Hartmut Frey

Metaversum verschmilzt die industrielle Welt in eine Realität mit erweiterter (augmented reality, AR) und virtueller Realität (VR). Parallel wird auch die Erforschung naturwissenschaftlicher Phänomene, deren schnelle Umsetzung in nachhaltige Innovationen und das individuelle Erlernen wie das Anbinden der neuen Erkenntnisse an vorhandene persönliche Erfahrungen, um damit das Entstehen neuer Ideen gefördert. Metaversum ist nicht gleichbedeutend mit virtueller Realität, es ist ein Netzwerk von Hochleistungscomputern, schnellem Internet, lernfähigen Algorithmen, Clouds und der Verwendung von Datenbrillen. Diese Entwicklung erzwingt eine Neubesinnung und -bestimmung auf naturwissenschaftliche Forschungserkenntnissen und deren Übertragung in technologische Innovationen im Kanon der Deutungs- und Verwendungsansprüche von Öffentlichkeit, Politik und Wirtschaft. Die Fragen lauten: Wo liegen Ansatzpunkte im Verständnis von Naturwissenschaft, um bei Fortführung und weiterer Ausdifferenzierung desErkenntnisprozesses die Transformation in innovative Technologien voran zutreiben.

Durch die Fähigkeit, nahezu jedes Gerät oder Produkt mit Sensoren oder Funketiketten zu verbinden, können Unternehmen intelligente Netzwerke betreiben. Daneben darf die Bedeutung der klassischen Märkte für die Möglichkeit der Umsetzung – wie schnelle Server, energiesparende Clouds usw. – nicht übersehen werden. Fast ein Fünftel des gesamten digitalen Energieverbrauchs benötigen Rechenzentren, genauso viel wie alle internetfähigen Geräte selbst. Höchstintegrierte, schnelle und Energiesparende Chips werden zur Schlüsseltechnologie insbesondere für den Zukunftsmarkt Smart Mobility. Dieses Buch gibt einen umfassenden Überblick über die Möglichkeiten, Eigenschaften und Fertigungstechnologien solcher Halbleiterbauelemente.

In diesem Buch sind die Besonderheiten von Wasserstoff als zukünftigen Energieträger im Rahmen der nationalen Wasserstoffstrategie Deutschland von ausgewiesenen Kennern in einer bisher ungekannte Bandbreite beleuchtet. Herstellung, die Bedeutung von Speichersystemen im Energiesystem sowie tiefgehende Details bei der Materialbetrachtung von verschiedenen Oberflächenproblemen sind ergänzt durch eine kurze Übersicht über den möglichen konkreten Einsatz von Wasserstoff. Dabei wird auf Möglichkeiten eingegangen, wie vor dem Hintergrund der globalen Klimaerwärmung der Treibhausgasausstoss praxis- und bürgernah abgesenkt werden kann.Der InhaltCharakteristika von Wasserstoff, Herstellungsverfahren, ProzesseGroßflächige nachhaltige Energieerzeugung zur Produktion des Energieträgers WasserstoffsWasserstoffspeicher und ihre AnwendungWie sicher ist die Nutzung von Wasserstoff?Speichertechnologien für WasserstoffMärkte für Wasserstoffspeicher und Bedeutung von Wasserstoff im Energiesystem und Technische Systeme für die NutzungWasserstoffnutzung in Gebäuden und kleinen SiedlungenDie ZielgruppenFachleute aus Industrie, Unternehmen und Politik, Architekten, Ingenieure, Studierende und Dozenten.Die AutorenProf. Dr. Hartmut Frey hat an der Universität Stuttgart Maschinenbau und Theoretische Physik studiert und in Plasmaphysik promoviert. Prof. Frey war Entwicklungsleiter der Leybold-Heraeus GmbH in Hanau und Köln. Er war Gastprofessor am Institut für Luftverkehr der Technischen Universität in Sofia (Bulgarien) und ist korrespondierender Professor an den Universitäten in Tomsk und Sofia.Kay Golze engagierte sich den 2010er für die Entwicklung der Elektromobilität. Im folgenden Jahrzehnt entwickelte er verschiedene Lösungen zur Anwendung von Wasserstoff im industriellem Maßstab. Als Mitglied des Wissenschaftsnetzwerk stellt er seine Analysen einer breiten Wissenschaftsgemeinde zur Verfügung, sowie anderen Wissenschaftlern und Unternehmen.Dr. Michael Hirscher ist seit 1987 wissenschaftl. Mitarbeiter am MPI für Metallforschung (jetzt Intelligente Systeme) und seit1991 Gruppenleiter "Wasserstoffspeicherung" am MPI-MF/MPI-ISDr. Michael Felderhoff ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr. Seit 1999 befasst er sich mit der Synthese und Charakterisierung von Metallhydriden zur Speicherung von Wasserstoff und Wärme und der Umsetzung der Ergebnisse in Demonstrationsprojekte.

Dieses Buch gibt einen Überblick über den Umgang mit radioaktiven Reststoffen. Es zeigt auf, welche Quellen für radioaktive Abfälle es gibt, wie die Optionen Zwischenlagerung und Endlagerung gestalte sind, sowie, welche Problem sich aus dem Transport radioaktiver Stoffe ergeben. Schließlich beschreibt es noch die Möglichkeit der Transmutation - also die Elementumwandlung durch gezielte Kernreaktionen - und eine dazugehörige Anwendung.

Die Nachfrage nach fossilen Brennstoffen steigt stetig an. Zugleich produzieren sie in der Stromgestehung aufgrund der Oxidationsprozesse Kohlendioxid, das dann in die Atmosphäre entweicht und dort als Treibhausgas die Wärmestrahlung adsorbiert und remittiert. Seit geraumer Zeit werden in einigen Ländern neue Kernkraftwerke gebaut. Die weltweite Akzeptanz der Stromerzeugung durch Kernenergie hat durch die Katastrophen von Tschernobyl und Fukushima gelitten, wobei Tschernobyl auf menschliches Versagen beruhte, während die Reaktorblöcke in Fukushima optimal auf Erdbeben ausgelegt waren, nicht aber auf den eines Tsunami. Das Buch fasst den Stand der Technik zusammen, berücksichtigt Beteiligungsprozesse der Öffentlichkeit sowie absehbare Entwicklungen in den Lebensgewohnheiten und politische Vorgaben.

Das Buch vermittelt das Konzept einer globalen, virtuellen Universität in Kombination mit neuen Erkenntnissen aus der Lernforschung. Hierbei werden mithilfe von künstlicher Intelligenz bewegungsorientierte, virtuelle 3-D-Bilder eingebunden. Dadurch wird die Lernbereitschaft und damit auch die Kreativität des Einzelnen angeregt. So werden bereits heute Schweißer in Großunternehmen mittels Datenbrille und intelligenter Avatare ausgebildet. Über eine virtuelle Universität lassen sich Forschungsprojekte initiieren und koordinieren. Problemlösungen lassen sich mit der Verwendung von Avataren in virtuellen Hörsälen erarbeiten. Die Zertifizierung erfolgt nicht mehr über das Abfragen von Wissensinhalten, sondern über die Fähigkeit Probleme zu lösen. Weitere wichtige Aspekte einer virtuellen Universität sind, im Vergleich zu den klassischen Universitäten, die geringen Kosten, die Möglichkeit bei der Entwicklung des Contents die besten Wissenschaftler zu beteiligen sowie die immer mehr um sich greifende Sekundär- und Tertiärforschung. Eine virtuelle Universität bietet die Chance der Emanzipation gesellschaftlicher Praxis von Wissenschaft durch Wissenschaft und Immunisierung gesellschaftlich geltende Ideologien und Interessenstandpunkte gegen wissenschaftliche Aufklärungsansprüche.

Das Buch vermittelt einen Überblick über die Technologien zur Planung und Errichtung energieautarker Gebäude. Diese Gebäude „erzeugen“ so viel Energie, wie Ihre Bewohner verbrauchen und bilden Teil eines kleinen, dezentralen Energieerzeugungs- und speichersystems.Die Basis dezentraler, intelligenter Gebäudeenergieversorgung bildet das Niederenergie- bzw. Passivhaus. Als weitere wichtige Bausteine werden vorgestellt: regenerative Energiewandler wie Solarzellen, Sonnenkollektoren und KleinwindkraftanlagenEnergiespeichersysteme für die Wasserstoffspeicherung , elektrische Speichersysteme, ErdspeicherWärmepumpenBrennstoffzellen zur Nutzung von Wasserstoffenergiezukunftsweisende Konzepte wie fassadenintegrierte Photobioreaktoren EnergiemanagementsystemeDie Autoren dieses Werkes sind Spezialisten auf ihrem Gebiet.Die Zielgruppe dieses Buches sind Bauingenieure, Umweltingenieure sowie Heiz- und Lüftungsingenieure. Zudem eignet es sich als Lehr- und Nachschlagewerk für Studierende der Fachrichtungen Bauingenieurwesen, Architektur und Physik.