SIEMENS

Solarpark (Illustration): Die neuen Module haben einen Rekord-Wirkungsgrad von rund 34 Prozent.

Der Photovoltaik-Hersteller Semprius mit Sitz in Durham, North Carolina, USA, hat für seine hochkonzentrierenden Photovoltaik-(PV)-Module einen Rekord-Wirkungsgrad von 33,9 Prozent erreicht. Das heißt, sie wandeln mehr als ein Drittel der eingestrahlten Sonnenenergie in Strom um. Klassische PV-Module aus mono- oder polykristallinem Silizium erreichen heute etwa 20 beziehungsweise 16 Prozent Wirkungsgrad. Siemens ist an der Start-up-Firma Semprius beteiligt und will die Technologie weiterentwickeln. Ab Mitte 2012 soll die Serienfertigung der Module anlaufen. Der Rekord wurde unter standardisierten Testbedingungen in einem Projekt mit dem spanischen Instituto de Sistemas Fotovoltaicos de Concentración und der Universität Madrid gemessen. Die hochkonzentrierenden PV-Module von Semprius haben eine Glasabdeckung mit eingearbeiteten Linsen. Die Linsen fokussieren die Sonnenstrahlen, so dass das PV-Panel nicht vollständig aus Halbleitermaterial bestehen muss. Stattdessen besitzt es ein kostengünstiges Substrat, auf dem kleine Solarzellen mit Abmessungen einer Bleistiftspitze (etwa 0,5 mm2) aufgebracht sind. Dank der Linsen wird eine 1000-fache Konzentration der Sonnenstrahlung erreicht – die Wärme wird durch das Substrat abgeleitet. Ideal sind solche Solarzellen für eine direkte Sonneneinstrahlung mit automatischer Nachführung der Module. Basis ist ein von Semprius entwickeltes Verfahren, mit dem sich winzige Solarzellen kostengünstig auf das Substrat montieren las-sen: Statt Chip für Chip zu transferieren, überträgt ein spezielles Druckmodul bis zu 1000 Zellen pro Arbeitsschritt. Die Solarzellen bestehen aus mehreren Schichten von III-V-Halbleitern wie Gallium?-Arsenid. Im Labor erreichen die in den Semprius-Modulen verwendeten Solarzellen sogar schon einen Wirkungsgrad von 41 Prozent.

Geringer Anteil an Seltenen Erden: neues Magnetmaterial

Viele Produkte wie Elektromotoren oder Hochleistungsmagnete sind auf Metalle der seltenen Erden angewiesen, die derzeit zu 97 Prozent aus China kommen. Siemens und die RWTH Aachen haben ein gemeinsames Forschungsprojekt gestartet, bei dem es darum geht, Methoden und Verfahren zu entwickeln, wie sich solche Stoffe effizient und mit geringen Umweltbelastungen gewinnen lassen. Für die strategische Kooperation – den ersten sogenannten Siemens-Forschungs-bereich an einer Universität – stellt Siemens sechs Millionen Euro zur Verfügung. In den nächsten vier Jahren sollen mindestens neun Dissertationen entstehen. Beteiligt sind vier Lehrstühle der RWTH Aachen, das Forschungszentrum Jülich sowie Experten des Siemens-Sektors Industry. Siemens will die Abhängigkeit von knappen oder teuren Rohstoffen wie den Seltenerdmetallen reduzieren und verfolgt dazu parallel verschiedene Ansätze. So arbeiten auch Wissenschaftler der Corporate Technology an Strategien zur effizienteren Nutzung, Wiederverwertung und Substitution. Sie analysieren bestehende Versorgungsrisiken und entwickeln neue Materialien oder Recyclingprozesse.

Megaspannung: der neue Schalter arbeitet bei 1,2 Millionen Volt.

Siemens hat in seinem Werk in Aurangabad, Indien, den weltweit ersten Leistungsschalter entwickelt, der bei Spannungen von 1,2 Millionen Volt arbeitet. Solche Ultrahochspannungen erhöhen die Übertragungskapazität von Stromleitungen und bieten so die Möglichkeit, auf relativ wenigen Trassen große Mengen elektrischer Energie über weite Entfernungen zu transportieren. Leistungsschalter werden in Umspannwerken eingesetzt, um einzelne Stromleitungen zu- oder abzuschalten. Der neue Schalter ist für eine Testinstallation im indischen Bina bestimmt. Indien setzt auf die Ultrahochspannungs-Technik, um seine Ballungsräume mit elektrischer Energie aus den Gebirgsregionen zu versorgen. Die Testtrasse mit 1,2 Megavolt kann 8.000 Megawatt elektrische Leistung übertragen. Sie hat damit mehr als doppelt soviel Kapazität wie die bisher eingesetzten 800-Kilovolt-Leitungen. Von Ultrahochspannung spricht man bei Wechselspannungen über einer Million Volt oder bei Gleichspannungen über 800 Kilovolt. Die hohen Spannungen machen die Übertragung von Elektrizität effizienter, weil sie die Verlustleistung reduzieren.

Rekord: Die neue OLED liefert 32 Lumen Licht pro Watt.

Eine flexible organische Leuchtdiode (OLED) von Osram erreicht die derzeit höchsten Effizienzwerte. Bei OLED handelt es sich wie bei LED um Materialien, die Strom in Licht umwandeln. Während LED Licht punktförmig abgeben, erzeugen die leuchtenden Kunststoffe der OLED-Panels flächiges Licht. Seit zwei Jahren gibt es OLED-Produkte in Form von Lichtkacheln. Biegsame Varianten sind noch in der Entwicklung. Forscher von Osram stellten nun im Labor eine elf mal drei Zentimeter große, weiß leuchtende flexible OLED her, die pro Watt elektrischer Leistung 32 Lumen Licht liefert. Damit ist sie bereits effizienter als eine Halogenlampe. Gemessen wurde der Rekordwert unter anwendungsnahen Bedingungen ohne Linsen oder andere Maßnahmen zur Steigerung der Lichtausbeute. Eine technische Herausforderung bei flexiblen OLED ist der Schutz der nur einen halben Mikrometer dünnen Leuchtschicht vor Sauerstoff und Feuchtigkeit. Erreicht wurde dies mit einem speziellen Dünnschichtverfahren und einer biegsamen Stahlfolie, die – dünn wie ein Blatt Papier – die Glasscheibe auf der Rückseite ersetzt.

Ohne Fahrer: Die U-Bahn-Linie 1 fährt vollautomatisch.

Die Pariser Verkehrsbetriebe RATP stellen derzeit die Linie 1 der Metro auf einen vollautomatischen und damit fahrerlosen Betrieb um. Siemens verantwortet dabei die Modernisierung der Automatisierungstechnik. Das neue System arbeitet energieeffizienter und ermöglicht eine verbesserte Zugfolge von 85 statt bisher 105 Sekunden. Die Linie 1 ist mit bis zu 725.000 Fahrgästen täglich die am stärksten befahrene Linie in Paris und führt an Sehenswürdigkeiten wie dem Louvre oder dem Triumphbogen vorbei. Die Installation der Leittechnik und des Telekommunikationssystems, die Ausrüstung der Fahrzeuge und die Ausstattung der neuen Leitzentrale erfolgt parallel zum normalen Betrieb. Derzeit werden nacheinander alte gegen neue Züge ausgetauscht. Im März 2012 fuhren bereits 14 Züge auf der Linie 1 fahrerlos. Anfang des Jahres 2013 sollen alle neuen 49 U-Bahn Züge mit Automatisierungstechnik ausgerüstet sein, so dass die volle Transportkapazität erreicht wird. Die Taktfrequenz der Züge lässt sich dann flexibel an den Bedarf anpassen.