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Aus der Bibliothek: Energie + Nachhaltigkeit

Aus der Bibliothek: Energie + Nachhaltigkeit

In diesem englischsprachigen Kapitel werden die Funktionsprinzipien und Herausforderungen von Lithium-Schwefel-Batterien vorgestellt. Zudem zeichnen die Springer-Autoren den historischen Fortschritt nach und diskutieren die zukünftigen Entwicklungen von Li-S-Akkus auf Basis der einzelnen Komponenten.

Nachhaltigkeit ist derzeit ein wichtiges Ziel für die gesamte automobile Wertschöpfungskette. Dafür muss die Automobilindustrie ihre Lieferkette widerstandsfähiger machen, immer CO2-ärmer produzieren und sämtliche ihrer Lieferanten im Auge haben. Unabdingbare Voraussetzung für die Umsetzung ist eine Transparenz über die gesamte Lieferkette. Warum das nicht trivial ist, erläutern Ralf Blessmann und Sven Dahlmeier von Capgemini.

Der Wunsch nach Versorgungsgarantie, Kostensenkung und der Reduktion ethisch fragwürdiger Stoffe wirkt sich fortlaufend auf die Zusammensetzung der Batteriezellchemie aus. Doch inwieweit lässt sich die Batteriezusammensetzung zugunsten übergeordneter politischer Faktoren adaptieren? Wie APL erläutert, bleibt das eine Problemstellung der technischen Machbarkeit.

Da Wasserstoff in der Natur nicht in reiner Form vorkommt, muss er unter Einsatz von Energie hergestellt werden. Zu diesem Zweck werden verschiedene Verfahren angewandt, bei denen unterschiedliche Primärenergiequellen und Wasserstoffverbindungen zum Einsatz kommen, wobei Effizienz und CO2-Emissionen wichtige Bewertungskriterien sind. Die Springer-Autoren um Manfred Klell geben im englischsprachigen Buchkapitel einen Überblick über die wichtigsten Produktionsverfahren. Die elektrolytische Wasserspaltung wird im Detail erörtert.

Springer-Autor Roland Vogt stellt in diesem Buchkapitel theorie- und studienauswertend den CO2-Fußabdruck der wichtigsten Antriebssysteme der automobilen Individualmobilität ganzheitlich gegenüber. Mit dieser Grundlage sollen jenseits von Interessenskonflikten die Fakten und Berechnungssysteme einen sachlichen Vergleich ermöglichen.

Speziell mittelgroße Lkw nutzen beim Volumentransport im leichten Verteilerverkehr ihre Nutzlastkapazität nur unterdurchschnittlich aus und weisen deshalb besonders hohe Emissionen je Tonnenkilometer auf. In einem von der Fraunhofer-Gesellschaft durchgeführten und Ende 2021 abgeschlossenen Projekt haben die Institute ICT, IMM, ISE und LBF speziell für mittlere Lkw im leichten Verteilerverkehr ein ganzheitliches Konzept für nachhaltige Kraftstoff- und Antriebstrangtechnologien entwickelt. Das Buchkapitel fasst die Ergebnisse zusammen.

Mit steigenden Anforderungen an die Lebenszyklusanalyse künftiger Fahrzeuge geraten auch die Umweltauswirkungen der Fertigung und die Ökobilanz der Vorprodukte in das Blickfeld der Automobilhersteller. Besonders stark fallen die Treibhausgasemissionen ins Gewicht, die mit der Herstellung und Verarbeitung von Stahl verbunden sind. Richard Backhaus beschreibt in seinem Artikel Verfahren, die die Stahlproduktion künftig weitestgehend klimaneutral machen.

Soll die Klimatransformation gelingen, muss die deutsche Wirtschaft in den kommenden Jahren Milliarden Euro an Kapital investieren. Dabei werden die Banken und Sparkassen eine entscheidende Rolle spielen. Das hat Auswirkungen auf das Kreditportfolio, die Governance oder den Kundendialog. Einen Überblick liefert Springer-Autor Thomas Mog in diesem Buchkapitel.

Druckluft ist Grundlage etlicher Prozesse in der Industrie. Allerdings ist sie teuer und energieintensiv. Mit leistungsstarker Technik im Verbund mit dem Internet of Things lassen sich Leckagen systematisch erkennen und Gegenmaßnahmen umgesetzt.

Der Einsatz erneuerbarer Energien ist ein wesentlicher Schlüssel, um die Klimabilanz der Umformtechnik zu verbessern. Darüber hinaus müssen jedoch Werkstoffe und Energie effizienter eingesetzt werden. Unterstützen kann dabei ein Berechnungswerkzeug.

Batterieelektroden bestehen zumeist aus einer beschichteten Metallfolie. Ein neues Trockenbeschichtungsverfahren kommt ohne die bislang notwendigen toxischen Lösungsmittel und energieintensiven Trocknungsanlagen aus. Automobil- und Zellhersteller wollen in die Planung erster Pilotanlagen einsteigen.

Im Jahr 2020 stellten Niedersachsen und Bremen den Generalplan Küstenschutz Teil 3 – Schutzdeiche fertig. Mit diesem Plan werden die Küstenschutzstrategie der Länder für die oberhalb der Sturmflutsperrwerke gelegenen gezeitenbeeinflussten Deiche fortgeschrieben und erforderliche Maßnahmen aufgezeigt. Wesentliche Elemente des Plans werden in einem Fachbeitrag eines Springer-Autorenkollektivs um Frank Thorenz vorgestellt.

Zur Bewertung des aktuellen und zukünftigen Risikos von Wassermangel für die Wälder Baden-Württembergs wurden Simulationen mit einem Wasserhaushaltsmodell durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Intensität des Wassermangels seit 1990 zugenommen hat. Hierauf wird in einem Fachbeitrag eines Springer-Autorenkollektivs um Heike Puhlmann eingegangen.

Das Juli-Hochwasser 2021 in Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz hat in den betroffenen Regionen zum Teil zu katastrophalen Schäden und zum Verlust von Menschenleben geführt. Springer-Autor Holger Schüttrumpf liefert für die Fachzeitschrift WASSER UND ABFALL einen ersten Erfahrungsbericht mit Eindrücken aus dem Katastrophengebiet.

Daniel Friedrich erläutert die Materialeigenschaften holzfaserverstärkter Kunststoffe und analysiert, inwiefern sich die sogenannten WPCs auch als struktureller Werkstoff im Bauwesen eignen. Dabei vergleicht er auch die Nutzwerte von WPCs und marktüblichen kunststoffhaltigen Systemen.

In einem Fachbeitrag eines Springer-Autorenkollektivs um Markus Quirmbach wird der Aufbau eines Datenpools für Untersuchungen zum Starkregenverhalten in Nordrhein-Westfalen beschrieben. In dem Projekt „ExUS2020 - Extremwertstatistische Untersuchung von Starkniederschlägen in Nordrhein-Westfalen“ wurden hierfür umfangreiche Niederschlagsmessdaten auf statistische Kennwerte insbesondere zu ihrem Trendverhalten untersucht.

Ein Fachbeitrag von Thomas Gudera beschäftigt sich mit der Frage, ob aufgrund des Klimawandels in Baden-Württemberg eine Veränderung des nutzbaren Grundwasserdargebots zu erwarten ist. Mit Hilfe eines Bodenwasserhaushaltsmodells wurde hierfür die Grundwasserneubildung aus Niederschlag im Zeitraum 1951-2019 simuliert.

Plastik ist getrocknetes Öl und lässt sich bakteriell zu Öl verstoffwechseln. Mit der Thermolyse kann die Depolymerisation bei gezieltem Temperaturmanagement als Craddle-to-Craddle-Prozess beispielsweise mit erneuerbarer Energie verwirklicht werden.

Die Bedeutung von IT-Sicherheit nimmt zu. Unter den Opfern von Hackerangriffen befinden sich auch vermehrt Stadtwerke, Versorgungsunternehmen und Betreiber kritischer Infrastrukturen. Sie müssen einen hohen Aufwand betreiben, um sich gegen Schäden präventiv zu schützen. Dieses Thema beleuchtet Jan Sanders in einem Fachbeitrag.

Lüftungsanlagen versorgen Räume permanent mit frischer, gefilterter Luft und saugen verbrauchte Luft ab, wodurch die Verbreitung von Viren deutlich minimiert wird. Dass sich Luftreiniger oder Luftwäscher aber auch um den Klimaschutz verdient machen, erklärt Marcus Dunst.