Karima Mahmoud Bücher

Perowskit ist ein Calcium-Titanoxid-Mineral, das aus Calciumtitanat (chemische Formel CaTiO3) besteht. Sein Name wird auch auf eine Klasse von Verbindungen angewandt, die die gleiche Art von Kristallstruktur wie CaTiO3 aufweisen, die so genannte Perowskit-Struktur, die die allgemeine chemische Formel A2+B4+(X2-)3 hat. In diese Struktur können viele verschiedene Kationen eingebettet werden, was die Entwicklung verschiedener technischer Materialien ermöglicht. Das Mineral wurde 1839 von Gustav Rose im Uralgebirge in Russland entdeckt und nach dem russischen Mineralogen Lev Perovskite (1792-1856) benannt. Die bemerkenswerte Kristallstruktur des Perowskits wurde erstmals 1926 von Victor Goldschmidt in seiner Arbeit über Toleranzfaktoren beschrieben. Die Kristallstruktur wurde später im Jahr 1945 von Helen Dick Megaw anhand von Röntgenbeugungsdaten von Bariumtitanat veröffentlicht.

Lebende Organismen benötigen Phosphor, einen lebenswichtigen Bestandteil von DNA, RNA, ATP usw., für ihr reibungsloses Funktionieren. Pflanzen nehmen Phosphor als Phosphat auf und bauen es in organische Verbindungen ein, und bei Tieren ist Phosphor ein wichtiger Bestandteil von Knochen, Zähnen usw. Auf dem Land wird Phosphor im Laufe der Jahrtausende immer weniger pflanzenverfügbar, da er mit dem Abfluss langsam verloren geht. Eine niedrige Phosphorkonzentration im Boden verringert das Pflanzenwachstum und verlangsamt das Wachstum der Bodenmikroorganismen, wie Untersuchungen der mikrobiellen Biomasse im Boden zeigen. Bodenmikroorganismen fungieren im biogeochemischen Kreislauf sowohl als Senken als auch als Quellen für den verfügbaren Phosphor. Die kurzfristige Umwandlung von Phosphor erfolgt chemisch, biologisch oder mikrobiologisch. Im langfristigen globalen Kreislauf wird der Haupttransfer jedoch durch tektonische Bewegungen im Laufe der geologischen Zeit angetrieben.

Erneuerbare Energie ist Energie aus erneuerbaren Ressourcen, die sich auf natürliche Weise innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens wieder auffüllen. Dazu gehören Sonnenlicht, Wind, die Bewegung von Wasser und geothermische Wärme. Obwohl die meisten erneuerbaren Energiequellen nachhaltig sind, sind es einige nicht. So gelten beispielsweise einige Biomassequellen bei der derzeitigen Ausbeutungsrate als nicht nachhaltig. Sie wird häufig zur Stromerzeugung, Heizung und Kühlung verwendet. In der Regel handelt es sich bei Projekten für erneuerbare Energien um Großprojekte, aber sie eignen sich auch für ländliche und abgelegene Gebiete sowie für Entwicklungsländer, in denen Energie oft entscheidend für die menschliche Entwicklung ist.

Die dunkle Energie stellt eine entscheidende, jedoch rätselhafte Kraft im Universum dar, die für die beschleunigte Ausdehnung verantwortlich ist. Sie macht etwa 69,4 % des Kosmos aus und unterscheidet sich von gewöhnlicher und dunkler Materie durch ihre gleichmäßige Verteilung in Raum und Zeit sowie ihre abstoßende Wirkung. Die Untersuchung ihrer Eigenschaften reicht bis vor 11 Milliarden Jahren zurück, doch ihre genaue Natur bleibt bislang ungeklärt, was sie zu einem faszinierenden Thema der modernen Physik macht.

Die Dekarbonisierung des Energiesystems erfordert grundlegende Veränderungen in der Nachfrage, die bis 2030 zu einem signifikanten Rückgang fossiler Brennstoffe führen. Insbesondere Solar- und Windenergie ersetzen Kohle im Stromsektor. Die Nachfrage nach Erdöl sinkt durch die Verbreitung von Elektrofahrzeugen und veränderte Verhaltensweisen. Zudem spielt Effizienz eine entscheidende Rolle in der Industrie und im Gebäudesektor. Um die Ziele für Netto-Null-Emissionen zu erreichen, müssen die Produktionskapazitäten für Schlüsselmaterialien und -technologien erheblich gesteigert werden.

Die Studie beleuchtet die zentrale Rolle der Energiespeicherung im Kampf gegen den Klimawandel und für die Implementierung sauberer Energienetze. Sie hebt hervor, dass die Umstellung auf erneuerbare Energien wie Wind- und Sonnenkraft entscheidend für die Dekarbonisierung ist. Energiespeicherung sorgt dafür, dass Stromsysteme stabil bleiben, trotz der variierenden Verfügbarkeit dieser Quellen. Die Analyse identifiziert sechs wesentliche Schlussfolgerungen zur raschen Entwicklung effizienter und langlebiger Speicherlösungen, einschließlich der Bedeutung von grünem Wasserstoff, der aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen wird.

Hybridfahrzeuge nutzen mehrere Energiequellen, um Effizienz und Leistung zu maximieren. Sie können nahtlos zwischen verschiedenen Antriebsarten umschalten, wie zum Beispiel Diesel und Batterien in U-Booten oder hydraulischen Systemen. Besonders bei Hybrid-Elektrofahrzeugen zeigt sich, dass der Elektromotor bei niedrigen Geschwindigkeiten effizienter arbeitet, während der Verbrennungsmotor für hohe Geschwindigkeiten optimal ist. Zu den wesentlichen Vorteilen der Hybridtechnologie zählen verbesserte Energieeffizienz, reduzierte Emissionen und geringere Betriebskosten im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugen.

Die Rückgewinnung von Abwärme aus verschiedenen Anwendungen ist entscheidend, um Energie zu sparen und die Betriebskosten sowie Kohlenstoffemissionen zu reduzieren. In städtischen Umgebungen sind elektrische Generatoren, industrielle Prozesse und Wärmeverluste durch Gebäudehüllen bedeutende Quellen dieser Abwärme. Typische Anwendungen umfassen Kesselabgase, Abluft, Warmwasserabfluss und Kühlanlagen. Die zurückgewonnene Wärme findet vielfältige Verwendung, darunter Raumheizung, Warmwasserbereitung und Vorwärmung für industrielle Prozesse, was zu einer effizienteren Energienutzung führt.

Grüner Wasserstoff wird aus erneuerbaren oder kohlenstoffarmen Energiequellen gewonnen und zeichnet sich durch deutlich geringere Kohlenstoffemissionen im Vergleich zu grauem Wasserstoff aus. Er spielt eine entscheidende Rolle bei der Dekarbonisierung schwer elektrifizierbarer Sektoren wie der Zement- und Eisenproduktion. Zudem ist er essenziell für die Herstellung von grünem Ammoniak, einem wichtigen Bestandteil von Kunstdünger, sowie für die Langzeitspeicherung von Netz- und saisonaler Energie.

The book examines the pivotal role of energy storage in combating climate change and facilitating the transition to clean energy grids. It emphasizes the importance of replacing fossil fuels with renewable sources like wind and solar, highlighting how storage solutions help maintain system balance despite variability in energy supply. The analysis presents six key conclusions, showcasing the rapid advancements in energy storage technology and its essential function in supporting renewable energy and green hydrogen production, ultimately contributing to deep de-carbonization efforts.