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Tag der Luft- und Raumfahrt: Aufgefangene Energie, ein Leben ohne Stau und ein Weltrekordversuch

CWS-Testanlage für Thermochemische Speicher
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Donnerstag, 12. September 2013

DLR-Energie-, Verkehrs- und Werkstoff-Forschung

Energie sollte dann zur Verfügung stehen, wenn wir sie brauchen. Am Tag der Luft- und Raumfahrt zeigen DLR-Energieforscher, wie sie mit neuartigen Speichern Energie effizient auffangen können. Die DLR-Solarforscher demonstrieren, wie viel Kraft in der Sonne steckt und wie sie diese Energie in Sonnenkraftwerken nutzbar machen. Wenn sich Menschen von A nach B bewegen, wollen sie das schnell und bequem machen. Wie das auch in Zukunft, vielleicht sogar mit weniger Stau möglich ist, stellen Verkehrswissenschaftler im DLR vor. Die DLR-Werkstoffforscher wollen am 22. September 2013 demonstrieren, dass ein 15 Tonnen schwerer LKW an einer EC-Kartengroßen Klebefläche über eine Stunde in der Luft bleiben kann. Im Institut für Werkstoff-Forschung können die Besucher ultraleichte und extrem stabile Materialien kennenlernen.

Weltrekordversuch: EC-Kartengroße Klebefläche hält LKW in der Luft

Ab 13.00 Uhr wollen die DLR-Werkstoff-Forscher am Tag der Luft- und Raumfahrt einen Weltrekord aufstellen: Mit einem im DLR entwickelten Verfahren werden zwei etwa EC-Kartengroße Stahlbolzen (sieben Zentimeter Durchmesser) miteinander verklebt. Allein an dieser Klebefläche gehalten, soll ein 15 Tonnen schwerer LKW eine Stunde lang an einem Mobilkran in der Luft schweben.

Strom aus Wärme

Thermoelektrische Materialien können Wärme direkt, ohne mechanisch bewegte Teile, in Strom umwandeln. Forscher am Institut für Werkstoff-Forschung arbeiten daran, diese Materialien effizienter zum Einsatz zu bringen. Am Tag der Luft- und Raumfahrt zeigen sie, wie ein Thermoelektrischer Generator mit der Wärme einer Kerze eine Modell-Eisenbahn antreibt. Dieser Effekt funktioniert auch umgekehrt, durch elektrische Energie können Thermoelektrische Elemente Wärme an verschiedene Orte pumpen und diese so wärmer oder kälter machen. An einer Versuchsanlage können die Besucher diese Kälte ertasten.

Ultraleicht und extrem stabil: Aerogele

Aerogele sind extrem leichte Feststoffe, meist Silicate, die bis zu 98 Prozent aus Poren, also aus Luft, bestehen. In Verbindung mit Beton oder anderen Stoffen ist es den Werkstoff-Forschern gelungen, aus Aerogelen extrem feste und gut isolierende Materialien herzustellen. Wie leicht und vielfältig diese Materialien sind, zeigen die Wissenschaftler im Gebäude des Instituts für Werkstoff-Forschung. Im Vortragsprogramm im großen Hörsaal des DLR demonstrieren zwei Forscherinnen im "Science Slam" wie Aerogele hergestellt werden. In dieser 10-minütigen Wissenschaftsshow mit dem Titel: "Resorcin-Formaldehyd-Aerogele kochen(d) leicht gemacht" geht es lustig, turbulent und informativ zu.

Idealer Langzeitspeicher mit hoher Energiedichte im CeraSTorE

Die gar gekochten Nudeln kommen vom Herd auf den Tisch - die Hitze der noch heißen Herdplatte verpufft. So ähnlich geschieht dies auch bei vielen Industrie-Prozessen. Damit Wärmeenergie nicht verloren geht, sondern aufgefangen und wieder eingesetzt werden kann, entwickeln DLR-Energieforscher intelligente Speicheranlagen, die Wärmeenergie aufnehmen und bei Bedarf wieder zur Verfügung stellen. Am Tag der Luft- und Raumfahrt können die Besucher im Kompetenzzentrum für Keramische Werkstoffe und thermische Speichertechnologien "CeraStorE" einen thermochemischen Speicher besichtigen, der mit Hilfe von Kalk Wärmeenergie in chemische Energie umwandeln kann. Der Vorteil des Kalk-Speichers: Er kann durch die chemische Reaktion pro Kubikmeter große Mengen an Wärmeenergie aufnehmen. Zudem ist er ein idealer Langzeitspeicher, der die zuvor eingebrachte Energie erst dann abgibt, wenn wieder Wasserdampf hinzugeführt wird. Die Wärmeenergie, die bei einer solchen Reaktion freigesetzt wird, machen die Forscher mit einer Wärmebildkamera in einem Demonstrationsversuch sichtbar. Neben dem Kalk-Speicher stellt das DLR-Institut für Technische Thermodynamik weitere Speichermaterialien und -technologien vor. Hochtemperatur-Wärmespeicher können in bestehenden Gas- und Dampfkraftwerken zum Einsatz kommen, ebenso wie in Solar- und Druckluftkraftwerken und bei der Kraftwärmekopplung. Mit Hilfe von Speichern können Verbraucher somit Strom oder Wärme dann abrufen, wenn sie diese wirklich benötigen.

Keramische Faserverbund-Werkstoffe sind ebenso robust wie metallische Werkstoffe, dabei halten sie deutlich höhere Temperaturen aus und sind wesentlich leichter. Sie sollen unter anderem in Brennkammern von Gasturbinen zum Einsatz kommen, wodurch die Temperatur im Innern der Brennkammern weiter gesteigert und Kühlluft gespart werden kann. Im CeraStorE-Gebäude können die Fertigungsanlagen für diese Materialien besichtigt werden.

Wie Sonnenstrahlen ins Kraftwerk kommen

Wie funktioniert ein Sonnenkraftwerk? Das erfahren die Besucher beim DLR-Institut für Solarforschung. Die Wissenschaftler hier arbeiten an großen Solarkraftwerken, bei denen Spiegel die Strahlen der Sonnen einfangen und auf einen Punkt beziehungsweise eine Linie fokussieren. Mit dieser Wärmeenergie - bis zu 500 Grad Celsius - wird Wasser zu Wasserdampf erhitzt und damit eine Turbine angetrieben. Am DLR-Sonnenofen in Köln konzentrieren die Wissenschaftler die Sonnenstrahlen eines zirka 60 Quadratmeter großen Spiegels auf eine Fläche von zehn mal zehn Zentimeter. Die so konzentrierte Sonnenenergie erzeugt Temperaturen mit denen mühelos ein Tresor aufschmolzen werden kann. Die Forscher nutzen diese Energie und entwickeln unter anderem ein Verfahren zur Wasserstoffherstellung. Welche Kraft konzentrierte Sonnenstrahlen tatsächlich haben, zeigen die Solarforscher an einem schüsselförmigen Spiegel, der - vorausgesetzt die Sonne scheint - Münzen zum Schmelzen bringt. Zu einer wesentlichen Aufgabe der DLR-Solarforscher gehört das Testen der Qualität der riesigen Spiegel, ehe diese in Solarkraftwerken zum Einsatz kommen. Am Tag der Luft- und Raumfahrt geben die Forscher Einblick in diese Arbeit. Zu sehen sind auch die bis zu sechs Meter hohen Parabolspiegel, die zum Beispiel in Solarkraftwerken in Spanien, den USA, Asien und Nordafrika die Sonnenstrahlung einfangen.

Weniger Staus im Straßenverkehr

Egal ob auf der Schiene, in der Luft oder auf der Straße, wir wollen sicher, schnell, preisgünstig und möglichst ohne Schäden für Mitmenschen und Umwelt von A nach B reisen. Verkehrsforscher im DLR arbeiten daran, dass dies in Zukunft noch besser möglich wird. Peter Wagner wird in einem Vortrag am Tag der Luft- und Raumfahrt vorstellen, wie Staus auf der Straße vermeiden werden können. Bei der Lösung des Problems helfen unter anderem Helfersysteme für den Autofahrer und Satellitenaufnahmen mit denen der Verkehr richtig gemanagt werden kann. Welche Lösungen die Forschung hier anbietet, erfahren Sie im großen Hörsaal des DLR-Casinos um 15.00 Uhr.

Wie komplex schon die Ampelsteuerung an einer einzigen Kreuzung ist, können die Besucher in einem "Ampelspiel" am Stand des DLR-Instituts für Verkehrssystemtechnik (zwischen dem Gebäude der Raumfahrtmedizin und dem :envihab-Gebäude) selbst ausprobieren. Ziel der Computer-Simulation ist es, die Ampeln an der Kreuzung so zu schalten, dass Fahrzeuge mit einem minimalen Energieverbrauch die Kreuzung passieren können. Wann immer ein neuer Rekord erzielt wurde, darf man sich in eine Bestenliste eintragen.