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Freitag, 26 November 2021 10:59

Brief aus England

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Geschätzte Lesezeit: 7 - 14 Minuten

In Erwartung einer neuen deutschen Regierung

Viele Freunde Deutschlands in der Welt, vor allem aber hier in Europa, warten gespannt auf die Nachricht von der Bildung einer neuen deutschen Regierung. Sicherlich wird es eine Koalition sein müssen, und wenn die Novemberausgabe der „Galvanotechnik“ Sie, liebe Leser, erreicht, wird die neue Regierung vielleicht schon gebildet sein. Natürlich gibt es viele Spekulationen darüber, welche Parteien in einer neuen Koalition vertreten sein werden – aber solche Spekulationen überlasse ich meinen viel besser informierten deutschen Kollegen.

Die vielen Freunde Deutschlands haben jedoch das Recht, über die Politik einer neuen deutschen Regierung zu spekulieren. Diese Spekulationen konzentrieren sich vor allem auf zwei Bereiche. Erstens: Wie wird die Energiepolitik einer neuen deutschen Regierung aussehen? Und zweitens, in einer Zeit, in der viele westliche Länder Russland und China zunehmend als feindliche Mächte betrachten, wie wird das Verhältnis Deutschlands zu diesen beiden Großmächten aussehen? In Deutschland selbst hat vielleicht ein Viertel aller Wähler – die jüngeren Wähler – noch nie eine andere Regierung als die CDU/CSU erlebt. Und natürlich wird es sowohl in Deutschland als auch im Ausland viele Urteile – einige positiv, andere kritisch – über die 16 Jahre Führung von Angela Merkel geben. Ich möchte an dieser Stelle eine Bemerkung anbringen, nämlich dass Frau Merkel, während sie an der Spitze Deutschlands stand – dem europäischen wirtschaftlichen „Powerhouse“ – ihre potenzielle Macht nie ausgenutzt hat. Das wird ihr sicherlich zugute kommen. Schon jetzt ist klar, dass sich Herr Macron nach dem Ausscheiden von „Mutti“ um die inoffizielle Führung Europas bewirbt. Wir werden bis zum nächsten April warten müssen, um zu erfahren, was die französischen Wähler dazu zu sagen haben!

Die deutsche Energiepolitik und neue Technologien

Wir alle wissen, dass die Grüne Partei in Deutschland ziemlich stark ist. Aber wird sie auch in einer neuen Koalition vertreten sein? Wenn ja, wird das sicherlich die Energiepolitik in Deutschland prägen. Aber die Grünen haben ein Problem. Sie sind gegen Kernkraft, sie sind gegen fossile Brennstoffe wie Erdgas, Kohle, Öl. Wir wissen, dass der Ausstieg aus der Kohleverstromung in Deutschland von einigen Parteien diskutiert wird. Kann eine moderne Gesellschaft ausschließlich mit erneuerbaren Energien betrieben werden? Die meisten Experten sind der Meinung, dass dies nicht möglich ist, oder zumindest nicht ohne Energiespeicherung in einem Ausmaß, das wir noch nicht gesehen haben. Batterien? Oder Wasserstoffspeicherung mit Brennstoffzellen? Die Grünen sind gegen Kernkraft, die sie sich als riesige KK-Anlagen vorstellen, typischerweise bis zu 4 GW. Sie haben Tschernobyl oder Fukushima nicht vergessen. Viele andere in der Welt sind auch gegen solche riesigen Anlagen, einfach weil sie enorm teuer sind und ausnahmslos mit vielen Jahren Verspätung fertiggestellt werden. Die KK-Anlage Flammanville in der Normandie ist – wer weiß? – fünfmal über dem Budget und zehn Jahre zu spät, vielleicht auch mehr. In Finnland wurde mit dem Bau von Olkiluoto (Einheit 3) 2005 begonnen, und es könnte sein, dass es 2022 in Betrieb genommen wird, ebenfalls etwa 3 Millionen über den ursprünglichen Kosten. In Großbritannien ist die Hinckley Point KK Anlage ebenfalls verspätet und über dem Budget. Aber wären die deutschen Grünen auch gegen völlig neue Arten von Kernkraft? Darauf werde ich später eingehen. Wenn die deutsche grüne Partei gegen die Nutzung fossiler Brennstoffe ist, was hält sie dann von fossilen Brennstoffen in Verbindung mit sogenannter „Carbon Capture and Storage“, bei der das CO2 unterirdisch eingeschlossen wird? Diese Technologie ist bisher noch nirgendwo auf der Welt in großem Maßstab erfolgreich demonstriert worden.

Das Verhältnis Deutschlands zu Russland und China

Abb. 1:  Europäische Ansichten über die Gefahr eines  kalten Krieges mit China Abb. 1: Europäische Ansichten über die Gefahr eines kalten Krieges mit China In den letzten Jahren haben einige westliche Nationen, allen voran die USA, Russland und China langsam aber sicher als feindliche Mächte betrachtet. Die friedliche Koexistenz ist nicht mehr länger ein politisches Ziel. Länder wie Japan und Südkorea haben ihre Militärausgaben erhöht, die japanische Liberaldemokratische Partei plant eine Verdoppelung der Militärausgaben von 1 % auf 2 % des BIP, was einer Steigerung von ca. 50 Milliarden US-Dollar pro Jahr entspricht. Taiwan lebt unter dem chinesischen Damoklesschwert und in der Ukraine herrscht kein Frieden.

Neben den Steigerungen der Militärausgaben gibt es eine leisere, aber langfristige Strategie zur Verringerung unserer Abhängigkeit von chinesischer Technologie, z. B. Halbleitern. Das neue Wort ist „Resilienz“, und die USA bauen mehrere neue einheimische Halbleiteranlagen, sogenannte Chip Foundries. Australien fürchtet sich zunehmend vor der Bedrohung durch China, wie wir kürzlich gesehen haben, als sie das Aukus-Abkommen schlossen, das den Kauf von nuklearen U-Booten beinhaltet. Viele Freunde Deutschlands sind wegen der engen Beziehungen zu Russland und China besorgt. Ich bin kein Kritiker von Northstream 2, das in wenigen Wochen fertiggestellt werden könnte. Zurzeit herrscht in Europa ein verzweifelter Energiemangel, und ohne Northstream 2 könnte es in diesem Winter zu ernsthaften Engpässen kommen. Ich stelle fest, dass die Pipeline zwar fast fertig ist, aber noch nicht offiziell genehmigt wurde – eine sehr merkwürdige Situation. Ich bin jedoch der festen Überzeugung, dass die Erdgaslieferungen aus Russland als vorübergehend angesehen werden sollten, als eine Atempause, während wir unsere eigenen nachhaltigen Energiequellen entwickeln. Tut Deutschland dies mit ausreichender Geschwindigkeit?

In der Zwischenzeit gehen die Kämpfe in der Ostukraine weiter, und früher oder später werden die westlichen Mächte, einschließlich Deutschland und der EU, gezwungen sein, sich einzuschalten. Deutschland und die EU könnten gezwungen sein, der Ukraine zu helfen – oder sie erleidet das gleiche Schicksal wie die Krim. Der Europäische Rat für Auswärtige Beziehungen führte kürzlich eine Umfrage über die Einstellung der Europäer zu China durch. Die Frage lautete: „Glauben Sie, dass wir in einen kalten Krieg mit China eintreten?“, und die Antworten sind in Abbildung 1 dargestellt. Daraus geht hervor, dass die große Mehrheit der Europäer dies nicht glaubt – Schweden bildet hier eine Ausnahme. Diese Ansichten stehen in auffälligem Kontrast zu denen in den USA und Australien.

Deutschland hat viele enge wirtschaftliche Beziehungen zu China, vor allem wegen seiner massiven Exporte dorthin, aber auch wegen der großen chinesischen Investitionen in Deutschland. Sollte China militärische Maßnahmen ergreifen, z. B. an seiner Grenze zu Indien, im Südchinesischen Meer oder anderswo, wäre es für Deutschland heute äußerst schwierig, sich mit anderen westlichen Nationen zu verbünden, ohne erheblichen wirtschaftlichen Schaden zu erleiden. China verfügt heute über eine enorme wirtschaftliche Macht und hat seine Bereitschaft gezeigt, diese Macht zur Durchsetzung seiner politischen Ziele einzusetzen. Die neue deutsche Regierung wird die unangenehme Wahrheit akzeptieren müssen, dass die deutsche Wirtschaft zwar stark ist, aber auf das anhaltende Wohlwollen Russlands und Chinas angewiesen ist.

Zukunftsperspektiven für Kernkraft

Abb. 2: Der Nu-Scale-Kernreaktor   Abb. 2: Der Nu-Scale-Kernreaktor Nach den EU-Vorschriften wird Kernkraft nicht als „grüne“ Technologie eingestuft. Präsident Macron möchte dies ändern und hat eine Koalition mit Bulgarien, Kroatien, Finnland, der Tschechischen Republik, Ungarn, Polen, Rumänien, der Slowakei und Slowenien gebildet. Da es sich bei Kernkraftprojekten um eine „grüne“ Technologie handelt, hätten private Investoren dann Anspruch auf EU-Klimaschutzbeihilfen. Deutschland hat sich verpflichtet, seine verbleibenden KK-Anlagen bis 2022 zu schließen, und seine Anti-Atom-Politik wird von Österreich, Irland und Italien unterstützt. Im Oktober kündigte Präsident Macron einen 30-Milliarden-Euro-Technologieplan „Green Futures“ an, darunter 1 Milliarde Euro für die Entwicklung sogenannter SMR (Small Modular Reactor) KK-Anlagen. Pläne zur Entwicklung ähnlicher Anlagen wurden bereits von Rolls-Royce angekündigt. Es ist erwähnenswert, dass Frankreich und Großbritannien die einzigen beiden europäischen Länder sind, die über atomgetriebene U-Boote verfügen und dieses Know-how nutzen könnten, um landgestützte SMRs zu entwickeln.

Präsident Macron zwingt die EU faktisch dazu, eine Entscheidung über die Kernkraft zu treffen, und es ist klar, dass es auf beiden Seiten sehr unterschiedliche Ansichten gibt. Es sei darauf hingewiesen, dass mehrere der 10 Länder in Präsident Macrons Allianz bereits über KK-Anlagen verfügen.

Weltweit gibt es mindestens 50 Unternehmen, die SMRs entwickeln. In Russland gibt es 6 Eisbrecherschiffe, die von KK angetrieben werden und die RosAtom-Technologie nutzen. Russland baut oder plant viele weitere solcher Einheiten, vor allem zur Energieversorgung der Industrie in abgelegenen Teilen Sibiriens und anderswo. In den USA hat das Unternehmen Nu-Scale (https://www.nuscalepower.com/technology/design-innovations) inzwischen die offizielle Zulassung für seine Technologie erhalten und plant eine Anlage in Idaho. Nu-Scale hat auch Vereinbarungen mit Regierungsstellen in Polen und der Ukraine getroffen. Abbildung 2 zeigt das Reaktormodul mit einer Leistung von 60 MW (elektrisch) und 77 MW (thermisch). Anlagen würden aus Aggregaten von 4, 6 oder 12 solcher Reaktoren mit einer Gesamtleistung von ca. 500MW bestehen.

In Kanada hat Moltex seine eigene Technologie entwickelt, den SSR (Stable Salt Reactor, Abbildung 3). Moltex behauptet, dass dieser so kompakt ist, dass eine 1200 MW Anlage auf einem einzigen Lkw transportiert werden könnte. Die prognostizierten Stromkosten liegen bei ca. US$ 45/MWh. Die Reaktoren können mit abgebrannten Brennelementen aus bestehenden KK-Reaktoren betrieben werden, so dass die Lagerung hochradioaktiver Abfälle überflüssig wird. Während des Betriebs bilden sich keine radioaktiven Gase, was die Technologie von Natur aus sehr sicher macht, und der Reaktor wird bei normalem Atmosphärendruck betrieben. Moltex hat auch die Technologie für die Wasserstofferzeugung mit seiner Technologie entwickelt.

Abb. 3: Moltex SSR EinheitAbb. 3: Moltex SSR EinheitAlle diese Reaktoren scheinen auf Uranbasis zu arbeiten. China hat jedoch kürzlich die Entwicklung einer Technologie auf Thoriumbasis angekündigt. Solche Reaktoren sind von Natur aus sicherer als solche auf Uranbasis, und Thorium ist sowohl reichlich vorhanden als auch billiger. Thoriumreaktoren wurden in den USA ab den 1940er Jahren entwickelt, aber 1969 eingemottet. Der neue chinesische Reaktor ist klein und hat eine Leistung von nur 2 MW. Er wird mit Salzschmelze gekühlt und kann daher überall betrieben werden. Der neue Reaktor befindet sich in Wuwei, in der Provinz Gansu. Werden die USA nun ihre eigene Thoriumtechnologie wiederbeleben?

Fazit: Weltweit scheint es klar zu sein, dass wir jetzt einen „Reaktorwettlauf“ erleben, mit enormen Preisen für diejenigen, die als erste auf dem Markt sind. Es scheint für einige in Deutschland ein Problem zu sein, ob sie sich an dieser neuen Technologie beteiligen sollen oder nicht. Aber für die Grünen ist noch nicht alles verloren. Die Technologien, die ich oben beschrieben habe, sind alle Spaltungskernkraft und stehen kurz vor der Marktreife. Etwas weiter in der Zukunft liegt die Kernfusion, die für die Grünen akzeptabel sein könnte. Auch in der Solartechnik gibt es vielversprechende Entwicklungen, die von grünen Politikern sicherlich begrüßt würden. Ich plane, im nächsten Monat darüber zu berichten.

Neuer alter Werkstoff Holz

Wissenschaftler haben eine Holzklinge hergestellt, die fast dreimal so scharf ist wie ein Tafelmesser aus Edelstahl und mehr als 20mal so hart wie herkömmliches Holz. Aus demselben Material wurden auch Holznägel hergestellt, die so scharf sind wie Stahlnägel und robust genug, um mit einem Hammer eingeschlagen zu werden (Abb. 4).

Abb. 4: Hölzerner NagelAbb. 4: Hölzerner Nagel„Das Messer schneidet mühelos durch ein mittelmäßig durchgebratenes Steak, mit einer ähnlichen Leistung wie ein Tafelmesser“, sagt Professor Teng Li, ein Materialwissenschaftler an der Universität von Maryland, der die Forschung leitete. Danach kann das Messer gewaschen und wiederverwendet werden, was es nach Ansicht von Li und seinen Kollegen zu einer vielversprechenden Alternative zu Stahl-, Keramik- und Einwegkunststoffmessern macht. Außerdem haben die Holznägel den Vorteil, dass sie nicht rosten. „Zellulose, der Hauptbestandteil von Holz, hat ein höheres Verhältnis von Festigkeit zu Dichte als die meisten technischen Werkstoffe wie Keramik, Metalle und Polymere, aber unsere derzeitige Verwendung von Holz schöpft sein Potenzial kaum aus.“ Zur Herstellung des Messers wird das Holz zunächst in ein chemisches Bad getaucht, um eine Substanz namens Lignin zu entfernen, die dazu dient, die Zellulose miteinander zu verbinden. „Durch diesen Schritt wird das ursprünglich starre Naturholz weich, flexibel und ein wenig matschig“, so Li.

Das Material wird dann auf 105 °C erhitzt und gepresst. Dadurch wird dem Material Wasser entzogen und seine Dichte erhöht. Das Ergebnis ist ein Stück gehärtetes Holz, das 23mal härter ist als das natürliche Holz, aus dem es hergestellt wurde. Anschließend wird es mit Mineralöl beschichtet, um es wasserfest zu machen und seine Lebensdauer zu verlängern.

Durch die von den Wissenschaftlern angewandte Methode wurden die natürlichen Mängel des Holzes verringert oder beseitigt. Ihr Material könnte auch zur Herstellung von Hartholzböden verwendet werden, die widerstandsfähiger gegen Abnut- zung sind.

Quelle: Gehärtetes Holz als erneuerbare Alternative zu Stahl und Kunststoff Bo Chen, u.a. Matter, Ausgabe: 20. Oktober 2021 DOI: https://doi.org/10.1016/j.matt.2021.09.020

Das Vergnügen der italienischen Küche

Abb. 5: Im Inneren der größten vertikalen Farm in EuropaAbb. 5: Im Inneren der größten vertikalen Farm in EuropaViele Engländer genießen heute die italienische Küche. Sie waren zwar langsamer als ihre deutschen Vettern, als sie den Geschmack von Pasta und Pizza entdeckten, aber italienische Gerichte sind heute ein akzeptierter Teil des täglichen Lebens. Es gibt nur ein Problem: Viele der Zutaten können hier in Großbritannien nicht angebaut werden und müssen importiert werden. Das hat sich nun geändert. In Scunthorpe, einer unglamourösen Industriestadt im Norden Englands, betreibt ein relativ unbekanntes Unternehmen, die Jones Food Company (www.jonesfoodcompany.co.uk), im Stillen die größte sogenannte Vertikale Farm in Europa. Das große fensterlose ehemalige Lagerhaus wird bei 28 °C und 78 % rel. Feuchtigkeit betrieben. Es ist mit 12 km rosa LEDs beleuchtet (Abb. 5). Zurzeit wird dort nur ein Produkt angebaut – das Kraut Basilikum, ein Schlüsselelement in vielen italienischen Gerichten. Und diese eine Anlage deckt nun ca. 50 % des gesamten britischen Basilikumbedarfs. Die Regale, die 19 Schichten hoch gestapelt sind, haben eine Fläche, die 26 Tennisplätzen bzw. 5000 Quadratmetern entspricht. In nur 19 Tagen wächst aus einem einzigen Samen ein kleiner, marktreifer Basilikumstrauch, und die Anlage kann über 400 Tonnen pro Jahr produzieren.

Wie sieht es mit der Wirtschaftlichkeit aus? Die hier beschriebene Anlage hat nur 6 Angestellte. Weitere wichtige Kennzahlen sind in Abbildung 6 und 7 dargestellt. Abbildung 6, die den geringen Wasserbedarf zeigt, wird in Ländern wie Afrika, wo Wasserknappheit ein wachsendes Problem darstellt, von entscheidender Bedeutung sein. Die Schlüsseltechnologie, die vertikale Farmen ermöglicht hat, war die Entwicklung von kostengünstigen LEDs und Solarpaneelen. Es ist effizienter, den Strom von Sonnenkollektoren zur Versorgung der LEDs zu nutzen, als das direkte Sonnenlicht zum Anbau der Pflanzen zu verwenden. Bayer ist nur ein führendes deutsches Unternehmen, das das Potenzial dieser neuen Technologie frühzeitig erkannt hat und über eine eigene Tochtergesellschaft, die Unfold GmbH, verfügt. Im Vereinigten Königreich, in Europa und weltweit werden derzeit zahlreiche neue Farmen dieser Art eröffnet. Die Jones Food Company plant den Anbau von Blumen, Spinat, Mangold und Rosmarin sowie von anderem Gemüse und Obst. Es wird Aufgabe der Metallverarbeiter und unserer Branche sein, die kostengünstigsten Metallgestelle und -schalen zu entwickeln, auf die diese Technologie angewiesen ist.

gt 2021 11 0018Abb. 6: Vertical Farming verbraucht weniger Wasser

 Abb. 7: Vertical Farming nutzt Grundflächen optimal ausAbb. 7: Vertical Farming nutzt Grundflächen optimal aus

Nach 1100 Jahren – eine Revolution

Abb. 8: Die neue Methode ist viel schneller als die herkömmliche GoldlaugungAbb. 8: Die neue Methode ist viel schneller als die herkömmliche GoldlaugungDie britische Royal Mint ist wahrscheinlich die älteste Münzstätte der Welt. Sie stellt seit über 1100 Jahren Münzen und Medaillen her und beliefert weltweit Dutzende von Nationen. Aber mit dem Wachstum der digitalen Wirtschaft ist es klar, dass die Nachfrage nach Münzen abnehmen wird. Aber da wir immer weniger Münzen verwenden, erzeugen wir auch riesige Mengen an „E-Schrott“, der wertvolle Metalle enthält, nicht zuletzt Gold, Platin und Palladium. Nach Schätzungen des WEEE-Forums werden im Jahr 2021 über 50 Millionen Tonnen E-Schrott anfallen (mehr als die Chinesische Mauer wiegt!). E-Schrott hat einen Wert von ca. 60 Milliarden US-Dollar pro Jahr, und der größte Teil davon wird nie verwertet. E-Schrott enthält viele chemische Elemente, deren weltweite Reserven nahezu erschöpft sind. Gegenwärtig ist das meiste davon Müll und wird nie zurückgewonnen. Die Königliche Münzstätte hat sich mit dem kanadischen Unternehmen Excir (www.excir.com) zusammengetan, das ein neues Auslaugverfahren entwickelt hat, das bei Raumtemperatur arbeitet und nur wenige Sekunden dauert. Abbildung 8 zeigt, wie viel schneller die Goldauslaugung mit dem neuen Verfahren im Vergleich zu herkömmlichen Methoden ist. Google (https://patents.google.com/patent/US20180112289A1/en) bietet einen Link zum Schlüsselpatent sowie Links zum Stand der Technik und zu ähnlichen Patenten an. Das Schlüsselpatent ist US 2018 0112289 A1. Es beschreibt die klassischen Methoden der Metall(erz)laugung – Cyanid, Thioharnstoff, Thiosulphat, Chlorid/Hypochlorit und organische Laugungsmittel. Der neue Ansatz in diesem Patent ist eine 3-Komponenten-Lösung, bestehend aus einer Säure, einem Oxidationsmittel und einem organischen Lösungsmittel, das entweder vollständig oder teilweise mit Wasser mischbar ist. Bei den genannten Säuren handelt es sich um die gängigsten Mineralsäuren, zu den Oxidationsmitteln gehören Chlor und H202, zu den organischen Lösungsmitteln gehören Essigsäure, Ethylacetat und Acetonitril. Man kann also sagen, dass es nichts wirklich Neues oder Exotisches ist. Die Auslaugzeiten reichen von einigen Sekunden bis zu 30 Minuten bei Raumtemperatur oder < 100 Celsius. Das Patent ist 23 Seiten lang und hat über 300 Zitierungen. Im großen und ganzen befassen sich die meisten Oberflächentechniker nicht mit der Auslaugung. Dagegen ist das Strippen von Metallbeschichtungen in unserer Branche von großer Bedeutung, und dieser neue Ansatz wird sicherlich bald übernommen werden.

 

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  • Ausgabe: 11
  • Jahr: 2021
  • Autoren: Dr. Anselm T. Kuhn

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