Plasma-Pinch | Bakterium boostert Biogas | Aufwärts nimmer, abwärts immer! | Schallende Wärmepumpe | Neutrino-Würfel ist gefallen | Kühle Rechner | Kraftstoff aus Luft & WasserNEXUS Magazin: https://www.nexus-magazin.de/artikel/lesen/new-energy-news-blitzlichter-aus-der-energieforschung-4-26
Plasma-Pinch | Bakterium boostert Biogas | Aufwärts nimmer, abwärts immer! | Schallende Wärmepumpe | Neutrino-Würfel ist gefallen | Kühle Rechner | Kraftstoff aus Luft & Wasser
Die heiße Kernfusion wird schon seit den 1950er-Jahren intensiv und mit hohem Kostenaufwand erforscht, allerdings ohne den erhofften Durchbruch zur kommerziellen Nutzbarkeit: die sogenannte Ignition, bei der die Fusion mehr Energie liefert, als für ihre eigene Aufrechterhaltung nötig ist – plus Überschuss als Nutzenergie. Die technologischen Ansätze hierfür heißen Tokamak und Stellarator. Das US-amerikanische Unternehmen Zap Energy geht nun mit dem „Z-Pinch“ einen dritten Weg. Ein starker Stromimpuls fließt durch das Plasma selbst, wodurch ein Magnetfeld entsteht, das das Plasma nach innen zusammendrückt („Pinch“), ähnlich wie bei einem Blitz oder den Birkelandströmen der Polarlichter. Ein wesentlicher Teil der nötigen Fusionshitze und des Fusionsdrucks entsteht durch diese Kompression. Normalerweise wird Z-Pinch-Plasma schnell instabil und zerfällt. Der clevere Trick von Zap ist eine kontrollierte Scherströmung im Plasma. Das Ergebnis ist ein deutlich kompakterer Kraftwerksaufbau im Vergleich zu Tokamaks oder Stellaratoren. Das unabhängige Experten-Panel der US-amerikanischen Energiebehörde DOE hat nun bestätigt, dass die technische Grundlage des Zap-Designs solide ist. Das ist ein wichtiger Meilenstein für die Glaubwürdigkeit dieses Fusionsansatzes.
Forscher der Washington State University haben ein neuartiges Verfahren entwickelt, das die Biogasgewinnung aus Abwasserschlamm drastisch steigert und gleichzeitig die Entsorgungskosten halbiert. Der nach der ersten Vergärung übrig gebliebene Reststoff wird hohen Werten von Temperatur und Druck ausgesetzt, um widerstandsfähige organische Verbindungen aufzubrechen. Der so behandelte Schlamm durchläuft nun eine zweite Vergärungsstufe, um weiteres Biogas zu gewinnen. Dabei wird das Biogas in einem speziellen Bioreaktor mithilfe des durch gezielte Kultivierung gewonnenen Bakterienstamms Methanothermobacter wolfeii BSEL aufgewertet: Das Bakterium wandelt das CO2 im Biogas biologisch in zusätzliches Methan um. Die Biogasausbeute stieg um 200 Prozent gegenüber dem herkömmlichen Verfahren und die Schlammbehandlungskosten sanken von 494 auf 253 Dollar pro Trockengewichtstonne. Das Bakterium benötigt keine organischen Zusätze und kommt mit Wasser und einer Vitamintablette aus. Das Projekt wurde vom US-amerikanischen Department of Energy Bioenergy Technologies Office (BETO) finanziert.
Geothermie für alle – das ist das erklärte Ziel der US-amerikanischen Firma Quaise Energy. Sie setzt für die Tiefenbohrung keinen mechanischen Bohrer aus Wolframkarbid ein, sondern bedient sich einer Mikrowellentechnologie namens Maser (Mikrowellenäquivalent des Lasers). 105-Gigahertz-Millimeterwellen pulverisieren das Gestein berührungslos. Der entstehende Staub wird per Druckluft nach oben geblasen und an der Oberfläche gefiltert. Bei einer Demo in Texas erreichte Quaise mit seiner mobilen 100-Kilowatt-Einheit eine Bohrtiefe von 118 Metern – der bisher tiefste Millimeterwellen-Bohrkern weltweit. Das erste Geothermiekraftwerk dieser Art, „Project Obsidian“, soll 2030 am Newberry-Vulkan (Oregon) in Betrieb gehen und 50 Megawatt erzeugen. Langfristig plant Quaise den Ausbau auf ein Gigawatt in der Region. Das Ziel sind sogenannte „superheiße“ Gesteinsschichten jenseits von 400 °C, die weltweit typischerweise 14–16 Kilometer tief liegen (an vulkanisch aktiven Standorten jedoch deutlich näher an der Oberfläche). Wasser bei diesen Temperaturen und Drücken ist „superkritisch“ und hat die Dichte einer Flüssigkeit bei gleichzeitig gasartigen Fließeigenschaften, wodurch der Wirkungsgrad auf das Zwei- bis Dreifache gegenüber konventioneller Geothermie steigt. Sollte Quaise Energy diese Technologie zur Serienreife bringen, könnte man damit praktisch überall auf der Erde geothermisch Energie gewinnen – nicht nur in der Nähe von Vulkanen.
Forscher der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben einen neuen Temperaturrekord in der Thermoakustik (Thermoacoustic Heat Pump, TAHP) erzielt. Dabei erzeugt ein akustischer Wellenemitter (eine Art Lautsprecher) resonant in einem geschlossenen, mit Helium befüllten Lambda-Viertel-Rohr eine stehende Schallwelle, in der sich komprimiertes Helium erwärmt und expandiertes Helium abkühlt. Ein im Rohr platzierter „Stack“ aus porösem Material wirkt dabei wie eine thermische Ratsche: Über viele Tausend Druckschwingungen pro Sekunde baut sich ein ortsfester Temperaturgradient auf – eine Seite wird kalt, die andere heiß. Wärmetauscher an beiden Enden des Stacks führen die Wärme ab bzw. ziehen Wärme aus der Umgebung ab. Statt mechanischer Kompression wie bei einer normalen Wärmepumpe nutzt TAHP die Wechselwirkung zwischen Schallwellen und Wärme, um thermische Energie zu bewegen. Das chinesische Team erreichte eine Versorgungstemperatur von 270 °C und übertraf damit deutlich den bisherigen Höchstwert von 180 °C. Der große Vorteil dieser Technik ist das Fehlen beweglicher Teile, wodurch diese Systeme leiser und langlebiger als konventionelle Anlagen sind. TAHP soll die Lücke in der Hochtemperatur-Wärmepumpentechnologie für anspruchsvolle industrielle Anwendungen schließen, zum Beispiel in der Petrochemie und Metallurgie. Aber auch für Wohngebäude werden bereits thermoakustische Aggregate entwickelt.
Die Neutrino Energy Group hat mit dem „Power Cube“ einen kompakten, eigenständigen Generator angekündigt, der für eine kontinuierliche, unabhängige Stromversorgung mit einer Dauerleistung von 6 Kilowatt ausgelegt ist. Die Technik basiert auf Graphen, das als zweidimensional angeordnetes Atomnetz Energie aus Umgebungsfeldern wie dem permanenten Neutrinofluss generiert. Der Coefficient of Performance (COP) von 6:1 entspricht dem einer modernen Wärmepumpe, ohne dass extern Strom zugeführt werden muss. Das Modul wird mit einem netzunabhängigen Wechselrichter plus einer Steuerung kombiniert und soll 230/380 (dreiphasig) Volt für Haushalt, Werkstatt und E-Auto-Anschlüsse liefern oder auch als Notstromaggregat fungieren. Die Abmessungen liegen bei 0,8 × 0,4 × 0,6 Kubikmetern, das Gewicht beträgt rund 50 Kilogramm. Der Power-Cube-Roll-out mit einer Produktion im industriellen Maßstab soll im Herbst 2027 beginnen. Weitere Details können auf der Roadmap der Neutrino Energy Group (tinyurl.com/yzau76k5) nachgelesen werden.
NET-Journal, Juli/August 2026
Im Jahr 2025 verbrauchten Rechenzentren weltweit 485 Terawattstunden Strom (rund das Achteinhalbfache des Schweizer Jahresverbrauchs), Tendenz stark steigend. Dabei wird rund ein Drittel der eingesetzten Energie für die Kühlung der Prozessoren aufgewendet. Ein Team der University of Illinois hat nun ein Verfahren zur Topologie-Optimierung entwickelt, das diesen Anteil auf ca. ein Prozent senkt. Ausgehend von einer einfachen Rechteckform berechnet ein mathematischer Algorithmus die ideale Geometrie für die Kühlrippen (sogenannte „fins“), die ein optimales Verhältnis aus Wärmeabfuhr und benötigter Pumpleistung bietet. Heraus kommen komplexe Formen mit spitzen Enden und gezackten Kanten. Das Team setzte ein galvanisches 3D-Druckverfahren ein, das reines Kupfer Schicht für Schicht mit einer Detailgenauigkeit von 30–50 Mikrometern abscheiden kann. Reines Kupfer leitet Wärme deutlich besser als die üblicherweise verwendeten Aluminiumlegierungen oder Edelstahl. Hochgerechnet auf ein Rechenzentrum mit einem Gigawatt IT-Anschlussleistung bedeutet das: Statt 550 Megawatt für die Kühlung würden nur noch 11 Megawatt anfallen. Effizientere Kühlung ist keinesfalls marginal, sondern eine Voraussetzung dafür, dass das Wachstum der KI-Infrastruktur energetisch überhaupt tragbar bleibt.
Das Shanghaier Start-up Carbonology hat eine vielversprechende Innovation im Bereich sauberer Energie angekündigt: synthetischer Kraftstoff ausschließlich aus Luft und Wasser. Das Verfahren basiert auf Direct Air Capture (DAC), wobei CO2 aus der Atmosphäre entnommen wird. Der nötige Wasserstoff stammt aus der Elektrolyse von Wasser. Für beide Schritte soll ausschließlich erneuerbare Energie verwendet werden. CO2 und H2 werden dann zu Benzin, Diesel, Methanol, Kerosin und Naphtha synthetisiert, die chemisch identisch mit herkömmlichen Kraftstoffen sind. Bestehende Fahrzeuge und Flugzeuge können den Kraftstoff damit ohne Umbauten nutzen. Carbonology produzierte im März 2026 sein erstes Barrel synthetisches „Öl“. Das F&E-Zentrum im Shanghaier Lingang-Gebiet verfügt über eine 100-Tonnen-Produktionslinie, die 400 Tonnen CO2 benötigt, um 10 Tonnen nachhaltigen Flugkraftstoff (Sustainable Aviation Fuel, SAF) herzustellen. Statt auf Pkw-Kraftstoff setzt Carbonology primär auf den SAF-Markt. Synthetische Kraftstoffe waren bislang deutlich teurer als fossile. Carbonolgy will das Verfahren so optimiert haben, dass es preislich wettbewerbsfähig sein soll.