50 Ideen für eine bessere Welt : Auf der Suche nach sauberer Energie

Der Kampf gegen den Klimawandel droht verloren zu gehen. Wir Menschen produzieren mehr Treibhausgase als je zuvor. 2010 waren es 33,5 Milliarden Tonnen – fast sechs Prozent mehr als 2009. Entspannung ist nicht in Sicht. Im Gegenteil: Laut einer Studie steigt allein der globale Energieverbrauch bis 2035 um weitere 53 Prozent. Doch es gibt Hoffnung. Überall auf der Welt forschen Unternehmen an sauberen Strom-, Wärme- und Treibstoffquellen. Hier die spannendsten Entwicklungen.

Bisher müssen Windräder auch auf dem Wasser auf festen Fundamenten stehen, Nun hat das Start-Up Sway gezeigt, wie es auch gehen kann: Seine Turbinen schwimmen.

Foto: dpa

Schwimmende Kraftwerke

Ganze 13 Meter hoch und nur ein paar Kilowatt stark – es ist ein mickriges Windrad, das seine Flügel dort vor der norwegischen Küste dreht. Doch die Technik, die das norwegische Startup Sway im Meer vor Bergen testet, ist revolutionär: Die Turbine hat kein Fundament – sie schwimmt. Sie kann daher auch in tiefen Gewässern, weit vor der Küste, vor Anker gehen. Windkraft auf offenem Meer – mehrere europäische Unternehmen arbeiten an dieser Idee. Und das ist nicht die einzige Energieerzeugungstechnik, die das Wasser erobert. In Italien und Indien entstehen schwimmende Fotovoltaikanlagen. Sogar Wellenkraftwerke, die wie Bojen auf dem Wasser treiben, sind in Arbeit.

Damit werden völlig neue Flächen jenseits des Festlands für die Stromerzeugung erschlossen. In Gebieten mit bis zu 200 Meter Wassertiefe wäre allein in Europa genug Platz, um mit Windturbinen 8000 Terawattstunden Strom zu produzieren, hat Jochen Bard berechnet, Meeresenergieexperte vom Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik in Kassel. Das wäre mehr als doppelt so viel, wie alle EU-Bürger 2010 verbrauchten. Unterwasserstromkabel, die die Energie Hunderte Kilometer ans Land transportieren, sind heute schon in Offshore-Windparks erprobt.

Technisch funktionieren schwimmende Windräder wie eine Boje: Die Luft im Innern des Trägermastes sorgt für Auftrieb, und der Ballast am unteren Ende hält das Windrad aufrecht. Mehrere Anker am Meeresgrund wiederum sorgen dafür, dass es nicht wegschwimmt. Damit die Technik einen tatsächlichen Beitrag zur Stromerzeugung leisten kann, muss die Konstruktion so stabil werden, dass sie auch 20 Meter hohen Riesenwellen trotzen kann.

Solarzellen gehören in der Stadt von Morgen zu den wichtigsten Technologien bei der Energiegewinnung. Die Integration in die Gebäudehüllen spart Material und verbilligt den Sonnenstrom.

Illustration: Javier Martinez Zarracina

Foto: WirtschaftsWoche

Strom erzeugende Straßen gehören zu der Vision des amerikanischen Startup Solar Roadways. Die Oberfläche besteht aus einem extrem harten Glas, darunter befinden sich Solarzellen.

Im US-Bundesstaat Idaho wurde so der erste Strom erzeugende Parkplatz aus Solarmodulen gebaut.

Illustration: Javier Martinez Zarracina

Foto: WirtschaftsWoche

Durch transparente Farbstoffsolarzellen können zusätzlich Fassadenflächen zur Energiegewinnung genutzt werden. Das australische Solarunternehmen Dyesol und der US-Glashersteller Pilkington wollen bereits in wenigen Jahren damit beginnen, Glas mit Solarzellen aus Farbstoffen zu bedrucken.

Illustration: Javier Martinez Zarracina

Foto: WirtschaftsWoche

Einzelne Haushalte können sich zukünftig durch Kleinwindräder, die sich leicht auf Hausdächern und an Balkonbrüstungen montieren lassen, mit Strom versorgen.

Der Branchenverband RenewableUK rechnet damit, dass in England bis 2020 Kleinwindräder mit einer Gesamtleistung von 1,3 Gigawatt installiert sein werden - so viel wie ein großes Atomkraftwerk derzeit produziert.

Illustration: Javier Martinez Zarracina

Foto: WirtschaftsWoche

Elektroautos könnten in den zukünftigen Megacities direkt am Parkplatz aufgeladen werden - durch Windenergie. Sanya Skypump heissen diese Windturbinen, die vom New Yorker Kleinwindanlagen-Startup Urban Green Energy entwickelt wurden.

Illustration: Javier Martinez Zarracina

Foto: WirtschaftsWoche

Selbst Biomasse lässt sich in den Städten zur Energiegewinnung nutzen. Durch Fermentierungsanlagen wird aus dem angefallenen Müll Biogas erzeugt - womit sich wiederum gasbetriebene Fahrzeuge antreiben lassen. Zudem...

Illustration: Javier Martinez Zarracina

Foto: WirtschaftsWoche

...lässt sich das gewonnene Biogas problemlos in das Gasleistungsnetz mischen. So können auch hocheffiziente Blockheizkraftwerke betrieben werden, die dann in den Kellern von Gebäuden Wärme und Strom erzeugen.

Illustration: Javier Martinez Zarracina

Foto: WirtschaftsWoche

Selbst Algen lassen sich in der Megacity zur Treibstoffgewinnung nutzen. In speziellen Tanks, die auf Dächern oder Grünflächen montiert werden könnten, werden Miniorganismen gezüchtet, die dann mit chemischen Methoden in Öl oder Gas umgewandelt werden. Wissenschaftler der Uni Bielefeld testen momentan eine Methode, bei der Algen aus Sonnenlicht und Wasser Wasserstoff produzieren. So kann umweltfreundlicher Treibstoff gewonnen werden, mit dem...

Illustration: Javier Martinez Zarracina

Foto: WirtschaftsWoche

...Brennstoffzellenautos angetrieben werden können, die in der Megacity von Morgen zum normalen Stadtbild gehören. Luftverschmutzung und Smog könnte so entgegengewirkt werden.

Illustration: Javier Martinez Zarracina

Foto: WirtschaftsWoche

Auch die Wasserkraft soll in die urbanen Zentren zurückkehren - durch schwimmende Bojen, die mithilfe der Flussströmung Strom erzeugen. Das österreichische Startup Aqua Libre hat solche Strom-Bojen entwickelt - 2013 sollen sie in Serienfertigung gehen.

Illustration: Javier Martinez Zarracina

Foto: WirtschaftsWoche

Ein wichtiges Kriterium beim Energie-Management der Städte der Zukunft ist es, Energie nicht nur zu erzeugen, sondern auch wieder zu verwerten. So hat das Schweizer Unternehmen Rabtherm ein Kanalrohr entwickelt, dass die Wärme des Schmutzwassers auf einen Wasserkreislauf in einer zweiten Rohrleitung überträgt. Durch einen Wärmetauscher wird die gewonnene Energie in eine nahegelegene Gebäudeheizung gespeist - 70 Prozent des Heizöls sollen somit gespart werden.

Illustration: Javier Martinez Zarracina

Foto: WirtschaftsWoche

Wärme kann sogar auf Rädern verschickt werden. So hat das Dortmunder Startup LaTherm einen Container entwickelt, der mit Wärmespeichermaterial gefüllt ist. Abwärme von Gebäuden, die bisher ungenutzt durch den Schornstein ging, kann auf diese Weise gesammelt und wiederverwertet werden. In Dortmund wird so die Abwärme einer Deponiegasanlage dazu verwendet, die Heizungsanlage eines nahegelegenen Schwimmbads zu speisen.

Illustration: Javier Martinez Zarracina

Foto: WirtschaftsWoche

Kraftwerks-Bojen und schwimmende Solarmodule

Das US-Startup Ocean Power Technologies will unterdessen die Wellen selbst zur Stromerzeugung nutzen – mithilfe haushoher Bojen, die das Auf und Ab der Meeresoberfläche mithilfe eines Generators in Elektrizität umwandeln. Das maritime Kraftwerk ist für Gebiete mit bis zu 50 Meter Wassertiefe konstruiert. Ein Prototyp, der vor der Küste Schottlands schwimmt, leistet immerhin bis zu 150 Kilowatt. Meeresparks aus Hunderten von Anlagen könnten eines Tages kleine Kohlekraftwerke ersetzen, hoffen die Erfinder.

Sie könnten dann ganze Städte mit Strom versorgen. Die Stromerzeugungskosten sollen mit 15 US-Cent pro Kilowattstunde unter den Kosten heutiger Offshore-Windkraftwerke liegen.

Eine andere Technik testet das Forschungsinstitut Scienza Industria Tecnologia im italienischen Navacchio auf einem kleinen See in der Toskana: Dutzende Solarmodule sind auf einem Ponton montiert, alle im schrägen Winkel dem Himmel zugeneigt. Das schwimmende Kraftwerk dreht sich nach der Sonne und wird durch Wassersprinkler gekühlt. Beides soll die Stromausbeute gegenüber Solarkraftwerken auf dem Land um zwei Drittel erhöhen.

Staudammbetreiber könnten ihre Seen mit solchen Fotovoltaikanlagen bedecken – und damit den Gesamtstromertrag ihrer Kraftwerke mindestens verdoppeln. Scheint die Sonne, fließt Sonnenstrom ins Netz, abends springen die Wasserturbinen an.

Bisher fahren Elektroautos mit Lithium-Ionen-Akkus. Das soll sich, wenn es nach Winfried Wilcke geht, ändern. Seine Batterien können "atmen" und haben dadurch eine größere Reichweite.

Foto: REUTERS

Schwierige Löschung von Windrad-Bränden

Die schmalen, hohen Windmasten sind bei einem Brand kaum zu löschen. Deshalb lassen Feuerwehrleute sie meist kontrolliert ausbrennen – wie im April in Neukirchen bei Heiligenhafen (Schleswig-Holstein).

Foto: dpa

Tiefflughöhe steigt

Die Bundeswehr hat die Höhe bei nächtlichen Tiefflügen angepasst. Wegen Windradmasten kann die Tiefflughöhe bei Bedarf um 100 Meter angehoben werden. Der Bundesverband Windenergie (BWE) begrüßt, dass dadurch Bauhöhen von bis zu 220 Meter realisiert werden können. Die Höhe des derzeit höchsten Windradtyps liegt bei etwa 200 Metern.

Foto: dpa

Dieselverbrauch durch Windräder

Viele neue Windkraftanlagen entstehen – ohne ans Netz angeschlossen zu sein. Solange der Netzausbau hinterherhinkt, erzeugen die Windräder keine Energie, sondern verbrauchen welche. Um die sensible Technik am Laufen zu halten, müssen Windräder bis zu ihrem Netzanschluss mit Diesel betrieben werden. Das plant etwa RWE bei seinem im noch im Bau befindlichen Offshore-Windpark „Nordsee Ost“.

Foto: AP

Stromschläge für Feuerwehrleute

Solarzellen lassen sich meist nicht komplett ausschalten. Solange Licht auf sie fällt, produzieren sie auch Strom. Bei einem Brand droht Feuerwehrleuten ein Stromschlag, wenn sie ihren Wasserstrahl auf beschädigte Solarzellen oder Kabel halten. Diese Gefahr droht nicht, wenn die Feuerwehrleute aus sicherer Entfernung den Wasserstrahl auf ein Haus richten – aber, wenn sie dabei ins Haus oder aufs Dach gehen. Stromschlagsgefahr gibt es ebenso für Feuerwehrleute, wenn sie nach einem Straßenunfall Personen aus einem beschädigten Elektroauto bergen müssen.

Foto: AP

Störende Schatten

Windräder werfen Schatten – manche Anwohner sehen darin eine „unzumutbare optische Bedrängung“, wie es das Verwaltungsgericht Gelsenkirchen ausdrückte. Es gab einer Klage recht, die gegen ein Windrad in Bochum gerichtet war. Im Februar wies das Bundesverwaltungsgericht die Revision des Investors ab. Das Windrad wird nun gesprengt.

Foto: dpa

Gestörte Navigation

Auf hoher See wird es voll. Windparks steigern nicht nur das Kollisionsrisiko mit Schiffen. Die Rotoren stören auch das Radarsystem. Der Deutsche Nautische Verein schlägt daher vor, dass Windparks nur genehmigt werden, wenn die Betreiber auch neue Radaranlagen an den Masten installieren.

Foto: dapd

Windrad-Lärm

Windräder drehen sich nicht nur, dabei machen sie auch Geräusche. Je stärker der Wind, desto lauter das Windrad – und das wollen viele Bürgerinitiativen nicht hinnehmen. Ein Beschwerdeführer aus dem westfälischen Warendorf erreichte im September 2011 vorm Verwaltungsgericht Münster zumindest, dass eine Windkraftanlage nachts zwischen 22 und 6 Uhr abgeschaltet wird.

Foto: dpa

Winfried Wilcke will mit seinem Forscherteam den „Mount Everest der Batterietechnik“ besteigen, sagt er. Der deutsche Physiker arbeitet beim amerikanischen IT-Riesen IBM und erforscht neuartige Lithium-Luft-Batterien. Das Ziel des sogenannten Battery 500 Projects ist, einen Stromspeicher zu schaffen, der ein Mittelklasseauto 800 Kilometer weit bringt. Die Batterien müssten dafür eine ähnliche Energiedichte aufweisen wie Benzin oder Diesel. Gelingt das, könnten Batterien den Sprit aus Erdöl ersetzen.

Die hohe Energiedichte will Wilcke erreichen, indem er die Lithium-Ionen in der Batterie mit dem Sauerstoff aus der Umgebungsluft statt wie bisher mit Kohlenstoff reagieren lässt. Die Luft wird in den Akku eingesaugt, die folgende chemische Reaktion setzt

Strom frei. Der treibt das Auto an. Schließt der Fahrer den Wagen an die Steckdose an, entweicht während des Ladevorgangs die Luft wieder aus dem Akku. Forscher sprechen deshalb von einer atmenden Batterie.

Bis 2020 will IBM den Superakku marktreif haben. Ein Erfolg Wilckes würde einen unglaublichen Entwicklungssprung in der Batterietechnik bedeuten. Denn die heute üblichen Lithium-Ionen-Akkus erschlaffen spätestens nach etwa 150 Kilometern.

Schaltet der Fahrer an kalten Winter- oder an heißen Sommertagen die Heizung oder Klimaanlage an, schrumpft die Reichweite abermals.

Strom aus dem Strom

Das Start-Up Solar Roadways sieht in den Straßen die Kraftwerke von morgen. Zukünftige Straßen sollen mit Solarmodulen gebaut werden.

Foto: REUTERS

Mannshohe Turbinen, tonnenschwere Generatoren: Heutige Wasserkraftwerke sind groß und teuer. Karl Reinhard Kolmsee hat mit seinem Unternehmen Smart Hydro Power in Feldafing am Starnberger See jetzt eine kleine Variante entwickelt: schwimmende Kleinstwasserkraftwerke, die bis zu 35 Kilowatt leisten. Sie sollen Siedlungen am Amazonas oder in der Wildnis Kanadas, die keinen Zugang zum öffentlichen Energienetz haben, mit Strom versorgen. Die Minikraftwerke sind zudem billiger und umweltfreundlicher als die dort bisher eingesetzten Dieselgeneratoren. Kolmsee schätzt den Markt auf rund 100 000 Anlagen jährlich.

Laden bei 160 Stundenkilometern

Wenn es nach Forschern der kalifornischen Eliteuniversität Stanford geht, können Elektroautos in Zukunft während der Fahrt ihren Akku laden. Die Kalifornier entwickeln eine Technik, mit der Autobahnen zu Stromschienen werden, die Energie drahtlos an die darüber fahrenden Autos funken. Dazu müssten sowohl im Asphalt als auch am Boden des Autos Metallspulen angebracht werden, die Energie durch die Luft übertragen, wenn sie in die gleiche Schwingung versetzt werden. 10 Kilowatt Leistung ließen sich so übertragen, schreiben die Forscher in einem jüngsten Aufsatz in der Zeitschrift Applied Physics Letters  – genug, um ein Auto anzutreiben. Nur drei Prozent des Stroms sollen unterwegs verloren gehen. Interessanter Nebeneffekt: Autos könnten sich auch an der Stromschiene im Asphalt orientieren, um autonom zu fahren.

Foto: Pressebild

Elektrische mit Bodenantrieb

Mit ihren Oberleitungen tragen Straßenbahnen bislang nicht gerade zur Verschönerung der Städte bei. Der französische Zughersteller Bombadier verspricht Abhilfe: Mit seinem Primove-System ziehen Trams Strom drahtlos aus einem Magnetfeld, das Stromkabel zwischen den Schienen erzeugen. In Augsburg startete bereits im Jahr 2010 ein Zug der Linie 3 zu Demonstrationszwecken 800 Meter weit oberleitungsfrei zur Messe. Fußgänger können mit dem System übrigens gefahrlos über die Schienen laufen.

Foto: Pressebild

Elektrische Fahrgemeinschaft

Forscher am Bremener Standort des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz setzen im Ringen um mehr Reichweite auf die Kraft der Gemeinschaft: Das EO Smart Connection Car, dessen Prototyp im Frühjahr auf der Cebit Premiere hatte, soll sich auf der Autobahn automatisch mit Artgenossen koppeln. Fahrzeuge mit vollem Akku tanken dann anderen, die nur noch wenige Reserven haben, während der Fahrt auf. Wie Rennradfahrer im Peleton spart der Autoschwarm Energie, weil sich alle Fahrzeuge gegenseitig Windschatten geben. Die Schlange soll sich sogar eines Tages per Autopilot fortbewegen, so dass die Fahrer es sich unterwegs gemütlich machen können. Zunächst will die Bremener die Innovation allerdings nur auf Messegeländern einsetzen.

Foto: Pressebild

Antreten zum Batteriewechsel

Das US-Startup Better Place hat eine hemdsärmelige Lösung für leere Batterien: Es montiert sich einfach aus und ersetzt sie durch frisch geladene. Der Boxenstop an automatischen Ladestationen, die Better Place derzeit unter anderem in Japan, Dänemark und Australien aufbaut, soll vollautomatisch ablaufen und schneller sein als das Tanken eines Benziners.

Foto: Pressebild

Transporter am Kabel

Tonnenschwere LKW mit Batterien zu betreiben, ist angesichts der schwachen Energiedichte der Akkus noch pure Utopie. Schweden hält das aber nicht davon ab, über eine Elektrifizierung der Transporter nachzudenken. Ein mehr als 100 Kilometer langer Autobahn-Abschnitt hoch im Norden des Landes soll, so der Plan, mit einer Oberleitung versehen werden. Damit sollen schwere LKW, die Eisenerz von einer Mine zu einer Bahnlinie transportieren, durch saubere Elektrovarianten ersetzt werden. Ob die umgesetzt wird, will die staatliche Verkehrsbehörde Berichten zufolge im Juni entscheiden.

Foto: Pressebild

Stromschlag an der Haltestelle

Der US-Bushersteller Sinautec hat eine clevere Lösung gefunden, um Elektrobusse den ganzen Tag lang in Betrieb zu halten: Die Fahrzeuge haben keine Batterie, sondern einen Superkondensator. Diese Art Speicher kann zwar wenig Strom bunkern, ist dafür aber binnen Sekunden voll geladen. In Shanghai fahren Busse der Linie 11 so bereits hunderte Meter weit, bevor sie an der nächsten Haltestelle an einer kleinen Oberleitung nachtanken, während die Passagiere ein- und aussteigen.

Foto: Pressebild

Batterie zum Wiederauffüllen

Eines Tages können Elektroautos ihren Akku einfach binnen wenigen Minuten mit frischen Elektrolyten betanken und dadurch wieder aufladen. Das hoffen jedenfalls Forscher am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT in Pfinztal bei Karlsruhe. Sie haben eine so genannte Redox-Flow-Batterie entwickelt, einem Speicher, in denen Elektrolyte aus zwei Tanks durch Elektroden fließen und dabei Ladungen austauschen, so dass ein Strom fließt. Ist die Elektrolyt-Flüssigkeit entladen, ließe sie sich an der Tankstelle abpumpen und frischer Ersatz ließe sich nachtanken. Bisher ist die Energiedichte so gering, das Autos nur einige Kilometer Reichweite hätten.

Foto: Pressebild

Ampere aus der Autotür

Britische und schwedische Forscher wollen Karbonkarosserien in Stromspeicher für Elektroautos verwandeln.

Foto: WirtschaftsWoche

Batteriewechsel fürs Fahrrad

Auch die Akkus von Pedelcs sind auf langen Radtouren bisweilen zu früh leer. Das Markdorfer Startup E-Bike-Mobility hat eine Ladestation entwickelt, in der sich bis zu 40 Batterien einschließen und, etwa während der Mittagspause, aufladen lassen – sogar mit Strom aus einem Solarmodul auf dem Dach. Bezahlen können Radler den Strom per EC-Karte.

Foto: Pressebild

Kraftwerk im Dach

Solardächer halten Einzug in Elektroautos. Im den Elektrosmarts, die etwa die Carsharing-Tochter Car2Go von Daimler einsetzt, untersützt der Solarstrom das Bordnetz für den Betrieb von Autoradio und Klimaanlage. Das soll die Batterie entlasten und die Reichweite zumindest ein wenig erhöhen: Im Fisker Karma liefert ein 120-Watt-Modul laut Hersteller immerhin Energie für 321 zusätzliche Kilometer im Jahr.

Foto: Pressebild

Mit Climeworks soll bald aus dem ausgestoßenen CO2 neuer Treibstoff gewonnen werden.

Foto: dpa

Für die meisten Menschen sind Straßen dazu da, um von A nach B zu kommen. Für Scott Brusaw sind sie weit mehr – nämlich die Kraftwerke von morgen. Der Gründer des US-Startups Solar Roadways hat ein Solarmodul mit der Fläche eines Pkw-Stellplatzes gebaut. Die dreieinhalb Meter breiten, quadratischen Bauteile sollen mit ihrer Glasabdeckung so stabil sein, dass sogar Lkws darüberrollen können. Stück für Stück aneinandergesetzt, will Brusaw Straßen mit diesen Modulen bauen.

Würde die Technik sämtliche Verkehrsflächen in den USA bedecken, könnte sie laut Brusaws Rechnung dreimal mehr Strom liefern, als die Amerikaner verbrauchen. 10 000 Dollar kostet ein Panel – das klingt nach einer astronomischen Investition. Doch über den Stromverkauf würden die Straßenkraftwerke die Ausgaben, über 20 Jahre gerechnet, wieder einspielen.

Zusätzlich will Brusaw LEDs einbauen, die Verkehrshinweise anzeigen. Einen kleinen Schritt kommt er dieses Jahr voran: Im Frühjahr wird das Startup im US-Bundesstaat Idaho den weltweit ersten Strom erzeugenden Parkplatz bauen.

Tanken ohne Nebenwirkungen. Wie sich Treibstoff klimaneutral gewinnen lässt

Foto: WirtschaftsWoche

Mikrobrennstoffzelle

Akkus sind die große Schwachstelle der heutigen Elektronikwelt. Sie sind wenig effizient – und oft leer.

Das Problem sollen nun Mikrobrennstoffzellen lösen. Sie produzieren Strom aus Methanol oder Wasserstoff. So hat Toshiba handtellergroße Brennstoffzellen im Angebot, die Akkus unterwegs aufladen können. Methanol lässt sich klimafreundlich aus Pflanzenresten oder Müll herstellen. Das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) hat eine Brennstoffzelle in Knopfgröße gebaut. Schon bald soll sie Wasserstoff aus der chemischen Reaktion eines Metalls mit Wasser gewinnen.

Bei Millionen von Sensoren, die zum Beispiel Gebäude überwachen, könnte diese Technik Lithium-Ionen-Akkus ersetzen.

Die Idee für sein Start-Up Makani Power hatte Corwin Hardham beim Kitesurfen. Wie bei der Sportart will er mit Segeln die Windenergie nutzen.

Foto: REUTERS

Ein grau-weißer Kasten, kaum größer als ein Schuhkarton, an dem einige Kabel und Schläuche baumeln und den ein paar Messinstrumente umgeben: Unspektakulärer könnte das Gerät kaum aussehen, das da auf einem Labortisch in den frisch bezogenen Räumen des Unternehmens Climeworks in Zürich steht.

Und doch hat es das Zeug, die Welt zu verändern. Davon sind jedenfalls die Climeworks-Gründer Jan Wurzbacher, 28, und Christoph Gebald, 29, überzeugt. Denn im Inneren des Geräts, versichern die jungen deutschen Maschinenbau-Ingenieure, verberge sich das bisher fehlende Glied, um die Menschheit auch nach dem Ende des Erdöl-Zeitalters in ausreichenden Mengen mit erschwinglichem Biokraftstoff versorgen zu können – und das gänzlich klimaneutral.

Das vermeintliche Wunderwerk ist ein Filter, den Wurzbacher und Gebald als Doktoranden an der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) in Zürich entwickelt haben. Er fischt dank seiner speziellen porösen Struktur aus ganz normaler Luft mit wenig Energieaufwand Kohlendioxid (CO2) heraus. Synthetisiert man das Gas mit Wasserstoff, entsteht am Ende einer längeren Prozesskette Benzin, Diesel und Kerosin (siehe Grafik).

Eine solche CO2-Waschmaschine wäre ein Segen für unseren Planeten: Denn bei der Verbrennung des Ökotreibstoffs gelangt kein zusätzliches CO2 in die Atmosphäre, sondern nur so viel, wie die Filteranlage ihr vorher von dem Treibhausgas entzogen hat. Der CO2-Kreislauf wäre geschlossen – Tanken würde dem Klima nicht mehr schaden.

Bekannte Technik wirtschaftlich gemacht

Vor der Weltenrettung, das räumen Wurzbacher und Gebald bei aller Zuversicht ein, stehen allerdings noch einige Jahre harter Entwicklungsarbeit. Oberstes Ziel der beiden Erfinder ist es, die Filteranlage reif für den großtechnischen Einsatz zu machen. Investoren – wie die Zürcher Kantonalbank – haben ihnen dafür in einer jüngst abgeschlossenen Finanzierungsrunde insgesamt 2,5 Millionen Euro spendiert.

Die Idee, aus Wasser und CO2 saubere Treibstoffe herzustellen, hat nichts mit Spinnerei zu tun. Die prinzipielle Technik dafür steht bereit. Doch bisher gab es bei der Umsetzung einen großen Pferdefuß: Um CO2 zum Beispiel aus dem Abgas von Kohlekraftwerken herauszutrennen, wo das Gas in großen Mengen vorkommt, sind ein enorm hoher Druck und eine Temperatur von einigen Hundert Grad notwendig. Der extreme Energiebedarf machte die CO2-Gewinnung unwirtschaftlich. Wurzbachers und Gebalds Filter funktioniert schon bei Temperaturen von weniger als 100 Grad, und die lassen sich problemlos mit einem Sonnenkollektor plus angeschlossenem Wärmespeicher erreichen. Zudem können sie ihre Anlage an jedem beliebigen Ort aufstellen – Luft befindet sich schließlich überall.

Um ihre Erfindung im industriellen Maßstab umzusetzen, haben sich die Tankrevolutionäre mit Sunfire in Bremen verbündet. „Unser Part ist die Lieferung des aus der Luft gewonnenen CO2“, sagt Wurzbacher. Die Sunfire-Gründer Carl Berninghausen, Nils Aldag und Christian von Olshausen haben das Gesamtverfahren zur synthetischen Kraftstoffgewinnung seit 2008 zur industriellen Reife entwickelt.

Billige Massenproduktion

Die nächsten Schritte haben sie klar abgesteckt: Nächstes Jahr geht eine Testanlage in Betrieb, 2016 folgt eine erste Demonstrationsanlage. Drei Jahre später soll die Erzeugung dann in großem Stil beginnen – mit einer Tageskapazität von zunächst 650 000 Litern. Klingt viel, ist aber nur ein Bruchteil der etwa 180 Millionen Liter Kraftstoffe, die deutsche Autofahrer täglich verbrauchen.

Dank der neuen energiesparenden Filtertechnik von Climeworks erwartet Wurzbacher, die Erzeugungskosten bis dahin auf 1,20 bis 1,50 Euro je Liter drücken zu können. Das liegt zwar nur knapp unter den heutigen erdölbasierten Spritpreisen. „Aber die werden sicher bis dahin weiter deutlich gestiegen sein“, sagt Wurzbacher. „Und je mehr wir die Massenproduktion ausbauen, desto billiger wird unser Treibstoff.“ Überdies stehen Luft, Wasser und Sonne praktisch unbegrenzt zur Verfügung. Zunächst will sich das Duo Sunfire und Climeworks auf die Herstellung von Kerosin konzentrieren. Der Grund: Die Luftfahrtindustrie hat sich verpflichtet, 2020 zehn Prozent ihrer Treibstoffe aus erneuerbaren Quellen zu gewinnen. Der Preis spielt daher für sie nicht die wichtigste Rolle – Hauptsache, sie bekommt die Mengen zusammen.

Wie rasch sich der klimaschonende Sprit aus Sonne, Wasser und Luft verbreitet? Wurzbacher hält nichts von Übertreibungen. Realistisch sei ein Anteil von fünf bis zehn Prozent bis zum Jahr 2030. Immerhin: Die Umwelt könnte schon einmal etwas aufatmen, und die Abhängigkeit vom Erdöl wäre merklich gelindert.

Die Idee kam Corwin Hardham beim Kitesurfen: Aus der Kraft, die der Wind auf den Flugdrachen ausübt, müsste sich auch Strom erzeugen lassen, überlegte der Ingenieur aus Kalifornien. Seit 2006 baut er in seinem Startup Makani Power ein ungewöhnliches Kraftwerk: ein Flugzeug mit acht Meter Spannweite, auf dem vier Propeller angebracht sind, die beim Flug Generatoren antreiben und Elektrizität erzeugen. Ein Drachen mit 65 Meter Spannweite könnte fünf Megawatt erzeugen, hofft Hardham. Das Halteseil ist zugleich das Stromkabel.

Auch andere Startups wie Enerkite aus dem brandenburgischen Kleinmachnow wollen Winddrachen zur Energieernte in den Himmel senden – in bis zu 600 Meter Höhe, wo der Wind häufiger und stärker weht als in Bodennähe.

Gegenüber einem vergleichbaren Windrad sollen die fliegenden Kraftwerke nicht nur 90 Prozent Material einsparen, sondern Strom auch bis zu 50 Prozent preiswerter erzeugen.

Energie aus der Folie

Das Stück Kunststoff, das Martin Pfeiffer, Technikchef des Dresdener Solar-Startups Heliatek in der Hand hält, hat etwas Revolutionäres: Es ist eine organische Solarzelle, die aus Licht Strom erzeugt.

Zwar wandeln die Zellen nur bis zu 10,7 Prozent der aufgefangenen Sonnenenergie in Strom um, herkömmliche Siliziumzellen dagegen bis zu 20 Prozent. Dafür haben sie mit 500 Gramm pro Quadratmeter nur ein Fünfzehntel deren Gewichts und sollen nur 50 Cent pro Watt Leistung kosten. Zum Vergleich: Heutige Siliziummodule werden für 73 Cent gehandelt.

Auch das US-Startup Konarka forscht an organischen Solarzellen. Weil diese auch bei Kunstlicht Energie liefern, könnten sie künftig in Kombination mit kleinen Akkus die Batterien in Fernbedienungen, Rauchmeldern und anderen Kleinstgeräten ersetzen. Integriert in Fassaden, würden die Plastikzellen Gebäude zu kleinen Kraftwerken machen.

Algenöl

Auf den ersten Blick könnten Flugreisende das grüne Feld für einen Golfplatz mitten in der Wüste halten. Doch das wäre ein Irrtum. Denn was da im US-Bundesstaat – umgeben von Sand – 2014 dunkelgrün schimmern soll, ist kein Gras, sondern die erste große Algenfarm des Startups Sapphire Energy. Die Algen sind so gezüchtet, dass sie eine Art Ölersatz produzieren. Das Gemisch wird später aus dem Wasser gefiltert und in einer Raffinerie in Benzin oder Industrieöl verwandelt.

Sapphire will in den nächsten Jahren weitere Farmen bauen und damit einen Teil des wichtigsten Rohstoffs ersetzen: das Erdöl. Denn das Öl wird nicht nur knapp und teuer. Beim Verbrennen werden auch gewaltige Mengen des Treibhausgases CO2 freigesetzt, die das Klima aufheizen. Die Algen der Sapphire-Gründer haben diese Nachteile nicht. Sie gedeihen in künstlich angelegten Tümpeln und brauchen dafür nur Sonnenlicht und CO2 als Dünger. Sapphire ist das erste Unternehmen, das sich an den Bau einer kommerziellen Farm wagt. Laut Gründer Jason Pyle soll die Anlage täglich 100 Barrel Grün-Öl produzieren.

Ein Barrel entspricht 159 Litern. Ein Auto käme mit den 100 Barrel rund 18 000 Kilometer weit. Läuft die Herstellung einmal im großen Stil, kalkuliert Pyle mit einem Preis von etwas unter 100 Dollar je Fass – weniger als Erdöl derzeit kostet. Und es könnte noch billiger werden: Das US-Startup Solazyme manipuliert Algen genetisch so, dass sie gleich Benzin oder Kerosin erzeugen. VW testet diesen Treibstoff bereits.

Bereits erschienen:

Ideen für saubere Energien

Innovationen für eine gesündere Welt

Visionäre Mobile für Megacitys

Unternehmen sagen dem Raubbau den Kampf an

Mit gutem Gewissen investieren

So wir der Alltag grüner