Physik Journal 2 / 2014

Cover

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

Meinung

Fertigung fördern!Heinz Martin Esser2/2014Seite 3

Fertigung fördern!

Mehr Mikroelektronik-Produktion in Europa ermöglicht eigene Innovationen. Davon profitieren die europäische Industrie und Forschung.

Inhaltsverzeichnis

Februar2/2014Seite 1

Februar

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

Aktuell

2/2014Seite 6

Gaia: Der Kartograph der Milchstraße

2/2014Seite 7

Synergy Grants: Kameras für Extreme

2/2014Seite 8

Planck-Ausstellung in Kiel

2/2014Seite 10

USA

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

2/2014Seite 10

Europa: Energiewende à la Helvetia

2/2014Seite 10

Europa: Strategischer Ratschlag

High-Tech

Michael Vogel2/2014Seite 12

Vorsorgender BlickEinfache KontrolleDrastischer EffizienzsprungEntwackelte Röntgenkamera

Im Brennpunkt

Bose-Einstein-Kondensat in PlastikChristof P. Dietrich und Sven Höfling2/2014Seite 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.

Elemente der Stern-ExplosionenGabriel Martínez-Pinedo und Karlheinz Langanke2/2014Seite 15

Elemente der Stern-Explosionen

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

Verschränkung mit VerlustMartin Plenio2/2014Seite 17

Verschränkung mit Verlust

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

Überblick

Perspektiven der PhotovoltaikWinfried Hoffmann2/2014Seite 21

Perspektiven der Photovoltaik

Bei weiter steigenden Wirkungsgraden werden die Modul- und Systempreise deutlich sinken und eine großvolumige Industrie entstehen. Das bietet Chancen für die deutsche und europäische Industrie.

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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Diffuse Banden im AllFriedrich Huisken und Cornelia Jäger2/2014Seite 29

Diffuse Banden im All

Laborexperimente unter astrophysikalischen Bedingungen sind notwendig, um die ständig wachsende Zahl der Beobachtungsdaten richtig interpretieren zu können

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

Schlagartig hartMichael Vogel2/2014Seite 36

Schlagartig hart

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

Menschen

2/2014Seite 38

Personalien

Katja Paff2/2014Seite 41

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

Interview mit Dirk Sutter

Bücher/Software

Hartmut Löwen2/2014Seite 42

Masao Doi: Soft Matter Physics

Birgit Niederhaus2/2014Seite 42

Helge Bergmann: Wasser, das Wunderelement? Wahrheit oder Hokuspokus

Michael Schaaf2/2014Seite 43

Gennady Gorelik: Andrej Sacharow

DPG

Wandel mit WeitblickBoris Hänßler2/2014Seite 44

Wandel mit Weitblick

Der Arbeitskreis Industrie und Wirtschaft (AIW) der DPG befasste sich auf seiner Arbeitstagung in Bad Honnef damit, wie sich Innovationen in Unternehmen durchsetzen lassen.

Feline Fiedler und Matthias Zimmermann2/2014Seite 46

jDPG: Komplexe Systeme in Budapest

2/2014Seite 46

Physikzentrum Bad Honnef: Vertragsunterzeichnung zum Gästehaus

Tagungen

Christiane Heinicke, Thomas Wondrak, Gunter Gerbeth und André Thess2/2014Seite 47

Liquid Metal MHD

549. WE-Heraeus-Seminar

Ingo Rehberg2/2014Seite 47

Pattern Creation in Nature and Materials

548. WE-Heraeus-Seminar

Arthur Hebecker, Olaf Lechtenfeld, Ivo Sachs, Stefan Theisen und Andreas Wipf2/2014Seite 47

Foundations and New Methods in Theoretical Physics

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

Christian Ast, Kirsten von Bergmann und Sebastian Loth2/2014Seite 48

Interactions with the Nanoworld

544. WE-Heraeus-Seminar

Tim Wehling und Jörg Kröger2/2014Seite 48

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

543. WE-Heraeus-Seminar

2/2014Seite 49

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