Brief aus England

Heute könnten wir das Gleiche über die Ukraine, Israel und den Gazastreifen sagen. Aber in den letzten Wochen haben wir erfahren, dass der Krieg zwischen Israel und Gaza auch uns betrifft. Die Huthis greifen Schiffe im Roten Meer an, auch solche, die keine Verbindung zu Israel haben. Deshalb haben einige Reedereien beschlossen, ihre Schiffe auf einen längeren Umweg zu schicken, was für die Waren, die wir nach Europa importieren, zusätzliche Zeit und Kosten bedeutet. In gewisser Weise sind wir von den verschiedenen Kriegen in Afrika weniger betroffen. Libyen, Äthiopien, Sudan, Niger, die Demokratische Republik Kongo, Nigeria – all diese Länder werden von Bürgerkriegen heimgesucht. Putin wird es sich gut überlegen, bevor er ein NATO-Land angreift. Aber er schaut sich die Arktis genau an, wo der sich dahinschmelzende Schnee riesige Reserven an wertvollen Metallen und Mineralien freilegt. Abgesehen von den Kriegen stehen wir in diesem Jahr vor einem Problem, das nicht neu ist, sich aber im Jahr 2024 noch verschärfen könnte. Ich meine damit die Massenmigration von Menschen, die entweder in Nordamerika oder hier in Europa ein besseres Leben suchen. Im Falle Nordamerikas kommen sie hauptsächlich aus Südamerika – im Jahr 2023 etwa 2 Millionen, eine riesige Zahl, die selbst die USA nicht aufnehmen können. Im Falle Europas kommen sie vor allem aus Afrika und vom indischen Subkontinent. Was ist die Lösung? Präsident Trump hat mit dem Bau einer riesigen, über 1000 km langen Stahlmauer begonnen. Wird er, falls er wiedergewählt wird, dieses Projekt wieder aufgreifen?

Nur die Australier haben das Problem mehr oder weniger gelöst. Illegale Einwanderer werden auf eine vorgelagerte Insel geschickt, wo ihre Asylanträge geprüft werden – und diejenigen, die das nicht schaffen, werden in die Länder zurückgeschickt, aus denen sie gekommen sind. Doch der weltweite Klimawandel und das Bevölkerungswachstum – in einigen afrikanischen Ländern gibt es immer noch ein Bevölkerungswachstum von 5+ Kindern pro Familie – bedeuten, dass der Migrationsdruck nur noch zunehmen wird.Die letzte Sorge, der ich Ausdruck verleihen möchte, sind die bevorstehenden Präsidentschaftswahlen in den USA im November. Derzeit scheint es sich bei einem der beiden Kandidaten um einen Mann zu handeln, der bereits wegen mehrerer Straftaten verurteilt wurde und gegen den noch weitere Verfahren laufen, und der bei Amtsantritt 78 Jahre alt sein würde. Sein Gegenkandidat wäre bei seinem Amtsantritt 82 Jahre alt – und zeigt bereits die Auswirkungen des Alters. Keiner der beiden Männer kann als „europafreundlich“ bezeichnet werden. Noch ist Zeit für bessere Kandidaten, aber das scheint im Moment unwahrscheinlich.

Neue Ideen – nicht alle sind von Erfolg gekrönt

Fast jede Woche erfahren wir von aufregenden neuen technologischen Ideen. Viele kosten Hunderte von Millionen Euro in der Entwicklung. Und nicht alle sind erfolgreich. Im Januar erfuhren wir, dass das Unternehmen Hyperloop One geschlossen wurde. Dieses Unternehmen wurde gegründet, um den „Hyperloop“ zu entwickeln, der von Elon Musk, dem vielleicht reichsten Mann der Welt, erfunden wurde. Zur Erinnerung: Es handelte sich um ein Transportmittel, eine evakuierte Röhre mit einem Durchmesser von ca. 2 Metern, in der eine Kapsel mit ca. 40 Sitzplätzen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1000 km/h transportiert werden sollte. Die „Kapsel“ wurde durch Magnetschwebetechnik aufgehängt und durch Magnetfelder angetrieben. Die erste Strecke sollte San Francisco mit Los Angeles verbinden. Eine kurze Teststrecke (Abb. 1) wurde in der kalifornischen Wüste gebaut. Warum das Projekt aufgegeben wurde, ist nicht klar. Aber Herr Musk wird nicht untätig sein. Er leitet nicht nur Tesla, sondern kaufte letztes Jahr auch Twitter (heute bekannt als X) und besitzt das Unternehmen SpaceX mit einem ehrgeizigen Programm von Raketenstarts.

KI – Künstliche Intelligenz

Die KI hat 2023 für viele Schlagzeilen gesorgt, und das wird sich in diesem Jahr sicherlich fortsetzen. Bislang wurden fast alle wichtigen Entwicklungen von US-Unternehmen durchgeführt. KI wird bereits in einigen Bereichen der Medizin eingesetzt, insbesondere bei der Interpretation von Röntgenaufnahmen und anderen Scans. Sie wird von Anwälten zum Verfassen von Verträgen verwendet, und ihr Einsatz in der Hollywood-Filmindustrie war zum Teil der Grund für einen langen Streik im letzten Sommer. Die KI ist nicht nur in der Lage Drehbücher zu schreiben, sondern kann sogar, zumindest teilweise, Schauspieler ersetzen. In der Pharmaindustrie wird sie jetzt eingesetzt­, um neue Arten von Medikamenten vorherzusagen, während – auf einer niedrigeren Ebene – KI in „Call-Centern“ eingesetzt wird, um menschliche Telefonisten zu ersetzen. Wie werden sich diese Entwicklungen auswirken? Es scheint, dass KI in einigen Situationen menschliche Angestellte ersetzen wird. KI wurde bereits zum Schreiben von Zeitungsartikeln eingesetzt. Könnte sie eines Tages mich und meine Kollegen beim Leuze-Verlag ersetzen? Und wird sie in unserer Branche eine Rolle spielen? Im Büro, dem sogen. „Front Office“, ganz sicher, und sei es nur, um das Telefon zu beantworten oder E-Mails zu bearbeiten. Aber in der Werkstatt? Wir werden sicherlich die schrittweise Einführung von Robotern erleben, und einige von ihnen könnten KI beinhalten. In einer interessanten Entwicklung hat der Oberste Gerichtshof des Vereinigten Königreichs letzten Monat entschieden, dass KI nicht als Erfinder in einer Patentanmeldung genannt werden kann. Dr. Stephen Thaler hatte versucht, seine KI, genannt Dabus, als Erfinder eines Lebensmittelbehälters anerkennen zu lassen. Doch das wurde abgelehnt. Ein weitaus schwerwiegenderer und potenziell weitreichenderer Rechtsstreit wurde von der New York Times angestrengt, die Microsoft und OpenAI, die Entwickler der KI „Chat­GPT“, verklagt. Die Klage stellt die gesamte Grundlage von sogen. „Großen Sprachmodellen“ und deren Verwendung in KI infrage. Firmen wie OpenAI scannen Millionen von Büchern, Zeitungen, Zeitschriften, Patenten und anderem gedruckten (und auch visuellen) Material in eine riesige Datenbank ein. Wenn das System dann mit einer Aufgabe betraut wird, wühlt es in dieser riesigen Speicherbank und wählt bestimmte Elemente aus, mit denen es dann einen „Originaltext“ erstellt. Die Grundlage der Klage ist, dass das KI-System dabei Text verwendet hat, der zum Teil von der New York Times stammt und urheberrechtlich geschützt ist. Die New York Times fordert Milliarden US-Dollar Schadenersatz, und wenn sie gewinnt, werden andere Verlage mit ziemlicher Sicherheit folgen, und das Unternehmen OpenAI (und ähnliche) werden ruiniert sein. Es ist schwer, sich eine größere Herausforderung vorzustellen. Es besteht kein Zweifel daran, dass der von ChatGPT generierte Text „neuartig“ ist und nicht gegen das Urheberrecht im herkömmlichen Sinne verstößt, z. B. mindestens 120 aufeinanderfolgende Wörter, die mit bereits veröffentlichten Werken identisch sind. Ich bin kein Jurist, aber ich glaube, dass die New York Times ihren Fall verlieren wird. Und warum? Wir alle haben schon einmal etwas gelesen und dann vielleicht etwas von dem Gelesenen in etwas eingearbeitet haben, das wir dann selbst geschrieben haben. Alles, was ChatGPT und andere Systeme getan haben, ist, dieses „Erinnern“ zu automatisieren. Die nächsten Wochen werden zeigen, ob ich Recht habe oder nicht – und die Leser können sich mir anschließen und ihre eigenen Vorhersagen machen. Noch beunruhigender ist, dass es bereits Fälle gibt, in denen Kriminelle KI, z. B. in einem Telefonat oder einer E-Mail, dazu benutzt haben, sich als jemand anderes auszugeben, um zu täuschen. Wird die KI zu einem Anstieg der Arbeitslosigkeit führen? Nach allgemeiner Auffassung nicht, vielmehr wird sie in einigen Fällen die Arbeit, die Menschen verrichten, verändern. Nur eines ist sicher – wir werden in diesem Jahr noch viel über KI hören.

„Early Adopters“ – nicht so schlau?

Wir alle kennen jemanden, der sich die neueste Technologie zugelegt hat und sie stolz seiner Familie und seinen Freunden vorführt. Vielleicht ist es das neueste Handy, vielleicht ein Laptop oder ein Elektroauto. Einige dieser Technologien sind weit davon entfernt, „Reif“ zu sein, und innerhalb von weniger als einem Jahr können sie veraltet sein und von einer viel besseren Technologie abgelöst werden. Ich denke dabei vielleicht an Wärmepumpen, die viele in den letzten Jahren gekauft haben. Ich habe ein solches Gerät sogar schon vor über 20 Jahren gesehen. Die meisten Menschen, die eine Wärmepumpe (in der Regel ein Luftheizgerät) gekauft haben, sind einigermaßen zufrieden. Solange es nicht sehr kalt ist, haben sie eine Leistungszahl (Coefficient of Performance/COP) von ca. 3 von 5. Bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt kann die Leistungszahl bei älteren Geräten jedoch bis auf 1 von 5 sinken. Die meisten heute auf dem Markt befindlichen Wärmepumpen erzeugen Warmwasser (in einigen Fällen auch Warmluft) bei ca. 50 °C, was niedriger ist als die typische Leistung eines Gaskessels, ca. 65 °C. In einigen Fällen, insbesondere bei schlecht isolierten Gebäuden, erfordert dies den Einbau größerer Heizkörper – eine zusätzliche und unwillkommene Ausgabe. Die neueste Entwicklung ist die Verwendung neuer Kältemittelgase, darunter R290 oder Propan. R290 ist umweltfreundlicher als ältere Kältemittel, so dass Leckagen im Hinblick auf den Klimawandel nicht so schädlich sind. Außerdem ist es um bis zu 34 % effizienter, so dass Wärmepumpen höhere Temperaturen liefern können, ohne große Effizienzverluste zu erleiden. Das britische Unternehmen Octopus Energy hat vor kurzem eine Wärmepumpe namens Cosy 6 vorgestellt, die Wasser auf bis zu 80 °C erhitzen kann. Die aroTHERM­- plus-Wärmepumpe von Vaillant funktioniert bei Außentemperaturen von bis zu -20 °C und kann Warmwasser mit einer Temperatur von bis zu 75 °C liefern. Um effizient zu bleiben, sollte die Temperatur laut Hersteller 55 °C nicht überschreiten. Ein anderes Unternehmen, Vattenfall, stellt eine Wärmepumpe her, die ein anderes Kältemittel, R744, oder CO₂, verwendet. Sie kann noch höhere Temperaturen liefern, nämlich bis zu 85 °C. Und ein Sprecher von Daikin sagt, dass seine Altherma-Wärmepumpe, die R32 als Kältemittel verwendet, 70 °C erreichen kann. Das Unternehmen plant, noch in diesem Jahr eine Reihe von Wärmepumpen auf R290-Basis auf den Markt zu bringen. Die unabhängige gemeinnützige Organisation Energy Systems Catapult hat seit 2020 742 Wärmepumpen unterschiedlicher Modelle in verschiedenen Wohngebäuden in England und Schottland getestet. Sie berichten, dass die an der Studie beteiligten R290-Wärmepumpen gut abgeschnitten haben. Im Jahresdurchschnitt schnitten die R290- Hochtemperatur-Wärmepumpen deutlich besser ab als diejenigen, die das auslaufende Kältemittel R410A verwenden. Diese Wärmepumpen konnten durchweg eine Leistungszahl von etwa 3 erreichen. Bei den derzeitigen Energiepreisen ist ein COP von etwa 3 oder höher erforderlich, damit Wärmepumpen bei den Betriebskosten mit Gaskesseln konkurrieren können. Obwohl R290 bei der Bereitstellung höherer Temperaturen einen besseren Wirkungsgrad ermöglicht, werden die besten Leistungszahlen erzielt, wenn die Ausgangstemperatur so niedrig wie möglich ist. Es gibt einige Einschränkungen bei R290- Wärmepumpen, wie z. B. die Tatsache, dass sie nicht in der Nähe von Luftschächten oder Fenstern auf Bodenhöhe aufgestellt werden können, um das Risiko auszuschließen, dass das entflammbare Kältemittel in solche Bereiche entweicht. Ein neuer Nutzer ließ vor einigen Monaten eine R290- Wärmepumpe installieren. Obwohl dies nicht unbedingt notwendig war, entschied er sich, größere Heizkörper zu installieren und die Vorlauftemperaturen auf höchstens 45 °C zu halten. Infolgedessen hat die Wärmepumpe eine Leistungszahl von fast 4. Über eine neue Generation von Hochtemperatur-Wärmepumpen haben Leserinnen und Leser bereits in einer aktuellen Ausgabe des Newsletters gelesen. Fazit: Die Wärmepumpentechnologie befindet sich noch in der Entwicklung und bietet sowohl für Unternehmen als auch für Privathaushalte eine große Zukunft. In einigen Fällen werden wir unsere Räumlichkeiten und/oder Abläufe ändern müssen, um den maximalen Nutzen zu erzielen.Abb. 2: Gegenwärtige und geplante Windkraftanlagen in MW.

Windkraft – Die Zukunft – aber nicht alles ist gleich

2023 war ein gutes Jahr für neue Windkraftanlagen und 2024 verspricht ebenso erfolgreich zu werden. Dies ist in Abbildung 2 zu sehen – und das Wachstum ist, wie wir sehen können, exponentiell!

Aber müssen wir Stahl verwenden, um die Masten für Windkraftanlagen zu bauen? Modvion (https://movion.com), ein schwedisches Start-up-Unternehmen, hat gerade den höchsten hölzernen Turbinenturm der Welt gebaut und behauptet, dass die Verwendung von Holz für Windenergie die Zukunft ist. Die neue Turbine, die etwas außerhalb von Göteborg steht, ist 150 m hoch (bis zur Spitze des Flügels) und hat eine Leistung von 2 MW. Das Unternehmen plant noch höhere und leistungsstärkere Holzturbinen. Der 105 m hohe Turm selbst verdankt seine Stärke den 144 Schichten aus Furnierschichtholz (LVL), aus denen seine dicken Wände bestehen. Die Abbildungen 3 und 4 zeigen den Turm im Bau. Durch die Variation der Maserung jeder der 3 mm dicken Fichtenschichten konnte Modvion nach eigenen Angaben die Festigkeit und Flexibilität der Wand steuern. „Das ist unser Geheimrezept“, sagt der Mitbegründer des Unternehmens, der ehemalige Architekt und Bootsbauer David Olivegren. In der Fabrik am Rande von Göteborg werden die dünnen Holzschichten verleimt und zusammengepresst, um die gebogenen Abschnitte herzustellen. Diese Teile werden dann vor Ort zu kreisförmigen Ringen verleimt und dann übereinandergestapelt, um den Turm zu bauen. „Holz und Leim sind die perfekte Kombination, das wissen wir schon seit Hunderten von Jahren“, sagt Olivegren. „Und weil Holz leichter ist (als Stahl), kann man mit weniger Material höhere Turbinen bauen.“ Nicht alle teilen diese Ansicht. Dr. Maximilian Schnippering, Leiter der Abteilung Nachhaltigkeit bei Siemens Gamesa, einem der größten Turbinenhersteller der Welt, sagt, dass mehr Teile wahrscheinlich mehr LKkw, mehr Menschen und mehr Zeit für die Installation bedeuten. Er stimmt zu, dass das modulare System unter bestimmten Umständen einen Vorteil bieten kann und dass Holztürme die aus Stahl gefertigten Türme gut „ergänzen“ können. Ich möchte dem Leser zwei Gedanken mit auf den Weg geben. Erstens bewegt sich die Welt recht gut auf eine grüne Zukunft zu, und das ist nicht nur wichtig, wenn wir einen schweren Klimawandel vermeiden wollen, sondern verringert z. B. auch unsere Abhängigkeit von Russland. Mein zweiter Gedanke ist, dass es, während ich hier über Windturbinen schreibe, eine viel umfassendere Debatte darüber gibt, ob wir Holz – ein erneuerbares Material – für andere Strukturen wie Häuser oder sogar Wohn- und Bürogebäude verwenden sollten. Wir haben bereits Holzgebäude mit bis zu 10 Stockwerken Höhe gesehen. Für das Jahr 2024 stellt sich also die Frage: mehr Holz oder mehr Stahl?

Der Ausstieg aus den Kohlenwasserstoffen

Abgesehen von den fossilen Brennstoffen, die wir zur Energieerzeugung verbrennen, ob in unserem Pkw oder zu Hause, verwenden wir große Mengen an Erdölprodukten zur Herstellung von Kunststoffen. Im Jahr 2024 wird sich der Trend zu alternativen Materialien fortsetzen, sei es für Verpackungen oder für Gegenstände wie Möbel. Celine Sandberg, die Gründerin des Osloer Unternehmens Agoprene, und ihre Kollegen experimentierten mit Austernschalen. Die Schalen wurden zu einem Pulver gemahlen und zur Herstellung eines schaumigen Materials verwendet. Auch mit landwirtschaftlichen Abfällen und Holzfasern wurde auf ähnliche Weise experimentiert. „Wir haben eine Reihe verschiedener Materialien ausprobiert, aber die meisten von ihnen erwiesen sich als Hartschaum und nicht als flexibel“, sagt sie. Schließlich kam die Wissenschaftlerin auf Seegras, das ihr Team in ein Pulver verwandelte und in einem speziellen Ofen backte. Dabei entsteht ein Schaumstoffblock, der weich genug ist, um in Sitzkissen und Stühlen verwendet zu werden. „Der Schaumstoff ist zu 100 % biologisch abbaubar. Man kann ihn einfach in der Erde liegen lassen, und er baut sich innerhalb von acht Monaten auf natürliche Weise ab – noch schneller geht es, wenn man ihn in kleinere Stücke schneidet“, so Sandberg. Agoprene will die Produktion nun ausweiten und im kommenden Jahr in eine größere Produktionsstätte umziehen. Ein anderes dänisches Designunternehmen, Mater, hat eine Reihe von Stühlen entwickelt, deren Sitzflächen und Rückenlehnen aus Materialien bestehen, die entweder mit weggeworfenen Kaffeebohnenschalen oder mit Sägemehl aus der Möbelproduktion gemischt wurden. Seine Außenmöbel bestehen aus Meeresabfällen. Neben Algen- und Kaffeeschalenabfällen gibt es eine weitere ungewöhnliche Option, von der sich Forscher erhoffen, dass sie Plastik ersetzen kann: Pilze. Mycellium, die wurzelartige und verzweigte Struktur eines Pilzes, ist die Grundlage für BioKnit, eine neue Art von Textilien, die von Forschern des Hub for Biotechnology in the Built Environment (HBBE) in Newcastle Upon Tyne entwickelt wurde. Der Prozess beginnt mit einem Myzel, das auf einem Substrat wie Sägespänen wächst, sagt Jane Scott, Leiterin der HBBE-Gruppe für lebende Textilien, und dann wird es in eine dunkle und feuchte Umgebung gebracht, damit es die Nährstoffe aus den Sägespänen bindet und aufnimmt. Anschließend wird es in einer ofenähnlichen Vorrichtung getrocknet. BioKnit wird bereits von Designern verwendet, zum Beispiel für Lampenschirme. Jane Scott sieht einen Vorteil dieses Materials darin, dass es sich selbst zersetzt, da es biobasiert ist und keine Bindemittel oder Klebstoffe verwendet, die sich auf einer Mülldeponie nicht zersetzen würden. Große Designermarken sind bestrebt, sich kleineren, flinken Unternehmen anzuschließen und nachhaltige Materialien in ihre Möbelstücke einzubauen. Das US-­amerikanische Küchen- und Einrichtungsunternehmen Williams Sonoma hat erklärt, dass es jetzt Baumwolle aus verantwortungsvollen Quellen und recyceltes Polyester verwendet, und IKEA plant, bis 2030 nur noch erneuerbare und recycelte Materialien für seine Produkte zu verwenden.

Was auch immer im Jahr 2024 auf uns zukommen mag – Krieg, Inflation, Probleme in der Lieferkette – wir als Wissenschaftler und Technologen werden unsere Welt weiter verbessern.

Ich wünsche allen Galvanotechnik-Leserinnen und -Lesern und den Machern unserer Zeitschrift ein glückliches und erfolgreiches Jahr 2024!