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Ideen zum Klimaschutz
Die Dringlichkeit der Reduktion von CO2-Emissionen zeigt z.B. die CO2-Uhr des MCC in Berlin; lange Zeit haben Politiker zu wenig unternommen, sodass kurzfristig eine rein technologische Lösung des Problems nicht mehr machbar erscheint und zumindest vorübergehend eine Senkung des Lebensstandard wohl unausweichlich sein wird.
Dennoch seien nachfolgend ausschließlich technische Maßnahmen aufgeführt:
- Autonome Energieversorgung in Deutschland: Es gibt Studien, die zeigen, dass nur 2,5% der Fläche benötigt würden: https://www.pv-magazine.de/2018/10/16/neue-studie-deutschland-hat-genug-flaeche-fuer-100-prozent-strom-aus-erneuerbaren-energien/
- Unter der realistischen Annahme, dass Solarmodule im Jahresmittel eine Leistungsdichte von 100 W/m^2 * 20% (Wirkungsgrad) = 20 W erreichen (jährliche Sonneneinstrahlung von 1.000 kWh/m^2) , genügen 6,5% der Landesfläche um den aktuellen Primärenergiebedarf nur mit Solarstrom zu decken. Diese Fläche ist ca. so groß wie jene, die zurzeit für den Anbau von Energiepflanzen genutzt wird (ca. 6,5%). Diese Art der Sonnenenergienutzung weist aber gegenüber der Photovoltaik einen um eine Größenordnung niedrigeren Wirkungsgrad auf. Der Anteil von PV-geeigneten Dachflächen an der Gesamtfläche beträgt 0,65% (Quelle: Solarstrom vom Dach reicht für die ganze Welt; zum Vergleich: Gesamtfläche für Siedlung und Verkehr: 14%).
- Speicherung von Wasserstoff, im Idealfall gewonnen aus der Elektrolyse von Wasser, in Kavernen analog zur bereits praktizierten Einlagerung von Erdgas in Salzkavernen (aus denen sich Deutschland für neun Monate versorgen könnte). Um Dunkelflauten zuverlässig zu überbrücken sei eine Speicherkapazität von 36 TWh elektrischer Energie erforderlich (Quelle: Storage requirements in a 100% renewable electricity system: Extreme events and inter-annual variability; zum Vergleich: Der deutsche Nettostromverbrauch in 2022 betrug rund 480 TWh).
- Speicherung von Wärme in unterirdischen Wasservorkommen. Diese ist bis jetzt aus rechtlichen Gründen (noch) nicht möglich, im Gegensatz zu Erdbecken-Wärmespeichern. In Deutschland wird der erste in Meldorf errichtet. Wärme aus Wärmespeichern ließe sich mit einem Wirkungsgrad von ca. 5% in Strom verwandeln.
- CO2-neutrale Gewinnung von Wasserstoff aus Erdgas, bei der der Kohlenstoff in reiner Form anfällt; der so gewonnene Wasserstoff wird auch als türkiser Wasserstoff bezeichnet; diese Produktionsweise ist aber wegen Methan-Emissionen bei der Förderung und dem Transport nur in der Theorie klimafreundlich (siehe: "Türkiser" Wasserstoff mit kritischer Klima-Bilanz)
- Transport von Wasserstoff in schwer entflammbarem Öl:
https://www.deutscher-zukunftspreis.de/de/nominierte/2018/team-3
(für eine Umstellung von LKW, Dieselloks und Schiffen auf Wasserstoffantrieb) - Mit Wasserstoff betriebene Dieselmotoren:
https://bizz-energy.com/keyou_will_diesel_motoren_auf_wasserstoff_umruesten
Der Wirkungsgrad liegt mit 44% unter dem von Brennstoffzellen (60%); dafür entfiele der Zusatzakku, den Brennstoffzellen benötigen, um auch Lastspitzen abdecken zu können.
- Synthese von Kraftstoffen für einen klimaneutralen Weiterbetrieb der noch vorhandenen PKW mit Benzin- und Dieselmotor. Für größere Flugzeuge und Schiffe werden wegen der nötigen Energiedichte auch längerfristig Flüssigbrennstoffe benötigt werden (www.sunfire.de/de).
- Stahlproduktion mittels Wasserstoff (https://www.deutschlandfunk.de/stahlindustrie-wasserstoff-statt-koks-und-kohle.697.de.html?dram:article_id=429977)
- Zementherstellung ohne CO2-Freisetzung: https://www.trendsderzukunft.de/neue-technik-ermoeglicht-co2-neutrale-produktion-von-zement/
- Solarzement: DLR brennt Zement mit Solarenergie, https://www.solarserver.de/solar-magazin/nachrichten/aktuelles/2019/kw05/dlr-brennt-zement-mit-solarenergie.html
- Bauen mit Holz: https://www.holzbauwelt.de/energiespartechnik/co2-neutrales-bauen.html
- Nutzung von künstlicher Intelligenz zur Energieeinsparung (https://www.microsoft.com/en-us/ai/ai-for-earth)
- Reduktion des CO2-Gehalts der Atmosphäre durch Anpflanzung von Bäumen (https://www.plant-for-the-planet.org/de/startseite)
- In der Natur wird an einigen Stellen, z.B. an den Rändern von Gletschern, Methan in hoher Konzentration freigesetzt. Evtl. könnte dieses mittels Archaebakterien in das weniger Klima-schädliche CO2 oder am besten in Biomasse umgewandelt werden. Ein interessanter Kandidat ist der Mikroorganismus Methylocapsa gorgona (https://doi.org/10.1073/pnas.1817812116).
- Forscherteam macht Kohlendioxid zu Stein: https://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/island-forscherteam-macht-kohlendioxid-zu-stein-a-1174652.html
- Entwicklung aus München: CO2-Senkung mit Algen und Kohlefasern: Effizient und wirtschaftlich: https://www.ingenieur.de/technik/fachbereiche/umwelt/co2-senkung-mit-algen-und-kohlefasern-effizient-und-wirtschaftlich/
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Apps für den Mathematikunterricht:
- Seit Ende März 2017 ist mein Buch "Smartphones raus! Mathe!" lieferbar, näheres dazu auf der Verlags-Homepage. Es ist ein Online-Update verfügbar, das regelmäßig aktualisiert wird.
Taktiles Display
Beschreibung einer Erfindung zu taktilen Displays bzw. Form-Displays (erste Revision vom 25.03.2017).
Apps für den Physikunterricht:
Seit dem 1. Juli 2016 ist mein im AOL-Verlag erschienenes Buch "Smartphones raus! Physik!" lieferbar, näheres dazu auf der Verlags-Homepage. Es ist ein Online-Update verfügbar, das regelmäßig aktualisiert wird. Eine umfangreiche Sammlung von Physik-Experimenten mit dem Smartphone wurde von Dr. Patrick Bronner, Physiklehrer am Friedrich-Gymnasium in Freiburg, erstellt, siehe seine Projektseite. Er wurde mit dem Deutschen Lehrerpreis 2016 für innovative Unterrichtsgestaltung ausgezeichnet.
Rekorde in der Leichtathletik und in anderen Bereichen
Ein Interesse von mir bezieht sich auf die Untersuchung der Leistungsentwicklung in der Leichtathletik. Dazu wurden von mir Leichtathletik-Daten aus der Datenbank von Matti Koponen (Buch als PDF; Zusammenfassung als CSV- und als XLSX-Tabelle; Tabelle der Bestleistungen in jedem Jahrzehnt als CSV- und XLSX-Tabelle; Jahresbestleistungen und Allzeit-Bestenlisten als PDF-Datei; für Import der CSV-Dateien "Westeuropäisch (Mac OS Roman)" wählen; veröffentlicht unter der CC-BY-NC 4.0 Lizenz) analysiert und zu den Ergebnissen zwei wissenschaftliche Arbeiten und ein Übersichtsartikel veröffentlicht:
Trends and random fluctuations in athletics: Daniel Gembris, John G. Taylor, Dieter Suter, Nature, 417(6888), 506 (2002)
Evolution of athletic records: Statistical effects vs. real improvements, Daniel Gembris, John G. Taylor, Dieter Suter, J. Appl. Statistics, Vol. 34, 5-6, 529-545 (2007)
Entwicklung von Rekorden in der Leichtathletik, Spektrum der Wissenschaft, Ausgabe 08/2009, 14-16 (online)
Abstract: Athletic records represent the best results in a given discipline, thus improving monotonically with time. As has already been shown, this should not be taken as an indication that the athletes’ capabilities keep improving. In other words, a new record is not noteworthy just because it is a new record, instead it is necessary to assess by how much the record has improved. In this paper we derive formulae that can be used to show that athletic records continue to improve with time, even if athletic performance remains constant. We are considering two specific examples, the German championships and the world records in several athletic disciplines. The analysis shows that, for the latter, true improvements occur in 20–50% of the disciplines. The analysis is supplemented by an application of our record estimation approach to the prediction of the maximum body length of humans for a specified size of a population respectively population group from a representative sample.
Es kann ein Java-Applet für die Rekordschätzung heruntergeladen werden: Die Berechnung beruht nicht auf den in den Veröffentlichungen angegebenen analytischen Approximationen, sondern besteht in einer numerischen Integrationdes zugrundliegenden Doppelintegrals. (jformel2.html, jformel2.java, jformel2.class).
Literatur über statistische Daten und Rekorde aus verschiedenen Bereichen:
- Rekorde und Bestleistungen (ab 2001), Webseite des Deutschen Leichtathletik Verbandes
- Leichtathletik-Rekorde international (ab 1999), IAAF (International Association of athletics federations)
- "Leistungsprognosen im Sport als Mittel der Optimierung sportlicher Entwicklungsprozesse, eine Entwicklungsanalyse leichtathletischer Höchstleistungen" (Theorie und Praxis der Koerperkultur 29 (1980), 6, S. 404-412):
- Statistik-Portal Statista (Portalbetreiber: mehr als 1 Million Statistiken)
- Distributions of Order Statistics, Mathematics Demonstration
- Chronik Handbuch Sportgeschichte in Zahlen, Karl Adolf Scherer, Chronik Verlag, 1997 (im J.Appl.Stat.-Paper zitiert)
- Der Mensch in Zahlen, Eine Datensammlung in Tabellen mit über 17.000 Einzelwerten, Konrad Kunsch, Gustav Fischer Verlag, 1997
- Maximal, minimal, phänomenal, Superlative und Rekorde in Deutschland, Jörg Krichbaum (Hrsg.), Piper-Verlag, 1997
- Faustzahlen für die Landwirtschaft und Gartenbau, Joachim Quade (Redaktion), Hydro Agri Dülmen GmbH, 12. Auflage, 1993
- Lexikon der Superlative, Außerordentliches und Kurioses aus der Welt der Rekorde, Ausgabe 1998/99, Bertelsmann-Verlag
- Bundesinstitut für Sportwissenschaft: Normwerte motorischer Leistungsfähigkeit, Jochen Beck, Klaus Bös, 5/95, Sport und Buch Strauß GmbH, 1. Auflage, 1995
- Leitfaden für die Anwendung der EG-Qualitätsnormen und Handelsklassen für frisches Obst, Gemüse und Zitrusfrüchte, Hrsg.: Verband der Landwirtschaftskammern e.V., 6.Auflage, Rheinischer Landwirtschaftsverlag, 1996
- Das Buch der Antiken Rekorde, 777 Höchstleistungen zum Staunen, Allan und Cecilia Klynne, C.H. Beck Verlag, 2007
- Atlas der Superlative, Die Welt in Rekorden, Bechtermünz Verlag, 1997
- Hoppenstedt Chart-System, U. Hielscher, H.-D. Schulz, Hoppenstedt Verlag, 1998
- Schriftenreihe Warentest, Heft 2 Warentest für Mastferkel, Landwirtschaftliches Wochenblatt Westfalen-Lippe
- Landwirtschaftskammer Westfalen-Lippe, Lehr- und Versuchsanstalt für Tier- und Pflanzenproduktion Haus Düsse, Berichte und Versuchsergebnisse 1996
- Tägliche Pegelstände des Rheins bei Köln, 1900-1997:
Weitere Informationen:
Berichterstattung in der Fernsehsendung "Quarks & Co" des WDR, 2002; Bericht auf Spiegel Online, 2002 ; Radioreportage im SWR, 2003
Fernsehbeitrag (Interview mit Prof. Suter und mir; Bayerischer Rundfunk, Sendung "Faszination Wissen" am 31.07.2008, 21.15-21.45 Uhr, "Am Limit"). "The Making of": Bilder Nr. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 zum Download
Beitrag zu einer Behandlung im Unterricht (auf casio-schulrechner.de); Dossier zum Wissenschaftsjahr Mathematik 2008
Anwendung der Extremwerttheorie auf Klima-Daten: Klimarekorde, Gregor Wegen, Joachim Krug und Stefan Rahmsdorf, Spektrum der Wissenschaft
Related work of the Dean of the faculty of physics of the Technical University Dortmund, Prof. Metin Tolan (Report in the news magazine "Der Spiegel"; another popular presentation of physics: here).
Dresden, 20.02.2024
On these pages you can find information about me, my work and interests.
One interest of mine refers to the study of the performance development in athletics. About this I published two scientific papers (cited above).
Download Java-Applet for record estimation: It does not rely on analytical approximation, but performs a full numerical integration of the underlying double integral (see file download at the top of this papge: jformel2.html, jformel2.java, jformel2.class).
Dresden, December 30th, 2018
Einstandsfeier von Tim Wokrina, Anita Siebert und mir bei der Bruker BioSpin MRI GmbH am 4. Juli 2008
Links: MINET-Homepage, Buch-Homepage bei Taylor & Francis
Aufnahmen von einer Stadtführung durch Tübingen anlässlich des Postdoc-Treffens der Baden-Württemberg Stiftung in Tübingen am 30.April, 2008 (Tagungsstätte: Hotel Krone). Photographs taken on a guided city tour through Tübingen on the occassion of the postdoc meeting of the Baden-Württemberg foundation in Tübingen on April 30th, 2008.