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Ein paar ungewöhnliche Ideen zum Aufräumen von Autos, Lastwagen, Schiffen und Flugzeugen

2020

Vor fast einem Jahrhundert startete der deutsche Ingenieur Anton Flettner ein Schiff in den Ozean. "Ohne Segel oder Dampf bewegte es sich wie ein Geisterschiff auf mysteriöse Weise durch das Wasser, ohne erkennbare Antriebsmittel, wie in einem Artikel aus dem Jahr 1925 in" Popular Science Monthly "beschrieben . Das Schiff kreuzte schweigend, ohne etwas in die Luft zu schleudern. Neugierig, zwei seltsam aussehende, riesige Spinnzylinder stiegen von ihrem Deck auf, als "das Schiff seinen Weg durch die rauen Gewässer der Ostsee pflügte, fast doppelt so schnell wie früher", hieß es in dem Artikel.

Flettner benutzte diese Zylinder, die als Rotorsegel bezeichnet wurden, um sein Schiff anzutreiben und nutzte dabei die gleiche Quelle, die vor Hunderten von Jahren Schiffe durch das Meer trieb, als sie zu segeln begannen: den Wind. Zu dieser Zeit konnte seine Erfindung nicht mit Dampf, Kohle und letztendlich dem modernen Dieselmotor mithalten. Aber heute, da die Welt mit dem Klimawandel fertig wird, muss die Schifffahrtsbranche - in der Tat der gesamte globale Transportsektor - Wege finden, sich von fossilen Brennstoffen zu entwöhnen und auf sauberere Energie umzusteigen. Unter diesen Bemühungen hat Flettners alte Idee neue Impulse erhalten.

"Wer hätte gedacht, dass wir Jahrhunderte später einen genauen Blick darauf werfen würden, wie wir die Kraft des Windes nutzen können, um Schiffe anzutreiben?" sagt Bryan Comer, ein leitender Forscher im Marineprogramm des International Council on Clean Transportation. "Am Anfang waren alle Schiffe emissionsfrei, da sie mit menschlicher Kraft - oder Windkraft - betrieben wurden. Um die Kosten und die Auswirkungen auf die Umwelt zu verringern, sehen wir nun innovative Anwendungen der Windenergie, einschließlich des Rotors Es scheint, als hätten wir den Kreis geschlossen. "

Auf den Transportsektor entfällt fast ein Viertel des Kohlendioxids und anderer Treibhausgase, die in die Atmosphäre gelangen. Trotzdem bewegt Energie unsere Autos, Lastwagen, Busse, Züge, Schiffe und Flugzeuge, alles, worauf wir angewiesen sind, um Lebensmittel und Konsumgüter zu liefern, zur Arbeit zu pendeln, einkaufen zu gehen, die Kinder zur Schule und zum Fußballtraining zu bringen und fliege den arbeitsmüden zu einem lang ersehnten urlaub. Die Leute werden ihre Fahrzeuge nicht so schnell verlassen, und wenn sich die Leute nicht ändern können, müssen die Fahrzeuge.

Experten sind sich einig, dass sich der Verkehrssektor grundlegend ändern muss, wenn wir uns ab sofort auf 1, 5 Grad Celsius erwärmen wollen, das Ziel des Pariser Klimaabkommens. "Wir müssen den technologischen Wandel im Verkehr sofort und in einem sehr hohen Tempo beginnen, um die ehrgeizigen Pariser Klimaziele nicht zu verfehlen", sagt Johannes Pagenkopf, Wissenschaftler und Spezialist für Fahrzeugsysteme beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt.

Der Verkehr hängt heute noch stark von fossilen Brennstoffen ab, wobei nur ein geringer Anteil auf Strom basiert. "Wir müssen unsere derzeitigen Verkehrssysteme grundlegend auf eine klimaneutrale Zukunft ausrichten", sagt Pagenkopf.

Laut dem International Council on Clean Transportation verursachen Schiffe weltweit rund 3 Prozent der CO 2 -Emissionen. Experten in der Schifffahrtsbranche sind der Ansicht, dass windunterstützte Technologien - darunter Rotorsegel - Schiffen dabei helfen werden, die von der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation festgelegten Emissionsminderungsziele zu erreichen. Die Gruppe hat gefordert, die CO2-Emissionen bis 2050 gegenüber 2008 um 50 Prozent zu senken.

Schiffe, die mit Rotorsegeln ausgerüstet sind, sind nicht frei von fossilen Brennstoffen, aber die Technologie könnte dazu beitragen, den Kraftstoffverbrauch und die Umweltverschmutzung zu senken. Neben Rotorsegeln könnten Schiffe auch Innovationen wie ein Gebläse einsetzen, um Luftblasen unter das Schiff und über einen Teil des Schiffsrumpfs zu pumpen und so den Luftwiderstand und damit den Leistungsbedarf der Hauptmotoren zu verringern.

Über die Schifffahrt hinaus glaubt Pagenkopf, dass andere Verkehrsträger mit Strom versorgt werden müssen. Zu diesem Zweck sollten sich die Menschen eher auf Züge als auf Autos und Flugzeuge verlassen, da die meisten Bahnen bereits Strom verbrauchen. Eines Tages hofft er, dass dies auch für Flugzeuge und Schiffe gilt. „Der elektrische Antrieb von Batterien und Brennstoffzellen für Flugzeuge und Schiffe mit kurzer und mittlerer Reichweite wird an Fahrt gewinnen“, sagt er.

Einige Kurzstreckenflugzeuge verwenden bereits Batterieleistung für Kurzstreckenflüge, die nur wenige Passagiere befördern. Und die Industrie hat die Idee des Elektroflugzeugs tatsächlich in vielerlei Hinsicht aufgegriffen, sagt Phil Ansell, Assistenzprofessor für Luft- und Raumfahrttechnik an der Universität von Illinois in Urbana-Champaign. "Derzeit forschen viele verschiedene Branchengruppen intern an Konzepten für Elektroflugzeuge."

Es sind jedoch große Hindernisse zu überwinden, bevor Batterien Flugzeuge routinemäßig antreiben, insbesondere auf längeren Flügen. Derzeitige Batterien sind zu schwer, um Flugzeuge weit zu tragen. Die Forschung muss sich darauf konzentrieren, sie leichter zu machen. Aufgrund dieser Nachteile suchen Wissenschaftler nach anderen Optionen, einschließlich Hybridsystemen, die Batterien mit Kraftstoff koppeln.

Xianguo Li, Professor für Maschinenbau und Mechatronik an der Universität von Waterloo, arbeitet an einem ähnlichen Verfahren, bei dem Batterien mit Brennstoffzellen für Automobile gepaart werden. Er glaubt, dass sein System bis zu zehnmal länger hält als derzeitige Brennstoffzellen und kostengünstig genug hergestellt werden kann, um schließlich konventionelle Gasmotoren zu ersetzen. Das System besteht aus einer Batterie und drei gleich großen Brennstoffzelleneinheiten, die sich je nach Leistungsbedarf untereinander verschieben.

"Während der Fahrt mit niedriger Geschwindigkeit liefert die Batterie die Energie", sagte Li. „Eine der drei Brennstoffzelleneinheiten würde aktiviert, wenn der Batteriestand niedrig oder die Batterieleistung nicht ausreichend ist, und die Brennstoffzellenleistung würde zum Teil zum Fahren und zum Teil zum Laden der Batterie verwendet. Wenn das Fahrzeug schneller wird, werden zwei der drei Brennstoffzellen aktiviert, und bei Volllast werden alle drei Brennstoffzellen aktiviert. “Die Brennstoffzellen würden jedoch wahrscheinlich länger halten, da ein Fahrzeug nur etwa eine volle Leistung benötigt. Drittel der Zeit.

In ähnlicher Weise hat Amir Khajepour, der Waterloo-Kollege von Li, eine neue Ventiltechnologie entwickelt, die den Wirkungsgrad herkömmlicher Verbrennungsmotoren um mehr als 10 Prozent erhöht. Er hat auch ein Batteriesystem entwickelt, das die Wärme nutzt und speichert, die ein Fahrzeug beim Bremsen erzeugt, während es Kühlaggregate und Klimaanlagen im Leerlauf laufen lässt.

"Verbrennungsmotoren werden für viele Jahre die treibende Kraft bei Schwertransporten sein", sagt er. Zusätzlich haben die aktuellen Fahrzeuge, die speziell in Stadtbussen oder Versorgungsflotten eingesetzt werden, eine Lebensdauer von mindestens einem weiteren Jahrzehnt. Jede Technologie, die den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen solcher Fahrzeuge senken kann, wird einen enormen Einfluss darauf haben, das Transportsystem umweltfreundlicher zu machen

Marlene Cimons schreibt für Nexus Media, eine syndizierte Nachrichtenagentur für Klima, Energie, Politik, Kunst und Kultur.

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