Presseinformation der LMU München vom 03.08.2012

Plastikmüll landet oft in Gewässern und verbleibt dort mit ungewissen Folgen für das Ökosystem. Weil diese Kontamination nun erstmals präzise analysiert werden kann, lassen sich auch die Auswirkungen auf Mensch und Tier besser untersuchen.

Synthetische Kunststoffe sind fester Bestandteil des modernen Lebens – nicht zuletzt als kaum abbaubarer Abfall. Ein Großteil davon gelangt über die Flüsse ins Meer. Im Nordpazifik etwa hat sich mit dem „Great Pacific Garbage Patch“ ein gigantischer schwimmender Teppich aus Plastikmüll gebildet, der eine Gefahr für die dort lebenden Organismen darstellt. Werden die bunten Kunststoffteile mit natürlicher Nahrung verwechselt und gefressen, können sie den Verdauungstrakt blockieren oder aber den Hormonhaushalt der Tiere massiv stören.

Kleinere Kunststoffpartikel im Millimeter- und Mikrometerbereich sind nicht weniger weit verbreitet und nicht weniger gefährlich, vor allem weil sie sich über „Bioakkumulation“ entlang der Nahrungskette anreichern. Bislang konnte die Verschmutzung aquatischer Ökosysteme durch Kunststoffe aber nicht exakt bestimmt und damit das Risiko nicht umfassend abgeschätzt werden. „Mit Hilfe einer neuen Methode können wir jetzt ökologisch relevante Plastikpartikel aus dem Sediment über eine Dichtetrennung quantifizieren“, sagt der LMU-Biologie Professor Christian Laforsch.

Plastik auf dem Prüfstand

Der „Munich Plastic Sediment Separator“ (MPSS) wurde zusammen mit Forschern der TU München aus dem Institut für Wasserchemie und Chemische Balneologie in München entwickelt. Das Gerät erlaubt, unterschiedliche Plastikpartikel bis zu einer Größe von weniger als einem Millimeter aus aquatischem Sediment zu extrahieren, zu quantifizieren und auch zu identifizieren. „Unsere Methode ist herkömmlichen Ansätzen deutlich überlegen“, sagt Hannes Imhof, der Erstautor der Studie.

Viele Anwendungen sind denkbar, denn eine Separations und-Identifikationsrate von bis zu 100 Prozent ist bislang unerreicht, auch etwa in der Recycling-Industrie. „Die Problematik rund um Plastikmüll in aquatischen Ökosystemen ist ein hochaktuelles und zukunftsträchtiges Forschungsgebiet“, sagt Laforsch. „Wir können jetzt die Belastung von Gewässern mit Plastik exakt nachweisen und damit die Auswirkungen auf die Lebewesen in diesen essentiellen und zugleich hochempfindlichen Lebensräumen untersuchen. Über das Trinkwasser und Speisefische gehört dazu natürlich nicht zuletzt auch der Mensch.“ (suwe)

Publikation:
Limnology and Oceanography: Methods, Juli 2012

Externer Link: www.uni-muenchen.de

Presseinformation des KIT (Karlsruher Institut für Technologie) vom 09.08.2012

KIT bändigt die Volatilität erneuerbarer Energien durch modernste Speichersysteme

Energiespeicher sind eine der Schlüsseltechnologien der Energiewende. Denn sie können das wechselnde Stromangebot von Photovoltaik und Windkraft mit dem Bedarf der Verbraucher in zeitliche Deckung bringen. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entstehen mehrere Pilotanlagen aus Solarzellen, Kleinwindanlagen, Lithium-Ionen-Batterien und Leistungselektronik, die zeigen, wie Lastspitzen im Stromnetz ausgeglichen werden können und wie in Zukunft die regenerative Inselnetz-Stromversorgung aussehen könnte.

„Hochleistungsbatterien auf Lithium-Ionen-Basis können schon heute sinnvoll im Stromnetz eingesetzt werden“, stellt Dr. Andreas Gutsch fest, Koordinator des Projekts Competence E. Als stationäre Speicher können sie Sonnen- oder Windstrom speichern bis er vom Netz abgerufen wird. „Richtig eingesetzt können Batterien also Last- und Produktionsspitzen in größerem Umfang ausgleichen und somit wirtschaftlich Sinn machen.“

Das Projekt Competence E entwickelt derzeit mehrere Pilotsysteme aus Photovoltaik- und Windkraftanlagen mit gekoppelter Lithium-Ionen-Batterie. Im Rahmen der 2-jährigen Entwicklungsphase wurde ein weltweites Batterie-Screening durchgeführt. „Jetzt wissen wir, welche Lithium-Ionen-Zellen die besten für stationäre Speicher sind“, so Gutsch. Die erste Ausbaustufe der modularen Systeme wird bis Ende 2012 auf dem Gelände des Campus Nord des KIT errichtet und eine Systemleistung von 50 Kilowatt besitzen.

Ein neu entwickelter, getriebeloser Windgenerator, der besonders für Schwachwindgebiete geeignet ist, ergänzt die Stromerzeugung der Photovoltaikanlage vor allem in den Wintermonaten. Das Gesamtsystem der ersten Ausbaustufe kann den Strombedarf eines mittelständischen Gewerbebetriebs ganzjährig decken. Langfristig soll das gewonnene Knowhow dazu dienen, sowohl kleinere Speichersysteme für den Privathaushalt als auch größere Systeme für den Industriebedarf zu entwickeln.

Herzstück der stationären Energiespeicher ist neben der Batterie eine angepasste Leistungselektronik, die das Laden und Entladen der Batterie innerhalb von nur 2 Stunden ermöglicht. Somit kann der stationäre Speicher als Zwischenspeicher zum Spitzenlastausgleich eingesetzt werden: In Schwachlastzeiten erfolgt die Einspeisung der Sonnenenergie und des Windstroms in die Batterie, wohingegen zu Spitzenlastzeiten die Energie aus der Photovoltaikanlage, dem Windgenerator und der Batterie in das Netz eingespeist wird. Neben dem Lastmanagement ist die Nachtentladung von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung für Nutzer, denn dadurch kann der Eigenverbrauch an Photovoltaikstrom – erheblich gesteigert werden, wenn die Anlage etwa zur Versorgung eines Eigenheims oder einer Wohnanlage genutzt wird. Die Batterie wird nachmittags geladen und bei Dunkelheit bis zum nächsten Morgen entladen, um Elektrogeräte und Licht direkt vor Ort netzunabhängig zu betreiben.

„Das Zusammenspiel von Solarzellen, Windgenerator, Speichern und Netz zu regeln ist die zentrale Herausforderung“, erläutert Gutsch. Bei der Vielzahl der verschiedenen Betriebszustände muss die Systemsteuerung stets sicher und passgenau eingreifen. Nur so kann die Lebenserwartung und Leistungsfähigkeit der Lithium-Ionen-Batterien langfristig gewährleistet werden und damit die Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems. „Nur mit einem detaillierten Batterie-Knowhow kann man so eine Anlage 24 Stunden am Tag und 365 Tage im Jahr steuern, sodass ein jahrzehntelanger wirtschaftlicher und verlässlicher Betrieb möglich wird“, stellt Gutsch klar. Nach den ersten Funktionstests werden zusammen mit der Industrie konkrete Anwendungssysteme in verschiedenen Leistungsklassen entstehen.

Trotz der hohen Kosten für Lithium-Ionen-Batterien kann sich diese Technologie bereits heute lohnen, vor allem in Regionen die keine stabilen Stromnetze haben. Kleinere und größere Inseln zum Beispiel werden oftmals noch durch Dieselgeneratoren versorgt. In Afrika und Indien sind ganze Landstriche ohne Elektrizität. Eine Photovoltaikanlage mit gekoppelter Lithium-Ionen-Batterie kann hier bei entsprechendem Systemdesign und Lastprofil profitabel eingesetzt werden. Bei weiter sinkenden Kosten für die Systemkomponenten werden wir auch in Deutschland „Battery Parity“ erreichen, so wie wir heute schon für den Privatkunden „Grid Parity“ bei Photovoltaikstrom haben. (kes)

Externer Link: www.kit.edu