Infopunkte Naturwissenschaft

raum&zeit-Ausgabe 227

Neuartiger thermodynamischer Energiekonverter

„Stromerzeugung ohne CO₂-Ausstoß und absolut ohne radioaktive Schadstoffe“ verspricht das Bulltechnik Forschungszentrum in Waldfeucht. Laut einem Bericht im Net-Journal (Heft 09/10 2020) handelt es sich um einen neuartigen thermodynamischen Energieprozess, in dem mithilfe einer Zentrifuge eine Kühlflüssigkeit unter hohen Druck gesetzt und in einem Kreisprozess verflüssigt und wieder vergast wird. Die Kühlflüssigkeit befindet sich im unteren Teil des Zylinders. Sie dient einerseits als flüssige Schwungmasse, andererseits als Wärmereservoir (60 °C). Im oberen Bereich des Zylinders, der durch Vergaserdüsen mit dem Wärmereservoir verbunden ist, bilden sich kalte Gase (wie bei einem Kaltwettersystem), die durch ein Tunnelsystem bzw. Tropfenabscheider wieder ins Kühlmittelreservoir unten zurückgeführt werden. Der Kreislauf hat Ähnlichkeit mit dem Kältegas eines Kühlschranks. Der Temperaturunterschied zwischen oberer Schicht (-20 °C) und unterer Schicht beträgt 80 °C bei einem Druckdelta von mindestens 5 bar. Diese 5 bar stehen für die Verflüssigung der Kühlflüssigkeit zur Verfügung. Zwischen diesen beiden thermischen Schichten ist eine Trennfläche aus Aluminium mit eingebauten Thermogeneratoren montiert, die elektrische Energie abgeben, wenn Wärme hindurchströmt. Das ist in der Wissenschaft als sogenannter Seebeck-Effekt bekannt. Auf 2,5 Quadratmeter Fläche lassen sich 1200 dieser Thermogeneratoren anbringen, die den fortlaufenden Wärmefluss in nutzbare elektrische Energie umwandeln. Eine konstante Drehzahl von zum Beispiel 180 Umdrehungen/Minute produziere endlos Energie, ohne dass die Anlage durch den Prozess abgebremst würde. Für die Aufrechterhaltung des Drehimpulses werden lediglich 80 Watt (zur Überwindung von Reibungsenergie) benötigt. Diese könnten aber aus der gewonnen elektrischen Energie von 5 Kilowatt abgezweigt werden. Damit würde der thermische Konverter autonom laufen. Der Erfinder dieses Konverters, der Kältetechniker Rolf Kranen sagt, dass der auftretende Konflikt mit dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik dadurch umgangen werde, dass dieser nur in einem Inertialsystem gelte; in einem rotierenden System hingegen sei die Lage anders. Die Rotationsenergie (die quasi als Kompressor fungiert) wächst mit dem Quadrat der Umlauffrequenz. Die Zentrifuge docke dabei an ein anderes Raumzeitsystem an. Etwas Ähnliches geschehe auf dem Jupiter: Dort führten Schwerkraft und gewaltige Zentrifugaleffekte zu Wirbelstürmen, deren Reibungsenergie dafür sorgen, dass der große rote Fleck auf dem Jupiter über 1300 °C heiß ist. Der Betrieb der Zentrifugen sei überall möglich, auch unterirdisch, und praktisch verschleißfrei. Lediglich die Düsen müssten alle 10 – 20 Jahre ausgewechselt werden. Es soll bereits funktionierende Prototypen geben. (DS)

Quellen: Net-Journal Heft 09/10 – 2020; www.bulltechnik.de

DNA Datenspeicherung

Daten sind längst der wichtigste Rohstoff der Welt geworden. Jeden Tag kommen weltweit viele Millionen Terabyte Daten (1 TB = 1 000 GB = 10¹²Byte) hinzu. Diese langfristig zu speichern ist ein echtes Problem. Möglich, dass eine heute beschriebene Festplatte oder DVD in wenigen Jahrzehnten nicht mehr ausgelesen werden kann. Forscher arbeiten weltweit daran, beständige Speicher zu entwickeln. Eine Möglichkeit ist künstliche DNA. Diese hat eine unschlagbar hohe Datendichte. Die gesamte DNA der Menschheit zusammen genommen würde in einem Reiskorn Platz finden. Würde man codierte DNA in einer Silikon-Kapsel einschließen, so ließe sich der Dateninhalt für Jahrtausende sichern. Hergestellt und ausgelesen werden DNA-Speicher mit sogenannten DNA-Sequenzern, die technisch schon ausgereift sind. Allerdings gibt es ein Problem damit: Künstliche DNA lässt sich nicht als beliebig langer DNA-Strang herstellen. Stattdessen müssen die Informationen auf vielen kleinen DNA-Abschnitten gespeichert und vor dem Auslesen wieder in die richtige Reihenfolge gebracht werden. Damit ist aber die Fehleranfälligkeit groß. Forscher der Technischen Universität München haben daher einen Algorithmus entwickelt, der kleine Fehler überliest. Vergleichbar ist dies mit der Fähigkeit des Menschen, bestimmte Worte trotz vorhandener Buchstabendreher zu erkennen („Kanalcodierung“). Die Forscher haben nun die erste Folge der Serie „Biohackers“ auf künstlichen DNA-Strängen gespeichert. Für eine Datenmenge von 100 MB benötigten sie 1 Picogramm (=10^-12g = 1 Billionstel g). Nachteil dieser Technik sind bisher noch die relativ hohen Kosten. (DS)

Quelle: www.tum.de

Im Rhythmus der Sonnenflecken

Alle verfügbaren Klimadaten der Vergangenheit spiegeln eines wider: Zuerst steigt die Temperatur, dann folgt die CO₂-Konzentration. Dies zeigen z. B. Eiskernbohrungen aus der Antarktis unwiderlegbar (Petit et al., Nature Vol. 399,3 Juni 1999). Genau dieses Verhalten wurde auch für die jüngere Klimageschichte nachgewiesen. Abbildung 1 stellt die Länge der Sonnenzyklen (blau), die globale Durchschnittstemperatur (rot), die atmosphärischen CO₂-Konzentrationen (grün) und die anthropogenen CO₂-Einträge (schwarz) dar, die mit Beginn der Industrialisierung ca. 1860 steigen. Die Grafik zeigt, dass die Temperaturerhöhung der Sonnenaktivität, deren Maß die Sonnenflecken sind, folgt. In der Nachkriegszeit stiegen die CO₂-Emissionen stark an, dennoch gab es zwischen 1950 und 1975 einen Temperaturabfall von 0,2 °C. Die Medien warnten damals vor einer neuen Eiszeit. So prognostizierte die Washington Post 1971 einen Temperaturrückgang bis 2021 um sage und schreibe 6 °C! Dagegen korrespondieren auch in diesem Zeitabschnitt Temperatur und Sonnenaktivität. Als ab Mitte der 1970er Jahre die Sonne ihre Zyklen wieder verstärkte, folgte die Temperatur. Da gleichzeitig auch der CO₂-Eintrag weiter anstieg, vermuteten viele Klimaforscher nun, das CO₂habe diese Erwärmung verursacht. Doch seit 1995 flachte die Temperaturkurve wieder ab, obwohl die CO₂-Emissionen weiter zunahmen. Der geringfügige Temperaturanstieg seit 1995 bis in unsere Zeit lässt sich mit der verstärkten Urbanisierung erklären, wobei Abwärme aus den wachsenden Städten die Messergebnisse beeinflussen. Da der gegenwärtig zu Ende gehende Sonnenzyklus Nr. 24 deutlich schwächer ist als die beiden vorausgegangenen ist, sagen mache Klimaforscher eine globale Abkühlung voraus, die bis circa 2050 anhalten soll. (DS)

Quelle: www.seafriends.org.nz