Februar 2014

Innerhalb weniger Jahre wurde die Photovoltaik massiv ausgebaut. (vgl. S. 21, Bild: Simon Kraus / fotolia.com)

Meinung

Heinz Martin Esser
02 / 2014 Seite 3

Fertigung fördern!

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Aktuell

02 / 2014 Seite 6

Gaia: Der Kartograph der Milchstraße

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02 / 2014 Seite 7

Synergy Grants: Kameras für Extreme

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02 / 2014 Seite 8

Planck-Ausstellung in Kiel

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02 / 2014 Seite 10

Europa: Strategischer Ratschlag

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02 / 2014 Seite 10

USA

Energiespeicher fürs Stromnetz / F&E-Ausgaben legen zu / Astronomische Sorgen

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02 / 2014 Seite 10

Europa: Energiewende à la Helvetia

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Im Brennpunkt

Christof P. Dietrich und Sven Höfling
02 / 2014 Seite 14

Bose-Einstein-Kondensat in Plastik

Polaritonen, die durch die starke Kopplung von organischem Material an eine Mikrokavität herrühren, rücken quantenmechanische Kondensationsphänomene in die Anwendungsnähe.

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Gabriel Martínez-Pinedo und Karlheinz Langanke
02 / 2014 Seite 15

Elemente der Stern-Explosionen

Erste Beobachtungen von Argon und Phosphor in Supernova-Überresten sind ein Prüfstein für Computermodelle.

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Martin Plenio
02 / 2014 Seite 17

Verschränkung mit Verlust

Der gezielte Einsatz von Dissipation erlaubt es, verschränkte Zustände in Ionenfallen und Supraleitern herzustellen.

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Überblick

Winfried Hoffmann
02 / 2014 Seite 21

Perspektiven der Photovoltaik

Eine vollständige Versorgung mit erneuerbaren Energien war bis vor wenigen Jahren für die allermeisten unvorstellbar. Doch in nur einer Dekade sind die Kosten der Umwandlung von Wind- und Sonnenenergie in Strom (die Gestehungskosten) aufgrund der technologischen Entwicklung und der zunehmenden Massenfertigung deutlich gesunken und vergleichbar zu konventionellen Kraftwerken. Angesichts des weiteren Potenzials für Kostensenkungen ist zu erwarten, dass die regionale und dezentrale Stromversorgung mit erneuerbaren Energien in Verbindung mit Speichertechnologien schnell voranschreiten wird.

Wir leben in einer spannenden Zeitenwende, die von einer mehr und mehr dezentralen Stromproduktion durch erneuerbare Energien geprägt ist. Neben der Windkraft spielt hierbei die Photo­voltaik (PV) eine besondere Rolle. Nach der Erfindung 1954 in den USA dienten die ersten Silizium-Solarzellen in den 1960er-Jahren zur Stromversorgung von Satelliten. In den 1970er-Jahren waren die wenige Quadratzentimeter großen Solarmodule auf Taschenrechnern und vielen Consumer-Produkten wirtschaft­licher als die kleinen Knopfbatterien. Die 1980er-Jahre sahen erste PV-Großkraftwerke, wie das in Carissa Plains (USA) mit 6 Megawatt, und eine Vielzahl von wirtschaftlichen netzfernen Anwendungen.

In Deutschland führte das bundesweite „1000-Dächer“-Programm für netzintegrierte Photovoltaik­anlagen im Zeitraum 1991 bis 1994 dazu, dass insgesamt rund 2500 Anlagen mit durchschnittlich 2,5 Kilo­watt installiert wurden – weltweit zum ersten Mal flächendeckend in einem Industrieland. Gleichzeitig legte das für die Branche wichtige Strom-Einspeise-Gesetz (StrEG) fest, dass der Energieversorger für jede erneuerbar erzeugte Kilowattstunde (kWh) ­einen festen Betrag an den Erzeuger bezahlen musste.

Warum ist ein Marktunterstützungsprogramm für Strom aus neuen Technologien wie Wind und Sonne überhaupt sinnvoll? Wäre Strom ein Consumer-Produkt wie Autos oder Handys, gäbe es dafür keinen Grund. In einer Gesellschaft gibt es jedoch strategische Produkte wie Strom oder Ziele wie die Behandlung von PKW-Abgasen oder die Reduktion des Energieverbrauchs von Häusern. Ohne rechtliche Vorgaben würden Schwefel- und Stickoxide nicht aus Kraftwerks­abgasen entfernt, wir hätten keine Katalysatoren in Autos und keine (oder wenig) Isolierung bei neuen Häusern. Beim Strom verschärft sich die Situation nochmals, da sich nicht erkennen lässt, auf welche Weise er erzeugt wurde. Neue Technologien, die am Anfang mit niedrigen Stückzahlen teuer sind, hätten hier keine Chancen – wie es vor 50 Jahren ohne Milliardensubventionen nie die Kernenergie gegeben hätte. Wenn aber Gesellschaft und Politik eine neue und bessere Technologie zur Stromerzeugung identifiziert haben, lässt sich nach heutiger Erkenntnis eine großvolumige Produktion am schnellsten und kostengünstigsten aufbauen durch die Unterstützung des Marktes. ...

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Friedrich Huisken und Cornelia Jäger
02 / 2014 Seite 29

Diffuse Banden im All

Erdgebundene und satellitengestützte Beobachtungen, deren Anzahl und Qualität kontinuierlich zunehmen, führen laufend zu neuen Erkenntnissen in der Astronomie. Um diese wachsende Datenflut optimal nutzen und insbesondere die beobachteten Spektren verstehen zu können, bedarf es neben Modellrechnungen auch gezielter Laborexperimente unter Bedingungen, die jenen im All entsprechen. Ein Beispiel ist eines der ältesten Rätsel der Astronomie: das Phänomen der diffusen interstellaren Banden (DIBs), für das eine endgültige Klärung noch aussteht.

Astrophysikalische Prozesse basieren auf einer Vielzahl von physikalischen und chemischen Einzelschritten, die man gründlich verstehen muss, um astronomische Beobachtungen korrekt interpretieren und weiterreichende Schlüsse ziehen zu können. Von besonderer Bedeutung sind elementare Prozesse, die traditionell in der physikalischen Chemie untersucht werden, wie die Wechselwirkung von Atomen, Molekülen, Clustern, Nanoteilchen und Staubpartikeln untereinander oder mit verschiedenen Strahlungsfeldern. Nur wenn diese mikroskopischen Prozesse gründlich verstanden sind, lassen sich die Beobachtungen direkt interpretieren und makroskopische Vorgänge und Strukturen mithilfe von Computern modellieren.

Die Bedeutung dieser Grundlagenforschung wird besonders deutlich angesichts der Fülle von Beobachtungsdaten, die Infrarot-Weltraumteleskope wie Spitzer und Herschel bereits heute zur Verfügung stellen oder die z. B. vom kürzlich in Betrieb genommenen Submillimeter-Array ALMA in der Atacama-Wüste zu erwarten sind. Die Vielzahl der involvierten Prozesse erfordert eine konzertierte Aktion von Astronomen, Physikern, Mineralogen, Chemikern und Biologen.

Diese Überlegungen gelten in besonderer Weise für die Erforschung des interstellaren Mediums (ISM) einschließlich seiner Molekül- und Staubwolken. Die gemeinsame Laborastrophysikgruppe des Max-Planck-Instituts für Astronomie und der Universität Jena führt daher Experimente in Apparaturen durch, welche die Bedingungen des Weltraums möglichst wirklichkeitsnah nachstellen. Dazu gehören tiefe Temperaturen, wie sie z. B. in interstellaren Molekülwolken vorherrschen (10 – 50 K), ebenso wie die hohen Temperaturen in alten, „entwickelten“ Sternen. Zudem muss ein ausgezeichnetes Vakuum gewährleisten, dass die zu untersuchenden Atome, Moleküle, Cluster und Staubteilchen nicht miteinander wechselwirken. Dafür stehen der Arbeitsgruppe in Jena leistungsfähige Hoch­­vakuum-Apparaturen zur Verfügung, die es ermöglichen, frei propagierende Molekül- und Nanoteilchenstrahlen zu erzeugen und mit hochsensitiven Lasertechniken spektroskopisch zu charakterisieren. ...

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Physik im Alltag

Michael Vogel
02 / 2014 Seite 36

Schlagartig hart

Scherverdickende Materialien schützen Sportler und elektronische Geräte vor den Folgen eines Sturzes.
Auch Soldaten und Polizisten könnten davon profitieren.

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Menschen

02 / 2014 Seite 38

Personalien

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Katja Paff
02 / 2014 Seite 41

„Wir haben eine Art neue ‚Bohrmaschine‘ erfunden.“

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Bücher/Software

Birgit Niederhaus
02 / 2014 Seite 42

Helge Bergmann: Wasser, das Wunderelement? Wahrheit oder Hokuspokus

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Hartmut Löwen
02 / 2014 Seite 42

Masao Doi: Soft Matter Physics

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Michael Schaaf
02 / 2014 Seite 43

Gennady Gorelik: Andrej Sacharow

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DPG

Boris Hänßler
02 / 2014 Seite 44

Wandel mit Weitblick

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Feline Fiedler und Matthias Zimmermann
02 / 2014 Seite 46

jDPG: Komplexe Systeme in Budapest

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Tagungen

Arthur Hebecker, Olaf Lechtenfeld, Ivo Sachs, Stefan Theisen und Andreas Wipf
02 / 2014 Seite 47

Foundations and New Methods in Theoretical Physics

WE-Heraeus-Sommerschule und 19. Doktorandenschule „Saalburg“

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Christiane Heinicke, Thomas Wondrak, Gunter Gerbeth und André Thess
02 / 2014 Seite 47

Liquid Metal MHD

549. WE-Heraeus-Seminar

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Ingo Rehberg
02 / 2014 Seite 47

Pattern Creation in Nature and Materials

548. WE-Heraeus-Seminar

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Tim Wehling und Jörg Kröger
02 / 2014 Seite 48

Electron Transport through Atoms, Molecules and Nanowires: Advances in Experiment and Theory

543. WE-Heraeus-Seminar

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Christian Ast, Kirsten von Bergmann und Sebastian Loth
02 / 2014 Seite 48

Interactions with the Nanoworld

544. WE-Heraeus-Seminar

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02 / 2014 Seite 49

Tagungskalender

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Neue Vakuumpumpe VACUU·PURE® 10

Öl- und abriebfreies Vakuum bis 10⁻³  mbar

VACUUBRAND präsentiert eine trockene und abriebfreie Schraubenpumpe für den Vakuumbereich bis 10⁻³ mbar. Die Pumpe besticht durch ihre wartungsfreie Technologie ohne Verschleißteile und weist ein Saugvermögen von 10 m³/h auf. VACUU·PURE 10 ist die ideale Lösung für Prozesse, bei denen partikel- und kohlenwasserstofffreies Vakuum im Bereich bis 10⁻³ mbar benötigt wird. Mit dieser Eigenschaft deckt die Schraubenpumpe viele Anwendungsgebiete ab – wie beispielsweise Analytik, Vorvakuum für Turbomolekularpumpen oder die Regeneration von Kryopumpen. Sie ermöglicht aber auch Prozesse wie die Vakuumtrocknung, Gefriertrocknung, Wärmebehandlung, Entgasung oder Beschichtung. Da keine Verschleißteile zu tauschen sind und lästige Ölwechsel entfallen, ist ein unterbrechungsfreier Betrieb mit sehr langen Standzeiten möglich.

VACCU PURE 10

Lernen Sie VACUU·PURE 10 kennen.

Erleben Sie unsere neue HiScroll – die ölfreien Vakuumpumpen von Pfeiffer Vacuum

Die HiScroll Serie besteht aus drei ölfreien und hermetisch dichten Scrollpumpen mit einem nominellen Saugvermögen von 6 – 20 m³/h. Die Pumpen zeichnen sich insbesondere durch ihre hohe Leistung beim Evakuieren gegen Atmosphäre aus. Ihre leistungsstarken IPM*-Synchronmotoren erzielen einen bis zu 15% höheren Wirkungsgrad in Vergleich zu konventionellen Antrieben.

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