Printmagazin TECHNIK und WISSEN - Ausgabe 017

WISSENSWERTES
E-LKW MIT VOLLINTEGRIERTER PHOTOVOLTAIKANLAGE
Ab sofort fährt auf Deutschlands
Strassen ein 18-Tonnen-LKW
mit integrierter
3,5-kW-Peak-Photovoltaikanlage
und Einspeisung in die 800-
V-Traktionsbatterie. Der direkt am
Fahrzeug produzierte Solarstrom kann
5 bis 10 Prozent des LKW-Energiebedarfs
decken.
Die vom Fraunhofer ISE entwickelten,
besonders leichten und robusten PV-
Die in den Kofferaufbau
integrierten Solarmodule
nutzen das gesamte
Dach des Lkw vollständig
aus. Bild: Fraunhofer ISE
12 #017
Modul-Prototypen baute die Sunset
Energietechnik GmbH. Die TBV
Kühlfahrzeuge GmbH integrierte die
Module dann in den Kofferaufbau eines
Framo-Elektro-LKW, der als erstes Demonstrator-Fahrzeug
dient. Damit die
Stromerträge hoch, Material- und Verkabelungsaufwand
aber niedrig sind,
sind die Solarmodule in Serie verschaltet.
Die dadurch entstehenden Spannungen
von bis zu 400 Volt könnten bei
RÖNTGENLINSE ERLEICHTERT BLICK IN NANOWELT
einem Unfall ein Sicherheitsrisiko darstellen.
Um dieses Risiko zu unterbinden,
hat das Fraunhofer ISE eine Trennungsvorrichtung
entwickelt. Sie sitzt
in der Anschlussdose jedes PV-Moduls
und ist in der Lage, die Stromverbindung
im Falle eines Unfalls innerhalb
von Millisekunden dezentral und ohne
zusätzliche Kommunikationskanäle zu
trennen. Im gesamten System liegen
dann nur noch ungefährliche Kleinschutzspannungen
vor.
Der LKW mit Photovoltaiksystem ist
für die Alexander Bürkle GmbH täglich
im Freiburger Umland im Einsatz
und wird nun für ein Jahr regelmässig
geprüft, um die Stromertragsprognose
zu validieren und die Komponenten
unter Realbedingungen zu
überwachen. Des Weiteren begleitet
die Fahrten des Demo-Lastkraftwagens
das Energieprognosemodell
«IVImon» des Fraunhofer-Instituts für
Verkehrs- und Infrastruktursysteme
IVI. Dieses prognostiziert abhängig
vom Verbrauch im Fahrzeug und der
Sonneneinstrahlung für verschiedene
Routen die Reichweite, Ladezeiten
und Stromerzeugung.
www.ise.fraunhofer.de
Forschende am PSI haben eine achromatische Linse
für Röntgenlicht entwickelt. Mit dieser lassen sich
Röntgenstrahlen auch dann gut auf einen Punkt fokussieren,
wenn sie eine gewisse Bandbreite an
Wellenlängen haben. Die Linse soll die Erforschung von Nanostrukturen
mittels Röntgenstrahlen deutlich erleichtern.
Achromatische Linsen setzen sich aus zwei Materialien
zusammen. Das Licht gelangt erst durch das eine Material
und spaltet sich dabei in seine Spektralfarben auf. Danach
wird es durch ein zweites Material geführt, das diesen Effekt
umkehrt. «Dieses Prinzip, das im sichtbaren Bereich
angewandt wird, funktioniert im Röntgenbereich aber
nicht», erklärt Physiker Christian David, Leiter der Forschungsgruppe
für Röntgenoptik und Anwendungen am
Labor für Mikro- und Nanotechnologie des PSI: «Für Röntgenlicht
existieren keine Materialien, die sich in den optischen
Eigenschaften über breite Wellenlängenbereiche so
stark unterscheiden, dass das eine Material den Effekt des
anderen wieder aufheben könnte.»
Statt die Lösung also in der Kombination zweier Materialien
zu suchen, kombinierten die Forschenden zwei verschiedene
optische Prinzipien. «Der Clou war, zu erkennen,
dass wir unserer diffraktiven Linse eine zweite Linse voranstellen
können, die eine refraktive Wirkung hat», so
Adam Kubec, Erstautor der Studie. Er war bis vor kurzem
Forscher in der Gruppe von Christian David und ist nun
Mitarbeiter von XRnanotech, einem Spin-off, das aus der
Röntgenoptik-Forschung des PSI hervorgegangen ist.
Für die Herstellung von diffraktiven Linsen nutzt die Forschungsgruppe
um Christian David etablierte Verfahren
der Nanolithografie. Doch für den zweiten Teil der achromatischen
Linse, die refraktive Struktur, war eine neue
Methode nötig, die erst seit Kurzem verfügbar ist: 3-D-
Druck im Mikrometerbereich. Die Linse soll nun den
Sprung von der Forschungsanwendung zur Röntgenmikroskopie
im kommerziellen Umfeld schaffen. Adam Kubec
ist von deren Erfolg überzeugt: «Die Linse ermöglicht eine
kompakte Röntgenmikroskopie, die Industrieunternehmen
auf ihrem eigenen Areal betreiben können.»
www.xrnanotech.com
www.psi.ch
DEUTSCHE RECHEN-
ZENTREN IMMER
EFFIZIENTER
Der Datenverkehr hat in
den vergangenen Jahren deutlich
zugenommen und wurde
durch die Corona-Pandemie
zusätzlich befeuert. Ob Homeoffice,
Streaming, Künstliche Intelligenz oder
smarte Lösungen für die Industrie: Die
Digitalisierung fast aller Lebens- und
Wirtschaftsbereiche hat zu einem starken
Wachstum der Leistung von Rechenzentren
geführt.
Während die Kapazitäten gemessen
an der IT-Leistung von 2010 bis 2020
bereits um 84 Prozent gestiegen sind,
werden sie in den Folgejahren bis 2025
voraussichtlich noch einmal um rund
30 Prozent anwachsen. Zugleich hat
sich der Energiebedarf deutscher Rechenzentren
und kleinerer IT-Installationen
von 2010 bis 2020 von 10,5 auf
16 Milliarden Kilowattstunden pro Jahr
gesteigert – das entspricht einem Anteil
von 0,6 Prozent am Gesamtenergieverbrauch
in Deutschland 2020. Neben
dem Energiebedarf stieg die Effizienz
der Rechenzentren: Die installierte Rechenkapazität
hat sich pro verbrauchter
Kilowattstunde Strom seit 2010 fast
verfünffacht. Das sind die Ergebnisse
der aktuellen Bitkom-Studie «Rechenzentren
in Deutschland», die vom Borderstep
Institut durchgeführt wurde.
«Rechenzentren und Telekommunikationsnetze
sind das Rückgrat der
Digitalisierung», sagt Bitkom-Hauptgeschäftsführer
Dr. Bernhard Rohleder:
«Nur mit leistungsfähigen Rechenzentren
können wir die dringend notwendige
Digitalisierung von Wirtschaft,
Bildung und Verwaltung vorantreiben
– und nur mit ihnen können wir einen
massiven digitalen Effizienzschub auslösen,
der den CO 2 -Ausstoss etwa bei
industrieller Fertigung, Mobilität, Gebäuden
oder in der Arbeitswelt deutlich
reduziert. Gleichzeitig müssen wir dafür
sorgen, dass der Carbon Footprint
der Rechenzentren kleiner wird, zum
Beispiel durch eine verstärkte Nutzung
der Abwärme oder den Einsatz regenerativer
Energieträger.»
www.bitkom.org
DÜSSELDORF, 21.–24. JUNI
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