Mit Supraleitern gegen die Verlusenergie: München stärkt das städtische Stromnetz

Die Summe der Verluste im Stromnetz von München sind gewaltig: 228 Millionen Kilowattstunden gehen der Stadt pro Jahr verloren. Das ist eine Menge, mit der sich etwa 63.000 Dreipersonenhaushalte versorgen ließen, ungefähr der achte Teil der gesamten Münchner Einwohner. Das Thema der Verlustenergie betrifft jedoch nicht nur die bayerische Landeshauptstadt, denn eine gewisse Menge an Energieverlust während des Stromtransport ist rein physikalisch bedingt und lässt sich nur sehr schwer verhindern. So hat bestimmt jeder schon einmal festgestellt, dass sich das Ladegerät für das Smartphone beim Ladevorgang erwärmt – in dem Fall wird Energie in Wärme umgewandelt und geht verloren. Das bedeutet, dass aus dem Stromnetz – konkret: aus der Steckdose – mehr Strom entnommen wird, als tatsächlich ins Mobiltelefon eingespeist wird. Einem ganz ähnlichen Prinzip folgt der Energieverlust beim städtischen Stromnetz. Die momentan noch verwendeten Kabel erwärmen sich durch den Transport von Strom auf annähernd achtzig Grad Celsius und geben die in Wärme umgewandelte Energie nach außen ab.

Minus 200 Grad Celsius für den neuen Supraleiter

Gemeinsam mit fünf Partnern aus Wissenschaft und Industrie forschen die Stadtwerke München jetzt an einem innovativen Modellprojekt in Milliionenhöhe. Ziel des Projekts ist es, die Verlustenergie im städtischen Hochspannungsnetzt sehr stark zu begrenzen. Dort fließt der Strom mit 110.000 Volt und rund um die Uhr. 

Große Hoffnung liegt auf der Weiterentwicklung des Hochtemperatur-Supraleiters. Die Supraleiter bestehen aus keramischenLeitungen, die durch eine Kühlung aus flüssigem Stickstoff ummantelt sind. Dabei entstehen Kühltemperaturen von bis zu minus 200 Grad Celsius selbst im vollen Betrieb. Die Kälte bewirkt mehrere positive Effekte: Zum einen verringert sie den Widerstand in den Leitungen, so dass der Strom sehr viel schneller und reibungsfreier fließen kann. Weniger Wärme entsteht beim Stromtransport, und dies führt zu einer immensen Einsparung von Energie. Zwischen Menzing und München-Süd soll eine zwölf Kilometer lange Teststrecke entstehen, auf der die neuen Supraleiter erstmals zur Anwendung kommen. 

Die größte Herausforderung ist die Distanz

Mit der Etablierung des Projekts muss jedoch noch gewartet werden, denn die neuen Supraleiter sind in der benötigten Anzahl noch gar nicht physikalisch verfügbar. Der Ansatz der Forschung ist bislang mehr theoretischer Natur, auch wenn in Essen schon erste Feldversuche stattfinden konnten. Die dortige Teststrecke war allerdings zur einen Kilometer lang. Auf der in München geplanten zwölf mal so langen Teststrecke würden aber neben den eigentlichen Supraleitern auch noch etliche Zwischenkühlstationen benötigt werden, damit die Temperatur auch wirklich konstant reguliert werden kann. Mit diesen technischen Herausforderungen werden sich die Beteiligten in den nächsten Monaten beschäftigen. Der tatsächliche Umbau der Teststrecke ist für das nächste Jahr geplant. Bei positivem Testergebnis wird davon ausgegangen, dass durch die neue Methode zwischen dreißig und fünfzig Prozent des bislang gemessenen Stromverlusts eingespart werden kann. Allein auf die kleine Teststrecke hochgerechnet, würde das schon eine Einsparung von mehreren Millionen Kilowattstunden bedeuten. Zieht man das gesamte Münchener Netz in Betracht, liefern die neuen Supraleiter ein unermesslich hohes Potenzial.

Größte Anlage zur Wasserstoff-Elektrolyse entsteht im Hamburger Hafen

Im Norden Deutschlands wird meist deutlich mehr Windstrom produziert als tatsächlich vor Ort verbraucht werden kann. Daher wird nach neuen Möglichkeiten für Speicheranlagen im großen Stil geforscht. Eine dieser technischen Möglichkeiten stellt die Wasserstoff-Elektrolyse dar. Bei ihr werden Erneuerbare Energien dazu verwendet, Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Das hat einige Vorteile, denn der so entstandene Wasserstoff kann vielseitig eingesetzt werden, zum Beispiel in der Produktion von Grundstoff oder auch als Treibstoff. Auch Strom kann aus ihm bedarfsgerecht gewonnen werden. Eine im Hamburger Hafen geplante Elektrolyse-Station soll eine Kapazität von 100 MW bieten, aus technologischer Sicht ein absoluter Meilenstein. Bisher aktive Anlagen bringen es auf eine maximale Kapazität von 10 MW. 

Baukosten im dreistelligen Millionenbereich

Pro Stunde könnten mit der neuen Anlage bei voller Auslastung ganze zwei Tonnen Wasserstoff hergestellt werden. Diese Menge würde ein Auto benötigen, um 200.000 Kilometer weit zu fahren, oder bildlicher ausgedrückt: 250 wasserstoffbetriebene LKW könnten jeweils 100 Kilometer weit fahren. Derzeit laufen Gespräche zwischen der Stadt Hamburg und potenziellen Investoren und Käufern, mit der finalen Entscheidung zum Bau der anlage wird noch in diesem Jahr gerechnet. Von einem „Leuchtturm“ spricht der Wirtschaftssenator Michael Westhagemann unterdessen begeistert, der hier für Hamburg und ganz Norddeutschland entstehen werde. Jedoch sind die benötigten Investitionen nach Ansicht der Planer sehr hoch, man rechnet mit einem dreistelligen Millionenbetrag. Dieser Betrag wäre jedoch nicht von der Stadt Hamburg im Alleingang zu tragen. 

Vorteile für ganz Norddeutschland

Fördertöpfe der Europäischen Union und der Bundesregierung für neue Wasserstoffprojekte stehen zur Verfügung, und sie sollen auch für die Finanzierung des Hamburger Projekts angezapft werden. Im Gegenzug würde die Stadt für die notwendige Bereitstellung der Flächen sorgen. Ein Standort direkt im Hamburger Hafen wird favorisiert, da sich die Anlage gut in die Umgebung und Infrastruktur des reinen Industriegebiets einfügen ließe. Ebenfalls ideal wäre die Nachbarschaft zu weiteren visionären Projekten im Hafen, wie zum Beispiel zur geplanten Hyperloop-Strecke, die dem Transport von Waren dienen soll. Eine enge Kooperation mit den Nachbarländern beim Thema Wasserstoff ist zudem angestrebt. In absehbarer zeit soll eine Wasserstoff-Strategie der benachbarten Nordländer ausgearbeitet werden.

Autos mit Solarantrieb? Ein unsichtbares Modul auf dem Dach könnte helfen

Schon lange ist der Gedanke, dass man auch PKWs mit Solarenergie antreiben könnte, ein utopisches Szenario für den Kampf gegen den Klimawandel. In diesem Fall ist es ein Unternehmen aus den Niederlanden, Lightyear, das mit der Hilfe von Solarantrieb ein Elektro-Auto bauen möchte, dass die bisherigen Schwierigkeiten der Reichweite löst. Problem war dabei bisher, dass die Solarzellen auf einem Autodach alles andere als hilfreich für das Design waren. Mit einer neuen Entwicklung des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme könnte es aber eine Solarzelle geben, die sich einfach an die generelle Karosserie anpassen lässt. Mit dieser Entwicklung wäre es möglich, die allgemeine Leistung von einem Elektroauto im Jahr um 10 Prozent zu steigern.

Solarzellen werden immer stärker in die Umwelt integriert

Bereits jetzt ist absehbar, dass Solarzellen künftig noch stärker in bereits bestehende Technologie integriert wird. Dass das auch bei einem Auto möglich ist, wäre dabei nur eine logische Konsequenz. Heute finden sich die Module vor allem auf Dächern, aber auch in kleinen technologischen Geräten. Die Integration ist daher so knifflig, weil sie in der Regel das Design von Produkten und Umgebungen nicht verändern soll. Die Module sollen sich einfach in ihre Umwelt einbinden lassen, ohne dass dabei eine Störung bei der Ansicht entsteht. Der Schlüssel ist hier die Morpho-Color®-Glasbeschichtung. Dabei handelt es sich um eine Beschichtung, die zwar die Effizienz um einen geringen Prozentsatz verringert, sich dafür aber einfach und schnell an verschiedene Umgebungen anpassen lässt. Das gilt natürlich auch für ein Autodach, wo die Folie sich einfach an die Farbe der Karosserie anpassen lässt. Durch eine neue Form von Oberflächenstruktur liegt der Vorteil der Folie darin, dass sie nicht auf einen bestimmten Einsatzzweck begrenzt ist, sondern eigentlich in jeder Umgebung eingesetzt werden kann.

Im PKW vor allem für die Verbraucher im Fahrzeug nützlich

Die so gewonnene Energie kann natürlich unterschiedlich eingesetzt werden. Im konkreten Fall könnte die Folie dafür sorgen, dass zum Beispiel Zusätze wie die Klimaanlage einfach mit der Hilfe von Solarstrom versorgt werden. Damit sind neue Kapazitäten für die eigentliche Reichweite der Autos frei und müssen nicht dafür genutzt werden, Radio, Klimaanlage oder andere Geräte im Auto zu versorgen. In den letzten Jahren ging die Forschung voran und derzeit handelt es sich dabei nur um die erste Version der Folie. Bereits jetzt ist sie in einigen Ländern im praktischen Einsatz und dürfte schon bald auch auf dem deutschen Markt zu finden sein.

Stau im Weltraum: Die Situation mit den Satelliten erfordert neue Regeln

Seitdem die Sowjetunion das erste Mal einen Satelliten in das Weltraum geschossen hat, hat sich die Dichte an moderner Technologie im All mit jedem Jahr verstärkt. Heute sind es nicht mehr einzelne Satelliten, die die Erde umkreisen, sondern tausende einzelne Sonden von unterschiedlichen Unternehmen und staatlichen Stellen. Schon seit Jahren warnen Experten davor, dass der Boom bei den Satelliten im Weltall mittelfristig zu Problem führen wird. Grob gesagt befinden sich einfach zu viele von ihnen weit über unseren Köpfen. Potentiell könnte der Weltraumschrott zu einer Gefahr für die bestehenden Satelliten werden und langfristig auch für die Bewohner auf der Erde.

Kollisionen im Weltall könnten bald Normalität werden

Der Bereich rund um die Erde ist begrenzt. Satelliten können sich nur in einer bestimmten Höhe und nur auf bestimmten Umlaufbahnen bewegen. Gerade in der zivilen Forschung sind in den vergangenen Jahrzehnten immer neue Projekte gestartet worden, die dafür gesorgt haben, dass neue Satelliten in das All geschossen worden sind. Während das viele Vorteile für die Forscher und Nutzer auf der Erde bringt, ist die Realität, dass Kollisionen im Weltall schon bald zur Normalität werden können. Das ist nicht nur ein Problem in Hinblick auf die Kosten der Satelliten, sondern kann im schlimmsten Fall auch zu Abstürzen auf die Erde führen.

Eine Anekdote aus jüngerer Vergangenheit verdeutlicht das Problem: Einer der SpaceX Satelliten befand sich auf der gleichen Umlaufbahn wie ein Satellit der ESA. Bei beiden wurde rechtzeitig bemerkt, dass sie kollidieren könnten. Da es aber kein Protokoll dafür gibt, wer im Zweifel ausweichen muss, konnte nur ein Eingreifen in letzter Sekunde den Totalverlust beider Geräte vermeiden. In Zeiten, in denen sich die Zahl der Satelliten mit jedem Jahr deutlich erhöht, könnten solche Szenarien zur Regel werden.

Verkehrsregeln für das Weltall sollten bald Realität werden

Mit jedem Jahr werden mehr Satelliten in das All geschossen. Das liegt auch daran, dass es für Unternehmen inzwischen erschwinglich ist, die eigene Technik in das Weltall zu befördern. Mit der steigenden Zahl verschwindet aber auch der Platz. Dabei geht es nicht einmal nur um die aktiven Satelliten, sondern auch um den Weltraumschrott – also gerade von Projekten, die bereits eingestellt worden sind. Die verantwortlichen Länder und die Privatunternehmen müssen sich daher in der nahen Zukunft auf ein Konzept einigen, wie nicht nur Ausweichmanöver gestaltet werden, sondern wie auch vermieden werden kann, dass die Zahl der Satelliten unkontrolliert weiter ansteigt.

Neuer Prototyp für Weltraum-Rakete: Kommen wir dem Mars jetzt näher?

Die Reise zum Mars ist der neue Traum der Menschheit. Er mag nicht mit dem gleichen weltweiten Enthusiasmus verfolgt werden wie das Betreten des Mondes, aber überall auf der Welt arbeiten Experten daran, diese Reise möglich zu machen. Allen voran sind es Elon Musk und sein Unternehmen SpaceX, die in diesem Bereich in den letzten Jahren die interessantesten Schlagzeilen machen. Geht es alleine nach ihm, dann sollen bereits bis zum Jahr 2025 Menschen auf dem Mars landen. Damit prescht er, wie so oft, vor. Allerdings handelt er auch. Gerade wurde erneut eine Schwerlast-Rakete getestet, die irgendwann einmal Menschen und entsprechendes Equipment zum roten Planeten bringen soll. Der kurze Testflug liegt nach Ansicht der Experten erfolgreich, auch wenn man sich noch immer in einem sehr frühen Stadium der Entwicklung befindet.

Neue Triebwerke und modernste Technik für die potentielle Mars-Rakete

Das Triebwerk, das unter den Namen Raptor bekannt geworden ist, soll in den kommenden Jahren komplett neu entwickelt werden und später die nötige Kraft geben, damit ein Mensch sich in die Richtung des Mars bewegen kann. Statt auf bisherige Treibstoffe zu setzen, wird in dieser Rakete flüssiges Methan genutzt. Der Grund dafür lässt sich mit zwei Dingen erklären: Methan mag noch recht teuer sein, es bietet aber eine sehr hohe Effizienz und kann daher den nötigen Schub bringen, damit die Rakete am Ende wirklich zum Mars kommen kann. Zum anderen ist nachgewiesen, dass sich Methan im Zweifel auch auf dem Mars selbst nutzbar machen ließe. Das würde bedeuten, dass im Zweifel die Rakete auch wieder den Rückweg starten könnte.

Alles in allem hat das Triebwerk die neuste Technik, die man sich nur wünschen kann. Mit dem Treibstoff und den derzeitigen Tests wäre es in der Theorie möglich, tatsächlich den Mars zu erreichen. Dabei bleibt aber nun einmal das große Problem: Bis heute gibt es keine wirkliche Strategie, wie die Astronauten am Ende bis zur Erde zurückgeholt werden können. Selbst der jahrelange Flug ist noch immer ein Problem und somit die größte Hürde für die Raumfahrt.

Die Raptor ist die Zukunft für SpaceX

Dass man nun geschafft hat, dass die Rakete nicht nur startet, seinen kurzen Flug macht und am Ende wieder landet ist ein erheblicher Fortschritt. Beim ersten Test hatten sich noch Teile gelöst und tatsächlich einen Waldbrand ausgelöst. Der neue Schritt lässt Hoffnung aufkommen, dass man sich dem Jahr 2025 zumindest in der Theorie annähern kann. Bereits jetzt ist aber relativ klar, dass man bis dahin keinen Menschen bis auf den Mars schicken kann. Trotzdem sind die Entwicklungen positiv und lassen darauf hoffen, dass man diesem entscheidenden Schritt der Raumfahrt wieder einen Schritt näher gekommen ist.

Magnus-Effekt: Fähre mit Rotorsegel

Den Magnus-Effekt hat der deutsche Physiker Heinrich Gustav Magnus (1802 – 1870) erstmals exakt beschrieben (entdeckt wurde er schon früher). Er beschreibt die Querkraftwirkung eines rotierenden runden Körpers (Kugel oder Zylinder) in einer Strömung. Diesen Effekt nutzt man nun für moderne Rotorsegel.

Neuerfindung des Segels?

Das Rotorsegel ist zwar prinzipiell eine Neuentwicklung der finnischen Firma Norsepower, die aber so viele Väter hat, dass ein Unternehmenssprecher von selbst erklärte, man habe keinesfalls das Rad respektive das Segel neu erfunden – all die Erkenntnisse für den Bau eines Rotorsegels existieren schon lange. Es nutzt den erwähnten Magnus-Effekt, auf dem wiederum theoretische Arbeiten des Strömungsforschers Ludwig Prandtl im frühen 20. Jahrhundert basierten. Der Ingenieur Anton Flettner baute auf der Grundlage der Prandtl-Strömungstheorie seinen Flettner-Rotor, der als rotierender Zylinder infolge des Magnus-Effekts den Luftstrom ablenkt, sodass auf einer Seite des Zylinders durch die Luftbeschleunigung ein Unterdruck entsteht, auf der anderen Seite wiederum durch die langsamere Luft ein Überdruck. Wir können uns sofort vorstellen, dass sich damit prima ein Segel bauen lässt.

Rotorsegel – für die Ostsee prädestiniert

Manche Entwicklungen kommen einfach zur richtigen Zeit am richtigen Ort. Die weltweite Klimadiskussion schreit nach neuen Antriebsarten, und zwar auch für die Schifffahrt. Segel gibt es zwar schon ewig, aber Rotorsegel sind deutlich effizienter. Nun kommt ein besonderer Umstand hinzu, der die Finnen von Norsepower auf den Plan ruft: Der Ostseeverkehr verläuft sehr stark von Nord nach Süd und umgekehrt. Der Wind auf der Ostsee wiederum bläst sehr stark in West-Ost-Richtung und manchmal auch umgekehrt, was für ein Rotorsegel ideal ist: Es entfaltet nämlich seine größte Kraft im 90°-Winkel zur Windrichtung. Daher ist der Nord-Süd-Nord-Ostseeverkehr ideal geeignet, um Rotorsegel einzusetzen. Die Fähren auf der Ostsee denken schon lange über umweltfreundliche Antriebe nach und probieren sie teilweise aus wie etwa die Fähre Copenhagen. Sie verbindet die dänische Insel Falster mit Rostock, gehört der dänisch-deutschen Fährgesellschaft Scandlines und lässt ihre Schiffe schon mit Hybridantrieben fahren. Nun soll ein Rotorsegel von Norsepower hinzukommen. Das dürfte auch für die Fahrgäste eine Sensation werden, denn so ein Segel ist nicht zu übersehen: Es ist ein 30 m hoher Zylinder mit 5 m Durchmesser. Die Konstruktion erinnert an den klassischen Schornstein – aber ohne dessen Umweltbelastung.Die Fährgesellschaft Scandlines geht von einer Minderung der CO₂-Emissionen durch das Rotorsegel um 4 – 5 % aus.

Weiterentwicklung des Rotorsegels

Rotorsegel gab es natürlich schon, allerdings nicht in diesem Großeinsatz. Dieser wurde möglich, weil die Ingenieure von Norsepower den Zylinder mit einer Kohlenstoff-Glasfaser-Konstruktion sehr viel leichter machen konnten. Auch der Rotor dreht sich schneller als bei Vorgängermodellen. Die Schifffahrtbranche ist sehr interessiert: Nach den ersten drei umgerüsteten Fähren von Scandlines freut sich Norsepower inzwischen über weitere Aufträge.

Forscher sprechen sich für schwimmende Solarmodule auf Stauseen aus

Die neuen Kombi-Kraftwerke im Überblick

Die größte Gemeinsamkeit von Wasserkraft und Solarenergie besteht darin, dass beide Technologien zu den Erneuerbaren Energien zählen. Einen ganz neuen symbiotischen Ansatz sieht hier der in Finnland arbeitende Forscher Javier Farfan aus Mexiko. Er macht sich für ein neues Konzept stark, bei dem schwimmende Solarmodule auf schon bestehende Stauseen verlegt werden. Die Liste der vorgeschlagenen Vorteile ist beeindruckend: Im ersten Schritt würde das Wasser ganz automatisch die Solarmodule kühlen, was deren Wirkungsgrad vergrößert. Zudem reflektiert die Wasseroberfläche die Sonnenstrahlen, die so in erhöhter Menge auf die Solarmodule auftreffen und deren Effizienz steigern. Damit kann mit schwimmenden Solarmodulen deutlich mehr Strom gewonnen werden und das Sonnenlicht deutlich besser genutzt werden als mit denselben Anlagen an Land. Ein weiterer großer Vorteil besteht darin, dass bei den bereits etablierten Stauseen bereits die komplette Infrastruktur für den Transport der gewonnen Strommenge in das öffentliche Netz hinein vorhanden ist.

Weniger Wasserverdungstung aufgrund von Solarmodulen

Auch der Stausee selbst kann vom neuen Kombi-Kraftwerk profitieren. Dadurch, dass die Solarmodule einen großen Teil der auftreffenden Sonnenstrahlen abfangen, wird die Verdunstung von Seewasser reduziert. Dies kann sich vor allem für warme Regionen positiv auswirken. Mit ein Grund dafür, dass die neue Entwicklung nun zum ersten mal in der Region um Barcelona getestet wird und nicht im dauerkalten Finnland. 

Farfan legt bereits konkrete Zahlen für das Potenzial seiner Entwicklung vor: Würden weltweit ein Viertel aller bereits vorhandenen Stauseen mit Solarmodulen ausgestattet, so könnten pro Jahr mehr als 6.000 Terawattstunden Strom generiert werden. Konkret bedeutet das mehr als die doppelte Menge der Energie, die die gesamte Wasserkraft derzeit zur Stromproduktion beiträgt. Befragte Experten schätzen diese Prognose zwar als zu optimistisch ein, begrüßen jedoch die zugrunde liegende Idee. 

Tagebau-Seen in Deutschland im Fokus

Eine Light-Version des Konzepts ist für den Einsatz in Deutschland denkbar. Hierzulande wird ein Großteil der Stauseen als Naherholungs- und Sportgebiet genutzt, das ließe sich mit schwimmenden Solarmodulen nur schwer in Einklang bringen. Alternativen sind jedoch vorhanden. So gibt es in Deutschland etliche geflutete ehemalige Tagebaue aus der Braunkohleindustrie, die für die Installation der Solarmodule genutzt werden könnten. Auch ehemalige Kies- und Sandgruben stehen zur Verfügung. Erst Zahlen zur möglichen Produktion liegen bereits vor: So könnten auf den Tagebau-Seen Module mit einer Leistung um 50 Gigawatt etabliert werden, das ist so viel wie die Produktion von ungefähr fünf Großkraftwerken. Bei den Tagebau-Seen müsste allerdings die Verbindung zum Stromnetz erst noch nachgerüstet werden. Dadurch lägen die Installationskosten deutlich höher als bei den vorhandenen Stauseen.

CO2-freie Flüge in 20 Jahren

Das Wort „Flugscham“ ist in aller Munde. Die Deutschen sorgen sich um die schlechte Klimabilanz, die die Flugreisen aufweisen und stehen den Managern von Airlines und Flughäfen sehr kritisch gegenüber. Doch ist diese ganze Aufregung vielleicht etwas übertrieben? Gerade Inlandsflüge werden sehr häufig kontrovers diskutiert, dabei machen sie gerade einmal 0,3 % des gesamten CO2-Ausstoßes aus. Viel schwerwiegender sind die Kohlekraftwerke, die immer noch laufen und weitaus mehr CO2 produzieren. Der Leiter des Flughafens in Hannover, Raoul Hille, der dieser Tätigkeit seit dem Jahr 2004 nachgeht, ist der Meinung, dass sich dieses Problem früher oder später selbst lösen wird. Er geht davon aus, dass es in etwa 20 Jahren so weit sein könnte, dass Flugzeuge mithilfe synthetischer Kraftstoffe keinerlei CO2 mehr ausstoßen werden. 

Norddeutscher Windstrom von großer Bedeutung

Die Power-to-Liquid-Technologie ist eine Methode, um besagte synthetische Kraftstoffe herzustellen, genauer gesagt synthetisches Kerosin. Es wird aus Wasser und CO2 gewonnen. Stammen beide Stoffe aus sich selbst regenerierenden Quellen, handelt es sich um ein zu 100 % klimaneutrales Antriebsmittel. Bis jetzt war dies nur innerhalb von Laborversuchen möglich, doch Hille möchte nun in Niedersachsen einen industriellen Großversuch starten. Die sich dort befindenden Windräder müssen von Zeit zu Zeit ausgeschaltet werden, denn es gibt innerhalb dieses Stromnetzes keine Abnehmer. Nichtsdestotrotz werden die Betreiber vergütet.
Im Endeffekt kommen die Kunden finanziell für Strom auf, der in Wahrheit nie erzeugt wird. Daher könnte der Windstrom laut Hille für die Herstellung synthetischer Kraftstoffe von Nutzen sein. Seinen Schätzungen zufolge wird die Umsetzung etwa 10 Jahre beanspruchen. 

Vorteile für die Automobilindustrie

Finanziert werden soll das Ganze aus den Einnahmen der Luftverkehrsabgaben. Dabei handelt es sich um etwa eine Milliarde Euro jährlich. Diese Summe soll zweckgebunden in die Forschungsarbeiten bezüglich des synthetischen Kraftstoffes fließen. Das könnte sich außerdem positiv auf die Automobilindustrie auswirken, da theoretisch auch Kraftfahrzeuge mit diesem sauberen Kraftstoff angetrieben werden könnten.
Hille spricht sich allerdings warnend bezüglich der Luftfahrt aus, denn diese stünde so vor neuen Belastungen. Das Einführen einer Kerosinsteuer wäre allerdings nur sinnvoll, wenn diese in vielen Ländern zur gleichen Zeit geltend gemacht werden könnte. Ist dies nicht der Fall, würde man die Flugzeuge vermutlich im Ausland auftanken, wodurch der CO2-Ausstoß erhöht werden würde. Es besteht die Möglichkeit, das CO2 zu bepreisen, jedoch wäre das nur sinnvoll, wenn die so zustande kommenden Einnahmen auch für den Schutz des Klimas eingesetzt werden.

Kann die Bahn bestehende Funklöcher mit Glasfaserkabeln am Schienennetz füllen?

Die Etablierung des kostenlosen WLAN in allen Fernverkehrszügen der Deutschen Bahn wirkte sich spürbar negativ auf die Verkaufszahlen von Zeitschriften an Bahnhofskiosken und -buchhandlungen. Viele Reisende verlassen sich also gerne auf das Vorhandensein des WLANs. Doch auf der Fahrt werden die Erwartungen leider immer wieder enttäuscht, denn gerade in den ländlichen Gebieten ist die Funkverbindung oft mangelhaft oder sogar gar nicht vorhanden. Schuld daran ist die Technik: Mittels einer Antenne auf dem Zugdach wird der Kontakt zu den Anbieternetzen von O2, Vodafone und der Telekom aufgenommen. Das erhaltene Signal wird gebündelt, verstärkt und dan die Fahrgäste weitergegeben. Das Problem ist offensichtlich: Ist in einem Funkloch kein Mobilfunknetz vorhanden, so kann auch nichts weitergegeben werden.

Deal zwischen Politik und Bahn

Was Viele nicht wissen: Selbst in einem Funkloch sitzen die Kunden häufig in direkter Nähe einer Glasfaserleitung. Bereits ungefähr 18.000 Kilometer des deutschen Schienennetzes sind mit Glasfaserleitungen ausgerüstet, die unter anderem für die Steuerung der Züge benötigt werden. Zusätzlich könnten über sie aber auch Mobilfunksender angeschlossen und bestehende Funklöcher geschlossen werden. Das Angebot der Bahn an die Bundesregierung stammt bereits aus dem Jahr 2018: Die Bahn würde für etwa 3,5 Milliarden Euro die noch fehlenden 15.000 Kilometer Glasfaserleitung entlang des Streckennetzes auffüllen und damit durchgehend ein schnelles Internet bereit stellen. Dafür stehen zwei technische Möglichkeiten zur Option: Die eigene Mobilfunktochter des Staatskonzerns, oder alternativ der Zugang zum Glasfasernetz in Vermietung an die bestehenden Anbieter. 

Anforderungen an die Mobilfunkbetreiber

Die Bundesregierung hat sich noch nicht abschließend zu den Vorschlägen geäußert, und auch die Bahn schweigt momentan zum aktuellen Planungsstand. Die Bringschuld liegt ohnehin bei den klassischen Anbietern, die die Internet-Lücken entlang von Bahnstrecken final auffüllen müssten. 

Die derzeit gültige Ausschreibung für 5G-Lizenzen sieht vor, dass es auf Strecken, auf denen mehr als 2.000 Kunden pro Tag reisen, bestimmte Voraussetzungen gibt. So müssen ab dem Jahr 2022 mindestens 100 MBit pro Sekunde an die Kunden bereitgestellt werden. Die Konzerne sichern sich jedoch jetzt schon ab und führen die sehr hohen Kosten der momentan noch laufenden Auktion ins Feld. Dieses Budget, so argumentieren die Anbieter, könne beim späteren Ausbau der Netze dann womöglich fehlen. Dies wäre dann ein Zeitpunkt, an dem das konzipierte Glasfasernetz der Bahn wieder mehr ins Blickfeld gelangen könnte.

Hitzeschild für Turbinenschaufeln bewirkt niedrigeren Kerosinverbrauch im Flugzeugbau

Eine Entwicklung des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden beschäftigt sich mit dem Kerosinverbrauch von Flugzeugen. Dieser könne signifikant gesenkt werden, so eine Forschergruppe unter der Leitung von Maria Manuel Barbosa. Ein Hitzeschild konnte entwickelt werden, der über dei Schaufeln der Turbinen angebracht wird. Dadurch halten die Turbinen einer Verbrennungstemperatur stand, die mehr als 150 Grad Celisus über der heute üblichen liegt. Diese höhere Temperatur bedingt einen deutlich verbesserten Wirkungsgrad und führt zu einem niedrigeren Treibstoffverbrauch.

Verbindung mit den Schaufeln innig

Die neu entworfene Schutzschicht bedient sich eines Yttrium-stabilisierten Zirkoniumoxids (YSZ), das zunächst aus einem microfeinen Pulver besteht. Durch das Einrühren in Wasser entsteht eine Suspension, die anschließend auf die Schaufel aufgesprüht wird. Diese als Thermisches Spritzen bekannte Technologie findet bei sehr hohen Temperaturen statt. Während des Spritzvorgangs schmelzen die YSZ-Komponenten, und verbinden sich beim Auftreffen auf die Schaufel innig mit ihr. Laut Barbosa können so hochwertige und sehr langlebige Schutzschichten selbst auf großen Bauteilen technisch realisiert werden, und dies zu relativ niedrigen Kosten.

Die auf den Schaufeln entstehende Schutzschicht ist nur 500 Tausendstel Millimeter dick. Mit dem Trägermaterial ist sie so innig verbunden, dass auch die höchste Beanspruchung sie nicht mehr abplatzen lässt. Auch mittels Elektronenstrahlverdampfern in Vakuumkammern sind vergleichbare Schichten herstellbar, jedoch zu einem weitaus höheren Preis. Zudem ist die Technik bei großen Bauteilen nicht durchführbar. Eine weitere alternative Technik besteht im Atmosphärischen Plasmaspritzen und ist zwar günstiger, die so erzielte Schutzschicht ist aber deutlich weniger haltbar.

Zusätzlicher Schutz vor Vulkanasche

Die neuartige Beschichtung erhöht auch die Sicherheit, denn sie schützt die Schaufeln auch vor anderen Partikeln, die sich in der Luft befinden können. Solche Partikel wirken auf unbearbeitete Schaufeln wie Schleifpapier. Im Jahr 2010 brach der isländische Vulkan Eyafjallajökull aus, der enorme Mengen an teils heißer Asche in die Atmosphäre schleuderte. Der Flugbetrieb über großen Teilen Europas musste für mehrere Tage eingestellt werden, da erhebliche Schäden an den empfindlichen Flugzeugturbinen befürchtet wurden. Nach der neuen Methode beschichtete Schaufeln wären keiner Gefahr ausgesetzt gewesen.

Das neue IWS-Verfahren wird auch in der Halbleiterbranche mit großem Interesse verfolgt. Gerade die Innenwände der dort verwendeten Plasma-Ätzkammern sind den Angriffen aggressiver Fluorverbindungen ausgesetzt. Die neuen Schutzschichten aus Dresden könnten auch hier wertvolle Unterstützung bieten und die empfindlichen Flächen schützen, denn ISZ ist immun gegen jede Art von Fluor. Die neue Beschichtungstechnik wird bereits vom schweizerischen Anlagenbauer AMT in Döttingen genutzt.