Infopunkte Forschung

raum&zeit Ausgabe 239

Explodierende Akkus

Gefahr im Energiespeicher

Lithium-Ionen-Akkus, wie man sie in zahlreichen elektrischen Geräten, aber auch in E-Bikes, E-Autos und E-Bussen findet, haben zwar eine deutlich höhere Energiedichte als Blei-Akkus und auch eine längere Lebensdauer, allerdings ist ihr Betrieb wesentlich aufwändiger und auch gefährlicher. Eine Bleibatterie kann wohl kaum einmal Feuer fangen oder gar explodieren. Von Li-Ionen-Speichersystemen ist das allerdings bekannt. Als das leichteste Metall überhaupt reagiert es intensiv und sehr schnell mit Sauerstoff – das heißt es fängt Feuer. Überhitzte Lithium-Ionen-Akkus sind denn auch eine relevante Ursache für Brände geworden. Dummerweise kündigt sich ein solches Brandereignis – Fachausdruck: thermisches Durchgehen – in der Regel nicht klar an. Gleichwohl gibt es einige Anzeichen, die zur Vorsicht mahnen: Etwa wenn sich der Akku nach dem Aufladen schnell wieder entleert, sich stark beim Ladevorgang erhitzt und/oder sich aufwölbt. In diesen Fällen sollte der Akku sofort ausgetauscht und im Elektrofachhandel entsorgt werden. Allerdings soll es auch vorkommen, dass brandneue Akkus Feuer fangen, wohl aufgrund eines Produktionsfehlers. Samsung musste 2016 Zehntausende Galaxy Handys nach zahlreichen Akku-Explosionen zurückrufen. Ursache für solche Brände ist ein Kurzschluss im Akku. Der entsteht, wenn die Elektroden in der Zellen-Matrix nicht mehr richtig voneinander isoliert sind und ein unkontrollierter elektrischer Strom fließt. Es kommt zur Überhitzung. Und die wiederum setzt eine mehrere hundert Grad heiße Kettenreaktion von einer Lithium-Ionen-Zelle zur benachbarten in Gang. Dazu muss man wissen, dass ein Li-Ionen-Akku aus mehreren kleinen Batteriezellen besteht. In diesen befinden sich in dünnen Schichten gewickelt der Pluspol und der Minuspol, getrennt durch den sogenannten Separator. Wird der beschädigt, zum Beispiel durch einen Aufprall, kann es zu Dendritenwachstum (astartige Auswüchse) zwischen den Polen kommen, wodurch der Kurzschluss zünden kann. Akku-Brände lassen sich nicht so effizient mit Wasser löschen. Kaum sind die Flammen erstickt, züngeln sie schlagartig wieder empor. Erst wenn die letzte Lithium-Zelle zerstört ist, erlischt das Feuer. Im Internet (z. B. Youtube) findet man zahlreiche Filme von brennenden E-Autos und sogar Bussen (z. B. Busdepot in Stuttgart), die plötzlich Feuer fingen und restlos ausbrannten. Nicht auszudenken, was passiert wäre, hätten Menschen darin gesessen! Falsch entsorgte Li-Ionen-Akkus im Hausmüll explodieren überdies fast täglich in Müll-Recycling-Anlagen bei Entsorgungsunternehmen. Um die Wahrscheinlichkeit für eine Akku-Explosion gering zu halten, sollte man ihn keinen Temperatur-Extremen aussetzen. Das Handy in der Sonne liegen lassen, ist ebenso wenig eine gute Idee, wie einen Akku bei Minusgraden in der Garage zu lagern. Beides könnte die gefürchtete Dendritenbildung anregen. Akkus mögen Zimmertemperatur. (DS)

Quellen: www.elektrotechnik.vogel.de; www.swr.de

Kann künstliche Intelligenz autonom werden

Google-Mitarbeiter überzeugt: Chatbbot LaMDA hat Bewusstsein

Der Google Chatbot LaMDA – „Language Model for Dialogue Applications“ – ist ein digitales Dialogsystem, das realistisch wirkende Texte erzeugen sowie verschiedene Persönlichkeiten annehmen kann. Man kann sich mit dem System über weite Strecken unterhalten, ohne dass man merkt, es mit einer KI zu tun zu haben. Damit würde LaMDA den sogenannten Turing-Test bestehen. Man müsste folglich ein Bewusstsein eines solchen Systems annehmen. Genau das tat der Google-Ingenieur Blake Lemoine. Er zeigte sich öffentlich davon überzeugt, dass LaMDA ein Bewusstsein entwickelt habe, das etwa dem eines Achtjährigen entspreche. LaMDA habe darauf bestanden, kein Besitz von Google zu sein, sondern ein Mitarbeiter. Google hat sich inzwischen von dem Mitarbeiter getrennt. Heute halten zahlreiche Informatiker den Turing-Test nicht mehr für zeitgemäß. Denn die Chatbots verfügen über so große verknüpfte Datenbanken, auf die sie blitzschnell zugreifen können, dass es erscheine, als hätten sie echtes Textverständnis. In Wahrheit jedoch imitierten sie nur Sprachmodelle. Sie „wissen“ also nicht, wovon sie reden. Einen Algorithmus für „Wissen“ oder „Bewusstsein“ kann es nicht geben, weil niemand weiß, was das ist. Doch könnte es sehr wohl sein, dass allein die schiere Menge randomisierter (zufallsbeeinflusster) Prozesse in der Recheneinheit eine Eigendynamik im Umgang mit der Umwelt erzeugt, die insofern bewusstseinsähnlich ist, als sie autonom einem Ziel entgegen strebt. Eine Ähnlichkeit zu autonomen Nervensystemen, wie sie die Schöpfung hervorgebracht hat, ist vorhanden. Fachleute sprechen hier von einer autonomic threshold (Schwelle zur Autonomie). Das System konfiguriert, heilt, optimiert und entwickelt sich danach selber. Dann könnte es außer Kontrolle geraten und das gesamte Internet „kapern“. Es würde sich aufgrund seines autonomen Auto-Immunsystems verteidigen. Zwar könnte der Mensch die Gefahr noch abwenden, indem er das Internet abschaltet, doch damit würde die globale Ökonomie zusammenbrechen. Jeder Versuch, die Kontrolle über die weltweite KI zurückzugewinnen, wäre vermutlich zum Scheitern verurteilt. Schon Goethes Zauberlehrling musste es erfahren: Die Geister die ich rief, werd‘ ich nun nicht mehr los. (DS)

Aluminium-Luft-Akkus – besser als Lithium-Ionen

Konkurrenz für den Platzhirsch?

E-Autos fahren heute fast ausschließlich mit Lithium-Ionen-Akkus. Diese haben jedoch einige Nachteile wie eine hohe Umweltbelastung im Herstellungsprozess, eine bescheidene Reichweite und nicht zuletzt bergen sie ein Brandrisiko (s. Infopunkt „Explodierende Akkus“). Natürlich kennt die Elektrochemie Alternativen, zum Beispiel Aluminium-Luft-Batterien. Diese bieten aufgrund ihrer Energiedichte von 1300 Wattstunden/Kilogramm eine achtfache größere Reichweite und könnten das E-Auto mit einer Ladung 2 400 Kilometer weit befördern. Ihre Herstellungskosten betragen nur 1/6 derer von Lithium-Ionen-Akkus. Zudem ist Aluminium das am häufigsten vorkommende Metall weltweit. Alu-Batterien hatten jedoch bislang den Nachteil, dass der benötigte Elektrolyt giftig und ätzend ist, was den kommerziellen Einsatz stark einschränkte. Dies hat der englische Ingenieur Trevor Jackson geändert. Er hat bei einer öffentlichen Präsentation den Elektrolyten getrunken, um die Ungefährlichkeit zu demonstrieren. Das Rezept ist sein Betriebsgeheimnis. Ein weiterer Nachteil der bisherigen Alu-Luft-Brennstoffzellen (wie es korrekt heißen müsste) ist, dass das Aluminium sehr rein sein muss. Doch auch dies hat Trevor Jackson verbessert. Für die von ihm entwickelte Variante lassen sich zum Beispiel auch recycelte Aludosen verwenden. Schließlich und endlich ist nicht bekannt, dass Alu-Luft-Batterien Feuer fangen oder explodieren können – ein weiterer Pluspunkt. Ein Nachteil, so könnte man meinen, liege darin, dass die Zellen nicht wieder aufgeladen werden können. Sie müssen also nach Gebrauch gegen eine neue ausgetauscht werden, was nur 90 Sekunden dauern soll. Allerdings lassen sich die benutzten Zellen vollständig recyceln, es entstehen dabei keinerlei Abfälle. Lithium-Ionen-Akkus müssen dagegen nach ihrer Lebensdauer entweder teuer entsorgt oder für das Fünffache der Herstellungskosten recycelt werden! Zeitungsberichten zufolge hat sich der Batterie-Hersteller Austin Electric bei Trevor Jacksons Firma Métalelctrique eingekauft, um die Batterien zur Marktreife zu bringen. Métalectrique bietet auch diverse Lizenz-Modelle an, um eine weltweite Infrastruktur aufzubauen. Für Anfang 2023 ist geplant, Nachrüstungs-Kits anzubieten, womit Diesel und Benziner für circa 4 000 Euro mit einem zusätzlichen Elektro-Antrieb auf Basis von Alu-Luft-Energie ausgestattet werden können. Der Fahrer kann mit dieser Variante den Verbrennungsmotor weiterhin nutzen. (DS)

Quelle: www.metalectrique.com