Energiewende ist der deutschsprachige Begriff für den Übergang von der nicht-nachhaltigen Nutzung von fossilen Energieträgern sowie der Kernenergie zu einer nachhaltigen Energieversorgung mittels erneuerbarer Energien in den drei…

Ökostrom gewinnt bereits seit der Einführung des Stromeinspeisegesetzes 1990 an Bedeutung und wurde mit der Einführung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) ein bedeutender Bestandteil der deutschen Stromerzeugung. Der…

Eine Photovoltaikanlage besteht aus Solarmodulen, die wiederum aus miteinander verschalteten Solarzellen bestehen. Der in der Photovoltaikanlage produzierte Strom wird über Gleichstromleitungen zum Wechselrichter geführt. Der…

Die Solarenergie ist die größte Energiequelle. Die jedes Jahr auf die Erde einstrahlende Solarenergie ist mehr als 10.000-fach so groß wie der Weltenergiebedarf der Menschheit. Neben den natürlichen Effekten lässt sich Solarenergie…

Bei der Gewinnung von Erdwärme haben sich in den letzten Jahren insbesondere Flächenkollektoren, Erdsonden aber auch Brunnenanlagen als praktikable Lösungen etabliert. Die aus dem Erdreich gewonnene Wärme wird dann per Sole- oder…

Windkraft dient der elektrischen Stromerzeugung und nimmt in Deutschland einen bedeutenden Anteil an der Stromerzeugung ein. Windräder finden sich dabei auf dem Land (Onshore) als auch auf dem Wasser (Onshore). Mit zunehmender…

Die Nutzung von Biomasse zur Erzeugung von Strom und Wärme ist besonders klimaschonend, denn für die Bildung von Biomasse wird der Atmosphäre zunächst das Treibhausgas CO2 entzogen; der Kohlenstoff wird in der Biomasse gebunden.…

Energie ist eine physikalische Größe. Die Einheit der Energie ist Joule mit dem Kurzzeichen J. Energie kann in unterschiedlichen Formen in einem physikalischen System stecken. Berechnet wird die Energie entsprechend auf verschiedenen…

In Privathaushalten Deutschlands sind die Heizung und das Auto die größten Energieverbraucher. Dann folgen die Beleuchtung, elektrische Geräten sowie das Kochen, Bügeln oder Waschen. Neben Heizung und Auto lohnt es sich, auch bei der…

Wer Strom sparen möchte, der denkt zunächst an die großen Stromverbraucher im Haushalt wie den Kühlschrank, die Waschmaschine oder auch den Fernseher. Aber auch bei den vielen kleinen Verbrauchern lässt sich recht einfach Strom…

Fürs Heizen geht mit mehr als zwei Dritteln (69 Prozent) der größte Batzen Energie drauf. Heizkosten zu sparen gelingt zum einen mit dem bewussten Ändern von Heizgewohnheiten, zum anderen mit technischen Maßnahmen, die man leicht…

Eine Energieberatung ist die Grundlage für energieeffiziente Neu- und Altbauten und hilft, schnell Einsparpotenziale im Haushalt zu erschließen. Mit ihrer Hilfe lassen sich kleinere Energiesparpotenziale identifizieren aber auch…

Viele Unternehmen planen und steuern ihre Energieerzeugung und -verbrauch. Neudeutsch spricht man dann vom Energiemanagement. Dabei werden neben der Energie- und Kostenkontrolle immer häufiger auch Klimaschutzziele verfolgt.…

Beim Neubau kann es leicht zum Streit kommen, wenn Bauleistungen nicht oder mangelhaft erbracht werden. Wer Recht hat und wer nicht bestimmt das Baurecht. Hier geben wir einen ersten Einblick in das private und öffentliche Baurecht. …

Experten erklären hier den Begriff der Baustoffe und geben einen klassifizierten Überblick über die wichtigsten Hoch-, Tiefbau- und Massivbaustoffe.

Hier führen wir Sie durch alle Planungs- und Bauschritte eines energieeffizienten Neubaus und erläutern anhand des KfW 70-Effizienzhauses, worauf Sie beim Neubau unbedingt achten sollten. …

Im Zuge einer Altbausanierung wird die Bausubstanz an den wichtigsten Bauteilen (Dach, Fassade, Keller etc.) grundlegend erneuert. Zielsetzung einer Sanierung eines Altbaus ist die Beseitigung von Baumängeln (Statik, Schadstoffe…

Gebäude sind für mindestens 40 Prozent des weltweiten Energieverbrauchs und rund ein Drittel der Treibhausgasemissionen verantwortlich. Die Wärmedämmung von Gebäuden ist daher eine der wichtigsten baulichen Energiesparmaßnahmen und…

Unter modernen Fenstern versteht man heute komplexe Systeme aus wärmedämmenden Fensterrahmen und hochisolierendem Fensterglas. Aufgrund des Preisvorteils werden vielfach Kunststofffenster verbaut. Holz- und Alu-Konstruktionen sind…

Hier besprechen unsere Experten sämtliche Fakten zu Türen. Der große Türenratgeber hilft bei der Wahl der passenden Tür für Ihr Haus.

Ein Dach ist die Krönung des Gebäudes. Es bildet den konstruktiven Abschluss der darunter befindlichen Räume und schützt diese vor Sonne, Wind und Wetter. Das Dach ist damit wie die Außenwände des Gebäudes (Fassade) Grenze zwischen…

Sie interessieren sich für eine neue Gasheizung? Dann informieren Sie sich hier über die Heiztechniken und deren Besonderheiten bei Neu- und Altbauten.

Nach wie vor ist Öl einer der wichtigsten Brennstoffe, der in Deutschland zum Heizen eingesetzt wird: Hierzulande gab es 2014 5,8 Millionen Öl-Heizkessel, davon 0,6 Millionen Öl-Brennwertkessel. Nach der Gasheizung ist die Ölheizung…

Holzheizungen umfassen eine Vielzahl von Geräten und unterschiedliche Befeuerunsgtechniken. Zu den beliebtesten Holzheizungen zählen Kamine und Öfen als Einzelraumfeuerungsanlagen und Pellet- und Scheitholzheizungen als…

Sie suchen einen Kamin? Wir zeigen Ihnen hier die Technik, die besten Modelle und wie Sie den günstigsten Kamin-Preis finden!

Ein Kaminofen wird auch Cheminéeofen oder Schwedenofen genannt. Letzterer Name rührt daher, dass die ersten Kaminöfen aus Skandinavien nach Deutschland kamen. Bei den ursprünglichen Schwedenöfen handelte es sich im Grunde „nur“ um…

Experten erklären hier die Unterschiede verschiedener Ofen-Typen und Ofen-Techniken und zeigen, welche Kriterien ein moderner Ofen erfüllen muss.

Moderne Pellet-Zentralheizungen erreichen einen Wirkungsgrad von über 90 % und weisen niedrige Emissionswerte auf. Sie sind in Betrieb und Wartungsaufwand vergleichbar mit Öl und Gasheizungen. Auf dem derzeitigen Markt gibt es zwei…

Bei der Solarthermie wird die Solarenergie direkt in Wärme umgewandelt und vor Ort genutzt. Solarthermie lässt sich so zur Heizungsunterstützung oder Unterstützung der Warmwasserbereitung einsetzen. In speziell konzipierten Neubauten…

Wärmepumpen nutzen Erdwärme, Luftwärme oder die Wärme des Grundwassers, um hieraus Wärme zur Heizung bereitzustellen. Trotz der im Vergleich zur Heizung oder des Warmwassers relativ niedrigen Temperaturen dieser Umweltquellen,…

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist eine modular aufgebaute Anlage zur Gewinnung elektrischer Energie und Wärme, die vorzugsweise am Ort des Wärmeverbrauchs betrieben wird. Es kann auch Nutzwärme in ein Nahwärmenetz eingespeist werden.…

Brennstoffzellen wandeln chemische Energie eines Brennstoffs direkt in Elektrizität um. Diese Umwandlung ist sehr effizient, da keine thermomechanischen Zwischenschritte wie bei konventioneller Energieerzeugung erforderlich sind.…

Elektrowärme entsteht durch die direkte Umwandlung von Strom in Wärme. Da die Erzeugung elektrischer Wärme nur einen geringen technischen Aufwand erfordert und jederzeit flexibel und bedarfsgerecht im gewünschten Umfang und…

Hier erklären wir die wichtigsten Begriffe der Heizungstechnik und erklären die technischen Zusammenhänge zwischen Wärmeerzeugung und -abgabe.

In unserem Ratgeber geben wir Ihnen Tipps, wann Sie ihre Heizung austauschen müssen, welche Fördermittel Ihnen zustehen und mit welchen Kosten Sie beim Heizungskauf rechnen müssen. Mit unserem Online-Planer können Sie direkt…

In sogenannten Smart Homes sind speziell ausgerüstete „intelligente“ Geräte über einen Rechner vernetzt und per Internet auch von unterwegs durch die Bewohner steuerbar. So kann die Beleuchtung automatisch oder über eine Smart…

Experten-Ratgeber: Wie werden Elektroinstallationen im Haus ausgeführt? Alle Normen und Installations- und Verlegerichtlinein finden Sie hier.

Experten zeigen hier alle Methoden und Techniken zur Wohnraumlüftung und erklären, wann sich dezentrale, zentrale oder kontrollierte Lüftungssysteme lohnen.

Die Sommer werden immer wärmer. Viele wollen sich daher eine Klimaanlage installieren. Wir erklären hier, die unterschiedlichen Techniken, welche Klimaanlage zu welcher Anwendung passt und mit welchen Preisen und Betriebskosten zu…

Unter Funktionskleidung versteht man heute gemeinhin Mode, die man insbesondere für Outdoor-Aktivitäten oder auch im Beruf trägt. Forscher arbeiten nun daran, Kleidung auch zu elektrifizieren, um sie zu beleuchten oder digital zu vernetzen. Während Google und Levis schon länger Jacken mit eingearbeiteten Leiterbahnen anbietet, sollen jetzt die Hose oder Jacke zur textilen Batterie werden. Wir stellen Ihnen 4 Ansätze vor, die das „Zeug“ haben, unsere Handys zukünftig in der Hosentasche aufzuladen.

Die an der Hochschule Niederrhein entwickelte textile Batterie hat die Maße 3 cm x 2 cm x 1 mm und eine Kapazität von 140 mAh g-1. (Foto: Hochschule Niederrhein)

Ganz neu ist die Idee einer textilen Batterie nicht. Ende 2017 hat ein Forschungsteam unter der Leitung der Fakultät der Binghamton University der State University of New York eine vollständig textilbasierte, bakteriengetriebene Biobatterie entwickelt, die auch Strom liefert, wenn sie gestreckt oder verdrillt wird.

Im Vergleich zu herkömmlichen Batterien basiert die Stromerzeugung auf dem Prinzip einer Brennstoffzelle, die mikrobielle Zellen als Biokatalysator nutzt, um stabile enzymatische Reaktionen auszulösen.

Vom menschlichen Körper erzeugter Schweiß kann ein potenzieller Brennstoff sein, um die Lebensfähigkeit der Bakterien zu unterstützen und den langfristigen Betrieb der mikrobiellen Brennstoffzelle zu gewährleisten, so Professor Seokheun Choi, Assistent für Elektrotechnik und Informationstechnik an der Binghamton University.

"Wenn wir bedenken, dass Menschen mehr Bakterienzellen als menschliche Zellen in ihrem Körper besitzen, ist die direkte Verwendung von Bakterienzellen als Energieressource in Abhängigkeit vom menschlichen Körper für tragbare Elektronik denkbar", sagte Choi.

Anfang 2018 hat ein Forscherteam unter Leitung der City University of Hong Kong ein Strickgarn vorgestellt, das für das Herstellen von Kleidung wie Pullovern und Schals geeignet ist und zugleich als Energiespeicher für Strom dient. Der wiederaufladbare Stoff ist dabei sowohl wasserfest als auch elastisch und geschmeidig. Selbst in Stücke geschnitten funktioniert die Garnbatterie noch ohne Einschränkungen.

Die chinesischen Wissenschaftler um Forschungsleiter Chunyi Zhi nahmen sich dabei der Problematik an, dass mit Alkali-Mangan-Zellen verbundener Fibergarn sich zu schnell entlädt und nicht wiederaufladbar ist.

Also entwickelte das Team eine Zink-Ionen-Batterie, die neben den Eigenschaften von Wasserfestigkeit und Flexibilität auch die volle Stromkapazität längerfristig beibehält. Die Gruppe verdrehte Kohlenstoff-Nanoröhren-Fasern zu einem Garn und beschichtete dann ein Stück des Garns mit Zink, um eine Anode zu bilden. Ein anderes Stück wurde mit Magnesiumoxid beschichtet, um eine Kathode zu bilden; beide Stücke wurden in der Folge zu einer Doppelhelix geformt und mit Polyacrylamid-Elektrolyten beschichtet in Silikon eingeschlossen.

In Labortests des neu geschaffenen Garns erfüllte dieser die Anforderungen in vollem Ausmaß: Das Material konnte verarbeitet werden, die Batterieleistung war stabil und durch die Silikonbeschichtung war es wasserfest. Ebenso stellte es sich als dehnbar heraus und auseinandergeschnitten war jedes Teil des Garns noch in der Lage, eine Smartwatch mit Strom zu versorgen.

Ein Forschungsteam der Arizona State University hat bereits 2015 eine Origami-Variante namens Kirigami als Entwurfsvorlage für Batterien verwendet, die auf mehr als 150 Prozent ihrer ursprünglichen Größe gedehnt werden können und dennoch die volle Funktionalität beibehalten.

Ein in der Forschungszeitschrift Scientific Reports veröffentlichter Artikel beschreibt, wie das Team Lithium-Ionen-Batterien auf Kirigami-Basis unter Verwendung einer Kombination aus Falten und Schnitten entwickelte, um Muster zu erstellen, die eine signifikante Steigerung der Dehnbarkeit ermöglichen.

Die Prototyp-Batterie auf Kirigami-Basis wurde in ein elastisches Armband eingenäht, das an einer Smartwatch befestigt war. Der Akku versorgte die Uhr und ihre Funktionen - einschließlich der Wiedergabe von Videos - vollständig mit Strom, während das Band gedehnt wurde.

Laut den ASU-Forschern könnte ihr Batterietyp verwendet werden, um die sperrigen und starren Batterien zu ersetzen, die die Entwicklung kompakter tragbarer elektronischer Geräte einschränken. Solche dehnbaren Batterien seien auch in Stoffe integrierbar, um Kleidung als Textil-Batterie zu verwenden.

Auch in Deutschland forscht man an textilen Akkus. Jüngst hat Sandra Gellner im Rahmen ihrer Promotion an der Hochschule Niederrhein eine textilbasierte, ein Millimeter hohe Batterie entwickelt, welche aus umweltfreundlichen Materialien inklusive eines biologisch abbaubaren Gel-Elektrolyten besteht.

Durch die textile Architektur ist die Batterie flexibel und kann um 180 Grad in beiden Richtungen gebogen werden, ohne einen Kurzschluss zu erzeugen. Die Wahl der Werkstoffe ermöglicht zudem einen Betrieb ohne zusätzliche Verkapselung.

Mit der Entwicklung einer Batterie aus umweltfreundlichen Textilien hat Sandra Gellner, Doktorandin der Hochschule Niederrhein, eine Auszeichnung auf einer internationalen Konferenz erhalten. Die Doktorandin arbeitet im Bereich Smart Electronic Textiles an der Schnittstelle der Fachbereiche Elektrotechnik und Informatik sowie Textil- und Bekleidungstechnik.

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