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Methanol, flüssige Wasserstoffspeicherung

Physik, Chemie, Technik

Die Wasserstoffspeicherung ist die umkehrbare Aufbewahrung von Wasserstoff, mit dem Ziel, dessen chemische und physikalische Eigenschaften für eine weitere Verwendung zu erhalten. Die Speicherung umfasst die Vorgänge der Einspeicherung oder Speicherbeladung, der zeitlich befristeten Lagerung und der Ausspeicherung oder Speicherentladung. Konventionelle Methoden der Speicherung von Wasserstoff sind:

Die Wasserstoffspeicherung ist die umkehrbare Aufbewahrung von Wasserstoff, mit dem Ziel, dessen chemische und physikalische Eigenschaften für eine weitere Verwendung zu erhalten. Die Speicherung umfasst die Vorgänge der Einspeicherung oder Speicherbeladung, der zeitlich befristeten Lagerung und der Ausspeicherung oder Speicherentladung. Konventionelle Methoden der Speicherung von Wasserstoff sind:

Wie kann Wasserstoff gespeichert werden und Aufwand und Energiebedarf
Kompressoren)

Flüssiggasspeicherung (Speicherung in verflüssigter Form durch Kühlung und Verdichten)

Alternative Formen der Speicherung von Wasserstoff nutzen die physikalische oder chemische Bindung an einen anderen Stoff:

Absorption im Metallhydridspeicher (Speicherung als chemische Verbindung zwischen Wasserstoff und einem Metall bzw. einer Legierung)

Adsorptionsspeicherung (adsorptive Speicherung von Wasserstoff in hochporösen Materialien)

chemische Bindung, bei der der Wasserstoff durch eine chemische Reaktion in einen anderen Stoff überführt wird, der z. B. drucklos und bei Raumtemperatur gelagert und transportiert werden kann („Chemisch gebundener Wasserstoff“). Bei der Ausspeicherung erfolgt dann die Umkehrreaktion. Beispiele sind Hydrierung organischer Substanzen oder Bildung von Alkoholen mit CO.

Problemstellung

Wegen seiner chemischen und physikalischen Eigenschaften unterscheidet sich der Umgang mit Wasserstoff von den bisher genutzten Energieträgern.

Wasserstoff bildet beim Austreten ein entzündliches Gemisch mit der Umgebungsluft, bei einem Anteil von 4 % bis 75 %. Ein explosives Gemisch (Knallgas) bildet Wasserstoff erst bei einem Anteil von 18 %. Weil Wasserstoff eine hohe Diffusionsneigung hat und Gemischwolken aus Wasserstoff und Luft eine geringere Dichte als gewöhnliche Luft haben, verflüchtigt es sich in offener Umgebung in der Regel, bevor es ein explosives Gemisch bilden kann, oder es brennt in heißen Umgebungen bereits bei der Konzentration von 4 % ab.

Wasserstoff hat im Vergleich zu vielen Kohlenwasserstoffen eine niedrige Verbrennungsenthalpie und damit eine niedrige volumenbezogene Energiedichte (ca. 1/3 von Erdgas). Das erfordert zum Speichern äquivalenter Energiemengen einen dreimal so großen Tank oder einen dreimal so hohen Druck wie für Erdgas. Auf Grund der geringen molaren Masse ergibt sich jedoch eine vergleichsweise hohe massenbezogene Energiedichte (z. B. mehr als die doppelte massenbezogene Energiedichte von Erdgas).

Durch seine geringe Molekülgröße diffundiert Wasserstoff relativ gut durch eine Vielzahl von Materialien, sodass viele Materialien für die Tankhülle ungeeignet sind. Durch hohe Temperaturen und hohen Innendruck wird der Diffusionsprozess verstärkt. Durch Wasserstoffversprödung werden metallische Tankhüllen zusätzlich belastet. Bei Hüllen aus Kunststoff tritt dieser Effekt nicht auf.

Bei der kryogenen Wasserstoffverflüssigung kommt es durch unvermeidbare thermische Isolationsverluste zum Verdampfen/Ausgasen. Damit der Druck in den Behältern nicht zu hoch steigt, wird das Wasserstoffgas mittels eines Überdruckventils abgelassen. Kann dieses entstehende Wasserstoffgas nicht genutzt werden, entstehen erhebliche Verluste. Beispielsweise leert sich der halbvolle Flüssigwasserstofftank des BMW Hydrogen7 bei Nichtbenutzung in 9 Tagen.[1]

Nicht nur zur Herstellung von Wasserstoff, sondern auch zur Speicherung werden große Energiemengen benötigt (Kompression ca. 12 %, Verflüssigung ca. 20 %). Daher ist die Wasserstoffspeicherung trotz vieler Vorteile derzeit (2021) oftmals unwirtschaftlich.

Arten der Wasserstoffspeicherung

Die unterschiedlichen Einsatzbereiche von sauberem Wasserstoff nach ihrer Wirtschaftlichkeit zugeordnet.

Bei den Verfahren zur technischen Speicherung von Wasserstoff in elementarer Form sind Druckbehälter erforderlich, wofür oft eine metallische Außenhülle verwendet wird. Das gilt auch für Flüssiggasspeicher und Metallhydridspeicher, die einen temperaturabhängigen Innendruck aufweisen. Für die Hochdruckspeicherung bei 700 bar finden auch kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe Verwendung, um das Gewicht des Tanks niedrig zu halten.

Für große Mengen in stationären Systemen sind derzeit Flüssiggasspeicher in Verwendung. Für kleine Mengen werden Druckspeicher bis 700 bar eingesetzt. Metallhydridspeicher werden dort verwendet wo das Speichergewicht keine große Rolle spielt, etwa auf Schiffen. Für Fahrzeuge und Flugzeuge werden wegen des geringen Gewichtes heute ausschließlich Drucktanks verwendet:

Toyota setzt ihn in seinem Brennstoffzellen-Fahrzeug FCHV-adv ein und erreicht damit eine Reichweite von 830 km.[26][27] Das Fahrzeug befindet sich bereits im kommerziellen Einsatz und kann geleast werden.[28]

Volkswagen baut einen 700-bar-Wasserstofftank im Tiguan HyMotion ein,[29] Mercedes im A-Klasse F-Cell „plus“ und Opel im HydroGen4.[30]

Bei Bussen werden inzwischen auch Drucktanks verwendet, wie z. B. im Citaro Fuel Cell Hybrid von Mercedes.[31]

Firmen, die in die Forschung und Produktion von Wasserstoffspeichern involviert sind, sind z. B. in Deutschland die Linde AG, in Norwegen und Island StatoilHydro[32] und in den USA Quantum Fuel Technologies Worldwide.[33]
Brennstoffzellen-SchienenfahrzeugeBearbeiten

 

Unfallgefahr

Die heute industriell eingesetzte Technik berücksichtigt die Hochentzündlichkeit des Wasserstoffes sowie seine Eigenschaft, explosives Knallgas zu bilden. Leitungen und Tanks sind entsprechend ausgelegt,[4][5] so dass im täglichen Gebrauch keine größeren Risiken entstehen als z. B. durch die Verwendung von Benzin.[34][35][36]

Wasserstofffahrzeuge mit Drucktanks können problemlos in Parkhäusern und Tiefgaragen geparkt werden. Es existiert keine gesetzliche Bestimmung, die das einschränkt. Fahrzeuge mit Flüssigwasserstoffspeichern dürfen wegen der unvermeidlichen Ausgasung nicht in geschlossenen Räumen abgestellt werden.

 

Direkt-Methanol-Brennstoffzelle verbessert

Physik, Chemie, Technik

(pte) – Eine aus dem Gewürz Kurkuma gewonnene Substanz könnte bei Direktethanol-Brennstoffzellen den Durchbruch bringen, wie Forscher des Clemson Nanomaterials Institute (CNI) http://scienceweb.clemson.edu/cni und des Sri Sathya Sai Institute of Higher Learning http://sssihl.edu.in sagen. Die von ihnen entwickelte Elektrode ist eigenen Angaben nach 100 Mal effektiver als bisher eingesetzte. Die Experten haben Curcumin, Hauptbestandteil von Kurkuma, und Nanopartikel aus Gold kombiniert. „Von allen Katalysatoren für die Alkoholoxidation ist derjenige, den wir entwickelt haben, der bisher beste“, sagt CNI-Gründungsdirektor Apparao Rao.

Spiel der Elektronen

Konzentration auf Anode

„Um die Direktethanol-Brennstoffzelle zu einem kommerziellen Produkt zu machen, müssen die Elektroden hocheffizient sein. Wir wollten auch keine sehr teuren Elektroden oder synthetischen Polymersubstrate einsetzen, die nicht umweltfreundlich sind“, erklärtCNI-Forschungsassistent Lakshman Ventrapragada. So kamen die Fachleute auf die goldbeschichteten Curcumin-Partikel, die die Aktivität an der Anode deutlich verbessern. Dort wird das Ethanol oxidiert. Elektronen werden abgegeben, die als elektrischer Strom genutzt werden. Da Gold in Form von Nanopartikeln verwendet wird, ist die Menge äußerst gering, sodass dieser Katalysator deutlich billiger ist als Platin, das bisher bevorzugt erprobt wurde.

Der neue Katalysator ist auch deutlich haltbarer, die Lebensdauer steigt also massiv an. Daran ist im Wesentlichen das Curcumin beteiligt. Es verhindert, dass die Goldteilchen miteinander verklumpen, sodass sich die wirksame Oberfläche verringert und weniger Ethanol oxidiert, was den Stromfluss schwächt. Das Gewürzextrakt sorgt dafür, dass die Partikel ein stabiles Netzwerk auf der Oberfläche der Anode bilden. „Im nächsten Schritt wollen wir den Prozess skalieren und mit einem industriellen Partner zusammenarbeiten, der die Brennstoffzellen tatsächlich herstellen kann“, verdeutlicht Rao abschließend.

Wunschdenken erfasst Wissenschaft – Utopie der zukünftigen Energieversorgung Deutschlands

Erde, Klima, Umweltschutz

Die Wissenschaftler sind zuversichtlich, dass der Kohleausstieg auch im Falle eines Gas-Exportstopps aus Russland möglich bleibt. Erneuerbare Energien sollen die fehlende Leistung kompensieren.

Sollte bald kein russisches Gas mehr nach Deutschland fließen, müssten laut DIW im extremsten Szenario rund 43 Terawattstunden ersetzt werden.

Selbst im Falle eines russischen Gas-Exportstopps bleibt der in Deutschland angestrebte Kohleausstieg bis 2030 laut einer Studie des Deutschen Instituts für Wirtschaftsforschung (DIW) möglich.

Zwar müssten Kohlekraftwerke ohne russisches Gas kurzfristig länger am Netz oder in Bereitschaft bleiben. „Aufgrund des zu erwartenden starken Zubaus an Erneuerbaren kann jedoch die Stein- und Braunkohleverstromung bereits ab dem Jahr 2024 wieder deutlich absinken“, schreiben die Forscherinnen und Forscher des DIW.

Sollte bald kein russisches Gas mehr nach Deutschland fließen, müssten laut DIW im extremsten Szenario rund 43 Terawattstunden ersetzt werden. Hinzu käme der Wegfall der noch aktiven Atomkraftwerke Isar 2, Emsland und Neckarwestheim 2, die Ende des Jahres endgültig vom Netz gehen sollen. Dadurch fehlen den Angaben nach im kommenden Jahr im Vergleich zu 2020 weitere 64 Terawattstunden Stromerzeugung.

Ein Teil dieser fehlenden Leistungen könne zwar durch erneuerbare Energien kompensiert werden. „Zur Absicherung der Stromversorgung im Jahr 2023 sollten jedoch die in diesem Jahr zur Stilllegung vorgesehenen Steinkohlekraftwerke vorübergehend als Reserve vorgehalten werden sowie die sich schon in der Reserve befindlichen Steinkohleblöcke in dieser verbleiben“, schreiben die Autorinnen und Autoren des DIW.

Die zu erwartende zusätzliche Erzeugung aus Kohlekraftwerken bei maximalen Einsparungen von Erdgas liege im Jahr 2023 demnach ungefähr zwischen 41 Terawattstunden und 73 Terawattstunden.

Dennoch sind die Wissenschaftler zuversichtlich, dass der Kohleausstieg bis 2030 trotz der kurzfristig benötigten zusätzlichen Reserven machbar bleibt. „Mittelfristig ersetzen erneuerbare Energien einen Großteil der fossilen Stromerzeugung“, schreiben sie.

Bissiger Kommentar zur Ausladung des deutschen Bundespräsidenten durch die ukrainische Regierung

Politik Gesellschaft

(Wirtschaftswoche) – Mit der Ausladung des Bundespräsidenten schadet Staatschef Selenskyj nur den Ukrainern. Der Unmut trifft Steinmeier aber nicht zufällig. Anlass für die SPD, ihre historischen Verklärungen zu überprüfen. Ein Kommenta

Kommentar aus Wirtschaftswoche:
Man kann und muss nicht jede Aktion der ukrainischen Regierung mit dem Hinweis entschuldigen, dass der Krieg im eigenen Land die Grenzen der Diplomatie und manchmal auch die des guten Benehmens verschiebt. Die deutsche Politik sieht sowohl dem ukrainischen Botschafter in Berlin als auch dem Präsidenten Wolodymyr Selenskyj oft genug Äußerungen nach, die in Friedenszeiten einen Eklat ausgelöst hätten. Das beginnt mit historisch schrägen Vergleichen und endet nicht bei Forderungen, die die zahlreichen Versäumnisse der Regierung in Kiew aus der Vergangenheit völlig außer Acht lassen.

Obwohl in der Ukraine vor dem Krieg hunderte Millionen Euro an EU-Mitteln verschwunden sind, weil Korruption und Intransparenz an der Tagesordnung waren, tritt Deutschland immer noch als größter Geldgeber auf. Unterstützung besteht eben nicht nur aus Panzern und Raketen, sondern zeigt sich auch in beachtlichen Zuschüssen. Wenn Selenskyj jetzt glaubt, er müsse den deutschen Bundespräsidenten öffentlich mit der Begründung ausladen, Steinmeier habe ein „Spinnennetz“ an Kontakten zur russischen Politik gewoben, dann schadet er letztlich nur sich und seinen Landsleuten.
Die Ukraine ist auf jeden Staat angewiesen, der ihr hilft, ob mit Waffen, mit Geld oder mit der (ebenfalls sehr teuren) Bereitschaft, hunderttausende Flüchtlinge aufzunehmen und zu versorgen. Ein kluger Präsident spuckt nicht einfach auf eine ausgestreckte Hand. Dass Selenskyj dann auch noch glaubt, nach der Ausladung Steinmeiers den Bundeskanzler als Ersatzspieler einladen zu können, zeigt seine durch Krieg und verständliche Angst getrübte Wahrnehmung.

Energie-Embargo schädigt Russland, wirft es aber nicht um

Politik Gesellschaft

(Business-Insider) – Putin gibt zu, dass die westlichen Sanktionen Russlands Öl- und Gasindustrie schaden – und droht mit Konsequenzen

Der russische Präsident Wladimir Putin räumte am Donnerstag ein, dass die westlichen Sanktionen der russischen Öl- und Gasindustrie schaden.

Putin warnte vor weiteren Sanktionen und drohte mit Konsequenzen für die Länder, die sich für ein Embargo entscheiden.

Trotz der weitreichenden Sanktionen rechnet das russische Finanzministerium im April mit Einnahmen von 9,6 Milliarden US-Dollar aus dem Energiesektor.

Der russische Präsident Wladimir Putin räumte am Donnerstag ein, dass die westlichen Sanktionen Russlands Öl- und Gasindustrie schaden. Er warnte davor, dass eine weitere globale Störung der Energieindustrie seines Landes „äußerst schmerzhafte“ Folgen für diejenigen haben könnte, die darauf abzielen, die russische Wirtschaft zu behindern.

Putin äußerte sich dazu am Donnerstag während eines Videotreffens der Regierung von seinem Haus in der Nähe von Moskau aus. Der Präsident sagte, Banken aus „unfreundlichen Ländern“ würden die russischen Energieexporte belasten, indem sie die Überweisungen verzögerten.

Das Eingeständnis des Präsidenten erfolgt, nachdem viele der größten Exportabnehmer Russlands in der Europäischen Union erwägen, russische Öl- und Gaslieferungen zu verbieten. Ein Embargo auf russische Gas- und Öl-Importe wurde bisher durch Länder wie Deutschland verhindert, da sie zum großen Teil abhängig von den russischen Lieferungen sind. Doch der Druck steigt, nachdem in den vergangenen Tagen russische Kriegsverbrechen in ukrainischen Orten wie Butscha entdeckt wurden. Sowohl die USA als auch Kanada haben bereits russische Öl- und Gasimporte verboten.

Putin warnt vor Konsequenzen, sollten sich weitere Länder für ein Importverbot aus Russland einigen. Der Präsident betonte am Donnerstag, dass Erdgas auf dem Weltmarkt knapp sei und sagte voraus, dass sich die Auswirkungen auf den Lebensstandard der Menschen bemerkbar machen würden, wenn Europa sich an andere Länder wende, um Energieimporte bereitzustellen. „Es gibt in Europa keine vernünftige Alternative zu russischem Gas“, sagte Putin laut der us-amerikanischen „New York Times“.

Russland erwartet trotz Sanktionen Einnahmen in Milliardenhöhe

Russlands Rohöl wird bereits mit einem massiven Abschlag auf dem Weltmarkt gehandelt, da die sinkende Nachfrage zu einem Rückgang der Rohölproduktion geführt hat, der sich laut „The Wall Street Journal“ auf die gesamte russische Energieversorgungskette auswirkt. Gas- und Ölverkäufe machten im vergangenen Jahr 45 Prozent des russischen Wirtschaftshaushalts aus. Ökonomen warnen Russland vor steigender Arbeitslosigkeit, Inflation und einer harten Rezession in naher Zukunft.

Putin sagte am Donnerstag, Russland müsse sich auf dem asiatischen Markt neu ausrichten, um die ausfallenden Exporte in die westlichen Länder zu kompensieren. Die dafür nötige Infrastruktur ist jedoch nicht aufgebaut. Es könnte Jahre dauern, bis Pipelines fertiggestellt und Lieferketten arbeitsfähig sind.

Trotz der westlichen Sanktionen wird Russland nach Schätzungen des russischen Finanzministeriums im April voraussichtlich rund 9,6 Milliarden US-Dollar aus Energieverkäufen einstreichen. Selbst inmitten von Sanktionen hat Russland genug Abnehmer, um den Energiesektor über Wasser zu halten. Der Nachrichtenagentur „Reuters“ zufolge hat allein Indien seit Kriegsbeginn mindestens 13 Millionen Barrel russisches Öl gekauft.

Kein Krieg gegen die Russen! – nur gegen Putin und seinen Hofstaat

Politik Gesellschaft

(The Pioneer Briefing) – Mit der Kraft der Gräuelbilder versucht man, die deutsch-russische Aussöhnung nach dem Zweiten Weltkrieg als unzeitgemäße Anschauung zu diskreditieren. In den Köpfen der Menschen will man das auslösen, was Stefan Zweig einen „Aufpeitschungsdienst“ nannte: Da ist sie wieder, die „unbändige Lust, Gefühle und Ideen noch ganz heiß aus sich herauszustoßen.“

Einen Helmut Kohl, der ein großer Versöhnungspolitiker war, schützt sein Jahrhunderterfolg einer friedlichen deutsch-deutschen Vereinigung, notariell beurkundet von Michael Gorbatschow. Auch an Willy Brandt, den Vater aller Entspannungspolitiker, traut man sich nicht heran. Der Friedensnobelpreis wirkt wie eine Boosterimpfung gegen die Gifte der Gegenwart.

Aber alle anderen finden sich im Fadenkreuz der Scharfmacher wieder: Schröder. Steinmeier. Merkel. Peng.

 

Seit den Gräueltaten von Butscha wird mit einer Grundkonstante der deutschen Außenpolitik seit 1945 abgerechnet. Der Konsens, dass, nach dem Angriffskrieg der deutschen Wehrmacht mit mindestens 27 Millionen getöteten Russen in den deutsch-russischen Beziehungen eine schuldbewusste Demut zu walten habe, scheint beendet. Das politische Konzept vom Wandel durch Annäherung, gedacht auch als Neuanfang nach einer mörderischen Beziehung, wird nun von vielen im Ordner der gescheiterten Ideen abgeheftet.

Bühne frei für die neue Schonungslosigkeit. Putins Armee mordet in Butscha und anderswo. Und bei uns wird innenpolitisch zurückgeschossen.

 

CDU-Chef Friedrich Merz hat seine parteipolitische Bazooka bereits in Stellung gebracht; er verlangt die Einsetzung einer Enquete-Kommission, die sich um die Verstrickungen, wie er es nennt, von SPD-Politikern in der Ostpolitik kümmern soll. Das dann auch die Rolle von Angela Merkel untersucht werden müsste, fordert er nicht. Aber das ist ein für ihn durchaus vorteilhafter Kollateralschaden.

„Ich lade Frau Merkel ein, Butscha zu besuchen und zu sehen, wozu die Politik der Zugeständnisse an Russland in 14 Jahren geführt hat“, sagte der ukrainische Präsident Wolodymyr Selenskyj in einer Videobotschaft.

„Alle Russen sind gerade unsere Feinde“, heizt der ukrainische Botschafter in Deutschland, Andrij Melnyk, das Klima an. Er habe keinerlei russische Freunde und er wolle auch keine haben. Russland sei für ihn ein „Feindstaat” und werde „wahrscheinlich auch nach dem Krieg, ein Feindstaat bleiben“, sagte er der FAZ.

Diese neue Gnadenlosigkeit ist bereits auf die deutsche Zivilbevölkerung übergesprungen. „Aufgrund der schweren Menschenrechtsverletzungen durch den geistesgestörten Putin lehnen wir grundsätzlich die Behandlung russischer Patienten ab“, schrieb die Direktorin der Universitätsklinik München in einem offiziellen Schreiben. Nach Bekanntwerden kassierte die Uni-Leitung diese Anweisung. Die Selektion an der Klinikpforte findet nicht statt.

Der demokratische Mehrheitsführer im Senat, Chuck Schumer aus New York, ruft den Betreiber einer europäischen Klinikkette an und fordert ihn auf, seine Kliniken in Russland zu schließen, wissend, dass dies den Tod von Patienten bedeuten würde. Der CEO verweigert sich.

Wer sich nicht schnell genug vom russischen Präsidenten distanziert, verliert seinen Job, wie Valery Gergiev, der russische Chefdirigent der Münchner Philharmoniker.

Wer – wie Merkel – den Dialog mit Putin auch nach dessen völkerrechtswidriger Krim-Annexion aufrecht erhielt, steht plötzlich als zwielichtige Type in allen Zeitungen.

Jetzt, wo Krieg herrscht und die heißeste Ware unter der Sonne der Schützenpanzer ist, wird tabula rasa gemacht mit Gesprächsdiplomatie, kulturellen Austauschprogrammen und dem Geist der Aussöhnung. Die evidenzbasierte Auseinandersetzung mit einem jahrelang lustlosen Nato-Engagement, zu hoher Energieabhängigkeit und den potemkinschen Dörfern namens Minsk 1 und Minsk 2 geht im Spektakel unter.

Hardliner aller Länder verlangen nach politischer Härte, militärischer Rüstung und kultureller Polarisierung. Man könnte meinen, der Kalte Krieg wird als Remake nochmal auf die Bühne geholt. Der Westen will sich spüren.

Der mediale Wind bläst denen, die zu Maß und Mitte aufrufen, eiskalt ins Gesicht. Unverhohlen wird nach einer deutschen Kriegsbeteiligung gerufen. FAZ-Herausgeber Berthold Kohler spricht vom „Hindernis in den Köpfen der Politiker, das überwunden werden muss“ und fordert die Aufrüstung der ukrainischen Soldaten mit “Waffen, mit denen sie in die Offensive gehen können.“

Stefan Zweig sprach von den „Hasstrommeln”, die geschlagen werden. Er hat die Grundstimmung vor dem Krieg in seinem Erinnerungsbuch „Die Welt von Gestern“ trefflich beschrieben:

Fazit: Die Deutschen sollten denselben Fehler nicht zum dritten Mal begehen. Wir bekämpfen Putin. Aber wir bekämpfen nicht die russischen Bürger. Im besten Falle wird es später heißen: Die Deutschen haben aus ihrer Geschichte gelernt. Diesmal wurde nicht zurückgehasst.

Die sieben Irrtümer Putins im Ukraine Krieg

Politik Gesellschaft

(Morning Briefing) – Wenn man den Kriegsverlauf mit den Augen der Ukrainer betrachtet, sieht und spürt man ein elendiges Drama.

Wenn man den Krieg von den Kommandohöhen der westlichen Politik aus betrachtet, gibt es durchaus lichte Momente – und sei es die Tatsache der Geschlossenheit.

Wenn man Putins Krieg mit den Augen von Putin sieht, muss man von Rohrkrepierer sprechen. Es sind vor allem die folgenden Irrtümer, die seine Kalkulation über den Haufen geworfen haben:

Irrtum 1: Er hat die Moral der eigenen Truppe falsch eingeschätzt. Offenbar sind die jungen Soldaten, die hier mehrheitlich zum Einsatz kommen, nicht so skrupellos, wie von der Armeeführung gewünscht. Der britische Geheimdienstchef Jeremy Fleming sagte jetzt bei einem Vortrag in Australien:

„Die russischen Soldaten verweigern in hoher Zahl die Befehle und zerstören sogar ihr eigenes Equipment. Ihnen fehlt es mittlerweile an Waffen und an Kampfmoral.“

Irrtum 2: Mit der ukrainischen Widerstandskraft – und fast möchte man von Widerstandslust sprechen – hat Putin nicht gerechnet. Der Westen übrigens auch nicht: Die ukrainische Armee schlägt sich wacker und ihr Präsident Selenskyj schafft es, dem Westen immer neue Waffenlieferungen abzutrotzen. Die Versorgungswege der Russen wurden mehrfach unterbrochen, was den Blitzkrieg mittlerweile in einen Stellungskrieg verwandelt hat.

Irrtum 3: Der Westen hat wider jede Erwartung mit großer Geschlossenheit reagiert. Auch wenn das Nato-Mitglied Türkei sich an den Sanktionen nicht beteiligt und Deutschland weiter Gas aus Russland bezieht: Der Rückzug von McDonald’s bis Mercedes-Benz aus dem russischen Markt verfehlte seine Wirkung nicht. Zumindest hat die russische Propaganda seither Sprachschwierigkeiten.

Irrtum 4: Putin rechnete offenbar damit, dass Amerika sich aus der Welt zurückzieht und die Ukraine kampflos hergeben wird. Doch Putin hat die politische Dynamik im Jahr der US-Zwischenwahlen unterschätzt; dort spürt der Entspannungspolitiker Biden den Populisten Trump im Nacken. Nach der Schmach von Kabul kann sich der Demokrat – wenn er das Weiße Haus halten will – den Fall von Kiew nicht leisten. Biden erlebte als Kriegspräsident seine Wiederauferstehung.

Irrtum 5: China steht an der Seite Russlands, dürfte Putin kalkuliert haben. Doch die Führung in Peking hat ihm mittlerweile deutlich gemacht, dass sie alle weiteren Eroberungspläne ablehnt und auch in der Ukraine keine weitere Eskalation wünscht. Dafür sind die Interessen der Chinesen und Russen zu unterschiedlich: Die Volksrepublik China sucht Geschäftspartner, keine Waffenbrüder. Sie möchte nicht den militärischen Schlagabtausch mit dem Westen, sondern die ökonomische Dominanz über ihn.

Irrtum 6: Der Westen hat Putins Drohung mit der Atombombe zwar gehört, aber sich davon nicht ins Bockshorn jagen lassen. Die Ukraine wird derzeit mit Waffen vollgepumpt. So führt denn die Ukraine im Moment einen klassischen Stellvertreterkrieg. Die Arbeitsteilung ist bekannt: Das kriegführende Land trägt das menschliche Risiko, Amerika zahlt in Dollar.

Fazit: Mit roher Gewalt wird Putin keines seiner Kriegsziele je erreichen. Oder wie Sigmar Gabriel es formuliert:

„Putins Versuch, mit den Ideen des 19. Jahrhunderts und den Mitteln des 20. Jahrhunderts die Geschicke des 21. Jahrhunderts zu bestimmen, ist bereits jetzt umfassend gescheitert. “

Datensicherheit: Mehr Privatsphäre auf dem Smartphone

Computer, TV, Medien

(KIT) – Privatsphäre auf dem Smartphone ist möglich – das beweisen die „Privacy Friendly Apps“ für Android: Die Forschungsgruppe SECUSO am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat gemeinsam mit Studierenden mehr als 30 verschiedene Apps für Android entwickelt, die nur die für die Funktionalität erforderlichen Berechtigungen anfordern und keine Tracking-Mechanismen enthalten. Für diese „Privacy Friendly Apps“ hat SECUSO nun den 2022 erstmals verliehenen „Digital Autonomy Award“ vom Kompetenzzentrum Digital Autonomy Hub erhalten, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird.

Wir alle füttern unsere Smartphones täglich mit vielen Daten: Wir führen Gespräche in Wort, Text und Bild, speichern Notizen, Fotos und Videos, planen Termine und verwalten Kontakte. Der Zugriff auf diese teilweise sensiblen Daten ist über sogenannte Berechtigungen geregelt. Beispielsweise benötigt jede App, die auf die Kamera zugreift, die entsprechende Berechtigung. Viele Apps verlangen jedoch bereits bei der Installation oder in anderen Kontexten Berechtigungen, die ihnen den Zugriff auf private Smartphone-Daten ermöglichen, obwohl dies für die Funktionalität der Apps nicht erforderlich ist. So gibt es Wetter-Apps oder QR-Code-Scanner, die Zugriff auf das Adressbuch oder auf private Fotos fordern. Zudem enthalten viele Apps sogenannte Tracker, die laufend Daten erfassen, das Verhalten der Nutzerinnen und Nutzer analysieren und Profile von Personen anlegen, ohne dass diese es mitbekommen. Die gesammelten Daten lassen sich für gezielte Werbung nutzen, können aber auch von Hackerinnen und Hackern gestohlen werden.

Studierende sind maßgeblich an der Entwicklung der Apps beteiligt

Mehr Privatsphäre ermöglichen die von der Forschungsgruppe SECUSO (Security – Usability – Society) des KIT entwickelten „Privacy Friendly Apps“, kurz PFAs. Die Forschungsgruppe unter Leitung von Professorin Melanie Volkamer gehört zum Institut für Angewandte Informatik und Formale Beschreibungsverfahren des KIT. An der Entwicklung der für Android-Smartphones geeigneten PFAs waren und sind Studierende maßgeblich beteiligt „Dies ermöglicht den Studierenden im Rahmen von Programmierpraktika oder Abschlussarbeiten einen guten Einstieg in die Security- und Privacy- Aspekte bei der Android-App-Entwicklung“, sagt Volkamer. „Eine Herausforderung liegt darin, die Entwicklung der Apps mit der universitären Lehre zu verbinden. Auch Studierende ohne einschlägige Vorerfahrung sollen sich daran beteiligen können.“

Die PFAs zeichnen sich dadurch aus, dass sie nur die für ihre Funktionalität erforderlichen Berechtigungen anfordern, keine Tracking-Mechanismen enthalten und damit keine Nutzungsdaten sammeln. „Die erhobenen Daten werden lediglich lokal auf dem Smartphone gespeichert“, erklärt Christopher Beckmann, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Forschungsgruppe SECUSO und verantwortlich für das Privacy Friendly Apps Lab. „Nur dann werden klar definierte Daten an Drittanbieter übertragen, wenn dies für die Funktionalität unbedingt erforderlich ist.“ Der Quellcode jeder PFA ist auf der Plattform GitHub öffentlich einsehbar.

Apps reichen vom Schrittzähler bis zum Passwortgenerator

Derzeit gibt es mehr als 30 PFAs in den Bereichen Tools, Fitness und Gesundheit, Spiele sowie Sicherheit, unter anderem mit Taschenlampe und To-do-Liste, Schrittzähler und Aktivpause, Sudoku und Kopfrechentrainer, Passwortgenerator und WiFi-Manager. Für die „Privacy Friendly Apps“ erhält SECUSO den 2022 erstmals verliehenen „Digital Autonomy Award“. Die Auszeichnung vergibt das Kompetenzzentrum Digital Autonomy Hub – Technik souverän nutzen, das ein interdisziplinäres Netzwerk von 43 Instituten und Organisationen koordiniert, vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Forschungsprogramm „Miteinander durch Innovation“ gefördert und von der Gesellschaft für Informatik e.V. und AlgorithmWatch umgesetzt wird.

 

 

Trinkwasserversorgung: Autarke Membranfilter dank Sonnenenergie

Erde, Klima, Umweltschutz

(mhe) – Mehr als eine Milliarde Menschen weltweit haben keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser – dies ist nach wie vor eine Ursache hoher Kindersterblichkeit. Als Antwort auf diese globale Herausforderung haben Forschende des KIT das Konzept einer mit erneuerbaren Energien betriebenen Membranfiltration entwickelt: Mit modularen Anlagen wird dabei salziges Brackwasser in Trinkwasser umgewandelt, das den Standards der Weltgesundheitsorganisation WHO genügt. Solche Anlagen eignen sich ideal für den Einsatz in ländlichen und trockenen Regionen, insbesondere in Entwicklungsländern, da sie unabhängig von zentraler Infrastruktur funktionieren.

„Die von uns entwickelten Systeme nutzen druckgetriebene Membranverfahren, das ist eine bewährte Filtrationstechnologie zur Ultra- und Nanofiltration“, sagt Professorin Andrea Schäfer vom Institute for Advanced Membrane Technology des KIT, die sich bei der Entwicklung um die Wasseraufbereitung kümmert. „Entfernt werden neben Salz auch organische Stoffe, Pestizide, Fluorid, Uran und Arsen sowie Bakterien und Viren.“ Professor Bryce Richards vom Institut für Mikrostrukturtechnik des KIT ist für die Energieversorgung zuständig und betont: „Trinkwassermangel und fehlender Zugang zur Stromversorgung treten oft gemeinsam auf. Deshalb war eine autarke Energieversorgung ein zentraler Teil der Entwicklung.“ Die beiden Forschenden haben das Projekt seit 2001 mit viel Eigeninitiative sowie mit Unterstützung durch ihre Forschungsgruppen und Sponsoren vorangetrieben. Für ihr Engagement wurden sie von der Josef Wund Stiftung jetzt mit dem Undine Award ausgezeichnet. Das Preisgeld wollen Schäfer und Richards direkt in die Umsetzung ihres Projekts investieren: Als nächstes ist ein Living Lab als Langzeitstudie mit zehn Anlagen in Afrika geplant.

Methanol, Anwendung Vorteile Nachteile

Physik, Chemie, Technik

Du fängst den Wind niemals ein, der Wind will nicht gebunden sein, rastlos weht er über Stadt und Land und hält nicht an. Ein Liedtext von Howard Carpendale, Fred Jay und Wilhelm Brech aus dem Jahre 1974. Man kann den Wind nicht einfangen, aber die Windenergie nutzen.

Energie aus Windkraft kann man natürlich nur gewinnen, wenn der Wind weht. Da gibt es ein kleines Problem: Oft entsteht die Energie, wenn man sie gar nicht benötigt und benötigt man Energie, dann geht kein Wind. Die überschüssige Energie muss also gespeichert und transportiert werden.

Nun gibt es seit mehreren Jahren bereits die Idee Wasserstoff als Energieträger zu benutzen. Also die Energie in Wasserstoff zu speichern. Da gibt es aber das nächste Problem! Wasserstoff lässt sich in der Elektrolyse zwar relativ gut erzeugen, ist anschließend aber weder als Gas noch als Flüssigkeit einfach genug handhaben.

Ein Umweg könnte der Metha-Cycle sein: Aus der Elektroenergie durch Windkrafträder oder Photovoltaikanlagen wird Wasserstoff erzeugt. Dieser wiederum wird mit CO2 in Methanol umgewandelt. Methanol kann man in geschlossenen Behältern speichern und transportieren. Gelinde gesagt, ein recht großer Umweg. Aber wo wir gerade beim Thema sind

Warum nutzt man nicht Methanol als Kraftstoff?

Der Methanol-Kraftstoff hat viele Bezeichnungen: M100, Methol, Spritol, Methyloxyhydrat, Methynol, Pyroholzether, Spiritol, Holzin, Holzalkohol, Holzspiritus, Karbinol, Holzgeist, Carbinol, Methylalkohol sind die gängigsten Synonyme für den Kraftstoff.

Die chemische Summenformel von Methanol ist CH₃OH, die Dichte beträgt 0,79 kg/l wir haben einen Heizwert von 4,4 kWh/ l und einen Brennwert von 5,0 kWh/l. Die Daten sind von reinem Methanol.

Reines Methanol hat tatsächlich zahlreiche Vorteile. Methanol ist leicht entzündlich und verbrennt an der Luft sauber (ohne sichtbare Flamme) zu Kohlendioxid und Wasser. Technisches Methanol reduziert durch einen höheren Wasseranteil die Heiz- und Brennwerte. Methanol verfügt über eine hohe Klopffestigkeit (ROZ 106-114). Das erlaubt ein höheres Verdichtungsverhältnis im Vergleich zu klassischen Benziner oder Diesel-Motoren.

Wegen den Vorteilen wird Methanol oft als westlicher Bestandteil von Rennkraftstoffen eingesetzt. Im Vergleich zu Benzinmotoren könnte eine bis zu 10 % höhere Motorleistung und ein etwa 15 % besserer thermischer Wirkungsgrad erzielt werden, der Kraftstoffverbrauch müsste sinken. Methanol könnte vom Prinzip her alle flüssigen Kraftstoffe, die heute in der Infrastruktur im Einsatz sind, langfristig ersetzen. Selbst Flugbenzin könnte man aus Methanol herstellen.

Methanol gibt es bereits als Kraftstoff!

Methanol (M100) ist als Kraftstoff in der EU bereits genormt und enthält mindestens 82% Methanol. In China ist man etwas weiter. Dort gibt es bereits M100-Tankstellen sowie die passenden Fahrzeuge, die nun in einem Feldversuch den Kraftstoff erproben. Die Herstellungskosten für den M100 Kraftstoff sind günstiger als bei den klassischen flüssigen Kraftstoff, auch die Herstellungskosten der Fahrzeuge könnten gesenkt werden. Der Kraftstoff Methanol ist darüberhinaus noch gut biologisch abbaubar.

Methanol kann also aus einer breiten Palette von Rohstoffen hergestellt werden, was es zu einem der flexibelsten chemischen Rohstoffe und Energiequellen macht. Methanol ist darüber hinaus der weltweit am häufigsten verschiffte chemische Rohstoff und gehört zu den fünf am häufigsten gehandelten Chemikalien der Welt. Es wird seit über 100 Jahren sicher gelagert, transportiert und gehandhabt. Methanol weist viele wünschenswerte Eigenschaften auf, die es zu einem ausgezeichneten Kraftstoff für Ottomotoren machen, darunter eine hohe Oktanzahl und eine verbesserte Effizienz.

Für Automobilhersteller enthält Methanol Sauerstoff für eine sauberere Kraftstoffverbrennung, eine niedrigere Siedetemperatur für eine bessere Kraftstoffverdampfung und eine höhere Mischoktanzahl für eine sanftere Verbrennung und eine bessere Motor-Innenkühlung.

Im Vergleich zu Benzin hat Methanol eine geringere Flüchtigkeit, Dampfdichte und Wärmefreisetzungsrate bei einem Poolbrand. Es erfordert auch eine höhere Konzentration, um ein brennbares Gemisch in der Luft zu bilden. Ein weiterer Vorteil von Methanol ist jedoch, dass dank seiner Mischbarkeit reine Methanolbrände mit Wasser gelöscht werden können. Methanol-Benzin-Mischungen werden auf der ganzen Welt verwendet, vor allem in China, wo die Nachfrage weiter steigt. Methanol ist eine Schlüsselkomponente bei der Herstellung von Biodiesel.

Wo viel Licht, da gibt es natürlich auch Schatten: Die Nachteile von Methanol

Methanol kann sehr gefährlich und giftig sein, vor allem wenn man es nicht sorgfältig und sicher handhabt. Das gilt übrigens auch für andere alternative Kraftstoffe sowie für Benzin und Diesel, aber die Einnahme von Methanol kann zur Erblindung oder bei höheren Dosen auch zum Tod durch Atemlähmung führen. Das Gefährliche ist, dass sich Methanol in Geruch und Geschmack nicht von Ethanol unterscheiden lässt. Deshalb funktioniert unsere eingebaute Gefahrenerkennung bei Methanol nicht.

Wo wir gerade bei einer Atemwegerkrankung sind: Methanol ist ein Industrieprodukt, welches giftig ist und aus dem Grund auch nicht in Handdesinfektionsmitteln und Flächendesinfektionsmitteln verwendet werden darf, wenn die Gefahr einer Exposition durch Hautkontakt, Einatmen oder Verschlucken besteht. Also vor Corona bzw. einer COVID-19 Infektion wird uns Methanol nicht schützen.

Tanken wir in der Zukunft anstatt Wasserstoff vielleicht Methanol?

Methanol könnte aber der Kraftstoff der Zukunft sein, bei Bedarf kann man aus dem Methanol wieder den Wasserstoff ziehen und anschließend zur Stromerzeugung nutzen. Die Energie ist ja nie weg, sie ist immer nur anders gespeichert. Im physikalischen Sinne kann Energie nicht verlorengehen, sie wird nur nicht genutzt.

Klingt zu schön um wahr zu sein, oder?

Es gibt bereits eine Testanlage zur Wasserstofferzeugung aus Methanol. Errichtet wurde diese an der Friedrich-Alexander-Universität (FAU) in Erlangen-Nürnberg. Die Brennstoffzelle als Teil des Demonstrators produzierte dauerhaft Strom mit einer Leistung bis zu 39 Watt. Das reicht zum Beispiel um eine Leuchtstofflampe aufleuchten zu lassen, vielleicht sollten wir doch über andere Kraftstoffe nachdenken?

Auf der IAA 1997 stand der Mercedes-Benz NECAR3, der von einer Methanol-Brennstoffzelle versorgt wurde. Bedingt durch den Platzbedarf des Methanol-Reformers hatte das Fahrzeug allerdings nur zwei Sitze. Ein Methanol-Reformer wird in der Brennstoffzellentechnik verwendet, um aus einem Methanol-Wasser-Gemisch unter Freisetzung von Kohlendioxid reinen Wasserstoff zu erzeugen. Mit dem Mercedes-Benz NECAR 3, der auf der A-Klasse der Baureihe 168 basierte, konnte eine Höchstgeschwindigkeit von 120 km/h erzielt werden. Die Idee kein Wasserstoff in Druckgastanks mitzuführen ist also ein alter Hut.