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PC-Revolution

Das machte den Weg frei für junge Visionäre und geniale Bastler. Der Kleincomputer wurde so noch einmal ganz von vorne erfunden. In einem der legendären Altair-Clubs lernten sich Steve Jobs und Steve Wozniak kennen; gemeinsam gründeten sie die Firma Apple, bis heute stilprägend in der Entwicklung von Heimcomputern. Microsoft-Gründer Bill Gates konnte Anfang der 80er Jahre vom Garagentüftler zum Multimilliardär aufsteigen, weil er für den PC die dringend benötigte Software entwarf und seine Betriebssysteme MS-DOS und Windows geschickt vermarktete und maßen tauglich machte.

Computer – eine Technik verändert die Welt

Längst steuern die komplizierten Rechenmaschinen unsere Flugzeuge, Autos und Fotoapparate, und auf den meisten Schreibtischen steht ein PC. Computer sind aus Beruf, Alltag und Freizeit nicht mehr wegzudenken. Sie stehen in Betrieben, Büros und in Vorstandsetagen, in Kinderund Wohnzimmern. Computer organisieren und ordnen die Geschicke der Wirtschaft und Industrie, des Transports und Verkehrs. Computer sind zentrale Werkzeuge der Wissenschaft, Technik und Medizin. Computer spielen eine zentrale Rolle bei militärischen Auseinandersetzungen und in Kriegen, in Friedenszeiten simulieren sie komplexe klimatische Veränderungen und helfen, Naturkatastrophen frühzeitig zu erkennen. Die wichtigste Rolle spielt der Computer heute in der zwischenmenschlichen Kommunikation. Internet und E-Mail verbinden durch den Computer Menschen an den entferntesten Orten miteinander, Informationen und Daten lassen sich in Sekundenbruchteilen austauschen, abrufen und verbreiten. Das Rad der Geschichte lässt sich nicht mehr zurückdrehen, ohne Computer wäre die Komplexität der modernen Industrienationen heute nicht aufrecht zu erhalten1. (8 300)

Quantencomputer: Weiterer Schritt zur Kopplung von Licht und Atomen

Quantencomputer versprechen auf dem Papier eine Vielzahl neuer Möglichkeiten. Noch sind die technischen Hürden aber so hoch, dass sich nur wenige Bits miteinander verschalten lassen. Physikern ist es nun gelungen, ein neues Verfahren zur Quanteninformationsverarbeitung zu entwickeln, bei dem sie gleich mehrere typische Quanteneffekte geschickt ausnutzten. Dadurch konnten sie Materie und Licht miteinander so wechselwirken lassen, dass die flüchtigen Quantenkorrelationen, auf denen das Quantencomputing basiert, nicht verloren gingen. Zugleich konnten sie die Rate, mit der Lichtteilchen ausgesandt werden, um rund den Faktor 100 im Vergleich zu ähnlichen Experimenten erhöhen, berichten sie im Fachblatt "Nature". Damit eröffnet ihr Verfahren neue Wege, größere Quantennetzwerke aufzubauen.

"Das System, das wir realisiert haben, ist näher an einem Quantennetzwerk als alles, wozu wir bislang je in der Lage waren", sagt Alex Kuzmich, Leiter der Forschungsgruppe am Georgia Institute of Technology in den USA. Quantencomputing benötigt Teilchen, die miteinander verschränkt sind. Die Verschränkung ist eine

1 http://www.planet-wissen.de/natur_technik/computer_und_roboter/geschichte_des_computers/ 36

eigentümliche quantenphysikalische Eigenschaft, welche Teilchen auch dann miteinander verbindet, wenn sie weit voneinander getrennt sind. Zugleich ermöglicht sie aber völlig neuartige Methoden der Informationsverarbeitung.

Die Forscher um Erstautor Lin Li sperrten eine Wolke aus ultrakalten RubidiumAtomen in eine optische Falle, in der sie mit Laserstrahlen fixiert waren. Dann regten sie ein Atom in dieser Wolke mit einem anderen Laser genau passend so an, dass das Atom in einen sogenannten Rydberg-Zustand geriet. Diese Zustände kennzeichnen extrem hochangeregte Atome, die dadurch um ein Vielfaches größer und nebenbei sehr empfänglich für die Wechselwirkung mit Licht werden. Die Forscher konnten mit Hilfe einer ausgeklügelten Analysemethode nachweisen, dass die Atome in der Rubidiumwolke und das Laserlicht tatsächlich eine Verschränkung eingingen. Diese war auch sehr robust: Die fluktuierende Anzahl von Teilchen in der Rubidiumwolke hatte keinen Effekt auf ihre Messungen.

Materie eignet sich gut, um Daten zu speichern, Licht hingegen zur Datenübertragung. Will man größere Quantennetzwerke aufbauen, ist deshalb ein robustes Verfahren erforderlich, um die Zustände von Materie in Licht zu überführen und umgekehrt. Dank der Ergebnisse der Forscher zeichnen sich nun neue Möglichkeiten ab, auch wenn die Studie vorerst noch reine Grundlagenforschung ist. Der nicht an der Studie beteiligte Quantenphysiker Matthias Weidemüller von der Universität Heidelberg kommentiert das neue Verfahren jedenfalls sehr positiv: "Li und seine Kollegen zeigen neue Wege auf, ein robustes Quantennetzwerk zu schaffen, um Informationen zwischen Materie und Licht auszutauschen und auch potenziell größer angelegte Quantennetzwerke aufzubauen".1 (2 500)

Energie

Energiewende: Anteil von Ökostrom steigt auf Rekordhoch

28,5 Prozent des deutschen Stromverbrauchs wird aus Wind, Sonne, Wasser und Biomasse gewonnen – so viel wie noch nie. Das Rekordhoch kommt jedoch nicht nur durch den Bau neuer Anlagen zustande.

Noch nie war so viel Ökostrom: Der Anteil von Strom aus Wind, Sonne, Wasser und Biomasse am gesamten Stromverbrauch ist in Deutschland im ersten Halbjahr auf Rekordhöhe gestiegen. Grund dafür ist einerseits der Bau neuer Windräder, andererseits aber ganz einfach auch das sonnige Wetter.

Der Ökostrom-Anteil ist im ersten Halbjahr 2014 auf 28,5 Prozent gestiegen, wie der Bundesverband der Energieund Wasserwirtschaft (BDEW) am Dienstag in Berlin mitteilte. Im ersten Halbjahr 2013 waren es 24,6 Prozent. Zweitgrößter Liefe-

1 http://www.wissenschaftaktuell.de/artikel/Quantencomputer__Weiterer_Schritt_zur_Kopplung_von_Licht_und_Atomen177 1015589178.html

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rant waren Braunkohlekraftwerke, deren Anteil am Verbrauch wie im Vorjahr bei rund 25 Prozent lag, gefolgt von der Kernenergie mit 15,4 Prozent.

Der Beitrag von Erdgasund Steinkohlekraftwerken ging dagegen zurück – auf 9,8 (11,4) beziehungsweise 18 (19,7) Prozent. Insgesamt schrumpfte der Stromverbrauch im ersten Halbjahr um fünf Prozent auf 268 Milliarden Kilowattstunden.

Ziel der Bundesregierung ist es, den Ökostrom-Anteil am Verbrauch bis 2020 auf 40 bis 45 Prozent zu steigern und bis 2035 auf 55 bis 60 Prozent. Der Bundesverband der Energie und Wasserwirtschaft vertritt nach eigenen Angaben Unternehmen, die für 90 Prozent des Stromabsatzes in Deutschland verantwortlich sind.

Die Kosten für die Förderung von Ökostrom sind zuletzt weniger stark gestiegen als erwartet. Das geht aus der Jahresabrechnung für das Erneuerbare-Energien-Gesetz vor, die die Übertragungsnetzbetreiber am Freitag veröffentlicht haben. Das Vergütungsvolumen stieg demnach im Vergleich zu 2012 um 2,7 Prozent auf 19,6 Milliarden Euro. Energieminister Sigmar Gabriel hatte kürzlich noch vor Kosten von bis zu 24 Milliarden Euro pro Jahr gewarnt1. (1 640)

Energiewende: Deutsche verbrauchen so viel Ökostrom wie noch nie

Durch Deutschlands Netze fließt immer mehr Ökostrom. Laut einer Hochrechnung ist der Anteil der erneuerbaren Energien im ersten Quartal auf 27 Prozent gestiegen. Hauptgründe waren der Bau neuer Anlagen und eine günstige Witterung.

Der Bau neuer Anlagen und die günstigen Witterungsverhältnisse haben den Anteil der erneuerbaren Energien an der deutschen Stromversorgung auf einen neuen Rekordwert steigen lassen. Laut einer Hochrechnung des Bundesverbands der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) ist der Anteil der regenerativen Energien am Brutto-Inlandsstromverbrauch im ersten Quartal 2014 auf 27 Prozent gestiegen. Im ersten Quartal 2013 waren es noch 23 Prozent.

In absoluten Zahlen kletterte die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien voraussichtlich von 35,7 auf 40,2 Milliarden Kilowattstunden. Während Windenergieanlagen rund 19 Prozent mehr Stromals im Vorjahresquartal produzierten, stieg die Erzeugung aus Photovoltaikanlagen um fast 70 Prozent. Das sind erste Ergebnisse aus der Analyse des BDEW zu den Entwicklungen auf dem Strommarkt im ersten Quartal 2014.

Windenergieanlagen erzeugten in den Monaten Januar bis März gut 17,8 Milliarden Kilowattstunden Strom, nach 14,9 Milliarden im Vorjahreszeitraum. Die Erzeugung von Ökostrom mit Hilfe der Sonne stieg von rund 3,3 auf etwa 5,7 Milliarden Kilowattstunden.

Die gute Entwicklung lässt noch keine Rückschlüsse auf das Gesamtjahr 2014 zu. Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien schwankt üblicherweise je nach Jahreszeit und Witterung stark. Entsprechend könnte der Anteil im Jahresdurchschnitt auch unterhalb der bislang erreichten Quartalswerte bleiben, erläuterte der BDEW2. (1 400)

1http://www.spiegel.de/wirtschaft/unternehmen/oekostrom-anteil-steigt-auf-rekordhoch-a-983423.html

2http://www.spiegel.de/wirtschaft/soziales/erneuerbare-energien-oekostrom-anteil-steigt-auf-27- prozent-a-968439.html

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Solarenergie

Die Industrialisierung, der Wohlstand und die stetig ansteigenden Bevölkerungszahlen führen weltweit zu einem immer größeren Energiebedarf. Bisher deckten vor allem Öl und Kohle den Energiehunger der Staaten. Doch ein Ende der fossilen Ressourcen ist abzusehen. Und in Zeiten des Klimawandels scheint ein Umdenken notwendig zu werden. Die Stromerzeugung aus regenerativen Quellen gewinnt immer mehr an Bedeutung. Dazu gehört auch die Nutzung der Sonnenenergie.

Die Kraft der Sonne

Lange bevor die Erde entstand, begann das Kraftwerk Sonne zu arbeiten. Unablässig wird dort Energie erzeugt. Ein Prozess, der noch viele Milliarden Jahre anhalten wird. Während der Kernfusion verschmelzen Wasserstoffkerne zu Helium und setzen dabei enorme Energiemengen frei. In Form von Sonnenstrahlung erreicht ein Teil dieser Energie auch die Erde und kann hier genutzt werden. Nach Schätzungen liefert die Sonne umgerechnet täglich den weltweiten Energiebedarf von acht Jahren. Ein gewaltiges Potenzial. Vor allem in Äquatornähe ist die Sonneneinstrahlung so hoch, dass mit heutigen Technologien eine intensive Nutzung sinnvoll erscheint.

Solaranlagen

Man kann die Sonnenenergie über Solarkraftwerke oder kleinere Solaranlagen nutzen. Bei der Umwandlung in Strom entstehen kein CO2, Ruß oder Feinstaub wie etwa in Kohlekraftwerken oder bei der Verbrennung von Erdöl. Das macht die Nutzung der Solarenergie sehr umweltfreundlich. Solaranlagen können Energie in unterschiedlicher Form liefern. Thermische Solaranlagen fangen das Sonnenlicht mit Kollektoren ein und erzeugen Wärmeenergie, die zum Beispiel im Haus zur Heizung oder Warmwassererzeugung genutzt werden kann. Voraussetzung ist, dass man die Wärmeenergie in speziellen Tankanlagen zwischenspeichern kann.

Im größeren Maßstab arbeiten Solarkraftwerke. Parabolrinnen, Parabolspiegel oder Heliostate bündeln die Lichteinstrahlung auf einen Absorber, in dem extrem hohe Temperaturen entstehen. Die Wärme wird in einem nachgeschalteten Wärmekraftwerk in elektrischen Strom verwandelt. Solarkraftwerke können je nach Kapazität der Anlage ganze Regionen mit umweltfreundlicher Energie versorgen. Im spanischen Almeria ist dies schon erfolgreich umgesetzt worden. Auf einem mehr als 100 Hektar großen Gelände wurde eine Spiegelfläche von 20.000 Quadratmeter installiert. In dieser Versuchsanlage werden verschiedene Möglichkeiten für die Umwandlung von Solarenergie in Strom erprobt und optimiert.

Künftig könnten vielleicht auch Solarkraftwerke in der Sahara sauberen Strom erzeugen. Mit dem Projekt "Desertec" sollen die politischen und technischen Voraussetzungen geschaffen werden, um vielleicht bis zum Jahr 2050 ganz Europa zentral mit "sauberem" Strom zu versorgen.

Dem gegenüber stehen Photovoltaikanlagen. Sie eignen sich besonders für die private, dezentrale Stromerzeugung. Eine Photovoltaikanlage besteht aus vielen miteinander verkoppelten Solarzellen. Über Halbleiterschichten wird in den Solarzellen Sonnenlicht in elektrischen Strom verwandelt. Dieser kann direkt genutzt werden, in Solarbatterien gespeichert oder auch ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden.

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Photovoltaikanlagen werden heute ständig verbessert. Es gibt sie mittlerweile in den unterschiedlichsten Formen und Ausstattungen, je nach Bedarf. Die Wirkungsgrade, das heißt das Ausmaß der Energienutzung, variieren je nach Anlage. Die Wirtschaftlichkeit der Anlagen verbessert sich ständig. Beeinflusst wird der Energieertrag natürlich auch von Faktoren wie den örtlichen Wetterbedingungen sowie der Ausrichtung und Neigung der Anlage zur Sonne. Hausbesitzer können heute auch verschiedene Anlagentypen kombiniert nutzen. Photovoltaik und Solarthermie zusammen können in manchen Gebieten Deutschlands ein Haus schon unabhängig von der öffentlichen Energieversorgung machen.

Das Sonnenhaus

In manchen Bundesländern wie zum Beispiel Bayern ist die jährliche Sonneneinstrahlung an einigen Standorten hoch genug, um sich komplett unabhängig von externer Energieversorgung zu machen. Privat realisiert wurde in Regensburg das sogenannte "Sonnenhaus". Auf den Säulen "Südorientierung", perfekte Wärmedämmung und "Superspeicher" kommen die Hausbewohner ohne externe Energieversorgung aus.

Das Haus besitzt eine Solarthermieanlage sowie eine Photovoltaikanlage. Kern des Konzeptes ist ein gewaltiger, 40.000 Liter fassender Wasserspeichertank, um den das Haus konstruiert wurde. Er ist mit der Solarthermieanlage gekoppelt und kann so viel Wärmeenergie speichern, dass die vierköpfige Familie problemlos über den Winter kommt. Das Haus besitzt 186 Quadratmeter Wohnfläche. Ein Beispiel für gelungene und umfassende Sonnenenergienutzung. Wer sich für die Nutzung von Sonnenenergie interessiert, sollte sich auf jeden Fall von verschiedenen Anlagenanbietern umfassend beraten lassen. Die persönlichen Voraussetzungen sind entscheidend für die erfolgreiche Nutzung von Sonnenenergie.

Sonnenenergie für die Mobilität der Zukunft

Auch im Verkehrswesen könnten alternative Energieressourcen wie die Solarenergie sinnvoll genutzt werden. Bis 2020 sollen eine Million Elektroautos auf deutschen Straßen fahren. Ein ambitioniertes, aber zukunftsweisendes Projekt. Allein die technische Umsetzung schreitet langsamer voran als erhofft. Und entscheidend wird auch sein, ob der Strom für die Elektroautos umweltfreundlich und nicht über Atomoder Kohlekraftwerke zur Verfügung gestellt wird.

Wie weit man allein mit Solarenergie kommen kann, will der Schweizer Solarpionier Bertrand Piccard nachweisen. Er arbeitet zusammen mit seinen Partnern aus Forschung und Industrie an dem Projekt "Solar Impulse". In einem eigens konstruierten Solarflugzeug will Piccard zusammen mit seinem Partner André Borschberg allein mithilfe der Sonnenkraft die Welt umfliegen. Neue, sehr leistungsfähige Solarzellen auf den Tragflächen, extrem leichte, aber stabile Verbundwerkstoffe sowie neue Batterietypen sollen den Superflieger auch nachts in der Luft halten.

Ein erster Versuch über eine längere Distanz verlief schon einmal sehr erfolgreich. Mit einem seiner Solarflugzeuge flog Piccard am 5. Juni 2012 von Madrid bis nach Rabat in Marokko. Für die Strecke von 830 Kilometern benötigte der Solarflugpionier 19 Stunden1. (5 400)

1 http://www.planet-wissen.de/natur_technik/energie/solarenergie/

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