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31.08.2019 Die Zukunft der Elektromobilität für jedermann ist gerettet, hurra !

31. August 2019VideosMinge

Es handelt sich nicht um das übliche Batterie-Auto sondern um einen Hyper-Hybrid.
Der Prototyp besteht aus einem genialen vibrationsfreien 40 kW Benzinmotor, der mit einem Generator eine nur ein Viertel so große Batterie speist. Ansonsten ist alles wie bei einem reinen Batterie-Auto, z.B. Tesla, mit allen Vorteilen aber keinerlei Nachteile.

Die Ökobilanz ist erstklassig. Das Fahrzeug verbraucht so wenig Sprit, dass ein 30l Tank ausreicht um 1000 km zurückzulegen. Wenn zwischendurch die Möglichkeit besteht die Batterie elektrisch aufzuladen, erhöht sich die Reichweite um mindestens 300 km.
Der Motor läuft auch mit regenerativen Treibstoff. Der elektrische Antrieb erreicht immerhin 80 Kilowatt und erklimmt auch Alpenpässe ohne Probleme.
Natürlich wird auch die Bremsenergie regeneriert, das verbessert die Energiebilanz.
Für jedermann erschwinglich bedeutet, dass z.B. dieser Mittelklasse-Typ, nicht mehr kostet als ein Benziner, so ca. 16000 €.

Damit wir uns recht verstehen, ich erhalte für dieses Posting keinen Cent. Ich bin deshalb so begeistert weil ich den Vorschlag des Hyper-Hybrid schon vor zehn Jahren entwickelt habe. Belege dazu finden Sie hier.

Ford Köln, den ich das vorgeschlagen habe, hat es abgelehnt weil zu teuer. Auch schon vor zwei Jahren habe ich dies hier bei Facebook empfohlen.

Folge 32 . Mit Vernunft in die Zukunft, oder ?

31.08.2019 Quantensprung in der E-Mobilität

31. August 2019GedankenMinge

Bereits vor acht Jahren wurde von mir ein Konzept entwickelt wie E-Autos schon damals umweltfreundlich und praktikabel realisiert werden könnten.
Ich habe seinerzeit mit Ford Kontakt aufgenommen um die Idee eines speziellen Hybrid-Autos zu entwickeln. In einem Arbeitskreis wurde mir jedoch attestiert, dass die Entwicklung viel zu teuer wäre.
Ich konnte das verstehen, denn ich hatte eine Turbine mit Keramikelementen vorgesehen. Später habe ich mich dann mit dem Dieselmotor begnügt.

Jetzt gibt es endlich eine Autozuliefererfirma aus Österreich, die das perfekt umgesetzt hat – genannt „Hyperhybrid“. Der Prototyp besteht aus einem vibrationsarmen Benzinmotor und einem kompakten Lithium-Ionen-Akku.
Der Akku funktioniert im Temperaturbereich von –20°C bis + 40°C und ist nur noch ein Viertel so schwer wie gängige Modelle.

Als Beleg für mein Engagement füge ich meine beiden Briefe von 2011 und 2012 an den damaligen Vorstandsvorsitzenden der Kölner Fordwerke bei:

Sehr geehrter Herr Mattes,

im Moment ist das Elektro-Auto wieder in aller Munde und offenbar bestätigt sich meine Prognose, dass das reine Elektro-Auto trotz aller Förderung keine Chance hat. Ich sagte Ihnen seinerzeit, man sollte einen Turbinen-Antrieb konstruieren, der keine weitere Aufgabe hat, als einen entsprechenden Akkumulator zu laden. Ich machte Sie auch darauf aufmerksam, dass man alle Komponenten des derzeitig entwickelten Elektro-Autos verwenden kann, was bedeutet, dass man völlig auf ein Getriebe verzichten kann, im Gegensatz zum herkömmlichen Hybrid-Auto.

Vielleicht war dies etwas zu hoch gegriffen, denn der Turbinen-Antrieb mit angeflanschtem Generator müsste entwickelt werden, was wahrscheinlich insgesamt zu lange dauern würde. Deshalb nun mein Vorschlag, einen optimal eingestellten Diesel-Motor anstelle der Turbine einzusetzen, der ebenfalls keine andere Aufgabe besitzt, als die Batterie zu laden. Die Drehzahl des Dieselmotors könnte konstant auf den optimalen Verbrauch eingestellt werden. Ein solcher Verbrennungsmotor würde dann auch das große Problem des Elektro-Autos lösen zu heizen oder zu kühlen.
Dazu kann die Abwärme hervorragend verwendet werden. Das Gewicht des Getriebes und zusätzlich nur die benötigte erheblich kleinere Batterie, 1/4 wie bei einem reinen Elektro-Auto reicht, würde auch den Energieverbrauch erheblich reduzieren. Das Auto wird dann trotz Verbrennungsmotor nur einen minimalen Benzinverbrauch benötigen, ein bis drei Liter pro 100 Kilometer dürften reichen. Es kann ja an der heimischen Steckdose und – wenn die Infrastruktur stimmt – an öffentlichen Ladesäulen geladen werden.

Da ich bisher von Ihnen keine Nachricht zum angekündigten Gespräch in Ihrer Projekt-Abteilung bekommen habe, sende ich Ihnen diesen Brief.

Mit freundlichen Grüßen
Jean Pütz

Sehr geehrter Herr Mattes,

technisch-wissenschaftliche Trends waren immer meine Spezialität, und in diesem Zusammenhang möchte ich als Ingenieur und Soziologe Sie auf einen wichtigen Aspekt der zukünftigen Mobilität hinweisen.
Das Thema Elektro-Auto liegt mir am Herzen, aber es wird von zu vielen viel zu schnell hochgejubelt: Dem reinen Elektroauto gebe ich keine Chance, mit Ausnahme einer speziellen Art des Hybrid-Autos.
Der Vorteil: alle Komponenten, die bis heute für das Elektroauto entwickelt worden sind, kann man wunderbar in die neue Idee integrieren, ja sie sind sogar eine Voraussetzung.
Begründung: Ein Elektroauto ist praktisch wegen des hohen Energieverbrauchs aus der Batterie nicht zu heizen und zu kühlen. Mit hochwertigem Strom zu heizen ist meines Erachtens ein Sakrileg, übrigens auch in der industriellen und privaten Verwendung der Elektrizität, denn die Wärmekraftwerke auf der grünen Wiese haben nur einen Wirkungsgrad von 30-40% maximal und Kernkraftwerke sogar nur um die 20% herum. (Das ist eine Frage der Entropie, das heißt, aus unordentlicher Wärme ordentlichen Strom und mechanische Bewegung zu erzeugen).

Hier mein Vorschlag: Es handelt sich um eine Form von Hybridauto – aber ganz anderer Art. Zumindest um den Wirkungsgrad der Verbrennungsmaschine im Auto zu steigern, meine ich, sollte eine Miniturbine (20-30 Kw), die eine lange Lebensdauer erreicht und nur wenig Abgas produziert, entwickelt werden. Sie kann permanent laufen ausschließlich um den Akku aufzuladen, betrieben entweder mit Gas oder Kerosin. Diese Turbine würde einen Wirkungsgrad von über 60% erreichen und als Abfall genügend Wärmeenergie zum Heizen und Kühlen freistellen. Wenn sie richtig konstruiert ist, müsste sie sehr kompakt werden und wenig Raum im Auto einnehmen, z.B. Unterflur, viel weniger jedenfalls als herkömmliche Kolbenmotoren. Lärm und Abgase lassen sich mit heutiger Technologie ohne Probleme minimieren. Sie könnte immer mit gleichbleibender Geschwindigkeit rotieren und so im optimalen Drehbereich arbeiten, denn die Geschwindigkeit des Autos wird ausschließlich über seine elektrischen Komponenten geregelt, man braucht kein Getriebe und sonstige dem Verschleiß ausgelieferte Bauteile. Jede Achse des Kraftfahrzeugs kann durch die äußerst flexiblen Elektromotoren angetrieben werden.
Die Turbine könnte so verkapselt werden, dass sie praktisch nur als flüsternd wahrgenommen wird. Kurzum, alles was heute für Elektroautos entwickelt wurde, kann mit allen Patenten integriert werden. Die Reichweite könnte die heutigen Autos sogar übertreffen. Zu Hause in der Garage oder beim Parken muss die Turbine natürlich abgestellt werden, sie läuft ja nur als Ladegerät, und das kann dann ohne Schwierigkeiten von der Steckdose, wie RWE sie für Elektroautos anbietet, übernommen werden.

Mit freundlichen Grüßen
Ihr Jean Pütz

26.08.2019 Vermögenssteuer, ja oder nein ?

26. August 2019VideosMinge

Wie ist es eigentlich mit der Verschleuderung von Volksvermögen ? Es geht nicht nur um den Berliner Flughafen, sondern viel früher hat diese eingesetzt.

Beispiel Kernenergie ! Hat das Abschalten der deutschen Kernkraftwerke etwas gebracht ? Sind wir sicherer geworden ?

Und wie ist es mit dem Transrapid ? Milliarden Subventionen und Firmenvermögen sind da rein gesteckt worden. Gleiches gilt jetzt für die Automobilindustrie durch Abschaffung des Verbrennungsmotors aber auch durch Abbau der Braunkohlekraftwerke in Deutschland.

Die Asiaten merken dass sie uns immer mehr in der Konkurrenz überlegen sind. Die Magnetschwebebahn Transrapid, von unglaublich kreativen deutschen Ingenieuren entwickelt, ist kostenfrei nach China exportiert worden. Dort feiert sie nun große Erfolge. Dazu dieser Lìnk.

Folge 31. Mit Vernunft in die Zukunft, oder ?

23.08.2019 Kann das Weltklima noch gerettet werden ?

23. August 2019VideosMinge

Kann das Weltklima noch gerettet werden ?
Wir in Deutschland machen unsere Hausaufgaben. Teilweise ohne Rücksicht auf Verluste. Aber was machen andere Länder ? Halten Sie sich an die Verabredungen in den Welt-Klimakonferenzen?
G7 ist hilflos. Der Präsident Brasiliens verbietet sich jegliche Kritik als Einmischung in die inneren Angelegenheiten.. Seine Bauern haben den „Tag des Feuers“ ausgerufen. Sie brauchen Strafen nicht zu befürchten, indem sie den Urwald abbrennen und die eingeborenen Indianer aus den ihnen zugewiesenen Reservaten vertreiben.
Nicht nur dazu mein Statement sondern vor allen Dingen über Fake-News, die diese Klimawandel-Verleugner und Autokraten wie Trump, Bolzonaro und der Brexit-Meister Boris Johnson gebracht haben.

Folge 30. Mit Vernunft in die Zukunft, oder ?

Hier der Link zu meinem Kommentar und zur Meldung über die Gefahr von Fake-News:
https://jean-puetz.net/23-08-2019-fakenews-stellen-eine-grosse-gefahr-fuer-unsere-demokratie-dar

23.08.2019 Fakenews stellen eine große Gefahr für unsere Demokratie dar !

23. August 2019GedankenMinge

Das dargestellte Kommunikationsprinzip (s.u.) kann ich 1000%ig bestätigen.
Während meines Soziologie-Studiums haben wir bereits 1965 unter der Leitung von Prof. René König und Prof. Erwin K. Scheuch und Prof. Alphons Silbermann im soziologischem Hauptseminar eine Studie durchgeführt, die zum gleichen Ergebnis kam. Wir nahmen dazu die Studentenzeitung als Kommunikationsträger und verbreiteten dort auf der ersten Seite eine Falschmeldung – heute heißt das: Fakenews. Unser Team untersuchte die Wirkung bei ca. 100 Lesern. Die falsche Nachricht wurde von etwa 80% der Probanden aufgenommen.

Beim nächsten Erscheinen – 14 Tage später – genauso prägnant an gleicher Stelle dementiert. Das Dementi wurde von mehr als der Hälfte der Studenten bewusst gelesen und im Gedächtnis abgelegt.

Wiederum 14 Tage später ergab eine weitere Befragung, dass nur noch ca. 20 % der Studenten von dem Dementi wussten, doch die erste, die ursprüngliche Falschmeldung, war bei ihnen viel präsenter als das Dementi.

Die Moral von der Geschicht‘: Es scheint eine soziologisch-psychologische Gesetzmäßigkeit zu sein, dass erste Falschmeldungen sich viel besser im Gedächtnis verankern, als der Widerruf der Nachricht. Leider wird dieses von Populisten immer wieder missbraucht. Das gilt sowohl in der allgemeinen Presse als auch im chaotischen Internet – im Gegenteil. Gerade dort wird diese Missinformation brutal ausgenutzt, um eigene, auch politische Ziele zu verfolgen. Diese Gesetzmäßigkeit stellt eine große Gefahr für die Demokratie dar. Die Ergebnisse der Wahlen von US-Präsident Trump ebenso wie die Begleitung des Brexit des britischen Demagogen Boris Johnson und auch die Machenschaften von Erdogan, von Präsiden Maduro von Venezuela und Präsident Bolsonaro von Brasilien wäre ohne diese Gesetzmäßigkeit nicht so verlaufen.

Dazu habe ich auch bei Facebook auf meiner offiziellen Seite einen Kommentar mit dem Titel: Bastelanleitung für Autokraten hinterlegt:
https://www.facebook.com/jeanpuetzoffiziell/videos/1615745815189553/

Ihr Jean Pütz

(pte) – Wenn Menschen gefälschte Nachrichten konsumieren, neigen sie dazu, daraus auch falsche Erinnerungen abzuleiten, die sich auch dann in ihrem Gedächtnis festsetzen, wenn sie als Fake News entlarvt werden. Das gilt auch in solchen Fällen, in denen deren Inhalte mit den eigenen politischen Einstellungen übereinstimmen. Zu diesem Schluss kommen Forscher des University College Cork (UCC) und der University of California, Irvine (UCI) nach einem Experiment, das sie 2018 im Zuge des Abtreibungs-Referendums in Irland durchgeführt haben.

Wähler merken sich Falsches
„Unser Experiment hat uns zum ersten Mal einen genaueren Blick auf den Zusammenhang zwischen Fehlinformationen, falschen Erinnerungen und einem echten Bürgerentscheid eröffnet“, sagt UCC-Studienleiterin Gillian Murphy. Die Ergebnisse seien allerdings nicht nur in Bezug auf die konkrete Volksabstimmung in Irland relevant, sondern hätten auch in anderen ähnlichen politischen Kontexten ihre Gültigkeit – etwa bei der US-Präsidentschaftswahl im Jahr 2020. „Die Wähler könnten sich an völlig falsche News-Meldungen erinnern“, befürchtet die Wissenschaftlerin.

„Es ist ungemein wichtig, dass wir die psychologischen Effekte von Fake News besser verstehen“, betont ihre Forschungskollegin Elizabeth Loftus von der UCI. Denn die entsprechenden Technologien, die es möglich machen, Nachrichtentexte, Fotos und mittlerweile sogar Videos zu fälschen, würden immer ausgefeilter. „Die Leute treffen Entscheidungen auf Basis von falschen Erinnerungen. Und oft ist es dann auch schwer, sie zu überzeugen, dass das gefälschte Nachrichten sind“, so Loftus.

3.140 wahlberechtige Personen
Für ihr Experiment hat das Team rund um Murphy und Loftus im Vorfeld des Referendums in Irland 3.140 wahlberechtige Personen rekrutiert. Diesen wurden jeweils sechs Nachrichtenmeldungen vorgesetzt, wovon zwei gefälscht waren und offensichtlich die Position entweder der Abtreibungsgegner oder -befürworter widerspiegelten. Nachdem sie alle Nachrichten gelesen hatten, konnten sie versuchen, selbst herauszufinden, welche die Fake News waren. Anschließend folgte ein kognitiver Test.

Das Resultat: Fast die Hälfte der Teilnehmer konnte sich noch sehr genau an mindestens eine der gefälschten Nachrichten erinnern. Bei denjenigen, die selbst für eine Legalisierung von Abtreibung stimmen wollten, war die Wahrscheinlichkeit höher, dass sie sich an Falschmeldungen erinnern konnten, die ihre eigene Position untermauerten. Umgekehrt galt das gleiche auch für die Gruppe der Abtreibungsgegner.

Fakenews stellen eine große Gefahr für unsere Demokratie dar ! Mit persönlicher Bemerkung von Jean Pütz

23. August 2019Politik Gesellschaft, PsychologieMinge

Dazu habe ich auch bei Facebook auf meiner offiziellen Seite einen mit dem Titel: „Bastelanleitung für Autokraten hinterlegt“:
https://www.facebook.com/jeanpuetzoffiziell/videos/1615745815189553/

10.000 Schritte: Stimmt das mit dem älterwerden?

20. August 2019Klassische MedizinMinge

(DGE) – Im JAMA Internal Medicine wurde am 29. Mai 2019 eine Kohortenstudie an älteren Frauen publiziert, die zeigte, dass bei täglich 4400 Schritten das Mortalitätsrisiko signifikant geringer war als bei 2700 Schritten/Tag (1). Ein Kommentar von Jennifer Abbasi im JAMA online vom 24. Juli 2019 trägt den Titel „For Mortality, Busting the Myth of 10 000 Steps per Day” (2).

I-Min Lee, Epidemiologin am Brigham and Women’s Hospital in Boston und Professor of Medicine an der Harvard Medical School, untersuchte mit ihren Mitautoren das Schrittverhalten und deren Intensität bei 17 741 Frauen aus der Women´s Health Study. Das mittlere Alter betrug 72 Jahre. Die Schrittanzahl und die Intensität, erfasst über ein Accelerometer, wurden für eine Periode von 4 bis 7 Tagen ausgewertet (1). Während der Beobachtungsperiode von im Mittel 4.3 Jahren verstarben 504 Testpersonen. Frauen mit 4400 Schritten starben signifikant seltener als solche mit nur 2700 Schritten pro Tag. Das Mortalitätsrisiko verringerte sich weiter, wenn die Schrittanzahl von 4400 bis zu 7500 Schritten weiter, wenn auch prozentual weniger. Bei 7500 Schritten wurde ein Plateau erreicht, über dem keine weitere Reduktion des Sterberisikos beobachtet wurde. Die Schrittintensität zeigte keine klare Beziehung zur Mortalität.

Kommentar
Das Ergebnis dieser Kohortenstudie gilt für ältere Frauen. Ob es auch auf jüngere Altersgruppen oder für Männer zutrifft, bleibt offen, wenn man dies auch vermuten kann. Es ist freilich zu bedenken, dass die Frauen auf Grund von Morbidiäten weniger Schritte pro Tag gegangen sein könnten und ihr Mortalitätsrisiko durch andere Krankheiten mitbedingt war. Auch kann man sich fragen, ob das Schrittverhalten, erfasst während nur 4 – 7 Tagen, für Todesfälle bis zu vier Jahre später mitverantwortlich sein kann.

In einem Gespräch mit JAMA sagte die Erstautorin Lee: „Step more – even a modest number of steps is associated with lower mortality. All steps count, not just those taken during exercise. If you already get 10 000 steps or more per day, don’t lower your goal. There is no harm, and there may be additional benefits for outcomes not studied like quality of life, physical function, and cognition” (2).

Helmut Schatz

Klimarettung als universale Religion – Greta Thunberg lässt grüßen – Statement eines Facebook-Freundes

20. August 2019GedankenMinge

Lieber Jean,

in der Reihe der unzähligen Marketingkampagnen für jedwede Ware oder Meinung, denen man ununterbrochen ausgesetzt ist, hat derzeit die „Friday for Future“- Bewegung die Nase vorn. Politiker, die schon immer mal in die zweite Reihe vordringen wollten, kommen fast täglich mit neuen CO₂-freien Ideen mit Greta im gedanklichen Schlepptau.

Sollte Greta auf die Idee kommen, eigene Kleidung, Handyschalen und Ohrringe mit eigenem Logo auf den Markt zu bringen, sie wäre binnen Jahresfrist eine reiche Frau. In Bangladesh wird’s passend dazu eine neue CO₂-freie Fabrik mit geregelten Arbeitszeiten bei doppeltem Stundenlohn geben (1€ statt 50 ct). Das wird aber erst passieren, wenn ihr Stern langsam wieder versinkt. Bis es soweit ist, räkeln sich Politiker aller Parteien auf dem emissionsfreien Boot, mit dem sie gerade in Begleitung von RTL auf dem Weg in die USA ist. Ich bin mal gespannt, wer in den nächsten Wochen auf hoher See alles dazu steigt.

Vor vierzig Jahren lernten wir schon in der Schule den damaligen aktuellen Stand der Welt mit allen seinen Problemen kennen. Dazu gehörte auch der Plastikmüll (die Vokabel „Mikroplastik“ kannte man damals offenbar noch nicht), die Überbevölkerung (damals nur 4 Mrd. Menschen !!!) und das Problem, diese zu ernähren. Treibhausgase und Herden unzähliger methanisierender Rinder auf massenhaft abgeholzten Regenwaldflächen als Ursache für Klimaerwärmungen waren ebenso bekannt wie die Warnung, 2 Grad im Durchschnitt mehr lässt Polkappen schmelzen, der Golfstrom ändert seinen gewohnten Lauf und es wird kalt. Die Amplitude des Jetstreams schlägt immer mehr aus, so dass es richtig heiß wird, wenn’s gerade nicht bitter kalt ist. Die Niederlande als Ziel wäre nicht zu empfehlen, weil schlichtweg abgesoffen. Sylt im Übrigen auch.

In den Jahren zwischen Schulzeit und Greta habe ich gelernt, dass die Natur alles selbst regelt. Die kennt auch keine Zeitnot. Das wir uns beeilen müssen, um das eine oder andere Umwelt-Unheil abzuwenden, interessiert sie nicht. Das ist unser Problem. Haben wir ja auch selbst angerichtet. Tiere und Pflanzen bringen teilweise alleine aus ihrem Instinkt Dinge zustande, die der Mensch staunend beobachtet, (teilweise) widersprüchliche wissenschaftliche Erklärungen dafür findet und vergebens versucht, zu kopieren oder synthetisch herzustellen (Spinnweben). Man muss sie aber erst umbringen, um sie richtig zu verstehen (die Tiere). Sie werden ihren eigenen Weg finden, zu überleben. Haie machen das seit Millionen von Jahren, wenn sich auch damals noch keiner für ihre Flossen interessierte.

Wir sind unser größtes Problem. Wir werden auch in den nächsten vierzig Jahren von denselben Themen sprechen, wenn dann auch in größerer Runde (10 Mrd.). Mein knappes Resümee: Die Menschheit ist ein Versehen der Natur. Bestenfalls ein injizierter Virus, um Flora und Fauna eine vorübergehende Komplikation zur Überlebensübung zur Verfügung zu stellen.

Der einzige Grund, jetzt nicht einfach aufzugeben, sind unsere Kinder. Mit dem, was wir verursacht haben, müssen die zukünftig klar kommen. Vielleicht machen die es besser. Dieselbe Hoffnung, die unsere Eltern hatten. Insofern hoffe ich, das Greta gesund in den USA ankommt.

Frank L.

Neuer Sender für neue Hertz-Welten im Nanobereich

20. August 2019Physik, Chemie, TechnikMinge

(HZDR) – Der „Landau-Niveau-Laser“ ist ein spannendes Konzept für eine ungewöhnliche Strahlungsquelle. Er hat das Zeug, höchst effizient sogenannte Terahertz-Wellen zu erzeugen, die sich zum Durchleuchten von Materialen und für die künftige Datenübertragung nutzen ließen. Bislang jedoch scheiterten nahezu alle Versuche, einen solchen Laser in die Tat umzusetzen. Auf dem Weg dorthin ist einem internationalen Forscherteam nun ein wichtiger Schritt gelungen: Im Fachmagazin Nature Photonics (DOI: 10.1038/s41566-019-0496-1) stellen sie ein Material vor, das Terahertz-Wellen durch das simple Anlegen eines elektrischen Stroms erzeugt. Physiker des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) waren maßgeblich an den Arbeiten beteiligt.

Ebenso wie Licht zählen Terahertz-Wellen zur elektromagnetischen Strahlung. Ihre Frequenzen liegen zwischen denen von Mikrowellen und Infrarotstrahlung. Sowohl für die Technik als auch für die Wissenschaft zeigen sie interessante Eigenschaften: So können Grundlagenforscher mit ihnen die Schwingungen von Kristallgittern oder die Ausbreitung von Spinwellen studieren. „Für technische Anwendungen ist interessant, dass Terahertz-Wellen zahlreiche Stoffe durchdringen können, die ansonsten undurchsichtig sind, etwa Kleidung, Kunststoffe und Papier“, erklärt HZDR-Forscher Stephan Winnerl. Eingesetzt werden sie heute bereits bei Sicherheitskontrollen an Flughäfen. Hier lässt sich mit Terahertz-Scannern prüfen, ob Fluggäste gefährliche Gegenstände unter ihrer Kleidung tragen – und zwar ohne den Einsatz schädlicher Röntgenstrahlung.

Nützlich könnten die Terahertz-Wellen eines Tages auch für die Datenübertragung sein. Der Grund: Sie haben eine höhere Frequenz als die derzeit verwendeten Radiowellen. WLAN beispielsweise funktioniert heute bei Frequenzen von rund zwei bis fünf Gigahertz. Terahertz-Frequenzen sind rund tausendmal höher und könnten Bilder, Videos und Musik entsprechend schneller übermitteln, wenn auch bei geringeren Reichweiten. Allerdings ist die Technik noch nicht ausgereift. „Zwar gab es in den letzten Jahren viele Fortschritte“, berichtet Winnerl. „Aber nach wie vor ist es nicht ganz einfach, die Wellen zu erzeugen – die Fachwelt spricht von einer regelrechten Terahertz-Lücke.“ Insbesondere gibt es noch keinen kompakten, leistungsfähigen und zugleich durchstimmbaren Terahertz-Laser.

Flexible Frequenzen
Verantwortlich für die Lichterzeugung in einem Laser sind die Elektronen im Lasermaterial. Steckt man Energie in sie, senden sie Licht aus. Der Grund dafür ist ein Quanteneffekt: Die Elektronen können nicht beliebige Energien aufnehmen, sondern nur bestimmte Portionen. Dementsprechend erfolgt auch die Lichtabgabe portionsweise – in einer bestimmten Farbe und als gebündelter Strahl. Für einen Terahertz-Laser hat die Fachwelt bereits seit längerem ein spezielles Konzept im Blick, den „Landau-Niveau-Laser“. Das Besondere: Bei ihm lassen sich die Energieniveaus der Elektronen mithilfe eines Magnetfeldes flexibel einstellen. Diese Niveaus bestimmen wiederum, welche Frequenzen die Elektronen abstrahlen. Dadurch ist der Laser durchstimmbar – ein großes Plus für viele wissenschaftliche und technische Anwendungen.

Nur: So einen Laser gibt es bislang noch nicht. „Das Problem war bislang, dass die Elektronen ihre Energie an andere Elektronen weitergeben, statt sie wie gewünscht als Lichtwellen abzustrahlen“, erläutert Winnerl. Den entsprechenden physikalischen Prozess bezeichnen die Fachleute als Auger-Streuung. Zum Leidwesen der Fachwelt spielt er sich auch in einem Material ab, das als besonders vielversprechend für einen „Landau-Niveau-Laser“ galt: Graphen – eine zweidimensionale Form von Kohlenstoff – zeigte in Experimenten am HZDR eine ausgeprägte Auger-Streuung.

Eine Frage des Materials
Deshalb versuchte es das Forscherteam mit einem anderen Material – einer Verbindung aus Quecksilber, Cadmium und Tellur (HgCdTe). Bislang verwendete man diese Schwermetall-Legierung unter anderem für hochempfindliche Wärmebild-Kameras. Das Besondere an diesem Material: Der Gehalt an den jeweiligen Metallen Quecksilber, Cadmium und Tellur lässt sich sehr genau wählen. Dadurch lässt sich eine bestimmte Eigenschaft – im Fachjargon Bandlücke genannt – gezielt einstellen.

Als Resultat zeigte das Material ähnliche Eigenschaften wie Graphen – aber ohne dessen Nachteil von ausgeprägter Auger-Streuung. „Es gibt subtile Unterschiede zum Graphen, die diese Streuung vermeiden“, sagt Stephan Winnerl. „Vereinfacht ausgedrückt finden die Elektronen keine anderen Elektronen, die die passende Energie aufnehmen könnten.“ Infolgedessen bleibt ihnen nichts Anderes übrig, als ihre Energie in der gewünschten Form loszuwerden – als Strahlung im Terahertz-Bereich.

Das Projekt war ein internationales Teamwork: Russische Projektpartner hatten die HgCdTe-Proben hergestellt, die anschließend die federführende Arbeitsgruppe in Grenoble analysierte. Eine der entscheidenden Untersuchungen fand in Dresden-Rossendorf statt: Mit dem Freie-Elektronen-Laser FELBE feuerten die Fachleute starke Terahertz-Pulse auf die Probe und konnten das Verhalten der Elektronen zeitaufgelöst beobachten. Das Resultat: „Wir haben festgestellt, dass der Auger-Prozess, den wir in Graphen noch beobachtet hatten, tatsächlich verschwunden war“, freut sich Winnerl.

LED für Terahertz
Eine Arbeitsgruppe in Montpellier konnte schließlich beobachten, dass die Verbindung aus HgCdTe tatsächlich Terahertz-Wellen abgibt, wenn man elektrischen Strom anlegt. Indem die Fachleute das zusätzlich angelegte Magnetfeld von nur etwa 200 Millitesla variierten, konnten sie die Frequenz der abgegebenen Wellen im Bereich von ein bis zwei Terahertz variieren – eine durchstimmbare Strahlungsquelle. „Sie ist zwar noch kein Laser, sondern entspricht eher einer Terahertz-LED“, beschreibt Winnerl. „Das Konzept zu einem Laser zu erweitern, sollte aber machbar sein, auch wenn es einiger Anstrengung bedarf.“ Genau das wollen die französischen Projektpartner nun in Angriff nehmen.

Allerdings gilt eine Einschränkung: Bislang funktioniert das Prinzip nur, wenn man es auf sehr tiefe Temperaturen knapp oberhalb des absoluten Nullpunkts kühlt. „Das ist sicher ein Manko für Alltagsanwendungen“, fasst Winnerl zusammen. „Aber für den Einsatz in der Forschung und bei manchen Hightech-Systemen dürfte man mit dieser Kühlung durchaus leben können.“

Auch das noch: Testgelände für neue Drohnen

20. August 2019Physik, Chemie, TechnikMinge

(BAM) – Die BAM betreibt seit Anfang der 1990er Jahre im brandenburgischen Horstwalde, 50 Kilometer südlich von Berlin, das Testgelände Technische Sicherheit (BAM TTS). Sie führt dort u.a. Versuche zur Lagerung und zum Transport von Gasen durch, zur Zulassung von Sprengstoffen sowie Falltests an Behältern, die bei der kerntechnischen Entsorgung zum Einsatz kommen. Das etwa zwölf Quadratkilometer große Areal ist von der Luftfahrtbehörde Berlin-Brandenburg als Flugbeschränkungsgebiet ausgewiesen und bietet damit zugleich für zivile Drohnentests bislang ungekannte Möglichkeiten: Um den Luftverkehr nicht zu gefährden, dürfen die „Unmanned Aircraft Systems“ (UAS) in Deutschland nur bis zu einer Höhe von 100 Meter aufsteigen und den Sichtbereich des Piloten am Boden nicht verlassen. Auf dem BAM TTS kann von diesen Beschränkungen nach vorheriger Genehmigung abgewichen werden.

In den nächsten Jahren soll dort ein Bereich entstehen, auf dem sich zahlreiche sicherheitsrelevante Szenarien durchspielen lassen: der Gasaustritt an einer defekten Pipeline, der Brand eines Gefahrguttransporters, aber auch die Überwachung von Kraftwerken, Mülldeponien oder Brückenbauwerken aus der Luft. Die BAM selbst will in Horstwalde smarte Sensoren an UAS testen. Unter der Aufsicht der Bundesoberbehörde sollen aber auch kommerzielle Entwickler von Drohnen und Sensorsystemen Gelegenheit haben, ihre Innovationen zu erproben und begutachten zu lassen. Für das allgemeine Publikum wird das Testgelände auch weiterhin nicht zugänglich sein.

„Mit dem Testgelände Technische Sicherheit ist die BAM seit vielen Jahren in Brandenburg präsent und hat in der Vergangenheit einen zweistelligen Millionen-Betrag in den Ausbau des Standorts investiert“, erklärte BAM-Vizepräsident Werner Daum. „Mit dem neuen Modellprojekt stärken wir diese Zusammenarbeit und bauen sie sogar aus. Denn die wissenschaftliche und kommerzielle Nutzung von unbemannten Luftfahrtsystemen zeichnet sich schon jetzt als stark wachsende Zukunftsbranche in der Industrie 4.0 ab. Wir begleiten diese Entwicklung gern mit unserem sicherheitstechnischen Know-how.“

Dr. Steffen Kammradt, Geschäftsführer der Wirtschaftsförderung Brandenburg (WFBB), betonte: „Das Cluster Verkehr, Mobilität und Logistik zählt zu den dynamischen Wirtschaftssektoren der deutschen Hauptstadtregion. Mit neuen innovativen Konzepten und Technologien leistet das Cluster wichtige Beiträge für die Mobilität der Zukunft. Dazu zählen auch zivil genutzte unbemannte Flugsysteme. Hier hat die Hauptstadtregion besondere Kompetenzen entwickelt. Die Kooperation zwischen WFBB und der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung hilft, diese weiter zu stärken. Wir freuen uns auf die Zusammenarbeit.“ Die WFBB betreibt in Brandenburg das Clustermanagement Verkehr, Mobilität und Logistik.

In einem Pilotprojekt soll in Horstwalde demnächst eine Wetterdrohne aufsteigen und in bis zu einem Kilometer Höhe regelmäßig meteorologische Daten sammeln.

Über die BAM:
Die BAM gewährleistet Sicherheit in Technik und Chemie.
Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) ist eine Bundesoberbehörde im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie.

Die BAM forscht, prüft und berät zum Schutz von Mensch, Umwelt und Sachgütern. Im Fokus aller Tätigkeiten in der Materialwissenschaft, der Werkstofftechnik und der Chemie steht dabei die technische Sicherheit von Produkten und Prozessen. Dazu werden Substanzen, Werkstoffe, Bauteile, Komponenten und Anlagen sowie natürliche und technische Systeme von volkswirtschaftlicher Dimension und gesellschaftlicher Relevanz erforscht und auf sicheren Umgang oder Betrieb geprüft und bewertet. Die BAM entwickelt und validiert Analyseverfahren und Bewertungsmethoden, Modelle und erforderliche Standards und erbringt wissenschaftsbasierte Dienstleistungen für die deutsche Wirtschaft im europäischen und internationalen Rahmen.

Sicherheit macht Märkte.
Die BAM setzt und vertritt für Deutschland und seine globalen Märkte hohe Standards für Sicherheit in Technik und Chemie zur Weiterentwicklung der erfolgreichen deutschen Qualitätskultur „Made in Germany“.

Über die Wirtschaftsförderung Brandenburg (WFBB)
Die Wirtschaftsförderung Land Brandenburg GmbH (WFBB) ist Ansprechpartner für Investoren, ansässige Unternehmen und technologieorientierte Existenzgründungen. Die WFBB bietet alle Leistungen zur Wirtschafts- und Arbeitsförderung aus einer Hand – von der Unterstützung bei der Ansiedlung und Erweiterung über Innovationen, Internationalisierung und Vernetzung bis zur Fachkräfteakquisition und -qualifizierung. Sie unterstützt damit die Weiterentwicklung der branchenbezogenen Wirtschaftscluster des Landes Brandenburg und der deutschen Hauptstadtregion. Als Energiesparagentur ist die WFBB zudem eng eingebunden in die Umsetzung der Energiestrategie des Landes.