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Jülich/Aachen: Strom kann man auch günstiger machen

Jülich/Aachen : Strom kann man auch günstiger machen

Fossile Brennstoffe werden knapp und ihre Verbrennung ist Teil unseres Umweltproblems. Atomkraft ist verpönt. Erneuerbare Energien wie Wind und Sonne wiederum scheinen derzeit in erster Linie Streitfragen über ihren (Subventions-)Preis und ihre Effizienz aufzuwerfen.

Gut also, dass ab und zu die Forschung in vielen Instituten zur Energieversorgung durch eine Auszeichnung positive Aufmerksamkeit erfährt. Mit dem Wissenschaftspreis NRW würdigen der Industrieclub Düsseldorf und das Wissenschaftszentrum NRW in diesem Jahr gleich zwei junge Forscher aus dem Forschungszentrum Jülich für ihre Beiträge zur - zumindest theoretisch - kostengünstigeren und besser umweltverträglichen Stromversorgung.

Schwieriger Markt

Dr. Henry Bosch (33) hat neue Beschichtungsmaterialien für Gasturbinen entwickelt, dank derer Kohle, Öl und Gas bei höheren Temperaturen verbrannt werden können. Das senkt Kosten und Schadstoffe. Dafür gibt es den mit 20.000 Euro dotierten ersten Preis. Den zweiten Preis (10.000 Euro) erhält Dr. Tobias Repmann für seine Arbeit zur Verbesserung von Zweischicht-Solarzellen („Stapelsolarzellen”) sowie des Verfahrens zu ihrer Herstellung. Diese Technologie könnte Solarzellen künftig wettbewerbsfähiger machen.

Sein Interesse für „alternative” Energie verdankt der heute 32-Jährige gebürtige Berliner nicht zuletzt dem Umstand, dass der einschlägige Schulstoff der 80er Jahre noch fast ausschließlich durch die traditionellen Energieversorger geprägt war. Sohn eines Physiklehrers und früh an Technik interessiert, bekam Repmann während seines Elektrotechnikstudiums an der RWTH Aachen ganz offene Ohren für Vorträge von Hermann Scheer, der deutschen Galionsfigur für Sonnen- und Windkraft. „Seither wollte ich alles über erneuerbare Energien herausfinden.”

Bald speziell an Photovoltaik interessiert, landete Repmann nach seinem Diplom an der richtigen Stelle im Forschungszentrum Jülich. Betreut und ermuntert von Dr. Bernd Rech machte Repmann bis Oktober 2002 seine Doktorarbeit am Institut für Photovoltaik, an dem er noch heute beschäftigt ist. „Ich will einfach an dieser Entwicklung dranbleiben.”

Kein leichtes Vorhaben

Was bei allem persönlichen Erfolg kein leichtes Vorhaben ist. Zwar gibt es eine ganze Reihe verschiedener Ansätze, Solarenergie günstiger umzusetzen. Noch für einige Jahre aber marktbeherrschend dürfte die „Wafer”-Technik sein, die bekannten Siliziumscheiben von maximal 15 Quadratzentimetern. Sie sind teuer, verbrauchen viel Energie bei der Herstellung, haben aber einen unerreicht guten Wirkungsgrad von rund 24 Prozent.

Repmann hingegen arbeitet an so genannten Dünnschichtsolarzellen, mit denen man wesentlich größere Flächen (über einen Quadratmeter) beschichten kann. Nachteil ist ihr geringer Wirkungsgrad.

Weniger Schadstoffe

Den verbesserten nun Repmann und seine Gruppe durch die Verbindung (Stapelung) zweier dünner Schichten aus amorphem und mikrokristallinem Silizium. Der Jülicher Prototyp von 30 Quadratzentimetern bringt es auf einen Wirkungsgrad von gut elf Prozent. Der wesentliche und für die Industrie interessante Fortschritt besteht aber in dem von Repmann verbesserten Verfahren, die dünnen Schichten gleichmäßig (homogen) über große Flächen zu verteilen. „Ein Duchbruch ist das noch nicht, aber ein Beitrag zur Weiterentwicklung. Die Japaner sind schon etwas weiter”, sagt Repmann klar und bescheiden.

Etwas unfreiwillig bescheiden muss sich derzeit der erste Preisträger. Henry Bosch entwickelte nach seinem Physikstudium in Heidelberg in Jülich Schichtmaterialien, mit dem man die Brennkammern und die Schaufeln von Gasturbinen viel höheren Temperaturen (über 1300 Grad) aussetzen kann. Durch den derart erhöhten Wirkungsgrad könnte dies, so Bosch, bei einer einzigen 100 Megawatt-Kraftwerksturbine bis zu einer Million Euro an Brennstoffkosten pro Jahr sparen und den Ausstoß an Kohlendioxyd um mehrere 10000 Tonnen senken. „Das ist von heute auf morgen anwendungsreif”, sagt Bosch am Telefon.

Die Turbinenbauer haben auch großes Interesse. Nur leiden sie derzeit massiv unter Absatzschwäche, so dass die preiswürdige Jülicher Wärmedämmschicht ihrer Verwendung harrt. Dr. Bosch zog seine Konsequenz und optimiert nun bei dem Stuttgarter Autozulieferer-Konzern Mahle die Beschichtungen von Kolben und Ventilen.