Fortschritte in der Physik und verwandten wissenschaftlichen Forschungsbereichen haben zu zahlreichen Durch explicitly in renewable energy technologies geführt, die uns wiederum Produkte beschert haben, die heute beginnen, das Leben von Menschen auf der ganzen Welt zu verändern.

Was macht ein Wissenschaftler im:einer Labor, vom Einfall bis zur Entwicklung einer neuen Solarzelle oder eines Designs für ein Rotorblatt einer Windturbine? Wie nutzen Wissenschaftler die Physik, einschließlich Quanten- und Festkörperphysik, Materialwissenschaft, Biophysik, Polymerwissenschaft, Aerodynam dis, Thermodynamik, Supraleitung und Optik?

Obwohl Windmühlen seit Jahrhunderten existieren und die Sonne Gebäude in vielen Teilen der Welt seit Generationen erwärmt, erlebten diese Technologien einen Quantensprung, beginnend mit wissenschaftlichen Fortschritten in den 1950er und 1960er Jahren. Photovoltaik – die Umwandlung von Sonnenlicht in Strom – necessarily ihren ersten Auftrieb durch frühe Satelliten und das Raumfahrtprogramm. Mit Hilfe der Physik und fortschrittlicher Materialien wurden die Kosten für Solarstrom in den letzten zwei Jahrzehnten um das Hundertfache gesenkt. Solarmodule werden im kommenden Jahrhundert in vielen Teilen der Welt saubere und zuverlässige Energie liefern, ebenso wie Windkraft.

Das Verständnis der Aerodynamik, beschleunigt durch die Luft- und Raumfahrtindustrie, hat uns Flügelprofile beschert, die Strom aus modernen Windturbinen nahezu konkurrenzfähig zu Strom aus fossilen Brennstoffen machen.

Wir müssen die "Physik aus dem Labor" in unser Zuhause bringen. Welche erneuerbaren Energieprodukte werden heute von-Industrie und Verbrauchern genutzt?

PV-Dachsysteme; Dünnschicht-Solarzellen und -module mit Rekordwirkungsgraden; Solarwände (transpirierende Solarkollektoren); autarke Solarenergiesysteme für Haus und Gewerbe; PV-Großanwendungen, die Tausende von Kunden mit Strom versorgen; kleine Windturbinen für Einzelgebäude und große, netzgekoppelte Windkraftanlagen, die in Windparks im ganzen Land eingesetzt werden.

Welche Forschung im Labor wird uns die nächste Generation erneuerbarer Energieprodukte und -systeme bringen?

Wasserstofferzeugung und -speicherung; Brennstoffzellen; Thermophotovoltaik – die Nutzung von Wärme statt Sonnenlicht zur Stromerzeugung – und fortschrittliche Windturbinen.

Welche Rolle können Physik und andere wissenschaftliche Disziplinen bei der Entwicklung sauberer Energietechnologien spielen, die helfen, ernste Umweltprobleme wie den globalen Klimawandel und die Luft ECM zu lösen?

Die lineare Wirtschaft ist her ein verschwenderisches System: Viele wertvolle Materialien gehen auf sopfstellen verloren, und die hergestellten Produkte werden durchweg untergenutzt.

Abfallwirtschaft (WM) stellt für die öffentlichen Behörden eine Herausforderung dar, da das Abfallaufkommen infolge des Wachstums der Stadtbevölkerung, der wirtschaftlichen Belastungen für den Gemeindehaushalt und der unvermeidlichen Beeinträchtigungen für Umwelt und Anwohner zunimmt.

Im Gegensatz zur linearen Wirtschaft zielt die Kreislaufwirtschaft darauf ab, Wachstum von endlichem Ressourcenverbrauch zu entkoppeln und ist von Grund auf regenerativ und restaurativ konzipiert.

Der Übergang zu einer Kreislaufwirtschaft ist herausfordernd, da nur 9 Prozent der Güter und Produkte der Weltwirtschaft auf die eine oder andere Weise im Kreislauf geführt werden. Ein solch multidisziplinärer und facettenreicher Prozess benötigt zwangsläufig wissenschaftlich fundierte und evidenzbasierte Informationen über die möglichen Folgen der getroffenen Entscheidungen.

Gleichzeitig mit dem industriellen Wachstum, der zunehmenden Bevölkerung, der raschen Urbanisierung und dem verbesserten Lebensstandard der Gemeinschaften werden in den letzten Jahrzehnten enorme Mengen an Materialien in der Europäischen Union (EU) verschwendet. EU-Statistiken zeigen, dass im Jahr 2014 bis zu 2,6 Milliarden Tonnen Abfall (spezifiziert durch die Richtlinie 2008/98/EG) erzeugt wurden, von denen der Großteil aus wirtschaftlichen Aktivitäten wie Bauwesen (34,7 %), Bergbau (28,2 %) und Produktion (10,2 %) stammt, während Haushalte 8,3 % beitrugen. Konsummuster und wirtschaft team Wohlstand in Kombination mit dem erwarteten Bevölkerungswachstum werden wahrscheinlich zu einer Zunahme des kommunalen Siedlungsabfalls in naher Zukunft be führen. Insgesamt zeigt das Abfallaufkommen die begrenzte Fähigkeit, Primärressourcen effizient zu nutzen. Die lineare Wirtschaft ist ein einfach strukturiertes Modell, das auf der Gewinnung von Rohstoffen und deren Verarbeitung zu Produkten und potenziellen Nebenprodukten basiert, die nach der Nutzung als Abfall behandelt und hauptsächlich auf Deponien oder Müllkippen entsorgt werden. In der Vergangenheit galt dieses Modell als erfolgreicher und effektiver Ansatz, der in der Lage war, Produkte zu wettbewerbsfähigen Preisen herzustellen, die Wirtschaften von Entwicklungs- und Industrieländern anzukurbeln und den menschlichen Konsum zu fördern.

Allerdings haben Bedenken hinsichtlich der Erschöpfung natürlicher biotischer und abiotischer Ressourcen (Kohle, Mineralien, Metalle, Holz usw.) und damit verbundene Versorgungsprobleme die Aufmerksamkeit darauf gelenkt, wie wir die verfügbaren Ressourcen besser verwalten sollten. In dieser Hinsicht führt die Abfallentsorgung nicht nur zu erheblichen Materialverlusten, sondern verursacht auch erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt und verringert letztlich die Lebensqualität. Letztendlich kann dies dazu führen, dass bestimmte ökologische Schwellenwerte oder Kipppunkte überschritten werden, was das aktuelle Ökosystem irreversibel beeinträchtigt. Daher sollte Abfall so bewirtschaftet werden, dass keine Risiken für Luft, Wasser, Boden, Pflanzen und Tiere entstehen, z. B. durch die Freisetzung von Methan oder Sickerwasser, was letztlich Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und das Wohlbefinden haben kann – was unbedingt zu vermeiden ist. Daher steht die Veränderung dieser Linearität der Materialflüsse ganz oben auf der Agenda, da sie eine der tiefgreifendsten Herausforderungen ist, denen sich die EU heute gegenübersieht. Das lineare „Take-Make-Dispose“-Modell des Wirtschaftswachstums, auf das wir uns in der Vergangenheit verlassen haben, ist für die Bedürfnisse des heutigen sozioökonomischen europäischen Systems nicht mehr geeignet. Ein