Intelligente Energie

DIE FRAGEN DIE ANTWORTEN
  • Woher kommt die Energie, die wir brauchen?

  • Seit 150 Jahren arbeiten wir bei BASF an Antworten auf diese Fragen.

  • Ohne Energie ist unser Leben undenkbar – wir benötigen Energie in der Industrie genauso wie im Privatleben. Energie sorgt dafür, dass unsere Häuser im Sommer kühl und im Winter warm bleiben, wir mit einem Elektroauto weite Strecken zurücklegen und mit Notebooks und Tablet-PCs jederzeit im Internet surfen können.

    Der Bedarf an Energie wird täglich größer: Bis 2050 wird die Menschheit zwei- bis dreimal so viel brauchen wie heute, aber fossile Ressourcen sind begrenzt. Wie also können wir Energie effizienter nutzen? Wie können wir sie speichern und transportieren, ohne dass dabei viel verloren geht? Und wie können wir die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien kosteneffizient ausbauen?

  • Seit 150 Jahren arbeiten wir bei BASF an Antworten auf diese Fragen: indem wir Zukunftstrends rechtzeitig erkennen, unsere Forschung am Puls der Zeit ausrichten und dabei flexible Lösungen für Gesellschaft und Umwelt finden.

    Dazu zählen zum Beispiel Technologien, mit denen Häuser ihre Energiezufuhr sichern können, der fast verlustfreie Transport von Strom oder ein Material, das für die optimale Spannung in Notebooks sorgt. Aber es gehören auch Batteriematerialien für Elektroautos dazu und Technologien, mit denen der Wirkungsgrad von Windkraft- und Solaranlagen erhöht werden kann.

1 Die Kraft von Sonne und Wind 2 Häuser als Kraftwerke 3 Stromtransport der Zukunft 4 Wahre Energiebündel 5 Hält Notebooks auf Spannung

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1 Die Kraft von Sonne und Wind 2 Häuser als Kraftwerke 3 Stromtransport der Zukunft 4 Wahre Energiebündel 5 Hält Notebooks auf Spannung

Die Kraft von Sonne und Wind

Sie stehen für erneuerbare Energie und produzieren Strom aus natürlichen Ressourcen: Solar- und Windkraftanlagen. In vielen von ihnen steckt das Know-how von BASF, um Effizienz und Langlebigkeit zu verbessern. Unsere Seluris® Technologie ist beispielsweise auf die gesamte Wertschöpfungskette von Solarzellen ausgerichtet. Vom Schneiden und Ätzen bis zum Texturieren, Dotieren und Reinigen tragen Seluris® Prozesschemikalien dazu bei, die Leistung der Solarzelle zu verbessern – beispielsweise indem sie die Oberfläche der Solarwafer reinigen und so das Auftreten von Fehlern minimieren.

Außerdem entwickeln wir neue Lösungen für solarthermische Kraftwerke: So haben wir im September 2014 zusammen mit Novatec Solar eine Versuchsanlage in Südspanien in Betrieb genommen, die an Stelle von Thermoölen Flüssigsalz als Wärmeträgermedium nutzt. Der Vorteil: Anorganische Salze ermöglichen eine Erhöhung der Betriebstemperatur auf über 500 Grad Celsius und damit eine Steigerung der Stromausbeute. BASF ist der weltweit führende Lieferant von synthetisch hergestelltem Natriumnitrat für solarthermische Kraftwerke.

Dr. Kerstin Dünnwald, Leiterin Business Management Inorganic Chemicals im BASF-Bereich Monomers (Foto)

„Mit unseren Salzen und dem Wissen, wie man sie bei hohen Temperaturen einsetzt, helfen wir solarthermischen Kraftwerken, noch günstiger Strom zu erzeugen.“

Dr. Kerstin Dünnwald, Leiterin Business Management Inorganic Chemicals im BASF-Bereich Monomers

Windräder müssen über einen Zeitraum von mindestens 20 Jahren sicher und effizient laufen. Dabei sind sie enormen Witterungseinflüssen wie Regen, Hagel, Schnee oder auch UV-Strahlung ausgesetzt. Die Beanspruchungen für ein Rotorblatt sind extrem: In rund 90 Metern Höhe erreichen die Rotorspitzen Höchstgeschwindigkeiten von 300 Kilometern pro Stunde; dabei entwickeln sich zum Beispiel Regentropfen zu regelrechten Geschossen. Bei diesen Geschwindigkeiten wirken enorme Kräfte auf die Blattspitzen, die sich um mehr als einen Meter biegen können.

Kein Wunder also, dass die Bestandteile eines Windrads aus besonderem Material gefertigt sein müssen. BASF hat das Beschichtungssystem RELEST® auf Basis einer speziellen Polyurethanchemie entwickelt. Es schützt das Rotorblatt vor Witterungseinflüssen und zeichnet sich durch hohe Erosionsbeständigkeit sowie ausgezeichnete Flexibilität aus.

Das Innere vieler moderner Rotorblätter besteht aus Glas- und Kohlefasermatten, die mit unseren Epoxysystemen Baxxodur® getränkt und verklebt werden. Der Polyethylen-Terephthalat-Schaum (PET) Kerdyn® sorgt als Kernmaterial bei statischen und dynamischen Belastungen für die Stabilität der Rotorblätter. Der Vergussmörtel MasterFlow® verbindet Turm und Fundament stabil und vor allem schnell: Er wird auch unter widrigen Witterungsbedingungen und bei sehr niedrigen Temperaturen zügig fest und trägt so dazu bei, dass Windparks auf See und an Land schneller und damit kosteneffizient gebaut werden können.

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Häuser als Kraftwerke

Häuser brauchen Energie – für Licht und Elektrogeräte, für Heizungen und Klimaanlagen. Durch Entwicklungen, wie beispielsweise Passivhäuser, hat sich der Energiehaushalt von modernen Gebäuden schon deutlich verbessert. Doch es geht noch einen Schritt weiter: Häuser können sogar zum Kraftwerk werden.

Kevin Bygate, Chief Executive Officer bei SPECIFIC (Foto)

„Intelligente Oberflächenbeschichtungen für Stahl und Glas haben das Potenzial, genug Wärme und Strom zu erzeugen, um ein Gebäude eigenständig das gesamte Jahr über zu betreiben.“

Kevin Bygate, Chief Executive Officer bei SPECIFIC

Zusammen mit der Universität Swansea/Wales und weiteren Partnern aus der Industrie ist BASF an einem besonderen Projekt beteiligt: SPECIFIC (Sustainable Product Engineering Center for Innovative Functional Industrial Coatings). Es geht dabei um die Frage, wie Gebäude zum Beispiel die einfallende Sonnenenergie in Wärme oder Strom umwandeln können. Dafür entwickelt das Team aus über 120 Wissenschaftlern, Technikern und Ingenieuren spezielle Dach- und Fassadenbeschichtungen. BASF unterstützt unter anderem bei der Energiespeicherung, mit Know-how aus dem Bereich Photovoltaik sowie mit licht- und wärmeabstrahlenden Beschichtungen.

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Stromtransport der Zukunft

Bei der Übertragung von Strom durch herkömmliche Kupferleitungen geht immer ein Teil der elektrischen Energie als Wärme verloren. Hochtemperatur-Supraleiter dagegen können deutlich höhere Strommengen transportieren. Sie übertragen Strom bereits bei Temperaturen oberhalb des Siedepunkts von flüssigem Stickstoff (−196 Grad Celsius) nahezu verlustfrei und ermöglichen so große Einsparpotenziale bei Stromerzeugung und -transport. In Ballungszentren und an großen Industriestandorten kann die elektrische Infrastruktur durch supraleitende Kabel verbessert werden. Mögliche Einsatzgebiete sind Strombegrenzer und Transformatoren für öffentliche Stromnetze sowie Stromkabel für innerstädtische Versorgungsnetze. Auch Generatoren und Elektromotoren können kompakter und energieeffizienter gebaut werden. So ermöglicht die Supraleiter-Technologie beispielsweise eine bessere Nutzung regenerativer Energien mit Wind- und Wasserkraftgeneratoren.

Die BASF-Tochter Deutsche Nanoschicht GmbH hat ein innovatives Verfahren entwickelt, mit dem die Supraleiter effizienter und umweltschonender hergestellt werden können. Im Jahr 2015 ist die Eröffnung eines Gemeinschaftslabors mit dem Karlsruher Institut für Technologie geplant, um supraleitende Bandleiter weiter zu optimieren.

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Wahre Energiebündel

Auch im Bereich Mobilität nimmt Strom eine zunehmend bedeutende Rolle ein. Schätzungen zufolge werden im Jahr 2020 rund 1,2 Milliarden Autos auf der Erde unterwegs sein, gut 300 Millionen mehr als heute, die meisten in städtischen Ballungsräumen. Dabei leiden Großstädte schon heute unter Smog und Lärm. In Zukunft werden daher immer mehr Elektroautos das Stadtbild prägen – mit einer leistungsfähigen Batterie als Herzstück. BASF entwickelt und produziert Kathodenmaterialien und Elektrolytformulierungen für Lithium-Ionen-Batterien und trägt so dazu bei, dass das Fahrzeug mit einer Aufladung möglichst weit kommt.

Dr. Michael Krausa, Geschäftsführer Kompetenznetzwerk Lithium-Ionen-Batterien (Foto)

„Neue Materialien für Hightech-Lithium-Ionen-Batterien sind der Schlüssel für die Elektromobilität von morgen.“

Dr. Michael Krausa, Geschäftsführer Kompetenznetzwerk Lithium-Ionen-Batterien

Dafür kooperieren wir mit starken Partnern. Im Verbundprojekt Alpha-Laion arbeiten wir mit Unternehmen wie Bosch und Daimler zusammen, um neue Hochenergiebatterien für Elektrofahrzeuge zu entwickeln. Außerdem betreiben wir mit dem Karlsruher Institut für Technologie ein gemeinsames Labor für die Entwicklung neuer Batteriematerialien. Die Forschung an Lithium-Ionen-Batterien und Kathodenmaterialien treiben wir auch in Forschungslaboren in Amagasaki/Japan und Beachwood/Ohio sowie in Ludwigshafen voran. BASF engagiert sich zudem im internationalen „Forschungsnetzwerk Elektrochemie und Batterien“ sowie im „Kompetenznetzwerk Lithium-Ionen-Batterien“ in Berlin.

Außerdem forschen wir an weiteren Materialien, um die Elektromobilität voranzubringen. BMW haben wir zum Beispiel bei der Entwicklung mehrerer Bauteile im BMW i3, dem ersten vollelektrischen Serienfahrzeug der BMW Group, unterstützt. In Fahrzeugteilen wie der Karosserie, den Sitzen oder der Dachkonstruktion sind BASF-Kunststoffe verbaut.

Um Forscher weltweit bei ihrer Arbeit zu Elektromobilität zu unterstützen, verleihen wir gemeinsam mit Volkswagen seit drei Jahren den Wissenschaftspreis Elektrochemie. Die Preisträgerin 2014, Prof. Vanessa Wood, hat ein neues bildgebendes Analyseverfahren entwickelt und trägt so dazu bei, die Leistungsfähigkeit von Lithium-Ionen-Batterien zu verbessern.

Prof. Vanessa Wood, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich/Schweiz, Department of Information Technology and Electrical Engineering (Foto)

„Mit unseren neuen Visualisierungsmethoden können Forscher die Batterien der nächsten Generation entwickeln.“

Prof. Vanessa Wood, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich/Schweiz, Department of Information Technology and Electrical Engineering

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Hält Notebooks auf Spannung

Ob Smartphones, Tablet-PCs oder Notebooks – dank ihrer vielseitigen Funktionen gehören die mobilen Geräte zu unserem Alltag. Für diese komplexe Elektronik müssen die einzelnen Bestandteile besonders leistungsfähig sein. Dazu benötigen einige Bauteile, wie Prozessor oder Festplatte, Strom mit einer anderen Spannung, als der Akku sie liefert. Weicht die Spannung von dem entsprechenden Wert ab, nehmen diese Bauteile Schaden. Hochreines Carbonyleisenpulver von BASF trägt entscheidend zur Lösung des Problems bei: In den Kernen von Hochfrequenzspulen sorgt es dafür, dass der Strom, der in die empfindliche Elektronik fließt, immer exakt die gewünschte Spannung hat.

Bereits 1925 hat BASF die Methode zur Herstellung von Carbonyleisenpulver entdeckt. Damals wurde es unter anderem für Magnetbänder in den ersten Tonbandgeräten genutzt.