Forschung: Computer lief sechs Monate nur durch Blaualgen
Mittels Fotosynthese läuft ein Computer seit sechs Monaten mit der Kraft der Blaualgen, wie die Universität von Cambridge erklärt. Wir verraten, wie die umweltfreundliche Stromerzeugung funktioniert.
Im Biologieunterricht hat wohl jeder schon mal etwas von der Fotosynthese bei Pflanzen gehört und den wichtigen Beitrag zu unserer Umwelt. Nun ist es Forschern der Universität von Cambridge gelungen, einen Computer sechs Monate lang mittels Fotosynthese zu betreiben.
So funktioniert der umweltfreundliche Computer mittels Fotosynthese
Zunächst läuft die Lichtreaktion ab, bei der elektromagnetische Energie in Form von Licht geeigneter Wellenlänge absorbiert wird. Danach erfolgt die Umwandlung in chemische Energie durch die Übertragung von Elektronen, die mittels der Redoxreaktion in einen energiereichen Zustand versetzt wurden. Als letzter Schritt erfolgt die lichtunabhängige Reaktion, bei der die chemische Energie zur Synthese energiereicher organischer Verbindungen verwendet wird und die auch zur Gewinnung von Energie dienen. Sprich durch Sonnenlicht und CO₂ wird mittels Fotosynthese Sauerstoff produziert.
Christopher Howe hat mit seinem Team in der Größe einer AA-Batterie ein Gefäß aus Aluminium und durchsichtigem Kunststoff gebaut. Im Inneren platzierte das Team eine Kolonie von Blaualgen mit der wissenschaftlichen Bezeichnung Synechocystis sp. PCC 6803. Durch den Einfall von Sonnenlicht wird die Fotosynthese angeregt, die Strom an die Anode und Kathode liefert. Auf der Fensterbank von Paolo Bombelli stand von Februar bis August 2021 das Gerät und lieferte in diesem Zeitraum kontinuierlich Strom, um einen Computer mit einem ARM-Chipsatz zu betreiben. Hierbei lief der Computer immer 45 Minuten lang und simulierte verschiedene Rechenaufgaben, wobei 0,3 Mikrowatt an Strom benötigt wurden. Die Konstruktion liefert auch weiterhin kontinuierlich Strom. Noch ist unklar, wie die Stromerzeugung via Fotosynthese in der massenhaft produzierten Geräten genutzt werden könnte. Im Versuchsaufbau hat die Stromerzeugung durch Fotosynthese schon mal funktioniert, nun stehen weitere Schritte an.
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Sammlung zur Stromversorgung mittels Fotosynthese:
- Wie die Universität von Cambridge ermittelt hat, versorgen Blaualgen einen Computer mit Strom. Über sechs Monate hinweg konnte ein Computer mittels Fotosynthese betrieben werden.
- Christopher Howe hat mit seinem Team in der Größe einer AA-Batterie ein Gefäß aus Aluminium und durchsichtigem Kunststoff gebaut. Im Inneren ist eine Kolonie von Blaualgen eingebaut, die durch den Lichteinfall zur Fotosynthese angeregt wurden.
- Als Computer fungierte ein ARM-Chipsatz mit einem Verbrauch von 0,3 Mikrowatt.
Quellen: University of Cambridge, Newscientist, Wikipedia
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Die meisten hatte keine größeren Probleme mit der Zuverlässigkeit, wurden aus Kostengründen aber nur als Versuchsprojekt mit wenigen Turbinen realisiert. Die waren erfolgreich, aber bis auf wenige Ausnahmen, die jetzt langsam zu großen Parks ausgebaut wurden, hat niemand eine Umsetzung in großem Maßstab finanziert. Daran würde ich aber nicht die Bezeichnung "Stand der Technik" knüpfen. Autohersteller machen das zwar ("was die Konkurrenz in jedem Fahrzeug hinbekommt und wir selbst bei etwas teureren auch, zählt nicht. Das ihrem Modell Fähigkeiten fehlen ist Stand der Technik, da gibt es nichts nachzubessern."), aber korrekter wäre wohl "Stand der Profitoptimierung". Stand der Technik sind Dinge, die technisch nachweislich problemlos realisiert werden können. Stacked-Chips für zusätzlichen Cache nutzt zum Beispiel kaum eine CPU, aber deswegen ist die Technik doch nicht "Gegenstand der Forschung".
Den Ausdruck könnte man eher für die von dir so gelobten Atomkraft verwenden; die Kraftwerke dürfen ja nur mit Ausnahmegenehmigung laufen, weil zur Endlagerung noch lange geforscht und probiert werden muss.
Zum einen kann man die Abfälle des Phosphatabbaus nutzen, da ist dann noch mal die 10 fache Menge drin und zum anderen kann man es aus dem Meer gewinnen, da ist dann die 1000 fache Menge drin.
Danach besteht noch die Möglichkeit das abgereicherte Uran in schnellen Brütern zu verwenden. Es gibt heute auf der Welt soviel abgereichertes Uran, damit man damit den Energiebedarf von 10 Mrd Menschen für 700 Jahre decken könnte und das auf dem Niveau der USA, auf dem Niveau der EU würde es für 1400 Jahre reichen.
Es ist mehr als genug vorhanden.
Ich lasse mich durchaus mit Fakten überzeugen, aber nicht mit irgendwelchen Käse.
Wobei ich den Tip hab: grab einfach etwas tiefer, lass dich nicht mit irgendwelchen Schlagworten abspeisen und informiere ich.
Für die Produktion von Mikrochips benötigt man nur SiO2 und das muß auch noch mehrfach gereinigt werden, Mit anderen Worten: dafür ist jeder Sand geeignet
Das ganze war Thema in meinem Studium (Anorganik II), von daher kenne ich mich da ein wenig aus.
Aber das ist eben dein Problem, du hörst ein Schlagwort, hast aber keine Ahnung von den Fakten dahinter.
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Ich meine jetzt keine fossilen Energieträger.
In den meisten Gesteinen ist soviel Uran und Thorium enthalten, dass sich das sogar irgendwann lohnen könnte. Nur Momentan gibt es mehr als genug Uran und Thorium quillt und hinten und vorne raus.
Hallo Gravitationsbatterie.
Das einzige, das sich durchsetzen konnte war der Pumpspeicher, die sind richtig gut und nur schwer zu schlagen.
Die polaren Zellen haben teils deutlich stärkere Winde und die vergleichbar starken äquatorialen decken eine wesentlich größere Fläche ab, sodass ich wenigens 1.000 TW für die großräumigen globalen Strömungen erwarten würde. Deren Stärke ist aber gering im Vergleich zu den kleineren Windsystemen, die an ihnen entlang wandern und in sich rotieren: Hier in Deutschland schwanken Winde je nachdem, welches Tief oder Hoch gerade durchzieht und den großen, überlagerten Westwind-Trend sehen wir eigentlich nur an der Bewegung dieser Tiefs und Hochs auf der Wetterkarte. Aber das, was wir im Alltag als "Wind" spüren respektive für Windkraftanlagen nutzen können, ist viel stärker als die 1.000-TW-Systeme. Ob es nun eher das 10-, das 100- oder das 1.000-fache an Leistung ist, kann ich nicht einmal raten, aber wir sprechen definitiv vom EW-Bereich, wärend die Menschheit bislang nicht einmal 1-TW-Windenergie nutzt.
da hab ich eine Studie, die das weltweite Potential der Windkraft mit 20TW beziffert hat, mit den Windsystemen der Erde verwechselt, die natürlich deutlich stärker ein müssen (sonst würde alles stillstehen).
Die Kohlekraftwerksbetreiber waren froh, dass der Kugelhaufenreaktor gescheitert ist, da der einen trockenen Naturzugkühlturm hatte und das dann um ein Haar Stand der Technik geworden wäre. Damit hätte man bei allen künftigen Kraftwerken einen solchen verlangen können.
Es ist wie bei den alternativen Ansätzen zur Kernfusion: der Tokamak ist das momentane non plus Ultra, das mit der berühmten an Sicherheit grenzenden Wahrscheinlichkeit funktionieren wird (die kritischen Fragen sind wirtschaftlicher Natur) und der Stellarator die beste Alternative, aber wenn einer der alternativen Ansätze Erfolg hat, dann könnte man schon "sehr bald" Fusionsenergie haben, zu geringen Kosten.
Deshalb sollte man ungewöhnliche Ansätze im Auge behalten und sie erforschen.
Mal so als Überschlag: 100 Tonnen gut 102 Meter anheben (könnte man vielleicht gerade so in einen WKA-Turm einbauen) entspricht einer Arbeitsleistung von rund 100 MNm = 100 MWs. Also knapp 28 kWh; nicht mehr als ein einzelner Schwungradspeicher schafft, den man einfach unten in den Turm reinstellen könnte. Selbst wenn man nur den Output einer alten 3-MW-Turbine während eines Sturms für eine Stunde zwischenspeichern wollte, müsste man aber die 1.000-fache Materialmenge bewegen respektive 100.000 Tonnen um 100 m anheben.
Zum Vergleich: Das Bauwerk mit der höchsten potenziellen Energie, dass die Menschheit bislang in regulären Betrieb genommen hat, müsste Schiffshebewerk am Drei-Schluchten-Damm sein. 110 m und 12.000 t – die durch ein Gegengewicht komplett ausgeglichen werden, sodass nur Beschleunigungs- und Reibungsenergien überwunden werden, aber netto gar keine physikalische Hebeleistung erbracht wird. (Brutto haben natürlich nach einem vollen Durchlauf ein Schiff und eine Menge Wasser gleichen Gewichts die Höhenniveaus getauscht.)
Praktikabel ist das Prinzip aber als Pumpspeicherkraftwerk, wo man Wasser statt Steine bewegt.
Allerdings ist die Gravitationsbatterie trotzdem spannend, könnte sie doch theoretisch Solar- und Windenergie speichern und 24/7 bei Bedarf zur Verfügung stellen.