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Es ist klar, dass von fortgeschrittenen Volkswirtschaften wie Deutschland oder Frankreich erwartet wird, dass sie selbst für den Übergang zu einer Gesellschaft ohne fossile Brennstoffe aufkommen. Aber was ist mit Afrika, Indien und Asien? Die afrikanischen Länder, die Anfang September in Nairobi zusammenkamen, gaben die „Erklärung von Nairobi“ ab, in der sie eine globale Kohlenstoffsteuer für den Schiffs- und Luftverkehr forderten und verlangten, dass die reicheren Länder die ärmeren Länder bezahlen. Afrika, so erklärten sie, braucht 300 Mrd. US-Dollar pro Jahr, um den Klimawandel zu bewältigen. Allerdings ist die Korruption in vielen afrikanischen Ländern so weit verbreitet, dass zu befürchten ist, dass solche Steuern größtenteils in den Taschen afrikanischer Diktatoren landen könnten. Kohlenstoffsteuern sind hier in Europa diskutiert worden. China ist der größte CO2-Emittent der Welt. Sollten wir hier in Europa eine Steuer auf chinesische Exporte erheben, um dies auszugleichen? Ich denke, wir können getrost vorhersagen, dass Kohlenstoffsteuern in den nächsten 12 Monaten ein heiß diskutiertes Thema sein werden. Man muss wissen, dass Afrika das Land mit den geringsten CO2-Emissionen der Welt ist. Es hat sehr wenig Industrie.
Abb. 2: CVD-Anlage, in der die blauen Diamanten hergestellt werden
Künstliche Edelsteine aus der CVD-Anlage
Paris – so glauben die Pariser – ist das Weltzentrum der Kultur und insbesondere der Haute Couture, die Schmuck einschließt. Das Herzstück ist der Place Vendome, wo sich die exklusivsten Geschäfte befinden, und keines ist exklusiver als der Juwelier Fred, der zum Moderiesen LVMH gehört. Vor einigen Wochen hat Fred eine neue Reihe von Diamantschmuckstücken – Halsketten, Ohrringe, Armbänder – auf den Markt gebracht, von denen einige zum Erstaunen der Medien im Labor gezüchtet wurden. Die gesamte Schmuckserie mit dem Namen „Fred Audacious Blue“ kostet fast 700.000 Euro. Abbildung 1 zeigt einen 0,5-Karat-Edelstein aus der Suite, und Abbildung 2 zeigt die CVD-Anlage, in der diese Diamanten hergestellt werden. Die Edelsteine sind so perfekt, dass nur ein Experte, der über Laboreinrichtungen verfügt, sie von natürlichen Diamanten unterscheiden kann.
Es ist fast 70 Jahre her, dass die ersten künstlichen Diamanten (1954) von der US-amerikanischen General Electric Company hergestellt wurden, und damals dachte niemand im Traum daran, dass dasselbe Verfahren auch zur Herstellung von Edelsteinen verwendet werden würde. Vielmehr dachte man, dass es sich um eine Technologie zur Herstellung von Diamantschleifmitteln für die Industrie handeln könnte. Die Tatsache, dass sich nun einer der weltweit führenden Juweliere für diese Technologie entschieden hat, stellt einen Wendepunkt dar – und hat möglicherweise schwerwiegende Folgen für Südafrika, den weltweit führenden Produzenten geologischer Diamanten. Ein natürlich vorkommender blauer Diamant wird für ca. 4,4 Mio. Dollar pro Karat verkauft. Sein im Labor gezüchtetes Äquivalent kostet nur einen Bruchteil dieses Betrags. Da blaue Diamanten so selten sind, erzielen sie einen sehr hohen Preis. Im Gegensatz dazu kostet die Herstellung eines CVD-gezüchteten Diamanten dasselbe, egal ob er weiß oder farbig ist. Wir sind Zeugen einer Revolution – und Südafrika wird der Verlierer sein.
Abb. 3: Der neueste und größte „HeatCube“ der norwegischen Kyoto-Gruppe
HeatCube: Eine Revolution in der industriellen Wärmegewinnung?
Angesichts der Tatsache, dass viele „grüne“ Energiequellen unstetig sind – wenn die Sonne nicht scheint oder der Wind nicht weht – ist die Energiespeicherung wichtiger denn je. Energie kann in vielen Formen gespeichert werden. Es scheint schon einige Jahre her zu sein, dass man von mechanischer Energiespeicherung gehört hat, z. B. von Schwungrädern, die im Vakuum arbeiten, oder von schweren Gewichten, die langsam in einen stillgelegten Bergwerksschacht hinabgelassen werden. Wurden diese Technologien endgültig aufgegeben? Es gibt inzwischen viele große Lithiumbatterien auf der ganzen Welt, einige mit einer Kapazität von ca. 100 MWh. In den letzten zwei Jahren sind die Lithiumpreise von ca. 80.000 U-Dollar/Tonne auf ihren derzeitigen Wert von ca. 23.000 US-Dollar gefallen. Dies hat die Vermutung entkräftet, dass Natriumbatterien, obwohl sie weniger effizient als Lithium sind, diese in stationären Anlagen ersetzen könnten. Wasserstoff, der durch Elektrolyse hergestellt wird, ist eine weitere Form der Energiespeicherung, die langsam an Bedeutung gewinnt.
Energie, die als Wärme gespeichert wird, scheint eine Erfolgsgeschichte zu sein. In Norwegen hat die Kyoto Group (www.kyotogroup.no) jetzt ihren neuesten und größten „HeatCube“ in Betrieb genommen (Abb. 3). Die Wärme wird mit Hilfe der Schmelzsalztechnologie gespeichert. Entsprechende Patente werden demnächst veröffentlicht. Der im Norbis Park in Dänemark installierte Heatcube hat eine Speicherkapazität von 18 MWh und eine Entladekapazität von 4 MW. Er dient als Wärmespeichersystem, das Strom aus dem Stromnetz aufnimmt, thermische Energie in Salzschmelze speichert und Wärme an das Fernwärmesystem abgibt, wodurch Solar- und Windenergie zu praktikablen Alternativen zu fossilen Brennstoffen für Fernwärme werden.
Zwei Drittel des industriellen Energieverbrauchs entfallen auf Wärme, obwohl ein Teil davon sogenannte „geringwertige Wärme“ ist, die nur etwa 90 bis 140 °C warm ist. Andere Anwendungen erfordern höhere Temperaturen. Der sogenannte HeatCube der norwegischen Kyoto Group soll industriell nutzbare Wärme günstiger bereitstellen und speichern, als es durch fossile Energien möglich ist. Von einer Energiedichte von 233 kWh/m2 ist die Rede. Doch es gibt einige wichtige Fakten, die wir nicht über den HeatCube wissen. Zum Beispiel nicht, welches geschmolzene Salz er verwendet und bei welcher Temperatur die Wärme gespeichert wird. Wir kennen auch nicht die Geschwindigkeit des Wärmeverlusts. Kann der HeatCube Wärme für z. B. eine Woche ohne nennenswerte Verluste speichern? Doch die Technologie scheint finanziell attraktiv zu sein, sei es für die Speicherung von preiswertem Nachtstrom oder für die Nutzung von Wind- oder Solarstrom. Geschmolzene Salze sind recht aggressiv, und wir werden erfahren, wie die Hersteller die damit einhergehenden Korrosionsprobleme in den Griff bekommen. Warum das Unternehmen nach dem japanischen Kyoto benannt ist, weiß ich allerdings nicht. Soweit ich weiß, haben sie keine Verbindung zu dieser Stadt.
Keine Landkarte mehr nötig?
Wissenschaftler der Rice University in Texas haben eine neue Technologie entwickelt, die herkömmliche Landkarten ersetzen könnte. Sie haben ein geräuschloses und unauffälliges Gerät entwickelt, das leicht genug ist, um getragen zu werden, und das Menschen zu ihrem Ziel führen kann, ohne dass sie auf eine Karte schauen oder auf akustische Hinweise wie bei einem Satellitennavigationssystem achten müssen. Bei einem der Prototypen wurden Stoffärmel mit aufblasbaren Druckpolstern in ein Hemd eingebaut, so dass sie sich an die Unterseite der Handgelenke und Unterarme des Trägers anpassen (Abb. 4).
Diese sind mit einem Gerät verbunden, das an einem Gürtel um die Taille getragen wird und einen kleinen Kanister mit Druckluft enthält. Diese Luft wird verwendet, um Schlüsselpunkte auf dem Ärmel aufzublasen, um „pneumatischen Druck“ auszuüben, der von den Forschern als „Klopfen“ bezeichnet wird und den Träger auffordert, sich nach links oder rechts, vorwärts oder rückwärts zu bewegen. Das System wurde getestet, indem die Studienteilnehmer angewiesen wurden, einen Roller in einer Stadt zu finden und dann mit dem Roller zu einem anderen Ziel zu fahren. Etwa fünf Meter vor dem Erreichen der jeweiligen Kreuzung wurden die Teilnehmer durch Antippen angeleitet, wobei ein Rückwärts-Tippen anzeigte, dass sie angekommen waren. Das Gerät wurde auch verwendet, um die Teilnehmer auf einem offenen Feld anzuleiten, ihren Gehweg zu nutzen, um die Umrisse großer Formen zu skizzieren, die denen des Videospiels Tetris ähneln. Die Forscher stellten fest, dass die Benutzer in der Lage waren, erfolgreich zwischen den verschiedenen Berührungen zu unterscheiden, um sich in die richtige Richtung zu drehen, und bemerkten, dass „die Teilnehmer die Hinweise mit einer durchschnittlichen Genauigkeit von 87 % identifizierten“. Die Entwickler geben an, dass die Herstellung des Geräts etwa 300 US-Dollar kosten wird. „Wir stellen uns vor, dass dieses Gerät von Personen verwendet wird, die Informationen benötigen oder wünschen, die ihnen privat und auf eine Weise übermittelt werden, die nahtlos in Kleidung oder andere Wearables integriert werden kann“, sagte Marcia O'Malley, Leiterin der Abteilung für Maschinenbau an der Rice University.
Abb. 4: Dieses neue Gerät führt den Träger an sein Ziel
Daniel Preston, Professor für Maschinenbau, sagte, dass ein praktischer Test perfekte Ergebnisse erbracht hat, und bemerkte: „Wir waren beeindruckt, dass der Benutzer in der Lage war, sich in den Straßen von Houston zurechtzufinden und anschließend 50 Meter lange Tetris-Steine auf einem offenen Feld mit 100%iger Genauigkeit zu verfolgen, indem er haptische Navigationshinweise empfing und interpretierte. Die weitere Entwicklung wird darauf abzielen, die Fähigkeit zu verbessern, noch komplexere Hinweise zu vermitteln, die vom Benutzer leicht und natürlich wahrgenommen werden können.“ Die Studie ergab auch, dass das Hemd nach 25 Wäschen noch voll funktionsfähig war und dass Löcher in den aufblasbaren Druckpolstern leicht mit aufbügelbaren Flicken repariert werden können. Vielleicht ist das ja etwas für das Militär oder James Bond?
Fortschritte bei Quantencomputern
Experten sind sich einig, dass Quantencomputer, die nicht mehr an eine „1“ oder eine „0“ gebunden sind, sondern stattdessen „Qubits“ verwenden können, bei denen mehrere Zustände gleichzeitig existieren können, enorme Auswirkungen auf fast alle Aspekte der Gesellschaft haben werden. Der in Cambridge ansässige Chiphersteller Riverlane (www.riverlane.com) hat angekündigt, dass er einen neuen Chip entwickelt hat, der die Entwicklung von Quantencomputern beschleunigen wird. Der neue „Quantum decoder“-Chip wird es den Entwicklern ermöglichen, die sehr hohen Fehlerraten zu bewältigen, die mit dieser Technologie einhergehen. Der neue Chip kann Fehler im Umfang von Terabytes in Sekunden korrigieren. Andere Unternehmen entwickeln ähnliche Chips, aber der Riverlane-Chip soll der schnellste der Welt sein. Auf der Website des Unternehmens wird in einfachen Worten erklärt, warum die Fehlerkorrektur für die Entwicklung von Quantencomputern entscheidend ist.
