FANDOM


Cep1 1 inset.jpg
World Community Grid und Forscher des Department Chemie und Chemische Biologie der Harvard University arbeiten zusammen, um effiziente und günstige Solarzellen aus organischen Molekülen zu entwickeln, die die zukünftigen Energiebedürfnisse der Welt durch erneuerbare Energien decken können.

Für unserer modernen Gesellschaft ist Energie wie der Sauerstoff zum Atmen, der Saft, den wir für fast alle täglichen Bedürfnisse brauchen, einschließlich Essen, Transport und Unterhaltung. Nimmt man die Energie aus Öl, Gas, Kohle, Nuklear-, biologische -, Solar- und Windenergie zusammen, verbraucht die Erde im Durchschnitt 15 Terawatt oder 130 Billionen Kilowatt-Stunden pro Jahr - genug, um 150 Milliarden 100 Watt Birnen zu erhellen!

Im Jahr 2050 wird sich, wenn die Bevölkerung weiter wächst und der Lebensstandard in Entwicklungsländern steigt, der Energiebedarf der Welt auf 30 Terawatt verdoppeln. Die Energieversorgung wird dieser Nachfrage jedoch nicht nachkommen können. Öl und Wasserkraft als Energieressourcen werden knapper, Windenergie ist für unsere Anforderungen nicht ausreichend, und es gibt ernste ökologische Bedenken hinsichtlich Gas, Kohle und Kernkraftenergie.

Als Folge davon fokussieren eine große Anzahl Wissenschaftler ihre Bemühungen auf Bio- und Solarenergie. Aber biologische Energiequellen haben auch Grenzen. Wenn aktuelle Bio-Energiequellen, wie Biodiesel, genutzt würden, müsste man 20% der verfügbaren Erdoberfläche nutzen, um die neue Energienachfrage zu decken, was zu verheerenden ökologischen und sozialen Konsequenzen führen würde. Somit ist Solarenergie die entwicklungsfähigste Option. Die Sonne ist eine überall vorhandene, unermessliche Ressource, dessen Energie mit deutlich weniger Aufstellfläche nutzbar gemacht werden könnte. Mit nur 0,16% der Erdoberfläche könnte man 18 Terawatt an Energie produzieren!

Watt chart.jpg
Allerdings haben Wissenschaftlicher noch nicht das optimale Material gefunden, mit dem man diese gewaltige Menge an Energie in Elektrizität umwandeln kann. Energie in Licht wird mit Geräten in elektrische Energieumgewandelt, die Solarzellen oder Photovoltaik genannt werden. Zur Zeit basieren die meisten Solarzellen auf Silizium-Halbleitertechnologie. Diese konventionellen Solarzellen können 24% des einfallenden Lichts einfangen; unglücklicherweise muss man für die Herstellung von solch effizienten Geräten hohe Temperaturen aufwenden und sie sind schwierig herzustellen, was zu relativ hohen Produktionskosten führt.

Da günstige erneuerbare Energiequellen entwickelt werden sollen, versuchen Wissenschaftler weltweit in Firmen und Universitäten Solarzellen basierend auf organischen Molekülen zu entwickeln, die in erster Linie aus Kohlenstoff und anderen leichten Atomen wie Stickstoff oder Sauerstoff bestehen. Diese Materialien können die elektronischen Eigenschaften von konventionellen Halbleitern mit den exzellenten mechanischen Eigenschaften und Verarbeitungseigenschaften von Polymeren (oder Plastik) verbinden.

Auch wenn diese organischen Solarzellen nicht die selbe hohe Effizienz wie die aus Silizium haben (6,5% des einfallenden Sonnenenergie können laut Nobelpreisträger Alan Heeger (Professor der Physik an der University of California in Santa Barbara) eingefangen werden) chemisch geändert werden, um ihre Effizienz zu erhöhen. Freilich ist die Anzahl von potentiellen Molekülen, die in organischen Solarzellen genutzt werden können, nur durch die Vorstellungskraft des Chemikers begrenzt. Dabei sei erwähnt, dass organische Moleküle in unzähligen Weisen miteinander verbunden werden können, um hunderte Millionen unterschiedlicher Moleküle zu erschaffen. Während einige dieser Moleküle nicht brauchbar sein werden, könnten eine Hand voll Moleküle die Antwort auf die globale Energienachfrage bieten.


World Community Grid und das Saubere Energie Projekt Bearbeiten

World Community Grid und das Saubere Energie Projekt bauen ein virtuelles Labor zusammen, um tausende von organischen Verbindungen zu erschaffen, von denen die vielversprechensten der weiteren Forschung zur Verfügung gestellt werden. Mit der Hilfe des World Community Grids werden neue Moleküle mit gewissen Eigenschaften in Software (also virtuell) designt werden, anstatt dass die Moleküle synthetisiert und in einem chemischen Experiment getestet werden müssen. So wird nicht durch die Auswirkung von Sonnenlicht auf real existierende Moleküle getestest, sondern Forschern der Aspuru-Guzik Gruppe der Harvard University ist es möglich auf die berechneten Moleküleigenschaften zu gucken und ihre Performanz als Solarzellen einzuschätzen. Um erfolgreich zu sein, muss die höchstmögliche Genauigkeit mit aktuellen PC-gestützen chemischen Methoden erreich werden - und das bei 10.000en von Molekülen.

Cep1 3.jpg
Kunststoff wird aus Polymeren hergestellt - chemische Verbindung, hergestellt aus tausenden von Wiederholungen eines Moleküls verbunden wie eine Kette. Das Projekt wird damit beginnen eine handvoll von Strukturmotiven auszuwählen, Veränderung dieser durch chemische Substituenten und Änderung der Größe der geänderten Motive; das führt zu zehntausenden von Verbindungen, die untersucht werden müssen. Die erste Phase wird es Forschern erlauben die allgemeinen elektronischen Eigenschaften dieser Moleküle zu bestimmen.

Nach diesem Stadium werden Wissenschaftler in der Lage sein, einige dutzent vielversprechender Kandidaten auszuwählen. Diese Kandidaten werden sehr detailliert simuliert, so dass ihre Energietransport Eigenschaften (inkl. der Effekte von Temperatur und Umgebung) erforscht werden.

Die PCs der World Community Grid Freiwilligen werden die quantenmechanischen und klassischen Eigenschaften jedes Moleküls berechnen, um zu bestimmen welche die besten Kandidaten für die nächste Generation von lichtsammelnden Geräten sein wird.

Nachdem die gewaltigen Berechnung vollständig sind, wird man in der Lage sein einige wenige Finalisten zu identifizieren, die real im Labor weitere Tests bestehen müssen.

Schließlich erwarten die Wissenschaftler, dass mit dem World Community Grid Materialen kreiert werden können, die als effizient produzierte und günstige Solarzellen genutzt werden können, um so unsere zukünftigen Energiebedürfnisse zu decken.

Störung durch Adblocker erkannt!


Wikia ist eine gebührenfreie Seite, die sich durch Werbung finanziert. Benutzer, die Adblocker einsetzen, haben eine modifizierte Ansicht der Seite.

Wikia ist nicht verfügbar, wenn du weitere Modifikationen in dem Adblocker-Programm gemacht hast. Wenn du sie entfernst, dann wird die Seite ohne Probleme geladen.

Auch bei FANDOM

Zufälliges Wiki