Ein Physikkonkret der Deutschen Physikalischen Gesellschaft würdigt den Nobelpreis für Physik 2021. Komplexe Prozesse wie der Klimawandel oder die pandemische Ausbreitung von Viren sind heute durch Methoden der Statistischen Physik beschreibbar. Das hat das Nobelpreiskomitee erkannt und würdigt den in Japan geborenen, amerikanischen Physiker Syukuro Manabe, den deutschen Meteorologen Klaus Hasselmann sowie den italienischen Physiker Giorgio Parisi in diesem Jahr mit dem Nobelpreis für Physik. Alle drei haben wesentlich zum Verständnis komplexer Systeme beigetragen.
Von der Vortrefflichkeit der Arbeiten von Parisi, dem eine Hälfte des Nobelpreises zugesprochen wurde, ist die Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) schon lange überzeugt: Bereits im Jahr 2011 verlieh sie ihm die Max-Planck-Medaille – das ist die höchste Auszeichnung der DPG für herausragende Leistungen auf dem Gebiet der theoretischen Physik.
Die Deutsche Physikalische Gesellschaft e. V. (DPG), deren Tradition bis in das Jahr 1845 zurückreicht, ist die älteste nationale und mit rund 55.000 Mitgliedern auch mitgliederstärkste physikalische Fachgesellschaft der Welt. Als gemeinnütziger Verein verfolgt sie keine wirtschaftlichen Interessen. Die DPG fördert mit Tagungen, Veranstaltungen und Publikationen den Wissenstransfer innerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft und möchte allen Neugierigen ein Fenster zur Physik öffnen. Besondere Schwerpunkte sind die Förderung des naturwissenschaftlichen Nachwuchses und der Chancengleichheit. Sitz der DPG ist Bad Honnef am Rhein. Hauptstadtrepräsentanz ist das Magnus-Haus Berlin. Website: http://www.dpg-physik.de
Der Forschungsschwerpunkt Energiesystem Stadt bündelt Werkzeuge für die urbane Energiewende. Fraunhofer IEE
Städte sind für das Gros der CO2-Emissionen verantwortlich. Mit ihrer komplexen Infrastruktur und dem hohen Energiebedarf bieten sie zugleich auch große Chancen für die Umsetzung von Klimaschutzmaßnahmen. Das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE bündelt nun mit Abschluss der Aufbauphase des Forschungsschwerpunkts »Energiesystem Stadt« seine Beratungsangebote und Werkzeuge für die urbane Energiewende. Der Fokus liegt auf der Verzahnung von technologischen, ökonomischen und planerischen Aspekten und einer zentralen Anlaufstelle für Kommunen, Immobilienwirtschaft, Versorger, Industrie und Planer. Am 9. Dezember 2021 findet dazu eine Expert-Web-Session statt.
»Städte bergen enorm große Potenziale für Klimaschutzmaßnahmen, da sich hier bei Energieeffizienz und -erzeugung zahllose Synergieeffekte herbeiführen lassen«, sagt Dr. Dietrich Schmidt, Abteilungsleiter Thermische Energiesystemtechnik beim Fraunhofer IEE in Kassel. »Als erfahrener Partner aus der Wissenschaft unterstützen wir die Akteure, diese Chancen zu nutzen: Mit unseren im Forschungsschwerpunkt »Energiesystem Stadt« entwickelten und in der Praxis erprobten Angeboten helfen wir ihnen dabei, integrierte Systeme für eine klimafreundliche Energieversorgung aufzubauen.«
Das Hessische Ministerium für Wissenschaft und Kunst hat das Fraunhofer IEE beim Aufbau des Kompetenzfeldes »Energiesystem Stadt« in den vergangenen drei Jahren mit insgesamt sechs Millionen Euro gefördert.
Im Rahmen dieses Schwerpunktthemas haben die Fraunhofer-Forscher zahlreiche Projekte im Bereich der urbanen Energiewende erfolgreich umgesetzt – von Potenzialanalysen über die technische und wirtschaftliche Konzeption zeitgemäßer Versorgungssysteme und -angebote bis hin zur betrieblichen und ökonomischen Optimierung bestehender Infrastrukturen. Mit diesen Kompetenzen und Erfahrungen liefern die Kasseler Fraunhofer- Forscher Lösungen und Instrumente für die unterschiedlichsten Aufgabenstellungen in Quartieren, Städten und Ballungszentren.
Werkzeugkasten für die urbane Energiewende
Die Transformation städtischer Energiesysteme beginnt mit der Definition des Bilanzraumes sowie der Ziele. Dann erfolgt das Erfassen des Status Quo. Auf dieser Basis werden Geschäftsmodelle entwickelt, Szenarien simuliert und die Umsetzung geplant. Das Vorhaben wird realisiert und ein Monitoring etabliert. Über den laufenden Vergleich der erhobenen Werte mit den zuvor festgelegten Sollwerten lässt sich im Nachgang gewährleisten, dass die eingangs definierten Ziele in der Praxis zuverlässig erreicht werden.
In allen Schritten dieses Prozesses stehen die Fraunhofer-Experten den Projektverantwortlichen als kompetente Berater zur Seite. Für die Umsetzung bietet das Fraunhofer IEE eine Vielzahl aufgabenspezifischer Werkzeuge – etwa InvestSCOPE für die Berechnung der Wirtschaftlichkeit unterschiedlicher Transformationspfade, EnergyANTS für die zeitliche und räumliche Simulation von Energiesystemen, EnergyPilot für Energiemanagement und Betriebsoptimierung, Pandaplan für Detailplanung und Betrieb von Strom-, Gas- und Wassernetzen, beeDIP für die Netzführung oder EnergyConnect für Virtuelle Kraftwerke.
Planung der Wärmeversorgung von Quartieren und Städten
Einen besonderen Stellenwert im Werkzeugkasten des Fraunhofer IEE hat EQ -City, ein Instrumentenbündel für die Planung der Wärmeversorgung von Quartieren und Städten. Mit EQ-City können kommunale Experten, Versorger oder Planer verschiedene zentrale wie dezentrale Versorgungskonzepte vergleichen und bewerten, sowie direkt eine Auswertung zur Vorlage bei Entscheidungsträgern erhalten Ebenso ermöglicht die Lösung eine einfache und effiziente Vorplanung speziell von leitungsgebundenen Systemen für die Wärmeversorgung.
So unterstützt EQ-City die Experten unter anderem bei der Wärmebedarfsermittlung von Neubau- und Bestandsquartieren sowie bei der Auslegung der leitungsgebundenen Wärmeversorgung oder von Einzellösungen mit Speichern und Technologien der Sektorenkopplung. Des Weiteren lassen sich mit EQ-City Energieflüsse und Umweltfaktoren bilanzieren und bewerten, umfassende Wirtschaftlichkeitsanalysen vornehmen und mittels detaillierter Nutzwertanalysen Systemvergleiche durchführen.
Experimentierfeld für die Fern- und Nahwärme
Mit dem District LAB bietet das Fraunhofer IEE zudem Netzbetreibern, Versorgern, Systemplanern und Komponenten-Herstellern umfangreiche Experimentier- und Testmöglichkeiten für die leitungsgebundene Wärmeversorgung. Mit Unterstützung der Fraunhofer-Forscher können sie hier Lösungen, Produkte und Betriebsmodelle experimentell entwickeln, untersuchen und validieren.
»Im Kern besteht das District LAB aus einem flexiblen Testnetz mit angeschlossenen Versuchs- und Prüfständen für Quartiers-Wärmeerzeuger sowie einer Teststrecke für Experimente mit Rohrleitungen. Durch mehrere Hardware-in-the-Loop-Einheiten sowie ein digitales Leit- und Regelungssystem lassen sich die Betriebszustände zu jedem Zeitpunkt exakt einstellen und messtechnisch erfassen«, erläutert Dr. Anna Kallert, Abteilungsleiterin Thermische Energiesystemtechnik.
Kommunikation und Kollaboration
Eine zentrale Voraussetzung für das Gelingen einer urbanen Energiewende ist, alle relevanten Akteure eng in die Diskussions- und Entscheidungsprozesse einzubinden. Deshalb legt das Fraunhofer IEE in der Prozessbegleitung besonderes Augenmerk auf die planerischen und kommunikativen Aspekte der Transformation: Ein geführter Entscheidungsprozess und innovative, erprobte Kommunikations- und Kollaborationsformate wie zum Beispiel Decision Theater machen es möglich, gemeinsam bessere Entscheidungen zu treffen.
Kontaktierung von Laborzellen für die Untersuchung der elektrochemischen Leistungsfähigkeit von Aluminium-Ionen-Batterien (AIB) am Fraunhofer-Technologiezentrum Hochleistungsmaterialien THM in Freiberg. Ulrike Wunderwald / Fraunhofer IISB
Im Projekt ALBATROS entwickelt ein Konsortium aus Forschung und Industrie die Aluminium-Ionen-Batterie (AIB) weiter. Dabei stehen die Abläufe in der Batteriezelle und an den Grenzflächen zwischen Elektroden und Elektrolyt besonders im Fokus. Aluminium-Ionen-Batterien besitzen ein hohes Potenzial im Hinblick auf Sicherheit, Zyklenfestigkeit und Laderate. Die Aluminium- Ionen-Technologie bietet auch Vorteile hinsichtlich Fertigungskosten, Rohstoffverfügbarkeit und Recycling. Konsortialpartner im Batterieprojekt ALBATROS sind Fraunhofer IISB, IoLiTec GmbH, DECHEMA-Forschungsinstitut und das Institut für Anorganische Chemie der Technischen Universität Bergakademie Freiberg.
Das Konsortium im Projekt ALBATROS fokussiert sich auf eine substanzielle Weiterentwicklung der Aluminium-Ionen-Batterie. Das Akronym steht für „Alternative Materialsysteme für stationäre Batteriespeicher auf Basis von Aluminium als Anodenmaterial zur Substitution kritischer Rohstoffe“. Ziel des Projektes ist es, ein umfassendes Grundlagenverständnis für die Abläufe in der Batteriezelle und insbesondere an den Grenzflächen zwischen Elektroden und Elektrolyt zu schaffen. Die neuartige aluminium-basierte Zellchemie besitzt ein vielversprechendes Potenzial hinsichtlich Sicherheit, Zyklenfestigkeit und Laderate. Besonders relevant ist dabei der Verzicht auf kritische Rohstoffe, wie beispielsweise Lithium, Nickel oder Cobalt. Innerhalb des Projekts ALBATROS arbeiten das Fraunhofer IISB (Erlangen / Freiberg), die IoLiTec GmbH (Heilbronn), das DECHEMA- Forschungsinstitut (DFI, Frankfurt am Main) und das Institut für Anorganische Chemie der Technische Universität Bergakademie Freiberg zusammen. Das Projekt ALBATROS wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.
Für stationäre elektrische Speicher wird eine deutliche Bedarfssteigerung prognostiziert. Schon heute lässt sich absehen, dass dieses starke Wachstum nicht mit den herkömmlichen Batterietechnologien zu decken ist. Gerade hinsichtlich der bislang eingesetzten kritischen Rohstoffe und der Kosten für Batteriespeicher sind zeitnah Alternativen zu den etablierten Zellchemien gefragt. Eine vielversprechende Option ist die Aluminium- Ionen-Batterie (AIB). Erste Funktionsmuster wurden bereits am Technologiezentrum Hochleistungsmaterialen (THM) des Fraunhofer IISB in Freiberg vorgestellt (siehe Infolinks).
Verglichen mit Blei-Säure- oder Li-Ionen-Batterien bietet die Aluminium- Ionen-Technologie deutliche Vorteile insbesondere in Bezug auf Fertigungskosten und Rohstoffverfügbarkeit. Aber auch im Hinblick auf das Gefährdungspotential und die Wiederverwertbarkeit können Aluminium-Ionen- Batterien durch den Einsatz nicht-brennbarer Elektrolyte eine durchaus überzeugende Alternative sein. Für die AIB lassen sich preisgünstiges Aluminium sowie Graphit als Elektroden-materialien verwenden. Die Elektrolyte basieren auf sogenannten ionischen Flüssigkeiten und ermöglichen im Zusammenspiel mit den übrigen Materialien überhaupt erst den reversiblen Ladevorgang der Aluminium- Ionen-Batterie. Mit der sehr hohen Zyklenstabilität von über 20.000 Zyklen und Laderaten von mehr als 150 C bergen weiterentwickelte Aluminium- Graphit-Systeme ein enormes Potential für zukünftige Anwendungen. Die Nichtentflammbarkeit der Komponenten und des Elektrolyten macht die AIB dabei zu einer sicheren Speichervariante, zum Beispiel für Strom aus fluktuierenden regenerativen Energiequellen.
Bis zur Markteinführung der AIB bedarf es allerdings noch weiterer wissenschaftlicher Vorarbeiten. Eine besondere Herausforderung ist dabei das stark korrosive Verhalten der bisher in der AIB eingesetzten Elektrolyten. Bevor anwendungsrelevante Prototyp-Zellen für Tests zur Verfügung stehen, müssen umfangreiche Materialqualifizierungen, Prüfungen und Zertifizierungen durchgeführt werden. Für die theoretische Fundierung der neuartigen Zellchemie konzentrieren sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf die grundlegenden chemischen Mechanismen und materialspezifische Einflussgrößen. Unter anderem werden dafür die kinetischen Parameter der Aluminium-Auflösung und -Abscheidung auf der Aluminium-Anode für unterschiedliche Elektrolytzusammensetzungen untersucht. Ebenso steht der Ein- und Austrag von Ladungsträgern in bzw. aus der Graphit-Matrix im Fokus. Das schließt auch gezielte Analysen der Spezies der Ladungsträger ein. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Untersuchung von Selbstentladungsprozessen. Dieser Effekt ist für spätere Anwendungen von besonderem Interesse.
Die gewonnenen Erkenntnisse sind die unverzichtbare Basis für die Auslegung, Weiterentwicklung und Optimierung anwendungsnaher und nachhaltiger AIB-Speichersysteme. Hierbei wird als realistischer erster Schritt eine Anwendung in stationären elektrischen Speichersystemen angestrebt. So kann die Aluminium-Ionen-Batterie ein essentieller Baustein für den Ausbau der dringend benötigten Speicherkapazitäten sein und zum Erfolg der Energiewende beitragen. Das Projekt ALBATROS leistet elementare Beiträge für die Realisierung effizienter, langlebiger, kostengünstiger, umweltverträglicher und gut recycelbarer Batteriekomponenten.
Projekt ALBATROS wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.
Fraunhofer THM
Das Fraunhofer Technologiezentrum für Hochleistungsmaterialien THM ist eine Forschungs- und Transferplattform des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB und des Fraunhofer- Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS. Im Rahmen von Industrieaufträgen und öffentlich geförderten Projekten werden gemeinsam Halbleiter- und Energiematerialien in neue Anwendungen überführt, unter besonderer Berücksichtigung des zukünftigen stofflichen Recyclings. Ein Schwerpunkt der Arbeiten am Fraunhofer THM sind die Analyse und die Entwicklung von nachhaltigen Batteriesystemen mit verbesserter Ökobilanz und Rohstoffverfügbarkeit im Vergleich zu etablierten Batterietechnologien.
Fraunhofer IISB
Intelligente leistungselektronische Systeme und Technologien – unter diesem Motto betreibt das 1985 gegründete Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB angewandte Forschung und Entwicklung zum unmittelbaren Nutzen von Wirtschaft und Gesellschaft. Mit wissenschaftlicher Expertise und umfassendem System-Know-how unterstützt es weltweit Kunden und Partner dabei, aktuelle Forschungsergebnisse in wettbewerbsfähige Produkte umzusetzen, zum Beispiel für Elektrofahrzeuge, Luftfahrt, Produktion und Energieversorgung.
Seine Aktivitäten bündelt das Institut in den zwei Geschäftsbereichen Leistungselektronische Systeme und Halbleiter. Dabei deckt es in umfassender Weise die vollständige Wertschöpfungskette vom Grundmaterial über Halbleiterbauelemente-, Prozess- und Modultechnologien bis hin zum kompletten Elektronik- und Energiesystem ab. Als europaweit einzigartiges Kompetenzzentrum für das Halbleitermaterial Siliziumkarbid (SiC) ist das IISB Vorreiter bei der Entwicklung hocheffizienter Leistungselektronik auch für extreme Anforderungen. Mit seinen Systemen setzt das IISB immer wieder Benchmarks in Energieeffizienz und Leistungsfähigkeit. Durch die Integration intelligenter datenbasierter Funktionalitäten werden kontinuierlich neue Anwendungsszenarien erschlossen.
Das IISB hat rund 300 Mitarbeitende. Der Hauptstandort ist in Erlangen, ein weiterer Standort befindet sich am Fraunhofer-Technologiezentrum Hochleistungsmaterialien (THM) in Freiberg. Das Institut kooperiert eng mit der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und ist Gründungsmitglied des Energie Campus Nürnberg (EnCN) sowie des Leistungszentrums Elektroniksysteme (LZE). In gemeinsamen Projekten und Verbänden arbeitet das IISB mit zahlreichen nationalen und internationalen Partnern zusammen.
An der Hotelfachschule beinhaltete der Servicekurs auch Getränkegläserkunde. Einerseits war das zum Verzweifeln, andererseits schien es irgendwie logisch, dass man den Wein, die Liköre und die Spirituosen im richtigen Glas serviert. Das passende Glas für den edlen Burgunder wie für den weltberühmten Bordeaux. Dann das Gobelet für den Chasselas aus dem Lavaux und das Elsässerweinglas für den Gewürztraminer. Die Champagnerflûte oder der Schaumweinkelch, das Südweinglas für Porto, Malaga und Marsala. Dann die unzähligen Gläser für die Spirituosen. Vom bauchigen Cognacschwenker bis hin zum gestylten Grappa Glas. Nicht zu vergessen den berühmten Whisky Tumbler oder die diversen Cocktailgläser. So könnte ich Ihnen noch weitere Spezialgläser aufzählen.
Trinkgläser Soriment
Allerdings kann man mit derlei Anschaffungen das Haushaltsbudget arg strapazieren. Auch bei uns gehörte es damals bei den sehr häufigen Einladungen zum guten Ton, die Getränke im dazu passenden Outfit zu servieren. Da brachten wir es doch häufig bei insgesamt acht Gläsern pro Gast bis auf 60 Gläser total. Bei jedem Markenwechsel beim Wein wurde wieder das Glas angepasst, ja, und diese mussten dann auch alle wieder gewaschen werden. Und Kristallgläser gehören definitiv nicht in die Maschine.
Trinkgläser Soriment
Selbst in den Restaurants (ausgenommen in den gehobenen Gourmettempeln) sind heute jedoch, vor allem für die Weine, exklusive Universalgläser im Einsatz. So auch bei uns zu Hause. Champagnerglas, Weissweinglas, Rotwein-Universalglas, Wasserglas. Punkt.
Tipp: Universale Gläser
Trinkgläser Soriment
Man kann sich also für die Weine auf vier bis fünf Gläser beschränken und muss nicht zehn verschiedene Gläser kaufen, um einen optimalen Weingenuss erleben zu können. Für den Rotwein das grössere (etwas bauchige) Glas und für den Weisswein das kleinere.
Edel Besteck Koffer
Auch bei den Likör- und Spirituosengläsern gibt es «Universale». Für alle gilt: Die optimale Qualität gehört ins Glas. Noch ein letzter Tipp für zu Hause, um den Aufwand zu minimieren. Sie planen eine kulinarische Italien-, Spanien- oder Frankreich-Reise. Möchten dabei vier Weine vorstellen. Die erste Flasche ist ausgetrunken. Nun dürfen Sie die neuen Weine in den vorherigen Gläsern servieren. Denn diese sind ja «angeweint» (aviné).
Edelbesteck Set
Diese Idee gilt selbstverständlich nur für zu Hause und unter Freunden. In der Beiz hat man ja (noch) für den Mehraufwand beim Auswechseln der Gläser die Mitarbeiter. Letztendlich zählt die Gastfreundschaft und nicht die Anzahl der Gläser. So gebe ich Ihnen Recht, dass das Haushaltsbudget nicht mit unnötigen Luxusanschaffungen überstrapaziert werden sollte. Auch nicht mit Besteck. Weniger ist mehr, und auch der aufwendige Abwasch wird wesentlich erleichtert.
Und wie steht es mit den Wunschkonzerten bei Einladungen?
Edles Gold Besteck
Ein brandaktuelles Thema welches die Einladenden sehr nerven kann. Was nicht unbedingt zur Vorfreude eines gemeinsamen Essens beiträgt. Also packen wir das Thema an. Als meine Frau und ich nach 30 Jahren den Beruf als Gastgeber und unsere Karriere als Wirtepaar endgültig aufgaben, war unser Freundeskreis logischerweise riesengross. Und wir hatten die Zeit, ab und zu private Einladungen zu gestalten. Die Erwartungen waren dementsprechend hoch und der damit verbundene Aufwand war es ebenso. Zum Teil kannten wir die kulinarischen Vorlieben der Gäste und kochten mit viel Liebe unsere Vier- bis Fünf-Gänge-Menüs.
Trinkgläser Soriment
Es gab, was es gab. Allerdings liessen wir uns kaum auf kulinarische Eskapaden ein und servierten Innereien oder Meeresfrüchte nur für die Gäste, die diese Spezialitäten über alles liebten. Einmal, ich erinnere mich noch gut, gab es als Vorspeise ein Carpaccio vom Kalbszünglein, nach dem Rezept von Elfie Casty, beliebte Kochbuchautorin in den 1980ern und 90ern. Bei einem Gast kam das Gericht aber gar nicht gut an – Zunge, um Himmels willen! Und einmal wiederum servierten wir ein Stroganoff mit Lammfleisch – der Gast, der sonst kein «Schöfig’s» ass, war in diesem Fall begeistert.Vegetarische oder vegane Vorlieben waren noch kaum ein Thema. Allergien ebenso wenig. Und heute? Ist es salonfähig geworden, nicht mehr alles essen zu wollen oder zu können. Doch wie gehen Gast und Gastgeber am besten damit um?
Das Menü besprechen
Trinkgläser Soriment
Wir waren kürzlich bei einer begnadeten Kochfrau eingeladen. Gleich beim Apéroschwärmte sie vom vorbereiteten Menü. Hausgemachte Pfifferling-Terrine, klare Kraftbrühe mit Steinpilzen, Hirsch-Carpaccio mit Feldnüsslisalat und dann Rehrücken mit Beilagen vom Wild. Meine Frau tat kund, kein rohes Fleisch zu essen, mit der Bitte, auch den Rehrücken nicht zu saignant serviert zu bekommen. Kein Problem: Es gab nur Nüsslisalat und wunderbar à point gebratenes Fleisch.
So mein Rat:
Sie dürfen sich vorher erkundigen, was es zu essen gibt. Sie dürfen sagen, was Sie gar nicht mögen. Bei besonders empfindlichen Gästen kann das Menü diesen auch beizeiten (wegen des Einkaufens) zur «Vernehmlassung» geschickt werden. Dann ist es den Gästen möglich, höflich zu intervenieren, sollte etwas gar nicht gefallen. Etwas komplizierter wird es, wenn Allergien im Spiel sind. Hier das Menü vorher ganz genau absprechen.
Mein Fazit lautet:
Besteck Garnitur
Letztendlich geht es bei Privateinladungen um ein gemütliches Zusammensein. Da ist weniger oft mehr. Gschwellti und eine Käseplatte munden vielen Menschen wie auch Raclette oder Fondue. Oder eine feine Suppe. Oder einen Gemüsekuchen. Großmutters Küche kommt in der Regel auch gut an. Seien wir ehrlich. Mehrheitlich kennt man seine Gäste. Unter kulinarisch Gleichgesinnten beispielsweise kann man auch getrost Vegetarisches oder Veganes für alle auftischen. Bon Appetit und viel Spass beim Gläser spülen.
