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3D-Blick ins Chaos

Mein persönlicher Kommentar:

Diese Frage hat mich persönlich immer wieder beschäftigt. Welche Kräfte bewirken, dass sich gegen den 2.. Hauptsatz der Dynamik trotzdem auch im Mikrokosmos  und im Weltall z. B. Leben entstanden auf einem außerordentlichen Planeten wie die Erde. Dabei spielt auch die Energie eine entscheidende Rolle. Kräfte, die sogar das einzelne Atom beeinflussen. Das alles unter der Maßnahme, dass es nur 3 Grundkräfte gibt:

1. Gravitation oder Massenanziehung. Sie wirkt in der räumlichen Unendlichkeit, ist aber auch dafür verantwortlich, dass wir – obwohl die Erde rotiert – nicht wegfliegen

2. Elektromagnetische Kraft. Sie ist die Kraft, die wir als Menschen unmittelbar erfahren. Wenn wir einen Körper anfühlen, wirkt er auf uns zurück. es ist also alles das, was auch unsere Sinne fühlen und sehen.

3. Kernkraft. Durch sie sind die Elemente entstanden, erstaunlich, dass es dem Menschen gelungen ist, Einblicke selbst in diese Mikrosphäre zu gewinnen.

Im folgenden Beitrag beweist menschliche Genialität, dass noch viele Einblicke in das chaotische Verhalten in Flüssigkeiten für die Forschung möglich werden. Immer geht es darum, Ordnung und Unordnung und ihre Übergänge zu beschreiben. Es wäre schön, wenn im Physik-Unterricht diese Ansätze gelehrt würden.

in den 80er Jahren habe ich eine in der Wissenschaft sehr beachtete Sendung in der ARD zum Thema ‚Synergetik – Ordnung aus dem Chaos‘ gemacht. Leider liegt sie nicht auf You Tube vor.

Jean Pütz

(Helmholtz) – Experimente mit Flüssigmetallen könnten nicht nur zu spannenden Erkenntnissen über geo- und astrophysikalische Strömungsphänomene führen, wie etwa den atmosphärischen Störungen am Sonnenrand oder der Strömung im äußeren Erdkern. Auch industrielle Anwendungen könnten davon profitieren, zum Beispiel das Abgießen von flüssigem Stahl. Da diese Fluide allerdings intransparent sind, fehlen immer noch geeignete Messtechniken. Ein Team des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) hat nun erstmalig mit einem vor Ort entwickelten Verfahren ein detailliertes dreidimensionales Abbild einer turbulenten temperaturgetriebenen Strömung in einem Flüssigmetall erhalten. In der Zeitschrift Journal of Fluid Mechanics (DOI: 10.1017/jfm.2023.794) berichten sie von den Herausforderungen, die sie dafür meistern mussten.

Seitdem Forschende die Eigenschaften turbulenter Strömungen in Fluiden erkunden, bedienen sie sich prinzipiell eines zunächst sehr einfach anmutenden Experiments: Sie füllen ihr Fluid in ein Gefäß, dessen Bodenplatte sie erhitzen und dessen Deckel sie gleichzeitig kühlen. Was dabei genau geschieht, erforscht ein Team vom Institut für Fluiddynamik am HZDR. „Überschreitet der Temperaturunterschied im Fluid eine bestimmte Grenze, wird der Wärmetransport drastisch erhöht“, sagt Teamleiter Dr. Thomas Wondrak. Das geschieht, weil sich eine sogenannte konvektive Strömung ausbildet, die die Wärme effektiv transportiert. Dabei dehnt sich die Flüssigkeit am Boden aus, wird leichter und steigt nach oben, während die kälteren Schichten oben aufgrund ihrer höheren Dichte nach unten sinken. „Anfangs bildet sich eine regelmäßige Zirkulation aus, aber bei höheren Temperaturdifferenzen wird die Strömung zunehmend turbulent. Diese dann auch korrekt dreidimensional abzubilden, ist eine Herausforderung“, beschreibt Wondrak kurz die Ausgangslage des Experiments.

Hier kommt die am HZDR entwickelte kontaktlose induktive Strömungstomographie (contactless inductive flow tomography: CIFT) ins Spiel: Mit ihrer Hilfe sind die Forschenden in der Lage, eine dreidimensionale Strömung in elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten zu visualisieren. Dabei nutzen sie das Prinzip der Bewegungsinduktion: Legt man ein statisches Magnetfeld an, wird aufgrund der Flüssigkeitsbewegung ein elektrischer Strom im Fluid erzeugt. Diese Wirbelströme bewirken eine Änderung des ursprünglichen Magnetfeldes, die außerhalb des Gefäßes messbar ist. Auf diese Weise bildet sich die Strömungsstruktur in der Magnetfeldverteilung ab und kann mit einem geeigneten mathematischen Verfahren aus den Messdaten extrahiert werden. Diese Messtechnik hat das Team um Wondrak nun eingesetzt, um die temperaturgetriebene Strömung in einer Gallium-Indium-Zinn-Legierung zu messen, die schon bei rund 10 Grad Celsius schmilzt. Die zentrale Komponente des Experiments ist ein 64 Zentimeter hoher Zylinder, der mit einer ausgeklügelten Anordnung von 68 Sensoren zur Erfassung der Temperaturverteilung sowie 42 hochempfindlichen Magnetsensoren ausgestattet ist und in dem sich rund 50 Liter (ungefähr 350 Kilogramm) Flüssigmetall befinden.

Störungsarme nächtliche Experimente

Neben der anspruchsvollen Mathematik zur Rekonstruktion des Geschwindigkeitsfeldes aus den Magnetdaten liegen die Herausforderungen vor allem bei der Messung der sehr kleinen strömungsinduzierten Magnetfelder, da diese typischerweise etwa zwei bis fünf Größenordnungen kleiner als das angelegte Magnetfeld sind. Bei einem Erregerfeld von 1.000 Mikrotesla liegt das zu messende strömungsinduzierte Magnetfeld bei einer Größenordnung von 0,1 Mikrotesla. Zum Vergleich: Das Erdmagnetfeld, das auch erfasst und von den Werten der Messung abgezogen wird, ist etwa 50 Mikrotesla stark. „Kleinste elektromagnetische Störungen, die beispielsweise beim Einschalten von elektrischen Geräten entstehen, können das Messsignal überlagern und müssen herausgefiltert werden. Um den Einfluss der Störungen von vorn herein möglichst gering zu halten, experimentieren wir nur nachts“, erläutert Wondrak diese Besonderheit der Messungen. Jede dieser Nachtmessungen liefert eine große Menge an experimentellen Strömungsdaten, die den Forschenden einen völlig neuartigen Einblick in die komplizierten, sich ständig verändernden Strömungsstrukturen gewähren. Die experimentell erzielten Daten sind einzigartig, da numerische Simulationen für dieselben Strömungsparameter mit vergleichbarer Dauer selbst im heutigen Zeitalter der Hochleistungscomputer nicht in vertretbarer Zeit durchführbar sind.

Wondaks Team wendet moderne mathematische Konzepte an, um in den komplexen Geschwindigkeitsfeldern räumliche Strukturen zu erkennen. So konnten die Wissenschaftler*innen wiederkehrende Muster aus einer oder mehreren im Experimentier-Zylinder übereinanderliegenden rotierenden Wirbel identifizieren. Damit bringen sie zumindest ein wenig Ordnung in das turbulente Chaos und helfen damit unter anderem, den Zusammenhang zwischen Strömung und Wärmetransport besser zu verstehen.

Ausblick: Neue Ziele

Die im Laborexperiment gewonnenen Erkenntnisse können die Physiker*innen durch Anwendung dimensionsloser Kennzahlen, die ihren Ursprung in der Ähnlichkeitstheorie haben, auch auf wesentlich größere Dimensionen in der Geo- und Astrophysik übertragen, etwa auf Strömungsprozesse im Inneren von Planeten und Sternen.

Nachdem die Forschenden mit der aktuellen Veröffentlichung das Potential der kontaktlosen Strömungstomographie unter Beweis gestellt haben, wenden sie sich nun der Weiterentwicklung der Messmethode zu. Die Erweiterung um ein zusätzliches Anregungsmagnetfeld und die Verwendung neuartiger Magnetfeldsensoren versprechen dabei eine Steigerung der Messgenauigkeit. Wondraks Team ist optimistisch, mit dieser Methode bald noch tiefere Einblicke in turbulente Flüssigmetallströmungen zu gewinnen.

 

Fossile CO2-Emissionen auf neuem Rekordhoch

(pte) – Die 2016 in Paris beschlossenen Klimaziele werden immer unrealistischer. Laut einer neuen Analyse der Universität München im Rahmen des „Global Carbon Projects“ werden sich die fossilen CO2-Emissionen 2023 voraussichtlich auf 36,8 Mrd. Tonnen summieren und ein neues Rekordniveau erreichen. Dieses liegt dann 1,1 Prozent über den Werten von 2022.

Problem Indien und China

Während die fossilen Emissionen in Indien und China anstiegen (plus 8,2 beziehungsweise plus vier Prozent), sanken sie in Europa und den USA (minus 7,4 beziehungsweise minus drei Prozent) und geringfügig auch im Rest der Welt (minus 0,4 Prozent).

Für Europa etwa begründen die Autoren den Rückgang mit dem Ausbau der Erneuerbaren und den Auswirkungen der Energiekrise. Das Wachstum in China sei teilweise auf eine verzögerte Erholung von den Auswirkungen der COVID-bedingten Lockdowns zurückzuführen.

Die Zeit wird immer knapper

Zusammen mit den Emissionen aus der Landnutzung belaufen sich die globalen CO2-Emissionen 2023 auf etwa 40,9 Mrd. Tonnen. Dies ist weit entfernt von den deutlichen Einsparungen, die nötig wären, um die Pariser Klimaziele zu erreichen.

Zwar sei die Schätzung des verbleibenden Kohlenstoffbudgets mit Unsicherheiten behaftet, klar sei aber, dass die Zeit knapp wird: Bei Beibehaltung des aktuellen CO2-Emissionsniveaus könnte das verbleibende Kohlenstoffbudget für eine 50-prozentige Chance, die Erwärmung auf 1,5°C zu begrenzen, in sieben Jahren und für 1,7 Grad Celsius in 15 Jahren aufgebraucht sein.

Unser Buch auf der ‚COP28‘ – Beschreibung und Cover in englischer Sprache

  • Der legendäre Wissenschaftsjournalist Jean Pütz skizziert in seinem jüngsten Buch eine globale Methanolwirtschaft: „Energetisch viel besser als Strom und sicherer als reiner Wasserstoff.“
  • Englische Ausgabe anlässlich der COP28 in Dubai: „Prosperity and Economic Growth without Regrets: Climate Rescue Yes – Deindustrialization No”, Jean Pütz with Andreas Dripke, 124 pages, Diplomatic Council Publishing, ISBN 978-3-98674-104-4.

Dubai/VAE, Köln/Deutschland, 27. November 2023 – Der Wissenschaftsjournalist Jean Pütz hat zur UN Climate Change Conference COP28 in Dubai die englische Ausgabe seines jüngsten Buches über eine globale Methanolwirtschaft vorgestellt. Sie trägt den Titel „Prosperity and Economic Growth without Regrets: Climate Rescue Yes – Deindustrialization No” (ISBN 978-3-98674-104-4) und ist im Verlag der UNO-Denkfabrik Diplomatic Council erschienen.

Anlässlich der Präsentation des englischen Buches zur COP28 weist der Autor darauf hin, dass 2022 der Anteil fossiler Energieträger am weltweiten Primärenergieverbrauch bei über 80 Prozent lag – der höchste Anteil seit 2013. Um das von der Internationalen Energieagentur (IEA) vorgegebene Ziel – die Reduzierung von Treibhausgasen bis 2050 auf Netto-Null – zu erreichen, müsste sich, Berechnungen zufolge, der Anteil fossiler Energieträger am weltweiten Primärenergieverbrauch bis dahin auf 40 Prozent halbieren. Die Vereinigten Arabischen Emirate (VAE), in diesem Jahr das Gastgeberland der UN Climate Change Conference, sind der drittgrößte Exporteur von Erdöl und der siebtgrößte Exporteur von Erdgas. Die VAE haben sich zwar verpflichtet, bis zum Jahr 2050 die Hälfte des eigenen Strombedarfs mit erneuerbaren Energien zu decken. Dennoch werden sie auf absehbarer Zeit ein bedeutender Produzent und Exporteur fossiler Energieträger bleiben.

Grünes Methanol statt fossilem Brennstoff als Weltenergieträger
An diesem Punkt setzt die Kernthese des neuen Buches an, das in deutscher Sprache unter dem Titel „Wohlstand und Wirtschaftswachstum ohne Reue“ (ISBN 978-3-98674-084-9) vorliegt. Sie lautet: Grünes Methanol ist am besten geeignet, fossile Brennstoffe als Weltenergieträger abzulösen. Dazu sollte die Methanolproduktion in sonnenreichen Regionen rund um den Äquator erfolgen. Dort ist die für die Herstellung notwendige Sonnenenergie im Überfluss vorhanden. Da Methanol bei Normal­temperatur flüssig ist, könnte der Transport über die bereits bestehende Infrastruktur erfolgen, die heute für Erdöl genutzt wird: Pipelines, Tankschiffe und Tankwagen bis hin zur Bereitstellung an der Tankstelle in Form von E­‑Fuels. Wie der Herstellungsprozess und die weltweite Verteilung funktionieren könnten, wird in dem zur COP28 international vorgestellten Buch detailliert beschrieben.
Wüssten und brachliegende Flächen, auf denen Solarzellen und Methanolanlagen im großen Stil errichtet werden könnten, gibt es auf der Erde mehr als genug, hat Jean Pütz recherchiert. Die Anlagen könnten weitgehend autark arbeiten, weil der Strom durch Photovoltaik vor Ort erzeugt wird und das für die Methanolproduktion notwendige Wasser, aus dem Wasserstoff hergestellt wird, überall auf der Welt aus der Luft gewonnen werden kann. Der Clou: Dabei wird der Luft Kohlendioxid (CO2) entzogen, so dass die globale Methanolwirtschaft klimaneutral arbeiten würde.

Transformation der Weltwirtschaft zu regenerativer Energie
So zeigt der weltweit renommierte Wissenschaftsjournalist Jean Pütz in seinem neuen Buch einen Weg auf, wie die Weltwirtschaft auf erneuerbare Energien umgestellt werden kann. Sein Credo: Der Umstieg auf regenerative Energieträger wird weltweit nur gelingen, wenn sie kostengünstiger sind als fossile Brennstoffe. Genau das ist bei grünem Methanol der Fall, rechnet er in seinem Buch vor.

Hierbei weist Jean Pütz auf einen wesentlichen Vorteil der von ihm skizzierten Methanolwirtschaft hin: Produzierende Unternehmen können von fossiler auf erneuerbare Energie umsteigen, ohne dass dadurch höhere Kosten entstünden. Damit versteht er seinen Vorschlag auch als Maßnahme gegen die drohende Deindustrialisierung durch Abwanderung energieintensiver Industrien. Das Buch trägt daher den Untertitel „Klimarettung ja – Deindustrialisierung nein!“.

Absage für eine Wasserstoffstrategie
Einer Wasserstoffstrategie erteilt Jean Pütz in seinem Werk eine klare Absage. Wasserstoff, auch „Knallgas“ genannt, sei viel zu gefährlich; die notwendigen Sicherheitsvorkehrungen für den Transport würden ihn so verteuern, dass er gegenüber fossilen Brennstoffen wirtschaftlich nicht konkurrenzfähig sei, rechnet Jean Pütz in seinem neuen Buch vor.

Auch andere in Wissenschaft und Energiepolitik diskutierte Energieträger wie Ammoniak nimmt der Wissenschaftsjournalist in seinem Buch unter die Lupe, verwirft sie aber, weil er Methanol für überlegen hält.

E-Fuels besser als E-Autos
Ein eigenes Kapitel widmet Jean Pütz den synthetischen Kraftstoffen (E-Fuels), die im Grunde nichts anderes sind als grünes Methanol. Statt die eine Milliarde Autos, die mit Verbrennungsmotoren rund um den Globus unterwegs sind, durch batteriebetriebene Elektroautos zu ersetzen, sei es klima-, umwelt- und sozialverträglicher, die bestehende Fahrzeugflotte mit E-Fuels zu betanken. Das Konzept der E-Autos, Strom in schweren Batterien zu speichern und diese ständig mitzuführen, hält Jean Pütz für grundfalsch. Die Energiespeicherung in Batterien sei aus physikalischen Gründen besonders ineffizient: So ist die Energiedichte von grünem Methanol etwa acht- bis zehnmal höher als bei der Stromspeicherung in Batterien.

TV-Legende Jean Pütz beschreibt in seinem Buch präzise das Prinzip eines sogenannten Hyperhybrid-Fahrzeugs, das zwar wie ein E-Auto von einem Elektromotor angetrieben wird, seine Energie aber nicht aus schweren Batterien, sondern aus einem extrem kompakten Verbrennungsmotor bezieht. Wird dieser mit E-Fuels betankt, fährt das Auto CO2-neutral. Das auf der COP28 vorgestellte und im Buch beschriebene Konzept verbindet die Vorteile von Elektro- und Verbrennungsmotor: schnelle Beschleunigung, leises Surren und rasches Tanken statt zeitraubendem Aufladen.

Jean Pütz erzählt in seinem neuen Buch, wie er dieses Konzept schon vor Jahren der Automobilindustrie vorgeschlagen hat. Kein Autohersteller hat es bisher aufgegriffen. Jean Pütz: „Angesichts dieser bereits weit fortgeschrittenen Entwicklung ist es erstaunlich, dass mit Blick auf das Jahr 2024 das reine Elektroauto à la Tesla in der Automobilbranche geradezu als der einzige Weg zur Klimarettung gepriesen wird. Das spricht weder für die Weitsicht der Politik noch für die einst so kreative Innovationskraft der Automobilindustrie.“

Mein Buch: Wohlstand und Wirtschaftswachstum ohne Reue

Überall im Buchhandel. ISBN 978-3-98674-084-9

Zum Inhalt:
Jean Pütz hat mit diesem Buch ein besonderes Anliegen. Er möchte zur Klimarettung maßgeblich beitragen, ohne den Wirtschaftsstandort Deutschland und damit den Wohlstand der Deutschen zu gefährden. Er setzt dazu auf Konzepte abseits des Mainstreams. Dabei redet der Wissenschaftsjournalist Klartext – wie es sein Millionenpublikum von seinen Fernsehsendungen und in den sozialen Medien gewohnt ist. Er nimmt hierbei keine Rücksicht auf die sogenannte „Political Correctness“. Viele von der Politik propagierte Maßnahmen stuft er als populistisch ein, und lehnt sie strikt ab, weil sie nicht zum Ziel führen. Aber er belässt es nicht bei der Kritik. Seite für Seite zeigt er konkrete Wege auf, um Deutschland aus dem Energie-Schlamassel herauszuholen und wieder auf Kurs zu bringen. Dabei hat er die ganze Welt im Blick und gibt globale Antworten auf die Klima- und die Energiefragen unserer Zeit. Denn nur der globale Ansatz kann zum Ziel führen. Dabei zieht er „wie das Kaninchen aus dem Hut“ einen regenerativen Energieträger, der weltweit Akzeptanz finden und Kohle, Erdöl und Erdgas ersetzen kann. Sein Credo lautet: Es kommt auf die Defossilisierung an, weniger auf die Dekarbonisierung. Als Co-Autor hat er sich den bekannten Wirtschaftsjournalisten Andreas Dripke zur Seite geholt – eine erfolgreiche Symbiose nach dem Motto „1+1 ist mehr als 2“.

     

 

Ignoranz unseres Wirtschaftsministers Harbeck treibt Deutschland in den Ruin – Mit einer Einführung von Jean Pütz

Das, was Wirtschaftsminister Habeck nicht wissen will, aber Deutschland extrem schadet, habe ich in meinem neuesten Buch:

‚Wohlstand und Wirtschaftswachstum ohne Reue‘ – Klimarettung ja, Deindustrialisierung nein‘

beschrieben. Aber ich kritisiere nicht nur, sondern mache auch darauf aufmerksam das das Problem mit gutem willen und Vernunft zu lösen ist. Schon heute ist es möglich, wenn ein Schwerpunkt auf grünes Methanol gesetzt wird, die damit verbundene regenerative Energie billiger zu machen als die fossilen Energien: Erdöl, Erdgas und Kohl. Aber diese Anstrengungen müssen globalisiert werden. Deutschland allein kann das nicht schaffen. Die 3.-Welt-Länder machen das möglich. Dann regelt die soziale und ökologische Marktwirtschaft das Problem ohne gesetzliche Gebote und Verbote. Der globale Markt und die Börsen der Welt legen keinen Wert mehr auf Dekarbonisierung, im Gegenteil, jeder Liter Methanol hilft sogar das Klimagas CO2 in der Atmosphäre zu reduzieren.
Das Buch erscheint Mitte November und ist sorgfältig recherchiert, ohne – wie die Politik – auf Wunschdenken und Wolkenkuckucksheime zurück zu führen.

Jean Pütz

(Pioneer) – „Subversive Kunst ist ein Akt des Widerstands und ein Aufruf zur Veränderung“, sagt der Streetartkünstler Banksy. Als Ausdruck der eigenen Subversivität tritt er öffentlich nie in Erscheinung. Er wirkt, aber als Phänomen. Er lässt die Kunst für sich sprechen.
Die Spitzenbeamten des Wirtschaftsministers haben es Banksy nun gleich getan. Unter dem Tarnnamen Robert Habeck haben sie eine Industriestrategie vorgelegt, die in Wahrheit eine Schadensbilanz darstellt.

Kühl rechnen sie auf vielen der 60 Seiten dieses staatlichen Dokuments mit dem Regierungshandeln und auch dem grünen Minister ab. Ihre Subversivität besteht darin, dass sie den Minister auf kühle und faktische Art vors Rohr schieben. Wahrscheinlich hat er selbst gar nicht gemerkt, wie seine Politik hier zerlegt wird.

#1 Gefährliche Strompolitik

Der Satz des Ministers, Deutschland habe kein Stromproblem, wird hier als grober Unfug entlarvt, ohne dass das Wort Unfug überhaupt fallen muss.

Der Sachverhalt: Die Industrie verbrauchte 2022 43 Prozent des gesamten elektrischen Stroms. Habeck hat mutwillig sechs Prozent des deutschen Stroms durch die Abschaltung der Atomkraftwerke vom Netz genommen. Jede Angebotsverknappung treibt den Preis. In dem Papier der Beamten, das in der Öffentlichkeit als Habeck-Papier kursiert, heißt es:

Denn die stromintensiven Unternehmen der Chemie-, Stahl- und metallverarbeitenden Industrie zahlen – so die Erkenntnis der Spitzenbeamten – „inzwischen einen vielfach höheren Strompreis als Wettbewerber etwa in Frankreich, den USA oder China.“

Kein Stromproblem? Das Papier kommt zum gegenteiligen Schluss:

Für zahlreiche Betriebe der energieintensiven Industrie sind diese Preise existenzbedrohend. “

#2 Systemrelevanter Fachkräftemangel

Das Papier belegt, dass Projekte wie Viertagewoche und eine allgemeine Rente mit 63 die Fachkräfte-Lücke auf dem Arbeitsmarkt nicht füllen, sondern vertiefen werden.

Die offizielle Politik des rot-grünen Lagers geht so. „Die Viertagewoche muss kommen, wenn wir uns geschlechtergerecht weiterentwickeln wollen“, sagte die 25-jährige Grünen-Abgeordnete Emilia Fester im Bundestag.

Die Spitzenbeamten des Wirtschaftsministeriums können da nur den Kopf schütteln:

Der demographische Wandel führt zu einer Verknappung des Arbeitskräftepotenzials. Die damit verbundene Lücke ist erheblich. “

Die bisherigen Maßnahmen der Ampel halten die Beamten für nicht zielführend:

Die Verfügbarkeit gut ausgebildeter Fachkräfte ist für die Industrie von zentraler Bedeutung. Es besteht die Gefahr, dass dieser Standortvorteil ohne weitreichende Maßnahmen verloren geht.

#3 Marodes Bildungssystem

Verschärft werde der Facharbeitermangel durch die Unfähigkeit der Politik, das deutsche Bildungssystem zu sanieren, das Millionen von Hilfsarbeitern produziert, aber nicht ausreichend Fachkräfte:

Die erheblichen Defizite im Bildungsbereich führen dazu, dass zu viele Menschen ohne Abschluss die Schule verlassen oder keinen Berufsabschluss erlangen. “

#4 Mangelhafter Bürokratieabbau

Lediglich 36 Prozent der Unternehmerinnen und Unternehmer schätzen die öffentliche Verwaltung in Deutschland als sehr effektiv ein. 72 Prozent sind mit der Geschwindigkeit von Verwaltungsprozessen unzufrieden, gar nicht oder weniger zufrieden.

Die Beamten haben dem Minister auch dazu das Nötige aufgeschrieben. Sie sprechen unmissverständlich vom „mittlerweile investitions- und wachstumshemmenden Dickicht bürokratischer Regelungen.“

Dass die Politik der Ampel nicht wirkt, wird vom Wirtschaftsminister immer wieder bestritten. Von seinen Beamten nicht:

#5 Deutschland steigt ab

Dass die selbst ernannte Fortschritts-Koalition der deutschen Wirtschaft keinerlei Fortschritt gebracht hat, steht hier schwarz auf weiß zu lesen:

Deutschland liegt im World Competitiveness Ranking 2023 auf dem 22. Platz von 64 Ländern, eine spürbare Verschlechterung gegenüber dem Vorjahr (15. Platz).

Die Beamten beziehen sich dabei nicht auf die Regierungsrhetorik, sondern auf das jährliche Ranking des International Institute for Management Development in Lausanne.

#6 Der Sozialstaat expandiert, die Infrastruktur zerfällt

Die staatlichen Bruttoanlage-Investitionen, einschließlich derer für Infrastruktur, sind seit Anfang der 90er-Jahre gesunken, heißt es in dem Papier. Auch wenn seit etwa 2017 ein spürbarer Anstieg zu verzeichnen sei: Im EU-Vergleich liegen die staatlichen Investitionen Deutschlands mit derzeit 2,6 Prozent des BIP (2022) deutlich unter dem Durchschnitt (3,2 Prozent). Aktuell rangiert Deutschland in diesem Bereich im EU-Vergleich auf dem drittletzten Platz.

Der Befund der Experten aus dem Wirtschaftsministerium ist an Klarheit schwer zu überbieten:

#7 Jobverlust durch Klimapolitik

Deutschland bleiben noch gut 20 Jahre, um die selbst verordnete CO₂-Neutralität zu erreichen. Bis 2030 ist laut Bundes-Klimaschutzgesetz eine Emissionsreduktion im Industriesektor um rund ein Drittel gegenüber 2022 erforderlich, minus 57 Prozent gegenüber 1990.

Dass diese CO₂-freie Welt für manche Menschen auch eine arbeitsplatzfreie Welt sein wird, wird vom Minister gern unterschlagen, von seinen Spitzenbeamten nicht:

Manche Unternehmen werden schrumpfen, neue Konkurrenzen entstehen, eingespielte Prozesse und Netzwerke geraten durcheinander. Arbeitsplätze werden sich verändern, in manchen Industrien werden es auch weniger werden.

Im internationalen Wettbewerb werde die deutsche Rolle als Musterschüler nicht honoriert, sondern von den Klimasündern ausgenutzt, ist dort zu lesen:

Weltweit verfolgen viele Staaten den Klimaschutz mit geringerer Ambition als Deutschland und die EU. In der Folge treffen hiesige Unternehmen auf dem Weltmarkt auf Wettbewerber, die keine oder nur geringe Kosten zur CO₂-Vermeidung zu tragen haben. Je höher die Handelsintensität in einem Sektor, desto größer das Risiko, dass sich die Produktion in Staaten mit geringerer Klimaregulierung verlagert. “

Das ist genau das grüne Paradoxon, das die gute Absicht in eine böse Folge verwandelt, wie es Prof. Hans-Werner Sinn in seinem gleichnamigen Buch beschrieben hat. Die Grünen hatten das immer bestritten.

Fazit: Dieses Dokument aus dem Wirtschaftsministerium ist ein Solitär in der politischen Landschaft, weil hier hochrangige Regierungsmitarbeiter mit dem Tun und Treiben der politischen Führung ins Gericht gehen. Ludwig Erhard wäre stolz auf diese Mitarbeiter gewesen. Ihre Kunst dürfen wir mit Fug und Recht zur Gattung „politischer Realismus“ zählen.

Prolog: Dekarbonisierung NEIN – Klimarettung JA !

Zunächst eine ganz persönliche Bemerkung: Seit meinem Studium der Ingenieurwissenschaften verfolge ich das Thema Energie. Das hatte auch praktische Gründe, denn fast jede physikalische Formel berücksichtigt das entscheidende Naturgesetz von der Erhaltung der Energie.
Es erleichtert einem das Verständnis einer Formel. Das hat mich immer fasziniert.
Leider legt in den Schulen, das heißt Gymnasium, Gesamt- und Fachschulen, Berufsschulen und so weiter, niemand viel Wert auf die drei wichtigen Grundsätze der Thermodynamik.
Obwohl diese als Voraussetzung für alles physikalische und chemische zu sehen sind. Wie gesagt der erste Hauptsatz beschreibt die Tatsache, dass niemals in einem geschlossenen System Energie verloren gehen kann.
Mindestens alle 14 Tage in meiner Zeit als wissenschaftlicher Gruppenleiter im WDR, bekam ich ein Schreiben, wo jemand mir ein Perpetuum mobile vorstellen wollte. Da ist auch viel Geld vergeudet worden. Der Fehler war, dass man immer von den Kräften ausgegangen ist. Das berühmte Rad von Leonardo da Vinci lässt sich nur begreifen wenn man diesen ersten Hauptsatz der Thermodynamik als Voraussetzung nimmt.

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik, wird meist überhaupt nicht verstanden, die Formel ist zwar simpel aber was dahinter steckt wird selten gelehrt. Es geht nämlich darum dass aus Unordnung nicht ohne weiteres Ordnung entstehen kann. Wärme ist Unordnung par excellence, das heißt die Moleküle bewegen sich völlig ungeordnet in ihrem Bereich.
Noch unverständlicher ist, wenn man den Fremdbegriff erwähnt, die sogenannte Entropie. Sie beschreibt den Grad der Unordnung den ein bestimmtes System besitzt. Nun ist leicht verständlich und auch emotional sofort präsent, dass aus Unordnung nicht ohne weiteres Ordnung entstehen kann.
Wenn ihr Kind ihren Schreibtisch abräumt, dann haben sie zwei Strategien. Sie warten darauf bis ich das selbst ordnet, oder aber sie machen sich die Mühe jedes einzelne Objekt vom Boden aufzuheben und wieder an den im gebührenden Platz zu legen.
Auf das Weltall bezogen bedeutet das, dass alles nach zunehmender Unordnung strebt. Also die Entropie nimmt immer weiter zu.

Interessanterweise ist auf der Erde ein Prozess im Gange, den man als Schöpfung bezeichnen könnte. Aus der Unzahl von Elementen die vor Milliarden Jahren entstanden sind. Das ist sehr übersichtlich im Periodensystem festgehalten.
Jeder Organismus, z.B. eine Pflanze, ist in der Lage chemische Verbindungen aufzugreifen. Dafür ist aber Energie erforderlich, und zwar nimmt die Pflanze diese aus der Sonne, mit Hilfe des Chlorophylls.
Auch die hören Lebewesen sind so entstanden. Stets ist es die DNA die wohl die Erfindung der komplexen Natur geschaffen hat.
Es ist die sogenannte Doppelhelix die vor allen Dingen beim Aufbau der DNA notwendig ist. Dafür benötigen die Menschen Energie die mit unserer Nahrung aufgenommen wird und die uns sogar ermöglicht, mechanische Arbeit zu leisten.

Energie ist also die Fähigkeit Arbeit zu erbringen, z.B. einen Tisch hochheben zu können. Erst wenn wir die Leistung einsetzen und den Tisch bewegen dann wird Arbeit erforderlich. Die Leistung wird in Watt oder Kilowatt ausgedrückt, die Arbeit allerdings in Kilowattstunden. Diese Stunden bedeuten über welchen Zeitraum die Leistung erbracht wurde. Das ist dann ein Mengenbegriff, den wir – wenn wir sie aus dem elektrischen Netz beziehen – auch bezahlen müssen.

Bleiben wir bei der menschlichen Arbeit. Sie bedeutet, dass bestimmte Moleküle in eine exakte Richtung bewegt werden. Dabei wird uns ungewollt warm, das heißt um mit unseren Nährstoffen, die völlig ungeordnet sind, Bewegung zu erzeugen wird eine bestimmte Wärmeenergie frei.
Und dieses Spiel zwischen Wärme und Bewegungsenergie, auch kinetische Energie genannt, bestimmt im Grunde genommen alles was wir unter Physik und manchmal auch unter Chemie verstehen. Die Unterscheidung zwischen ordentlicher und chaotischer Energie ist ein wichtiges Kriterium zum Verständnis dieses ganzen Komplexes. Eins können wir festhalten. Die unordentliche Wärmeenergie ist wesentlich aufwendiger als die ordentliche Bewegungsenergie. Nur ein kleines Beispiel: Wenn Sie morgens einen Liter Tee oder Kaffeewasser im elektrischen Kocher zubereiten, dann können Sie mit der gleichen Energiemenge vier bis fünf normalgewichtige Menschen mit Gepäck 100 Meter hoch in einem Aufzug bewegen also ca. 33 bis 35 Stockwerke.

Der enorme Energieaufwand zur Erzeugung von Wärme wird immer unterschätzt. Wenn wir Wärme umwandeln wollen in Bewegungsenergie, dann kommt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik ins Spiel. Bei der Umwandlung von Unordnung in Ordnung, entsteht ein erheblicher Energieaufwand, der z.B. in Wärmekraftwerken in den Kühltürmen ungenutzt in die Atmosphäre entweicht. Durch sogenannte Kraft-Wärme-Kopplung kann man diese Wärme aber dann z.B. zum Heizen von Wohnungen durch sogenannte Fernwärme einsetzen.
Dafür muss das Kraftwerk aber relativ nah an den Verbrauchern gebaut sein. Denn bei mehr als 30 km wird es unwirtschaftlich die Wärme durch isolierte Rohre zu verteilen.

Weil es eben so schwierig ist Unordnung in Ordnung zu bringen, konnten die Menschen in der Vergangenheit nicht über Maschinen verfügen die Ihnen die Arbeit erleichtern könnten. Sie haben zwar auch versucht Tiere also Elefanten, Büffel, Pferde und so weiter als „Arbeitsgeräte“ einzusetzen. Diese waren jedoch verständlicherweise schnell überfordert.
Allerdings haben dann bestimmte Kreise ihre Macht ausgenutzt um Menschen, die bestenfalls 0,5 bis 0,7 Kilowatt leisten können, als Sklaven zu verheizen.

Die riesigen Kunstwerke die wir aus dem Altertum bewundern, wurden meist mit extremer Sklavenarbeit errichtet, dazu gehören die Pyramiden der Ägypter, der Mayas und der Azteken.
Besonders grausam war nach der Entdeckung Amerikas durch die Europäer die Verschiffung Millionen von Afrikanern durch Zusammenarbeit zwischen Arabern und Europäern. Die Hälfte dieser Menschen kam auf den Segelschiffen um, mit denen sie regelrecht verfrachtet wurden. Erstaunlich, dass in einer solchen Zeit die Philosophen die Menschenrechte entdeckten. Das waren Menschen die durch brutale Machtausübung, Arbeit auf Baumwoll- und Zuckerrohr-Feldern verrichten sollten, ohne für ihre Arbeit entlohnt zu werden. Bei gleichzeitig katastrophaler Ernährung.

Aber auch die Europäer mit ihren Kolonien übten Verbrechen aus, die heute als Völkermord bezeichnet werden können. Auch hier waren es wieder die Einwohner die als Sklaven verheizt wurden, ohne Mitleid und Mitgefühl.
Aber auch in Europa, wo die meisten Staaten die Sklaverei abgeschafft hatten, gab es nur für Adlige und eine wirtschaftliche Oberschicht auf Kosten der normalen Armenbevölkerung ein menschenwürdiges Auskommen. Zumindest die Handwerker und Kaufleute konnten sich durch ihre Zünfte einigermaßen von diesen Verhältnissen befreien. Es entstanden Manufakturen mit Arbeitsplätzen, die ein einigermaßen angemessenes Auskommen ermöglichten.

Auch die ersten Fabriken entstanden dort wo man z.B. die Wasserkraft nutzen konnte. Sie beruht ja auf der Schwerkraft bzw. Gravitation und war eine sogenannte ordentliche Energie. Das heißt, sie konnte mit Mühlrädern direkt genutzt werden. Gleiches gilt für die Ausnutzung der Bewegungsenergie des Windes bei den vielen Windmühlen. An Ort und Stelle, entstand auch eine Art Industrie die den Menschen Arbeit und Brot lieferte. Jedoch, die Energie ließ sich nicht transportieren.

Das wurde erst möglich, als James Watt die Dampfmaschine erfand. Also ein Verbrennungsmotor, der die unordentliche Wärme verwandeln konnte in ordentliche Bewegung und mechanische Arbeit. James Watt verleihe ich übrigens nicht nur posthum den Nobelpreis in Physik sondern auch den Friedensnobelpreis. Ich bin ganz sicher dass ohne seine Erfindung die Sklaverei heute noch, Moral hin Moral her, nicht von den zivilisierten Völkern abgeschafft wäre. Deshalb der Friedensnobelpreis. Die Maschinenarbeit wurde einfach unverhältnismäßig preiswerter als einen Sklaven ernähren zu müssen. Die Dampfmaschine machte die Industrialisierung möglich die vor allen Dingen dort entstand wo fossile Energie zur Verfügung stand. Also Braun- oder Steinkohle. Riesige Industrie-Reviere entstanden zunächst in England, anschließend in Deutschland. Besonders im Ruhrgebiet mit Hunderttausenden von Arbeitsplätzen. Die Konsequenzen sind bekannt. Die Industriearbeiter lebten zunächst unter sklavenähnlichen Arbeitsverhältnissen. Karl Marx verdanken sie es, dass aufgrund seines berühmten Spruchs: „Proletarier alle Länder vereinigt euch“, Parteien und Gewerkschaften entstanden sind die auch der Arbeiterschaft Druckmittel verschafften.

Dann wurde eine neue Energie salonfähig: Die Elektrizität. Mit ihr wurde es möglich Energie überall dort verfügbar zu machen wo sie ohne große mechanische Installation benötigt wurde. Dank der Erfindung des elektrischen Motors. Aber auch über Wärmekraftmaschinen konnte man mit Hilfe eines Generators beliebig viel elektrische Energie mit hohem Leistungsvermögen erzeugen. In Form von transformierter Hochspannung konnte die elektrische Energie über weite Strecken transportiert werden. Die elektrische Energie ist ähnlich wie die mechanische Energie eine ordentliche Energie, denn die Ladungsträger im Draht bewegen sich alle in die gleiche Richtung. Der Elektrizität verdanken wir auch in unserem Privatleben enorme Erleichterungen. Gedankenlos können wir heute alle möglichen mechanischen Haushaltshilfen nutzen: Staubsauger, Waschmaschine und so weiter.

Ebenso Werkzeugmaschinen die nach dem Motto, selbst ist die Frau oder der Mann zum Teil den Handwerker ersetzen. Um der Bequemlichkeit Willen haben sich auch der Elektroherd und viele wärmeerzeugende Einrichtungen durchgesetzt. Obwohl es nicht besonders sinnvoll ist unordentliche Wärme mit ordentlicher Energie zu erzeugen.

Die Solarwelt entsteht – Mit einer Einführung von Jean Pütz

Ich empfehle den folgenden Artikel, allerdings mit Einschränkungen. Diese ganze Problematik habe ich ausführlich in meinem Facebook -Account beschrieben.  Wenn Sie Interesse haben, hier der Link, den ich vor ca. 6 Wochen gepostet habe. Darin habe ich das genauso beschrieben. Allerdings möchte ich das sonst hervorragende Portal Gabor Steingarts kritisieren:

Es reicht nicht aus, Wirtschaftsfachmann zu sein, Forderungen zu stellen und viel viel Geld zu investieren, wenn sich irgendwo ein Problem auftut. Auch Sachkenntnis ist erforderlich, und zwar ist in diesem Artikel überhaupt nicht die neueste Entwicklung in  der Photovoltaik berücksichtigt. Mit der Silizium-basierten Methode ist China so weit voraus, dass wir nur hinterher hecheln können, egal wieviel Steuergelder geopfert werden. Das wir sich erst dann ändern, wenn die enormen Möglichkeiten einer neuen Technik zu industrieller Perfektion gebracht wird. Diese Technik heißt: Perowskit. Allein im Karlsruher Institut für Technologie ist die Technik soweit fortgeschritten, dass daraus die völlig Silizium-freien und effektiveren Solarpaneele produktionsreif sind. Dies ist eine Chance, Deutschland wieder zum Marktführer zu machen, so fern nicht auch da wieder die Chinesen die Nase vorn haben. Die Zeit drängt, wie heißt es so schön: packen wir es an.

Auf dieser meiner Homepage finden Sie bereits schon bereits unter dem Stichwort ‚Perowskit oder Perowskit-Technologie ausführliche Erklärungen. Was die Wirtschaft anbelangt, empfehle ich Ihnen den folgen Artikel. Schön wäre es, wenn dass funktionieren würde, aber ich setze auf Perowskit.

Jean Pütz

(Pioneer) – Deutschland war einst der glühendste Verfechter der Solarindustrie auf der Welt. Die Symbolfigur dieser Zeit war Ikarus.

  • 2010 wurde jedes zweite Panel, das irgendwo auf dem Erdball produziert wurde, in Deutschland verbaut.
  • Die Zellen, Module und Photovoltaikanlagen dazu stammten – dank üppiger Einspeisevergütungen – größtenteils aus heimischer Produktion.
  • Die Politik hat die Industrie in Geld gebadet.

Doch im grünen Schaumbad lief frühzeitig das Wasser ab. Vor etwa einem Jahrzehnt schloss die damalige schwarz-gelbe Regierung die Fördertöpfe. Billigimporte aus China hatten den Markt geschwemmt und den Staat auf die Bremse treten lassen. Solarworld und andere Firmen gingen pleite. Deren Bosse, Menschen also wie Sonnenkönig Frank Asbeck, saßen plötzlich auf dem Trockenen.

Der abrupte Ausstieg hat die Abhängigkeit von China erhöht. Chinesische Hersteller dominieren den Markt, die Technik und das Exportgeschäft. So wie das fossile Zeitalter eine Abhängigkeit von Russen, Arabern und Amerikanern schuf, beginnt das Solarzeitalter mit einer vergleichbaren Abhängigkeit: Die Sonne gehört zwar allen, aber die Rechnung für die Empfangsgeräte kommt aus China.

Die Bundesregierung drängt nun auf eine Trendwende, spricht von „Freiheitsenergien“ (Christian Lindner) und einer „Technik, die abhebt“ (Robert Habeck). Das Ziel: eine heimische Photovoltaikindustrie soll entstehen – auch als Bollwerk gegen die billige China-Technik.

Unterstützung kommt jetzt von namhaften Wissenschaftlern. In einer Art energiepolitischen Unabhängigkeitserklärung fordern sie mehr Tempo beim Ausbau der Erneuerbaren Energien – und ein Comeback der Solarindustrie. Zu den Unterzeichnern der Studie („European Power Sovereignty through Renewables by 2030“) gehören renommierte Ökonomen wie Prof. Christian von Hirschhausen von der TU Berlin, DIW-Forscherin Prof. Claudia Kemfert sowie Klimaforscher wie Prof. Jürgen Kropp vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung und Prof. Hans Joachim Schellnhuber, der dieses Potsdam-Institut einst gegründet hatte.

Ihre Forderungen – die sie in einer Pioneer exklusiv vorliegenden Studie niedergeschrieben haben – sind so eindringlich wie mahnend: Europa müsse bei der Energietechnik unabhängiger werden. Hier die Argumente der lauter werdenden Solar-Fraktion, zu der sich auch Industrielle wie Ex-Volkswagen-Chef Herbert Diess gesellt haben:

Europas Abhängigkeit von fossilen Energien (Öl, Gas, Uran) droht bald von einer solaren Technikabhängigkeit abgelöst zu werden. 2021 kamen knapp 75 Prozent aller weltweit verbauten Solarmodule aus China. Bei den Solarzellen, aus denen die Module gefertigt werden, sind es mehr als 85 Prozent. Und bei Wafern, einem Vorprodukt der Zellen, stammen fast 97 Prozent aus China.

Ohne ehrgeizige Pläne zur Revitalisierung der eigenen Industrien, so der Tenor der Wissenschaftler in der von der Investmentgesellschaft Aquila Group finanzierten Studie, gebe es eine „nicht-negierbare Wahrscheinlichkeit, dass die Energieabhängigkeit bei russischem Gas von einer chinesischen Industrieabhängigkeit abgelöst wird“.

Gewonnen wäre dadurch nichts. Europas Billigenergieimporte würden nur neu etikettiert: aus Exporteur Putin wird Exporteur Xi.

Europa hat es selbst in der Hand, die Abhängigkeit zu reduzieren. Wirtschaftsminister Robert Habeck hat dazu gerade einen Aufruf gestartet: Unternehmen, die Solarzellen, Module und Photovoltaikanlagen wieder in Deutschland produzieren wollen, sollen sich melden. Die Resonanz sei überwältigend, heißt es aus dem Ministerium.

Einer der Interessenten ist Peter Pauli. Der Schweizer ist CEO der deutschen Firma Solar Foundry. Er hatte Europa „eigentlich schon abgeschrieben“. Die EU sei „zu fragmentiert und kompliziert“. Die USA würden bessere Bedingungen zum Aufbau einer Fabrik für Solartechnik bieten. Doch in Europa spüre er nun wieder eine Aufbruchstimmung.

Paulis Konsortium rund um die Solar Foundry plant eine Pilotfabrik mit einer Produktionskapazität von fünf Gigawatt für Zellen, Module und Solaranlagen in Deutschland – die gesamte Wertschöpfungskette. Die von ihnen angewendete Technik sei dreimal produktiver als der herkömmliche Standard. Die pro Jahr produzierten Paneele würden sich theoretisch über 25 Quadratkilometer Fläche verteilen. Das sei „erst der Anfang“, sagt Pauli.

Auch Herbert Diess, Ex-Chef des Volkswagen-Konzerns, hält das für möglich. Der Ex-Automanager will mithelfen, die Solarindustrie nach Europa zurückzuholen. Es gebe „eine sehr wettbewerbsfähige Forschungslandschaft“ und „eine starke Werkzeugmaschinenindustrie“, sagt er. „Wir haben noch eine Basis.“ Nun bedürfe es „eines großen Programms, um die Industrie zum Leben zu erwecken“, sagte er.

Die solare Wiederaufforstung hat ein Preisschild. Ohne Subventionen wird kein Unternehmen hierzulande investieren. Auch Pauli nicht. Sein Konsortium plant Investitionen in Höhe von 1,1 Milliarden Euro: „Meine Benchmark sind die USA“, sagt er. Dort werde jeder Dollar in die Solarindustrie mit dem Faktor 1,5 bezuschusst.

Die Studie der Klimawissenschaftler hat die Kosten dieser Solaroffensive ermittelt: Um die komplette Energieunabhängigkeit in Europa bis 2030 zu erreichen, seien europaweit 140 Milliarden Euro pro Jahr nötig, sagen Schellnhuber und Co. Danach würden die Ausgaben auf rund 100 Milliarden Euro pro Jahr sinken. Gut ein Fünftel der Ausgaben fielen anfangs auf Photovoltaikanlagen, der solare Anteil steige dann mit den Jahren. Das ist viel Geld.

Aber: Die gestiegenen Strompreise im Zuge des Ukraine-Krieges haben die Konsumenten fast 800 Milliarden Euro gekostet, sagt die Studie.

Fazit: Man muss nicht allen Argumenten der Klimaforscher zustimmen, zumal viele von ihnen auch als Aktivisten der Klimaschutzbewegung unterwegs sind. Doch Herbert Diess und andere, die zu den Rationalisten gehören, sind unverdächtig. Ihre Euphorie ist unternehmerisch grundiert, nicht aktivistisch.

Flexbonus soll Solarstrom-Spitzen nutzbar machen

(Pioneer) – Das Energie-Think-Tank Energy Brainpool hat in einer Analyse für den Solaranlagen-Installateur Enpal ein Instrument entwickelt, mit dem die aktuell hohen Einspeisespitzen von Solaranlagen etwa zur Mittagszeit an Sonnentagen nutzbar gemacht werden könnten.

Die Autoren schlagen in der Untersuchung, die unserem Kollegen Thorsten Denkler vorliegt, einen sogenannten Flexbonus vor. Damit soll die Einspeisung von überschüssigem PV-Strom in private Speicher gefördert werden.

Im Idealfall würden die Speicher einmal am Tag über den Eigenverbrauch geleert. Und dann in der Zeit der Einspeisespitze wieder aufgefüllt.

Nach Ansicht der Autoren könne ein solcher Flexbonus dazu führen, dass weniger Solarstrom ungenutzt bleibt.

Bisher müssen Solaranlagen vom Netz genommen werden, wenn um die Mittagszeit herum zu viel Solarstrom produziert wird.

Die Studie finden Sie hier

Wasserstofffusion in der Sonne

(Helmholtz) – Die nukleare Astrophysik untersucht die Entstehung der Elemente im Universum seit Anbeginn der Zeit. Ihre Modelle verwenden Parameter, die die Forschenden aus Messdaten gewinnen. Eine wichtige Rolle spielen dabei Kernreaktionen, die im Inneren der Sterne ablaufen. Ein Team des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) hat nun gemeinsam mit Forschenden aus Italien, Ungarn und Schottland am Dresdner Felsenkeller- Beschleuniger erneut eine der zentralen Reaktionen untersucht – mit einem überraschenden Ergebnis, wie sie im Fachmagazin Physical Review C (berichten.

 „Wir haben eine altbekannte Kernreaktion unter die Lupe genommen, die für die Elemententstehung in massereichen Sternen bedeutsam und darüber hinaus eine der frühesten ist, die im Labor mit Beschleunigern untersucht wurde: Die Kollision eines Wasserstoffkerns mit einem Kohlenstoffkern, in deren Folge das Isotop Stickstoff-13 entsteht und Gammastrahlung freigesetzt wird. Sie ist der erste Schritt des sogenannten CNO-Zyklus, auch als Bethe-Weizsäcker-Zyklus bekannt. Wir waren vor allem am Wirkungsquerschnitt dieser Reaktion interessiert, der Auskunft über die Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens gibt“, sagt Prof. Daniel Bemmerer vom HZDR-Institut für Strahlenphysik.

Diesen Parameter hat ein Team aus italienischen, ungarischen, schottischen und deutschen Wissenschaftler*innen im Untertagelabor Felsenkeller nun mit bisher beispielloser Präzision bestimmt. Das überraschende Ergebnis: der bisher akzeptierte Wert muss um rund 25 Prozent nach unten korrigiert werden. Das Ergebnis legt nahe, dass das Einbrennen des CNO-Zyklus länger gedauert hat als bisher gedacht und die Emission solarer 13N-Neutrinos im Mittel näher am Zentrum der Sonne stattfindet als vermutet. Die neuen Daten erlauben zudem genauere theoretische Vorhersagen für das Verhältnis der Kohlenstoff-Isotope 12C/13C in Sternen, die wiederum helfen, Modelle für die Vorgänge in deren Innerem zu überprüfen und zu verbessern.

Die Sonne ins Labor holen – en miniature
Sterne beziehen ihre Energie aus der Fusion von Wasserstoff zu Helium. In Abhängigkeit der Masse des Himmelskörpers sind dafür unterschiedliche Prozesse bekannt. So läuft in massearmen Sternen wie unserer Sonne vor allem die sogenannte Proton-Proton-Kette ab. In massereichen Sternen pressen die starken Gravitationskräfte die Wasserstoffkerne jedoch so sehr zusammen, dass hier deutlich höhere Temperaturen herrschen. Dadurch können die Wasserstoffkerne zusätzlich mit Kohlenstoffkernen reagieren. Obwohl diese keine zwei Prozent der interstellaren Materie ausmachen, aus der Sterne entstehen, reicht diese Konzentration aus, um den CNO-Zyklus in Gang zu bringen und am Laufen zu halten. Sie wirken dabei als Katalysator: Sie beschleunigen die Reaktion, ohne jedoch selbst dabei verbraucht zu werden. Die Netto-Reaktion ist am Ende die gleiche wie beim Proton-Proton-Zyklus: die Fusion von Wasserstoff zu Helium. Doch in Sternen mit CNO-Zyklus läuft diese Reaktion wesentlich schneller ab.

„Als Targets verwenden wir Scheiben aus Tantal, auf die Kohlenstoff aufgedampft ist. Darauf schießen wir Protonen, die aus unserem 5-MV-Pelletron-Beschleuniger stammen und einen relativ weiten Energiebereich überstreichen. Die bei der Reaktion entstehenden Gammaquanten können wir mit 20 empfindlichen Reinstgermanium-Detektoren nachweisen“, schildert Bemmerer das experimentelle Vorgehen.

Das gemeinsam vom HZDR und der TU Dresden betriebene Untertagelabor Felsenkeller im Plauenschen Grund ist für solche Messungen optimal. Eine 45 Meter dicke Felsschicht im Stollen des ehemaligen Eislagers der Dresdner Felsenkeller-Brauerei schützt die Detektoren vor kosmischer Strahlung, deren Hintergrundsignale die Ergebnisse verfälschen können. Die aktuelle Arbeit ist darüber hinaus ein gutes Beispiel für die innereuropäische Zusammenarbeit in der Astrophysik-Community: Ein Doktorand der Universität Padua forschte während des Experiments für sechs Monate am Felsenkeller. Die Teilnahme weiterer Messgäste aus Italien, Ungarn und Schottland wurde von der EU im Rahmen des Projekts „ChETEC-INFRA“ finanziell unterstützt.