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09.09.2011

Tag der Luft- und Raumfahrt: Mit der Sonne in die Zukunft

Wie viel Kraft steckt in der Sonne? Wie warm wird ein kalter Daumen, der ein thermoelektrisches Modul berührt? Und wie sieht der Bahnverkehr der Zukunft aus? Die Besucherinnen und Besucher des Tags der Luft- und Raumfahrt beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln können sich am 18. September 2011 auch über Themen aus der Energie- und Verkehrsforschung des DLR informieren.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des in diesem Jahr gegründeten DLR-Instituts für Solarforschung demonstrieren, welche Kraft in der steckt: Ein paraboloider Spiegel, der von der Form einer Satellitenempfangsantenne ähnelt und nur 1,77 Quadratmeter groß ist, fokussiert die Sonnenstrahlen präzise auf einen Punkt. An diesen Punkt wird es so heiß, dass Besucherinnen und Besucher 5- und 10-Cent-Münzen schmelzen lassen können.

Wie die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Sonne im Alltag für ihre Forschungsarbeiten nutzen, können sich Interessierte am Kölner Sonnenofen ansehen. Dort sammelt ein zirka 60 Quadratmeter großer Spiegel das Sonnenlicht, das über weitere Spiegel gebündelt wird. Im Zentrum entstehen Temperaturen bis zu 2.500 Grad Celsius. Die um den Faktor 5.200 konzentrierten Sonnenstrahlen werden in den Laborraum des Sonnenofens gelenkt. Hier können die DLR-Forscherinnen und -Forscher experimentieren, sie entwickeln unter anderem Verfahren, wie mit Hilfe der Sonnenenergie Wasserstoff hergestellt werden kann.

Außerdem testen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, wie sich unterschiedliche Materialien bei den hohen Temperaturen verhalten, ehe diese in großen kommerziellen Kraftwerken zum Einsatz kommen. Welche Kraft die Sonne hat, wenn sie gebündelt ist, zeigt ein im Labor ausgestellter Tresor, in den die Forscherinnen und Forscher zu Demonstrationszwecken ein großes Loch geschmolzen haben.

Auf dem Außengelände des DLR-Instituts für Solarforschung ist zudem ein Ausschnitt eines Solarkraftwerks zu sehen: Die Forscherinnen und Forscher testen in Köln einen dreißig Meter langen und vier Meter hohen, rinnenförmigen Parabolspiegel. Diese Spiegel fokussieren das Licht auf eine Röhre, die im Brennpunkt des Spiegels angebracht ist. Dort entstehen Temperaturen von bis zu 500 Grad Celsius, mit denen in großen Kraftwerken, wie sie in Spanien bereits in Betrieb sind, zunächst Wasserdampf erzeugt wird. Mit diesem Wasserdampf wird dann, in einem ähnlichen Prozess wie im konventionellen Kraftwerk, Strom erzeugt. An diesem Ausschnitt aus einem Solarkraftwerk zeigen die DLR-Forscherinnen und -Forscher wie solche Kraftwerke funktionieren und wie die Spiegel im Laufe des Tages der Sonne am Himmel folgen.

Um Strom mit Hilfe von Sonnenenergie sicher und effizient zu erzeugen, muss ein Solarkraftwerk richtig gesteuert werden. Auf was man dabei achten muss, können die Besucherinnen und Besucher selbst erfahren: In einem Simulationsprogramm am Institut für Solarforschung können sie ein Solarkraftwerk mithilfe eines Joysticks selbst steuern.

Außerdem zeigen die Forscherinnen und Forscher, wie sie mit einer Infrarotkamera Temperaturmessungen durchführen. Solche Messungen sind unter anderem an Turmkraftwerken wichtig, wo die Kraftwerksbetreiber wissen müssen, wie heiß die Fläche an der Receivereintrittsöffnung eines Turmes ist, auf die die Sonnenstrahlung von vielen Spiegeln gebündelt wird.

Der Energieverbrauch spielt auch in dem DLR-Verkehrsforschungsprojekt „Zug der Zukunft“ (Next Generation Train, NGT) eine Rolle. NGT-Projektleiter Dr. Joachim Winter stellt im Rahmen des wissenschaftlichen Vortrags-Programms von 11.15 bis 11.50 Uhr Idee und Ziele des NGT vor – verschiedene Windkanal-Modelle des vom DLR entwickelten Hochgeschwindigkeitszuges der nächsten Generation können sich die Besucher darüber hinaus im Kryokanal auf dem DLR-Gelände in Köln ansehen.

Die DLR-Verkehrswissenschaftlerin Prof. Barbara Lenz spricht von 12.45 Uhr bis 13.20 Uhr im DLR-Vortragszelt über „Elektromobilität – was bewegt uns in Zukunft?“. Prof. Dr. Ulrich Wagner, DLR-Vorstand für Energie und Verkehr, gibt von 15 Uhr bis 15.35 Uhr im Vortrags-Zelt Einblicke in das Wüstenstromprojekt „DESERTEC“, an dessen Grundlagen das DLR maßgeblich beteiligt ist.

Auf der ZULU-Platte, ein Außengelände des Flughafens Köln-Bonn, auf dem am Tag der Luft- und Raumfahrt die Flugzeuge präsentiert werden, stellen DLR-Verkehrsforscher das Projekt „Vabene“ vor: Darin geht es um das Verkehrsmanagement bei Großereignissen und Katastrophen. Die DLR-Forscherinnen und -Forscher entwickeln Verkehrssimulationen und Verkehrsprognosen, die den Einsatzkräften wie Polizei und Feuerwehr unter anderem helfen sollen, in einer unübersichtlichen Situation schneller an ihren Zielort zu gelangen.

Die DLR-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler arbeiten dabei mit Verkehrsdaten, die sie sowohl vom Boden als auch aus der Luft erheben, prozessieren und auswerten und in einem speziellen Online-Portal den Einsatzkräften zur Verfügung stellen. Die Hauptkomponente stellt dabei der so genannte Krisensimulator dar, der die eingehenden Lage-, Infrastruktur- sowie Verkehrsinformationen zu einer Gesamtverkehrslage und -prognose verarbeitet. Die Besucher können sich auf der ZULU-Platte die Mobile Bodenstation sowie das DLR-Forschungsflugzeug Cessna 208B Grand Caravan ansehen, mit der die luftgestützte Verkehrsdatenerfassung erfolgt.

Im TEG-Line-Gebäude des DLR-Instituts für Werkstoffforschung erwarten die Besucherinnen und Besucher am Tag der Luft- und Raumfahrt mehrere Experimente zum Thema thermoelektrische Energie: Hinter dem „Kalten Daumen“ verbirgt sich ein Exponat, das aus einem Trafo und einer Box mit zwei Druckknöpfen besteht, an das ein thermoelektrisches Modul angeschlossen ist. Dieses wird auf Knopfdruck heiß oder kalt – so verdeutlichen die Wissenschaftler den Zusammenhang zwischen Stromrichtung und der Wärme- bzw. Kälteentwicklung.

Am „Pegeldemonstrator“ kann auf ein thermoelektrisches Modul eine Hand aufgelegt werden, die dieses Modul erwärmt. Eine Diodenleiste soll optisch die Stromerzeugung und die Wärme zeigen.

Zudem soll ein „Eisenbahn“-Exponat ausgestellt werden, das die Thermoelektrik anhand einer Spielzeugeisenbahn demonstriert. Dabei werden unter ein Gebilde von Kühlungs-Röhrchen zwei Teelichter gestellt. Der erzeugte Storm treibt dann die Spielzeugeisenbahn an.

Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

  

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