Jenseits von Batterien: Wie Wissenschaftler am Argonne National Laboratory die Zukunft sauberer Energie verbessern

Oct 04, 2023

von: Tom Skilling, Katharin Czink

Gepostet: 17. Mai 2023 / 21:50 Uhr CDT

Aktualisiert: 17. Mai 2023 / 21:52 Uhr CDT

Es werden Anstrengungen unternommen, um unsere Atmosphäre zu reinigen, von leistungsstarken Ladegeräten für Elektrofahrzeuge bis hin zu CO2-neutralem Flugkraftstoff. Wissenschaftler im Raum Chicago konzentrieren sich auf die Dekarbonisierung unseres Planeten und arbeiten mit beispielloser Geschwindigkeit.

Energie steht im Mittelpunkt des Argonne National Laboratory im DuPage County.

Seth Darling, Ph.D. ist Chief Science and Technology Officer des Argonne National Laboratory.

„Etwas mehr als die Hälfte der Treibhausgasemissionen, die durch den Transport entstehen, stammen von Autos und anderen leichten Nutzfahrzeugen“, sagte er. „Der einfachste Weg, diesen Teil des Transportsektors zu dekarbonisieren, ist die Elektrifizierung und der Umstieg auf Elektrofahrzeuge. Wir müssen etwas tun, was wir in Bezug auf das Tempo des Wandels noch nie zuvor getan haben.“

Darling ist einer der führenden Energieexperten unseres Landes.

„Es kommt mehr Sonnenenergie auf die Erde, als wir als Gesellschaft jemals brauchen werden“, sagte er

Darling arbeitet zusammen mit einer Reihe von Wissenschaftlern blitzschnell an der Dekarbonisierung unseres Planeten. „Der Zeitrahmen hier ist nicht darauf zurückzuführen, dass wir gerne ehrgeizig sind. Der Zeitrahmen wurde uns durch den Klimawandel aufgezwungen“, sagte er. „Wir wissen, dass wir in den nächsten Jahrzehnten unsere Wirtschaft dekarbonisieren müssen, deshalb müssen wir jetzt aufholen.“

Sie machen große Fortschritte im Transportsektor.

Thomas Wallner Ph.D. arbeitet an leistungsstarken Ladegeräten für Elektrofahrzeuge.

Je schneller der Ladevorgang, desto näher kommt das Erlebnis einem herkömmlichen Tankstellenstopp.

„Mit 350-Kilowatt-Ladegeräten sinken diese Zahlen auf 10, 15 Minuten, wir kommen also hier auf ein ziemlich gutes Niveau“, sagte Wallner. „Wir haben große Solaranlagen, mit denen wir die Energie der Sonne einfangen und in dieser großen, behältergroßen Batterie hinten speichern können.“

„Vieles davon geht einfach nur darum, Stahl auf den Boden zu bringen, mehr Ladegeräte. Wir brauchen Hunderttausende von Ladegeräten für Elektrofahrzeuge in den Vereinigten Staaten, um diesen wachsenden Bedarf zu decken“, sagte Darling.

Wohin mit all diesen Ladegeräten? Argonne-Wissenschaftler planen bereits den Aufbau eines riesigen Stromnetzes.

„Jede Technologie, die wir einführen, sei es Energietechnologie oder etwas anderes, wird Auswirkungen auf die Umwelt haben“, sagte Darling. „So etwas wie eine Technologie, die keine Auswirkungen auf die Umwelt hat, gibt es nicht. Die Frage ist also, wie können wir die Auswirkungen minimieren?“

Verbesserungen beim Batterierecycling sind nur ein Teil des Puzzles. Was einst ein Elektroauto war, das von einer Mülldeponie gezogen und dann geschreddert wurde, wird dann das Förderband im ReCell-Zentrum des Labors erklimmen.

Jessica Macholz, Ph.D. arbeitet ebenfalls bei Argonne.

„Wenn wir recyceln, versuchen wir, so viele Komponenten wie möglich zurückzugewinnen“, sagte sie. Die wertvollen Teile werden erfasst und sortiert.

„Wir forschen jetzt, damit wir über die Technologien verfügen, um sie zu recyceln, wenn diese Batterien in Elektrofahrzeugen in 10 oder 15 Jahren das Ende ihrer Lebensdauer erreichen“, sagte Macholz. „In einem Chevy Volt findet man etwa 200 davon.“

Und etwa 7000 davon in einem Tesla.

Batterien aller Formen und Größen werden mit dem Ziel untersucht, ihre wertvollen Teile wieder in die Lieferkette zurückzuführen.

Die Forschung bei Argonne reicht vom Boden bis in die Luft.

Nachhaltige Flugkraftstoffe (SAFS) werden aus pflanzlichen Quellen, Biomasse und landwirtschaftlichen Rohstoffen gewonnen. Ein Schwerpunkt der Dekarbonisierungsbemühungen des Labors liegt auf den erneuerbaren Energien, die ein Flugzeug sowie Lokomotiven und Wasserfahrzeuge antreiben können.

Michael Leskinen ist Präsident von United Airlines Ventures.

„Wir kaufen und verbrauchen heute mehr nachhaltigen Flugtreibstoff als jede andere Fluggesellschaft auf der Welt“, sagte er.

United gehört zu den Unternehmen, die sich intensiv mit der Suche nach CO2-neutralen Flugzeugtreibstoffen befassen, die mit aktuellen Triebwerken kompatibel sind. Der weltweite Flugverkehr macht etwa 2 % der weltweiten Emissionen aus.

„Die Lösung für den CO2-Fußabdruck von Flugreisen besteht nicht darin, weniger zu fliegen, sondern darin, Wege zu finden, umweltfreundlicher zu fliegen“, sagte Leskinen.

Sauberer ist entscheidend.

„Man kann die Konsequenzen, die es hat, wenn man hier nichts tut, kaum überbewerten. Wenn wir also den Übergang zu sauberer Energie und die Dekarbonisierung im weiteren Sinne einfach aufgeben würden, wäre das im wahrsten Sinne des Wortes eine existenzielle Bedrohung für die menschliche Zivilisation, das ist keine Übertreibung“, sagte Darling. „Die gute Nachricht ist, dass wir bereits damit beginnen, einige der Schritte zu unternehmen, die wir unternehmen müssen. Wir müssen nur größere Schritte unternehmen und sie schneller umsetzen.“

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