hielt. Er hat mehr als 40 Bücher und fast 500 Artikel über Energie, Umwelt und Technologie geschrieben.. 2010 wurde er vom Foreign Policy Magazine zu einem der Top 100 Global Thinkers ernannt und 2014 wurde er Mitglied des Order of Canada. Für Einaudi veröffentlicht Die Zahlen lügen nicht. Kurzgeschichten, um die Welt zu verstehen (2021 und 2023) und Wie die Welt wirklich funktioniert. Energie, Lebensmittel, Umwelt, Rohstoffe: Antworten aus der Wissenschaft (2023).

„Die wichtigsten Neuerungen beziehen sich meiner Meinung nach – erklärt er – auf eine Reihe von Themen, die wir dringend angehen müssen. Sie konzentrieren sich auf Bereiche, die die größten Auswirkungen auf das menschliche Wohlergehen und die Umwelt haben werden und wo es bereits einen Schatz an Wissen gibt, auf dem man aufbauen kann.“

Was brauchst du jetzt wirklich?

Befreien Sie sich von fossilen Brennstoffen für den Transport und dafür brauchen Sie Superbatterien, die effizienter genug Strom für die Transportmittel speichern: Lithium-Ionen-BatterienSie werden heute zur Stromversorgung von Elektroautos, Mobiltelefonen, Laptops und anderen tragbaren elektronischen Geräten verwendet und sind derzeit Ihre beste Wahl. Der beste Typ auf dem Markt hat eine Energiedichte von 755 Wh/l, während das kalifornische Unternehmen Amprius Technologies eine neue Generation von Lithiumbatterien entwickelt, die 1150 Wh/l speichern können.

Warum werden immer mehr Lithium-Ionen-Akkus eingesetzt?

Nehmen wir als Beispiel die Lithium-Ionen-Akkus von Elektrofahrrädern:

LITHIUM-IONEN (Li-Ion)-Batterien sind heute die am weitesten verbreitete Technologie in der Welt der Elektrofahrräder, da sie dank ihrer Leistungsgewicht, kann mit einer einzigen Aufladung lange Strecken zurücklegen, Gewichtsreduzierung um 60 % gegenüber klassischen Bleibatterien.

Sie haben eine sehr geringe Selbstentladung und haben nicht den sogenannten „Memory-Effekt“ durch häufiges Aufladen. Die interne Steuereinheit (BMS) verwaltet die Spannung jeder einzelnen Zelle sowohl in der Entlade- als auch in der Ladephase, um nicht den gesamten Akkupack zu beschädigen.

Tauziehen zwischen Energien

Doch trotz der Verbesserungen bleibt die Energiedichte von Batterien weit unter der der flüssigen Kraftstoffe, die nach wie vor den Transport dominieren: Benzin erreicht 9600 Wh/l, Kerosin 10.300 Wh/l, Diesel i 10.700 Wh/l. Deshalb, es sollte möglich sein, die Lücke zwischen der Energiedichte von Batterien und fossilen Brennstoffen zu schließen.

In den letzten 50 Jahren hat sich die maximale Energiedichte der verwendeten Batterien verfünffacht. Wenn wir diesen Wert die nächsten 50 Jahre beibehalten, werden wir 3750 Wh/l erreichen. Ein Ergebnis, das den Schwertransport auf der Straße und auf dem Wasser mit Elektrofahrzeugen erleichtern würde, aber immer noch nicht ausreichen würde, um eine elektrisch angetriebene Boeing 787 anzutreiben.

Die Kraft der Hülsenfrüchte

Was die Landwirtschaft betrifft, so ist die Herausforderung nicht geringer, wenn sie nachhaltig sein soll. Es handelt sich um eine Aktivität mit sehr hohen Auswirkungen aufgrund des Wasserverbrauchs, der Landnutzung und der Freisetzung umweltschädlicher stickstoffhaltiger Düngemittel. Eine Schlüsselinnovation wäre laut Smil die Fähigkeit, Pflanzen zu entwickeln, die keine chemischen Düngemittel benötigen (im Jahr 2020 erhielten landwirtschaftliche Flächen 113 Millionen Tonnen, 40 % mehr als im Jahr 2000): Es handelt sich um Pflanzen, die in der Lage sind, Nitrate auf natürliche Weise als Leguminosen aufzunehmen tun, die sich symbiotische Mikroorganismen zunutze machen, die an den Wurzeln haften. Der Schlüssel wäre Leguminosengene zu isolieren, die eine Stickstofffixierung ermöglichen, und auf Getreide- und Gemüsepflanzen zu übertragen.

produktive Photosynthese

Wir brauchen auch eine produktivere Photosynthese – Pflanzen sind wirklich ineffizient bei der Umwandlung von Sonnenenergie in Biomasse. Nur die Hälfte der Sonnenstrahlung, die eine Pflanze erreicht, kann für die Photosynthese selbst genutzt werden., ein Prozentsatz, der nach Abzug des von den Blättern reflektierten Lichts auf 44 % sinkt. Schritt für Schritt wird am Ende geschätzt, dass nur 4,5 % der Sonnenenergie in Kohlenhydrate umgewandelt werden.

Daher würde selbst eine relativ kleine Verbesserung einen großen Unterschied in den Ernteerträgen und folglich in der globalen Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln bewirken, um eine Bevölkerung, die bis 10.000 2050 Milliarden erreichen könnte, angemessen zu ernähren. Daher sollte die Forschung funktionieren Verbesserung des BiomassesyntheseprozessesB. durch die Identifizierung der Gene, die Wurzeln beim Sammeln von Wasser und Nährstoffen effizienter machen, und deren Einbau in die DNA aller Pflanzen, die als interessant erachtet werden. Es wäre auch notwendig, Pflanzen mit höheren Erträgen und schnellerem Wachstum auszuwählen.

Die Illusion von Vaclav Smil und selbstreinigende Photovoltaikanlagen

Erneuerbares Thema, für jedermann erreichbar. Smil denkt an selbstreinigende Photovoltaikanlagen, die als Farbe auf Wänden und als Glas in den Fenstern von Gebäuden aufgetragen werden können. Photovoltaikanlagen, die Sonnenenergie in Strom umwandeln, können an jedem sonnigen Standort installiert werden. Die fortschrittlichsten Versionen behalten ihre Leistung für mindestens 20 Jahre.

Das Ideal wäre daher, die Städte mit diesen Systemen auszustatten, dPhotovoltaikbeschichtungen entsorgen in jeder städtischen Oberfläche anzuwenden, um den erzeugten Strom in die lokalen Netze einzuführen. Natürlich ist es ein Spiel, wenn diese Liner auch selbstreinigend sind, damit sie auf lange Zeit funktionsfähig bleiben.

Wir kommen dem Traum von Vaclav Smil näher: Solarfenster, die Strom erzeugen, sind bereits auf dem Markt. Ein symbolträchtiges Beispiel ist die Firma Pilkington, die selbstreinigende Fenster herstellt, deren photokatalytische Beschichtungen mit Sonnenlicht reagieren, um Schmutz aufzubrechen und zu lösen. Der nächste Schritt wird darin bestehen, diese Materialien erschwinglich und anpassungsfähig zu machen, damit sie für jedermann zugänglich sind.

Die Anfänge von Photovoltaikglas…

La Geschichte des Photovoltaikglases begann vor drei Jahren, als das Forscherteam vom Fachbereich Materialwissenschaften an der Universität Mailand-Bicocca Ihm gelang ein Unterfangen, das vielen wie Science-Fiction erscheinen mag. Das Team kündigte die Ankunft von photovoltaischem Glas an, das dazu in der Lage ist Strom durch Licht erzeugen .

Diese Art von Solarsystem lässt sich nahtlos in die Architektur großer Gebäude und darüber hinaus integrieren. Der Unterschied zu Normalglas liegt in der Zugabe von optisch aktive Materialien , Nanokügelchen, die Licht absorbieren und als Energie wieder abgeben. Die Platten werden in a eingesetzt dreischichtige Doppelverglasung und garantieren die thermoakustische Isolierung und den Schutz der Photovoltaikvorrichtung vor der Umgebung.

Welche Vorteile bieten Photovoltaikfenster?

Las Ventanas mit Glas PV integrado bieten mehrere Vorteile, tatsächlich sind sie Strukturen ziemlich stabil, ohne negative Auswirkungen auf den Widerstand. Darüber hinaus reduzieren sie die natürliche Strahlung des Hauses nicht übermäßig, da sie garantieren bis zu 80 % Transparenz. Im Gegenteil, sie sorgen für eine ziemlich hohe Leistung, mit der sie gemacht sind Ökologische Materialien, haben niedrige Kosten und ermöglichen größere Energieeinsparungen in Ihrem Haus.

Welche Nachteile hat Photovoltaikglas?

Wie jedes Produkt hat auch Photovoltaikglas seine Nachteile. Letzteres kann in Bezug auf gesehen werden Leistungsfähigkeit , tatsächlich kann ein herkömmliches Photovoltaiksystem entsprechend der Sonneneinstrahlung ausgerichtet und geneigt werden. Photovoltaik-Fenster hingegen immer aufrecht stehen und diese Position reduziert die Energieproduktion im Vergleich zu einem klassischen Paneelsystem.

echte grüne Kunststoffe

Wir brauchen auch einen wirklich „grünen“ Kunststoff. Die weltweite Kunststoffproduktion beträgt fast 400 Millionen Tonnen pro Jahr, von denen fast alles auf Mülldeponien landet. Nur ein geringer Teil wird recycelt und dafür, so Smil, sei es notwendig, wirklich biologisch abbaubaren Kunststoff im industriellen Maßstab und mit kostengünstigen Verfahren herzustellen, beispielsweise aus Abfallstoffen oder hergestellt durch Mikroorganismen.

planetarisches Fieber

Gegen das Planetenfieber – fügt der Gelehrte hinzu – ist nicht ausgeschlossen, dass wir eines Tages auf einen „riesigen Sonnenschirm“ zurückgreifen müssen, der im Weltraum angebracht wird und in der Lage ist, zwischen 1 und 2 % des Sonnenlichts abzulenken. Diese Barriere müsste etwa 1,5 Millionen Kilometer entfernt an der Stelle zwischen Sonne und Erde geparkt werden, wo sich ihre Gravitationskräfte aufheben, damit die Struktur in einer stabilen Position bleibt. Im Moment ist dies ein umstrittenes und teures Vorhaben und Smil sieht es als „Scherz“ an, wenn die CO2-Emissionen nicht ausreichend reduziert werden.

Aber das ist noch nicht alles für Vaclav Smil...

Die dringenden und möglichen Innovationen enden hier nicht, schließt Smil. Sein Buch soll ein beruhigender Bericht darüber sein, wie Technologie und Kreativität entscheidend sein können, um das große Drama der Gegenwart zu lösen: den Klimawandel.