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Web Log Teil 612: 9.3.2021 - 15.3.2021

9.3.2021: Liebe Blogleserinnen und Blogleser

Heute ist Weltfrauentag, ich hätte ihn wahrscheinlich übersehen, wenn es gestern nicht einen ziemlich schrägen und auch schlechten Tatort zu dem Thema gegeben hätte. Derzeit tobt ja die Diskussion um die Anrede. Also soll man immer alles in männlicher / weiblicher Form schreiben und wie aussprechen mit Pause, mit gesprochenem Schrägstrich oder mit einem Klacklaut?

Die SPD scheint da gerade einen innerparteilichen Streit über die „richtige“ anrede zu haben. Die Parteichefin Esken scheint Wolfgang Thierse und Gesine Schwan abgekanzelt zu haben. Letztere, weil sie Heinrich Horwitz mit einem männlichen Artikel/Personalpronomen angeredet hat. Würde ich auch tun. Heinrich Horwitz ist eine Person (nicht mal die Wikipedia will sich in dem Artikel über die Person zu einem Geschlecht äußern), die mal als Mirjam Horwitz geboren wurde und sich über jedes männliche Anrede aufregt und betont „nicht binär“ zu sein. Thierse denkt nach Anfeindungen nach die SPD zu verlassen und hat Esken gefragt, ob für ihn überhaupt noch Platz in der Partei sei.

Also ehrlich. Wenn jemand einen eindeutig weiblichen Vornahmen in einen männlichen ändert muss er sich nicht über falsche Anreden beschweren. Und mir sagt die Aussage die Person wäre „nicht binär“ rein gar nichts. Erst recht gibt sie mir keinen Hinweis, wie ich sie anreden sollte. So was hat weniger etwas mit einem Geschlecht zu tun, als vielmehr damit unbedingt Aufmerksamkeit zu erregen.

Die Frage der richtigen Anrede tobt. Ich plädiere dafür, es mal entspannter zu sehen. Unsere Sprache hat eben nun mal drei Artikel: der, die und das. Entsprechend gibt es dann Personalapronomen: er, sie es. Und die gelten eben für alles. Nicht nur für Menschen, sondern auch für Sachen, Pflanzen, Tiere, selbst immaterielles oder nur gedanklich fassliches. Der Gebrauch ist nicht logisch und muss gelernt werden. Es heißt der Sportwagen aber die Limousine, obwohl beides nur Subkategorien von dem (das) Auto sind. Oder die Venus und der Mars. Beides sind Planeten. Es gibt die Forelle und den Hecht. Immerhin noch begreifbar. Bei der Gravitation (weiblich) oder Magnetismus (männlich) ist schon das nicht mehr gegeben.

Also wenn man es konsequent macht, müsste man alle Artikel von allen Hauptwörtern ändern und entsprechend die Personalpronomen. Nicht nur bei Berufsbezeichnungen und Anreden, um die sich die Diskussion derzeit dreht. Sinn macht für mich die Doppelbezeichnung nur bei Stellenausschreibungen. Wobei - wenn sie dort nicht beide Geschlechter umfasst die Firma schnell ein Problem bekommt, weshalb man sie dort auch nicht braucht. Die einzigen Stellenausschreibungen, die man ohne das " / innen" formulieren kann, sind Ausschreibungen nur für Frauen und solche sind durchaus möglich, dass dort Männer discreminiert werden juckt dann niemanden. So gibt es nur Frauenbeauftragte, keinen Frauenbeauftragten.

Meiner Ansicht nach bringt sowohl die Diskussion wie die sprachlichen Zungenbrecher nichts. Frauen haben weder mehr Rechte, nur werden sie diskriminiert, wenn man die alten Bezeichnungen vor allem für Berufe weiter verwendet oder sie ändert. Es macht nur alles komplizierter.

Das hat mehr mit „Political Correctness“ zu tun. Man darf eben keine Wörter mehr benutzen die diskriminieren. Im Netz tobt dagegen das genaue Gegenteil, dort wird der Umgangston immer rauer und beleidigender. Dieses Jahr muste ich zum ersten Mal drei Kommentare in meinem Blog löschen, in denen ich persönlich beleidigt wurde. Das ist meiner Ansicht nach ein wirkliches Problem und kein Luxusproblem, das man aus der Taufe hebt, wenn man nichts zu tun hat.

Ich jedenfalls werde alle die den Blog lesen weiterhin als „Blogleser“ titulieren, meistens verwende ich ja auch das „wir“ und „euch“, das bisher noch nicht in den Fokus der Geschlechtsdiversifizierung gerückt ist. Aber auch sonst halte ich wenig von Poltical Correctness und spreche immer noch von Zigeunerschnitzel und Mohrenkopf.

Ich meine man könnte sogar noch weiter gehen. Es bleibt ja nicht nur bei zwei Geschlechtern. Seit einigen Jahren gibt es ein drittes Geschlecht im Pass. Das Thema ist vielschichtig. Es gibt Menschen die haben schon bei den Chromosomen kein eindeutiges männliches / weibliches Geschlecht. Doch bei dem dritten Geschlecht bleibt es ja nicht. Alleine Psychologen definieren sechs weitere Bezeichnungen für das, was Menschen als ihre Identität jenseits Männer und Frauen für sich als Identität ansehen. Da wird die Aussprache komplex. Noch komplexer wird es bei der Toilette. Nachdem es schon die Forderung nach einer dritten Toilette gibt, kann das dann bald ausufern. Gerade das verstehe ich am wenigsten, zumal es ja auch mit Kosten verbunden ist. Im Zug gibt es nur eine Toilette, in den meisten Privathaushalten auch nur eine. Dass was ich auf einem Klo erledigen will, will ich eigentlich ungestört tun und deswegen gibt es ja Kabinen. Dann ist es aber völlig egal, welches Geschlecht dann in der Kabine sitzt. Gut es gibt ein Problem: Viele Männer meinen unbedingt im Stehen pinkeln zu müssen und tun das auch bei einer Kloschüssel. Da spritzt es aber immer raus. Das hat nichts mit gutem Zielen zu tun sondern Physik. Umgekehrt sind Frauentoiletten häufiger verstopft, weil manchen Frauen (obwohl das Spritzen dort kein Problem sein soll) dazu neigen „Nester“ aus Toilettenpapier auf der Klobrille anzulegen, bevor sie sich setzen und die Menge dann leicht die Abwasserleitung verstopft. Also jedes Geschlecht hat seine Macken. Ich bin für eine Unitoilette. Gegen Männer die unbedingt im Stehen pinkeln wollen hilft eine einfache Feder am Klodeckel, sodass er, wenn niemand sitzt oder ihn hält automatisch runter geht. Das würde vieles einfacher machen. Denn meist ist es ja so, das die Geschlechter an Arbeitsplätzen ungleich verteilt sind. Ich bin fünf Jahre auf eine hauswirtschaftliche Berufsfachschule, später ernährungswissenschaftliches Gymnasium gegangen. Der Frauenanteil in den Klassen lag bei etwa 80 %. Es gab im ganzen Block eine Männertoilette aber vier für Frauen, das heißt in den 5-Minuten-Pausen musste ich spurten. Umgekehrt ist in der Firma, in der ich bisher programmiert habe, gibt es auf dem Stockwerk je eine kleine Frauen- und eine Männertoilette. Die einzige Frau arbeitet aber nur alle zwei Tage vormittags dort. Alle anderen, die auf dem Stockwerk arbeiten, sind Männer. Ziemlich oft ist die Männertoilette besetzt und ich muss warten. Bisher habe ich mich nie getraut, auf die leere Frauentoilette zu gehen. Eine Unisex Toilette würde vieles einfacher machen, und weil eine Trennwand wegfiele, hätte man sogar mehr Platz.

Aber ich glaube eher kommt noch eine weitere Toilette für das sechste Geschlecht...

10.3.2021: Wasserstoffautos

Gestern kam im Rahmen der Vorstellung der Spitzenkandidaten für die BW-Wahl der amtierende Ministerpräsident Kretschmann im Radio. Gestellt wurden auch Fragen von Hörern und einer wollte wissen, warum die Landesregierung nicht mehr für Wasserstofffahrzeuge tue. Kretschmann bezeichnete Brennstoffzellenfahrzeuge als Technologie für „Übermorgen“. Na das ist doch eine Vorlage für einen neuen Blog.

Oberflächlich gesehen scheint Wasserstoff in vielen Punkten besser als Antriebstechnologie zu sein als elektrischer Strom. Wie dieser kann er vollständig klimaneutral sein, mus aber nicht. Da der Wasserstoff mittels Strom gewonnen wird, ist er so grün wie der Strom selbst. Als Verbrennungsprodukt entsteht Wasser, und das ist kein Klimagas, auch wenn es zum Treibhauseffekt beiträgt. Die Wasserkonzentration in der Atmosphäre wird aber praktisch nicht vom Menschen beeinflusst, der größte Anteil entsteht durch Verdunstung von Wasserflächen. Berücksichtigt man beim E-Auto noch die Klimabilanz für die Herstellung der Batterien und vor allem die ökologischen Folgen der Gewinnung von Lithiumphosphat in Südamerika, dann steht Wasserstoff nach einigen Aussagen sogar besser da.

Anders als bei Strom, der schwere Batterien benötigt, kann man mit verhältnismäßig wenig Wasserstoff sehr weit fahren. Man kommt mit der Technologie auf die Reichweite, die auch ein Benziner oder Diesel hat und das Tanken geht in etwa genauso schnell wie bei diesen.

Oberflächlich gesehen also nur Vorteile. Aber ihr denkt es euch schon, jetzt kommen die „Abers“.

Zuerst mal ist der derzeitige Wasserstoff nicht „grün“. Er wird nicht durch Elektrolyse von Wasser hergestellt sondern in der Regel durch eine Teiloxidation von Erdgas, Erdöl und neuerdings auch aus Biomasse. Im üblichen Verfahrenschritt wird durch Wasserdampf nach der Reaktionsgleichung:

CnHm + H2O → CO2 + H2

Für Methan z.B.:

CH4 + 2 H2O → CO2 + 4 H2

Das ist wesentlich billiger als ihn durch Elektrolyse aus Wasser zu gewinnen, denn Methan ist pro kwh gespeicherter Energie viel billiger als Strom. Man muss es schließ0lich nicht erzeugen. Dabei wird natürlich Kohlendioxid frei. Es gibt daher noch spezielle Bezeichnungen wie „grauer“ oder „blauer“ Wasserstoff, wenn wenigstens die Kohlenstoffquelle nachhaltig ist, z.B. Biomasse.

Grüner als Elektroautos wird Wasserstoff also nur, wenn er nur aus Strom und Wasser erzuegt wird und der Strom dann auch vollständig aus regenerativen Quellen stammt.

Der Hauptkritikpunkt am Wasserstoffantrieb sind die Energieverluste. Während Batterien Strom mit nur geringen Verlusten speichern können, und auch Elektromotoren eine hohe Effizienz haben, gibt es bei der Nutzung von Wasserstoff drei weitere Schritte, die jeweils Verluste haben:

Der Wasserstoff wird (im idealfall) durch Elektrolyse gewonnen. Die Elektrolyse hat je nach Prozesstechnologie einen Wirkungsgrad von 40 bis 70 % bezogen auf die eingesetzte Energie und der Energie die im Wasserstoff steckt.

Im Auto wird durch eine Brennstoffzelle wieder Strom aus dem Wasserstoff gewonnen. Rein theoretisch könnte man den Wasserstoff auch wie Kohlenwasserstoffe verbrennen, doch dann hätte man nur den geringen Wirkungsgrad den Motoren mit diesen Kraftstoffen aufweisen, der liegt bei etwa 25 bis 35 %. Es gibt mehrere Technologien für Brennstoffzellen, die meisten sind aber haben noch nicht für die Serienreife erreicht. Der Wirkungsgrad liegt je nach Technologie zwischen 40 und 70 %, meist um 50 bis 60 %.

Energie benötigt man auch, um den Wasserstoff zu transportieren. Flüssiger Wasserstoff, wie er in der Raketentechnik eingesetzt wird, ist nur bei extrem niedrigen Temperaturen flüssig. Wasserstoff gehört nicht zu den Gasen, die alleine durch Druck verflüssigbar sind. Daher wird er als Gas transportiert und dies sowohl bei der Tankstelle wie auch im Auto. Um den Wasserstoff auf hohen Druck zu bekommen, benötigt man auch Energie. Um ihn auf 200 Bar zu komprimieren, geht rund 12 % der Energie dafür drauf. Das schließt auch die unvermeidlichen Verluste beim Transport mit ein, den das kleine Molekül kann sehr leicht durch Wände diffundieren, die für andere Gase undurchlässig sind. Eine Studie des Gesamtwirkungsgrades, also wie viel Energie setze ich für die Elektrolyse ein und wie viel Energie kann ich dann dem Elektromotor zur Verfügung stellen, kommt bei Wasserstoff zu Werten von 35 bis 41 %. Das heißt, rund 60 % der elektrischen Energie, die man in die Elektrolyse steckt, kommt nicht in Form von Antriebsenergie an. Die Verluste gibt es auch beim Elektroauto. Dort muss der Wechselstrom zurast in Gleichstrom umgewandelt werden (Wirkungsgrad rund 97 bis 98 %) und dann hat jede Batterie einen Ladewiderstand. Wer selbst Akkus lädt, kennt auch den Effekt: sie erhitzen sich. Realistisch sind auch hier 5 bis 10 % Verluste. Der große Energiefresser ist aber nicht das Laden, es ist die Batterie selbst. Bei einem Tesla S wiegt die Batterie z.B. 600 von 2.091 kg, dabei ist das die kleine Standardbatterie. Deises Gewicht wird immer mitbeschleunigt. Ein Tesla 3 mit 1.000 km Reichweite soll kommen, die Batterie von 200 kWh Kapazität wird dann erheblich schwerer als die Standardbatterie mit 75 und 82 kWh sein.

Leider wiegt der Tank für Druckgas auch beim Wasserstoff viel. Das Gewicht eines Tanks ist praktisch unabhängig vom Druck und nur von der Molmasse des Gases abhängig. Das ergibt sich aus der Kesselformel und dem Molvolumen. Leichte CFK-Tanks für die Raumfahrt fassen etwa 15 kg Wasserstoff bei 93 kg Tankmasse. Beim Auto ist man noch nicht so weit bzw. kann auch nicht den vom Gewicht her optimalen Kugeltank einbauen. Beim Mercedes GLC F-Cell wiegt der Tank 125 kg und fasst nur 4,4 kg Wasserstoff. Immerhin kommt man damit 400 km weit, genauso weit wie ein Tesla S mit 650 kg schwerer Batterie. In der Summe kann so ein Brennstoffzellenfahrzeug bei gleicher Reichweite leichter sein, etwa ein Viertel, was natürlich auch auf den Verbrauch durchschlägt. Vor allem sind durch dickere Tankwände ein höherer Tankdruck und damit eine höhere Wasserstoffzuladung möglich, während die immer größeren Batterien und die induzierten Lasten auf Karosserie und Fahrwerk bei Elektroautos sehr schnell Grenzen aufkommen. Es ist viel einfacher ein Brennstoffzellenfahrzeug zu bauen, dass dieselbe Reichweite wie ein mit Benziner/Diesel hat, als ein Elektrofahrzeug.

Als weiteren Vorteil kann man ein Elektroauto selbst laden. Wer eine Photovoltaikanlage hat sogar zu enorm günstigen Preisen, allerdings werden die meisten mit ihrem Auto beruflich unterwegs sein, dann hängt es nicht tagsüber an der eigenen Steckdose. Selbst eine normale Hausinstallation liefert genug Strom, um einen durchschnittlichen Akku in der Nacht aufzuladen. Beim Wasserstoff ist man zwingend auf eine der noch selteneren Tankstellen angewiesen.

Eine kleine Rechnung:

Nehme ich eine 82-kW-Batterie eines Tesla S und vergleiche diese mit 4,4 kg Wasserstoff die der Mercedes GLC F-Cell braucht, dann ist das natürlich ein Äpfel-Birnen Vergleich. Schon deswegen, weil der Wasserstoff heute nicht grün produziert wird und es mangels flächendeckendem Netz eine Technologie ist, die wenig verbreitet ist und somit teuer ist. Der Vergleich macht aber in einem Aspekt Sinn: beide Fahrzeuge haben in etwa eine Reichweite von 400 km. Und für beide kann ich die Energie ausrechnen und was man in der Praxis dafür zahlt. Unter dem Aspekt will ich es mal versuchen.

Bemühe ich die Chemie, so stecken in 4,4 kg Wasserstoff rund 175,1 kWh Energie. Das ist mehr als das doppelte der Speicherkapazität der Batterie und zeigt gleich, dass die Brennstoffzelle einen Wirkungsgrad von unter 50 % hat. Wasserstoff hat an der Tankstelle heute einen Preis von 9,5 Euro pro Kilogramm. Die 4,4 kg entsprechen somit Kosten von 40,48 Euro. Benzin liegt heute bei 1,30 Euro/l. Für die 40,48 Euro müsste bei 400 km Fahrtstrecke ein Benziner also rund 7,8 l/100 kg verbrauchen, dann wäre er gleich teuer. Eine 82 kWh des Teslas Batterie vollgefüllt kostete bei 31 ct/kWh dagegen nur 25,42 Euro. Dazu müsste man Verluste beim Laden rechnen, real sind es dann um die 28 Euro.

Der Fahrzeugpreis

Brennstoffzellen sinjd extrem teuer bezogen auf die Energiemenge, die sie liefern. Das drückt sich in dem Fahrzeugpreis aus. Das scheint das größte Hemmnis zu sein. Auf der anderen Seite sind Elektrofahrzeuge auch teuer als vergleichbare Benziner. Das der Preis allerdings nicht das alleinige Kriterium ist, zeigt sich daran das es preiswerte Elektrofahrzeuge gibt die nur ein Nischendasein. EVUM Motors hat einen minimalistischen Transporter gebaut – ursprünglich für Entwicklungsländer, für knapp 29.000 Euro. Der E-Go live kostet knapp 17.000 Euro, ist eben ein Kleinwagen mit einer Reichweite von nur 100 km. Die Leute kaufen aber sie viel teureren Modelle von etablierten Automobilherstellern, dabei kann ein Elektroauto praktisch jeder bauen, anders als beim Verbrennungsmotor benötigt man da wenig Erfahrung, es gibt sogar Werkstätten die bauen einen Benziner zum E-Auto um. Das heißt im Umkehrschluss, dass es aber weniger auf den Preis ankommt als vielmehr die Marke und einer Vergleichbarkeit zum herkömmlichen Fahrzeug.

Meine Meinung

Na ja meine Meinung als Nicht-Autofahrer ist, dass man überhaupt kein Auto braucht, in jedem Falle aber eines reicht. Die meisten Familien und auch etliche Einzelpersonen haben aber einen Zweit- oder gar Drittwagen. Da ich kaum glaube, dass sich das Rad zurückdrehen lässt und die Leute in Zukunft weniger Autos kaufen, denke ich haben beide Technologien ihren Platz. Tatsache ist: die meisten Personen legen täglich Strecken zurück, die weit unter der Batteriereichweite von Elektrofahrzeugen liegen. Für die tägliche Fahrt zum Arbeitsplatz ausgelegte Fahrzeuge wie der e-Go live mit nur rund 100 km Reichweite finden aber keinen Anklang, weil die meisten sich nach der maximalen Fahrtstrecke richten, und offensichtlich es als Zumutung empfinden, alle paar Hundert Kilometer mal eine längere Pause einzulegen. Dann wäre eben das E-Auto das Erstfahrzeug für die kurzen Strecken und der Wasserstoffantrieb der Zweitwagen für die längere Strecke.

Berufsfahrer und LKW werden wohl auf Dauer nicht um den Wasserstoff als Energiequelle herumkommen. Denn wenn eine Batterie für 400 km schon ein Drittel des Fahrzeuggewichtes ausmacht, dann wird sie für 800 km doppelt so schwer sein. Nur wiegt eben dann auch das Fahrzeug ein Drittel mehr und die höhere Masse bedeutet mehr Rollwiderstand und das senkt dann die Reichweite wieder. Selbst wenn Wasserstoff nur für 400 km geladen wird, kann man ihn genauso schnell tanken wie Benzin und mit diesem Manko leben. Das Laden von Batterien dauert auch bei Schnellladestationen länger, vor allem sollte man ihre Gesamtkapazität tunlichst nicht nutzen, sondern spätestens bei einem Viertel Restladung wieder aufladen.

Die Frage beim E-Auto ist meiner Ansicht nach eine andere: Bin ich als Käufer bereit mich auf die Nachteile des Fahrzeugs einlassen? Die Vorteile wie hohe Beschleunigung, Geräuscharmut, billiger Betrieb nimmt man ja auch gerne mit. Wie erwähnt legen die meisten von uns nicht 400 km am Stück zurück. Das ist die Ausnahme bei denen die nahe am Arbeitsplatz wohnen und die Reichweite einige Male im Jahr beim Fahren in den Urlaub brauchen. Da stellt sich mir die Frage, ob man für diese wenigen Male nicht einfach mal mit einer kleinen Pause alle 300 km leben kann, oder es tatsächlich die Reichweite ohne Stopp sein muss. Das Wasserstoffauto wird angesichts der Anschaffungskosten wahrscheinlich noch lange ein Luxusartikel bleiben.

11.3.2021: Die Zahl für heute: 1.383.500

Nachdem schon letzte Woche zwei CSU-Abgeordnete bekannt wurden, die durch „Vermittlung“ von Masken sich bereichert haben, wurden nun am Wochenende zwei CDU-Abgeordnete bekannt, die dasselbe taten und – wen wundert es, zuerst nicht die Konsequenzen ziehen wollten, es aber durch den öffentlichen Druck nun doch getan haben.

Damit sind die Nebeneinnahmen von Abgeordneten ins Visasir gekommen. Eigentlich ist Abgeordneter ein Vollzeitjob. Viele Bundestagsabgeordnete bleiben aber berufstätig, haben Firmen oder sind selbstständig. Das ist nicht verwerflich, zumal es ja auch ein Leben nach dem Parlament gibt. Klar ist, das es durchaus Tätigleiten gibt, die wenig Zeit beanspruchen und gut dotiert werden wie Aufsichtsräte in AG. Jemand der Geschäftsführer einer größeren Firma ist, kann auch viel verdienen ohne das er viel arbeiten muss, wenn er sich auf die wichtigen Entscheidungen beschränkt und für das Alltagsgeschäft jemanden einstellt. Ebenso verdienen einige prominente gut mit Reden. Dann gibt es noch die Firmeninhaber, die dadurch Einkommen haben, das im Prinzip die angestellten erwirtschaften.

Nebeneinnahmen sind generell anmeldungspflichtig, so das Abgeordnetengesetz. Sanktionen gibt es nur, wenn es einen Interessenskonflikt mit der parlamentarischen Tätigkeit gibt. So kann man auch nachschlagen, wer wie viel verdient.

Ich habe das einmal für euch getan und der Topverdiener nach einer halben Legislaturperiode ist Sebastian Brehm. Der mir völlig unbekannte CSU-Abgeordnete aus Nürnberg hat in zwei Jahren 1.383.500 Euro an Nebeneinkünften angegeben, also fast 700.000 pro Jahr. Da ist das Abgeordnetensalär nur ein Zubrot. Friedrich Merz, der sich selbst nur als Verdiener der "oberen Mittelklasse" sieht, findet sich in der Liste übrigens nicht, weil er derzeit kein Abgeordneter ist.

Interessant ist auch wie sich dies bei den Partien verteilt. Das zeigt die folgende Grafik:

Noch eklatanter ist der Unterschied in der Höhe. Die Abgeordneten der Grünen haben nicht nur sehr selten Nebeneinkünfte, sie sind auch viel geringer als bei der Union, die auf der Platzierung beim Verdienst (in abnehmender Reihenfolge) dominiert. Der erste Grüne taucht auf Unterseite 9 auf. Der Abgeordnete Gerhard Zickenheimer hat 30.000 Euro in zwei Jahren nebenher verdient. Alle grünen Abgeordneten zusammen kommen nicht auf die Summe, die Sebastian Brehm angibt.

Kein Wunder, das sich FD und Union so beharrlich wehren, dass nur ein Lobbyregister eingeführt wird. Dabei geht es dabei primär nicht mal um die Nebeneinkünfte.

Also wenn mein Bundestagsabgeordneter sehr viel „nebenbei“ verdient, dann würde ich mich als Wähler fragen, ob er noch mich vertritt und nicht die Interessen der Personen, die ihn bezahlt haben. Das ist ja der eigentliche Zweck eines Lobbyregisters. Es geht um die Einflussnahme auf die Politik. Das man durchaus auch viel verdienen kann, ohne das dies von einer Lobby stammt, zeigt Sebastian Brehm. Er ist Miteigentümer einer Steuerkanzlei mit 30 Mitarbeitern. Ich vermute die erwirtschaften den Großteil des Einkommens. Seine Liste führt aber auf 66 Bildschirmseiten Einkommen aus Steuerberatung auf, die höchste Summe waren 75.000 bis 100.000 Euro. Da hätte ich nun doch berechtigte Zweifel bei den rund 700 Einträgen, also praktisch einer pro Kalendertag (nicht Arbeitstag) das er noch viel Zeit hat die Wähler von Nürnberg Nord zu vertreten. Und ohne Lobbyregister weiß man nicht, ob er einen lukrativen Auftrag nur bekommen hat, damit er eine Firma vertritt....

12.3.2021: Die Rückkehr der Schiffsgeschütze

Mit Schiffen, und ihrer Artillerie hat man schon immer Politik gemacht. Auf Schiffen konnte man viel schwerere Kanonen mit viel größerem Kaliber installieren als an Land. Sie reichten weiter und verursachten mehr Schaden als die Artillerie an Land.

Im 19-ten Jahrhundert zwangen Staaten Europas un die USA mit Schiffen und ihren Waffensystemen die Öffnung asiatisher Staaten wie China und Japan oder annektierten Gebiete wie Kuba und Panama. Dies bekam sogar einen eigenen Begriff: Kanonenbootpolitik.

Die modernen Schlachtschiffe übernahmen den Entwurf der HMS Dreadnought von 1906, welche die Artillerie vereinheitlichte und auf wenige Kanonen mit großem Kaliber setzte, anstatt sehr vieler kleiner Kanonen wie bei den vorherigen Linienschiffen. Es begann ein Wettlauf zwischen dem Kaiserreich und der britischen Marine, jedoch konnte man nie zur britischen Marine aufschließen. Politik machte die englische Marine dann im Ersten Weltkrieg, indem sie erfolgreich eine Sperre etablierte, die die Einführung von Gütern nach Deutschland verhinderte und nicht nur die Kriegswirtschaft schädigte, sondern auch zu einer Hungersnot führte.

Die einzige große Seeschlacht zwischen England und Deutschland am Skagarrak endete entschieden, in dem Sinne, dass keine Nation wirklicher Sieger war, auch wenn die Briten mehr Schiffe verloren, gelang es nicht die britische Marine entscheidend zu schwächen.

So bauten die meisten Nationen auch nach dem Ersten Weltkrieg immer mehr und immer größere Schlachtschiffe. Als kleinere Klassen etablierten sich der Kreuzer für den Handelskrieg und der Zerstörer für die Abwehr der neuen Bedrohung durch U-Boote und Torpedoboote. Gleichzeitig wurde das Kaliber immer größer. Die Dreadnought hatte Geschütze mit dem Kaliber 30,5 cm, das stieg bis zum zweiten Weltkrieg auf 40,6 cm an. Japan baute sogar zwei Schlachtschiffe mit Kaliber 45,6 cm. Die 50 % mehr Durchmessr klingen nach wenig, doch da sowohl Kanonengewicht wie auch Granatengewicht und damit der mitgeführte Sprengstoff in der dritten Potenz zum Durchmesser ansteigen, bedeuten 50 % mehr Durchmesser 237,5 % Mehrgewicht.

Der Überfall auf Pearl Harbor aber auch schon früher die Versenkung der Bismarck, die nach einem Torpdeotreffer eine Swordfish-Bombers manövrierunfähig war, zeigten aber das Schlachtschiffe einer neuen Bedrohung ausgesetzt waren, den Flugzeugen. Gegen sie half auch die massive Aufstockung der Flugabwehr nicht wirklich.

Im Zweiten Weltkrieg waren große Schlachten zwischen Großschiffen die Ausnahme, auch wenn es sie gab. Die meisten Großschiffe der westlichen Länder wurden mehr zur Feuerunterstützung bei Landungen eingesetzt.

Nach dem Zweiten Weltkrieg verschwand das Schlachtschiff folgerichtig aus der Marine. Die Erfahrung zeigte, dass es zu verwundbar war und es war teuer. Neue Schiffe waren dann maximal in der Größe von Kreuzern, später verrichteten die meisten Marinen auch auf diesen Schiffstyp und bei ihnen sind, so auch bei der Bundesmarine Zerstörer die größten Schiffe. Inzwischen hat die Bundesmarine auch keine Zerstörer mehr und Fregatten sind die größten Schiffe – sie haben aber mehr Wasserverdrängung als ein leichter Kreuzer der Leipzig Klasse im zweiten Weltkrieg und mehr als doppelt so viel wie ein Zerstörer des Zweiten Weltkriegs.

Die Geschütze der Schiffe wurden immer kleiner und entfielen bei den neusten Schiffen sogar ganz. Stattdessen setzte man auf Raketen zur Abwehr von Flugzeugen und auch anderen Raketen – der Falklandkrieg, in dem die technisch weit unterlegene argentinische Marine einige moderne englische Schiffe mit von Frankreich gelieferten Exocet Raketen versenken konnte, zeigte, wie gefährlich diese Waffen waren, zumal sie ein Flugzeug in sicherer Entfernung abfeuern und dann abdrehen konnte.

Nun scheint sich wieder ein Paradigmenwechsel zu etablieren. Die Bundeswehr hat schon beschlossen, die Kanonen im Kalber 127 mm wiedereinzuführen. Gegenüber den alten Kanonen, die zuletzt die 1969/70 indienst gestellten Zerstörer der Lutjensklasse hatten, haben diese hat ein längeres Rohr, ist leichter und eine viel größere v0. Sind die silbrigen 127 mm Kanonen auf eine Kampfentfernung von 15 km ausgelegt, so erreichen die neuen 127 mm/LW dank einer Mündungsgeschwindigkeit von 1200 m/s eine Reichweite von 50 km. Mit unterkalibriger Munition werden 70 bis 100 km erreicht. Geplant ist allerdings nur die Umrüstung der größten Fregatten der Brandenburgklasse.

Weiter wird die US-Marine gehen. Alle größeren Schiffe mit Ausnahme der Flugzeugträger werden umgerüstet und erhalten entweder neue Geschütze, oder der Typ wird verändert. Das Ganze verdanken wir Donald Trump. Der wollte in seiner Amtszeit mehrfach Angriffe gegen Syrien, den Iran, Nordkorea starten. Er konnte durch seine Berater immer überzeugt werden dies nicht zu tun. Was bei Trump als überzeugendes Argument zog, waren aber nicht die politischen Folgen, sondern die Auswirkungen auf seine Popularität, wenn bei einem Einsatz Amerikaner ums Leben kommen. Hat er dies doch bei Bush und Obama beobachtet und nicht zuletzt deswegen auch die Truppenstärke in Afghanistan reduziert. Natürlich gibt es auch andere Mittel. Gegen kleine Ziele können Drohnen eingesetzt werden, gegen größere Cruise Missles. Letztere sind auch vom Schiff aus startbar. Drohnen nicht und sie sind zudem sehr verwundbar und können praktisch nur in einem Land ohne Luftabwehr eingesetzt werden. Gegen Cruise Missles sprachen die Kosten, die bei einem kleinen Schlag noch vertretbar sind, nicht jedoch bei den größeren Operationen, die Trump vorschwebten.

Die Lösung des US-Militärs war die Wiedereinführung von Geschützen, auch basierend auf der Erfahrung von Geschützen mit Reichweitensteigerung der M109 Haubitze bei der US-Army und den neuen schon angesprochenen 127 mm Kanonen, die schon seit 2003 in der italienischen Marine eingesetzt werden.

Die ganz großen Kaliber werden nicht wieder kommen, aber für größere Schiffe ab 4.000 BRT Wasserverdrängung werden ein bis zwei Türme mit 155 mm Geschützen installiert werden. 155 mm ist das Standardkaliber bei der landgestützten Artillerie der NATO, die heute vor allem aus Selbstfahrlafetten besteht wie der amerikanischen M109 und deutschen Panzerhaubitze 2000. Mit längeren Kanonenrohren kommt dieses Kaliber schon heute bei normaler Munition auf eine Reichweite von 50 km. Auch hier werden zur Reichweitensteigerung unterkalibrige Geschosse verwendet, die durch das geringere Gewicht eine größere v0 haben und 100 km weit fliegen. Noch mehr Reichweite erhält man durch einen integrierten Raketenantrieb, der sie dann auf bis zu 200 km steigert. Derartige Munition ist dann auch gelenkt, sprich sie kann die Geschossbahn aktiv beeinflussen das geschieht durch Finnen, kleine Steuerflossen, die nach dem Start ausgeklappt werden. Zwei Typen sind in der Entwicklung. Die eine mit einer Laserlenkung um bewegliche Ziele zu bekämpfen, die zweite Munition mit GPS-Ortsbestimmung, um unbewegliche Ziele zu bekämpfen.

Die kleineren Schiffe (unter 4.000 BRT) erhalten die Rheinmetall 120 mm erhalten, die Rheinmetall 120 mm Glattrohrkanone die auch im US-Panzer Abrahams und deutschen Leopard 2 eingesetzt wird. Das glatte Rohr lässt eine höhere Mündungsgeschwindigkeit zu und damit steigt die Reichweite. Auch diese Kanone hat bei normaler Munition eine Mündungsgeschwindigkeit von 1140 m/s, was 45 km Reichweite entspricht. Mit speziellen Wuchtgeschossen werden 1640 bis 1750 m/s erreicht und eine Reichweite über 100 km. Auch für dieses Kaliber wird derzeit lasergelenkte und GPS-gelenkte Munition entwickelt, die dann auch in den Panzern eingesetzt werden könnte, die dann die Artillerie ergänzen könnten.

Derartige Munition ist zwar deutlich teurer als konventionelle, kostete aber nur einen Bruchteil von Lenkwaffen wie Cruise Missles aber auch Raketen. Neben der Reichweitensteigerung ist ein Vorteil das bei gelenkten Waffen die Treffgenauigkeit steigt: von 20 m sinkt die mittlere Abweichung vom Ziel auf 3 m. Das ist neben der Reichweite, die es erlaubt auch Ziele weit im Landesinnen außerhalb der nationalen Gewässer zu bekämpfen, der Hauptvorteil, denn da bei unterkalibrigen Geschossen das Geschoss viel leichter ist, hat es auch weniger Sprengkraf., Es reicht dann eben nicht ein Zeil (fast) zu treffen, eben mit 20 m Abweichung. Die Druckwelle und Splitterwirkung macht einem gepanzerten Fahrzeug oder Bunker dann nicht aus um „zerstörende Wirkung“ hervorzurufen.

Die derzeitige Umrüstung mit schon existierenden Waffensystemen ist das eine, offen ist, ob der nächste Schritt bei der Biden Regierung noch Bestand hat. Um von See aus auch tief im Landesinneren gelegene Zeile zu treffen, hat das DoD unter Trump die Entwicklung von 21 cm Geschützen gestartet. Dieses Kaliber hatten schwere Kreuzer im Zweiten Weltkrieg, so die deutsche Prinz Eugen. Nach einer Studie ist das Gewicht für einen Turm mit einem, bei den Kreuzern auch mit zwei Geschützen, kompatibel mit den maximalen Lasten, für die die Decks ausgelegt sind. Der Vorteil liegt auf der Hand:

Pläne, mit der „intelligenten“ Munition auch anfliegende Raketen und Flugzeuge zu bekämpfen, wurden allerdings inzwischen begraben. Dafür scheinen offensichtlich Geschütze, bei denen man die Projektile nach dem Verlassen des Rohrs nicht mehr groß in der Richtung beeinflussen kann, kaum geeignet. Lediglich auf geringe Distanz wären die Geschütze effektiv, doch dann müssten sie auf eine schnelle Schussfolge ausgelegt sein, auf die sie anders als bestehende Geschütze der 76 und 127 mm Klasse nicht sind. Stattdessen arbeitet das DoD seit Jahren an einem Lasersystem, das diese Aufgabe übernehmen soll – sowohl für die Army wie die Navy. Das Lasersystem funktioniert bei Tests auch gut. Das Hauptproblem ist es das zwischen zwei Schüssen zu viel Zeit vergeht, die Energie für den nächsten Impuls bereitzustellen. Die Navy hat die Entwicklung nach Einführung eines Systems 2014 wider eingestellt, will die Entwicklung nun aber erneut aufnehmen. Immerhin scheint das Lasersystem eher umsetzbar als die Railgun, die ebenfalls erprobt wurde und noch mehr Energie für ein Projektil benötigt. China entwickelt diese Technologie aber weiter und hat einen Raketenzerstörer damit ausgerüstet.

Die Umrüstung der Schiffe ist nicht unumstritten. Sowohl verschiedene Non-Government Organisationen wie auch Teil der US-Medien sehen die große Gefahr, dass dann eine neue Kanonenbootpolitik Einzug hält, sprich Schiffe außerhalb der 12 Meilenzone militärische aber auch zivile Zeile im Landesinneren bombardieren, anstatt das bei Konflikten politische Lösungen gesucht werden. So soll Trump mehrfach gefordert haben Anlagen im Iran und Nordkorea zu bombardieren die im Verdacht stehen Uran anzureichern.

Umgekehrt gibt es schon Vorschläge anstatt einem Projektil eine kleine Rakete zu starten. Ein 21 cm Geschütz könnte ein 30 kg schwere Rakete auf eine Gipfelhöhe von 160 km befördern, mit ihrem eigenen Antrieb könnte diese einen 2 kg schweren Cubesat in eine 250 km hohe Bahn befördern. Ob dieser den Abschuss aber überlebt ist offen, immerhin die Elektronik in den derzeitigen „intelligenten“ Geschossen tut es.

13.3.2021: Synthetische Kraftstoffe oder Methan?

Nachdem ich mich schon mit den Vor- und Nachteilen von Wasserstoff als Treibstoff für Kraftfahrzeuge beschäftigt habe, kommen heute mal die synthetischen Kraftstoffe, auch Refuels genannt, zum Einsatz. Die Idee klingt erst mal toll: man produziert synthetische Kohlenwasserstoffe die dann Benzin oder Diesel ähneln, und genauso wie diese Treibstoffe eingesetzt werden können. Es wundert nicht, das die Automobilindustrie sehr für dieses Konzept ist, bedeutet es doch, dass sie weiterhin Autos mit Verbrennungsmotor produzieren können. Richtig hellhörig wurde ich in einem Radiointerview von Ministerpräsident Kretschmann zur anstehenden BW-Wahl, wo er Höhrerfragen beantwortete und einer der Fragesteller meinte, anstatt Wasserstoff - auf den bezog sich eine vorherige Anfrage, sollte man doch diese synthetischen Treibstoffe fördern. Darauf sagte Kretschmann, das man hier noch viel forschen müsste und diese Treibstoffe noch ineffizienter bezogen auf die eingesetzte Energie seien als Wasserstoff. Da wäre der Faktor fünf, bei Wasserstoff nur zwei.

Wie sich dann beim Schreiben dieses Blogs zeigte, redet Kretschmann von einer anderen Alternative als ich, da ich als Chemiker (obwohl er ja auch Chemielehrer war) den direkten Weg und nicht den umständlichen gehe. Wie immer in der Chemie gibt es aber zahlreiche Wege um eine bestimmte Substanz zu synthetisieren.

Zuerst mal zu den Grundlagen

Ein Verbrennungsmotor verbrennt etwas und übersetzt die dabei entstehende Wärme in Form einer Volumenausdehnung der Gase in Bewegung. Was er verbrennt, ist primär eine Frage der Auslegung des Motors. Große Dieselmotoren, wie die Antriebe von Schiffen können alles verbrennen, auch Reste der Erdölindustrie, die man sonst nirgendwo mehr einsetzen kann wie Schweröl. Schiffe sind daher mit Abstand die dreckigsten Fortbewegungsmittel auch, weil die Abgase nicht gereinigt werden. Wer also eine echte Umweltsau sein will fliegt nicht, sondern macht eine Kreuzfahrt. Da man die Abgase da auch selbst einatmet und darunter sind einige krebserregende Stoffe sind, bekommt man die Strafe dafür auch sofort, zumindest wenn man viel draußen auf dem Deck ist, idealerweise neben den Schornsteinen. Aber auch normale Diesel, zumindest älterer Bauart ohne aktive Steuerung der Effizienz und nachgeschalteten bzw. einbauten Abgasreinigungsstufen kommen mit vielen Verbrennungsträgern aus. Es gab mal Leute die haben das Altfett von Frittenbuden abgenommen und sind damit gefahren. Demgegenüber ist der Benziner weitaus anspruchsvoller, was den Treibstoff angeht, er kommt schon nicht mit Diesel zurecht. Man muss also Treibstoffe „bauen“ die, dann der entsprechende Motor verträgt.

Heute werden viele Motoren für PKW bis ins kleinste geregelt um den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen zu minimieren und sie sind auf die heute üblichen Kohlenwasserstoffmischungen von Leichtbenzin und Diesel ausgelegt. Sie kommen nicht mit jedem Treibstoff zurecht. Wäre dem so, so gäbe es eine Menge potenzieller Treibstoffe:

Hier erst mal eine kleine Übersicht der einzelnen Fraktionen

Wasserstoff kann durch Elektrolyse aus Wasser erzeugt werden. Wasserstoff verbrennt mit erheblich mehr Energie und höheren Temperaturen als Kohlenwasserstoffe. Der Explosionspunkt ist ebenfalls ein komplett anderer. Der Motor muss daher auf diesen Treibstoff ausgelegt werden. Als Gas mit kleiner Molekülmasse benötigt Wasserstoff relativ schwere Tanks bei einem Mercedes Brennstoffzellenfahrzeug wiegt er 125 kg bei 4,4 kg Fassungsvermögen. Mehr über Wasserstoff, findet ihr im vorherigen Blog zu dem Thema.

Methan ist der einfachste Kohlenwasserstoff. Er ist natürlich verfügbar, weil es bei dem anaeroben Abbau von organischer Masse entsteht, und kann in Biogasanlagen künstlich erzeugt werden. Es verbrennt wie Kohlenwasserstoffe, nur ist es schon ein Gas und verbrennt schneller und liefert mehr Energie, das muss man beim Motordesign wissen. Trotzdem gibt es Autos, die Erdgas tanken und jede Menge Tankstellen dafür. Wie Wasserstoff ist Methan ein Gas benötigt also auch schwere Drucktanks, dank der achtfachen Molekularmasse geht aber mehr Treibstoff hinein.

Den Nachteil der schweren Druckgastanks haben Ethanol und Methanol nicht. Die beiden Alkohole sind flüssig. Ethanol kann aus Gärung gewonnen werden und wird in Brasilien seit Jahrzehnten als Treibstoff genutzt. Methanol wird aus Erdgas durch kombinierte Dampf- und Autothermreformierung aus Methan gewonnen. Dabei wird Kohlendioxid frei. Es wird aber an Verfahren der katalytischen Teiloxidation von Methan gearbeitet, mit denen Methanol ohne Kohlendioxidemission aus Methan gewonnen werden kann. Da beide Treibstoffe sich im Brennverhalten von fossilen Kraftstoffen unterscheiden, müssen auch hier die Motoren darauf eingestellt werden. Sie haben zudem weniger Energie, etwa 70 % der von Benzin.

Pflanzenöle sind im Prinzip Speiseöle wie man sie auch Lebensmittel einsetzt. Die meisten Diesel kommen mit diesen zurecht. Der Großteil ist heute Palmöl, dass billig herzustellen ist.

Pflanzenölester sind einfache Ester von Pflanzenöle, bei denen das Glycverinmolekül in normalem Fett durch einen einfacheren Alkohol wie Methanol ersetzt wird. In den chemischen Eigenschaften ähneln sie noch mehr den herkömmlichen Kraftstoffen und sind als E10 Beimischung zum Sprit seit Jahren im Einsatz.

Für die Automobilindustrie und Autobesitzer wären Pflanzenöle oder – ester die beste Option, doch wegen der verheerenden Umweltbilanz von Palmölplantagen ist die Forschung von ihnen abgerückt. Angesichts der enormen Menge von Autos weltweit könnte man so auch nie den Spritbedarf decken.

Wasserstoff habe ich schon im letzten Blog angesprochen. Wasserstoff kann man zumindest, was die Energiebilanz angeht, besser in Brennstoffzellen nutzen. Die sind allerdings recht teuer.

Als von "Refuels" geredet wurde, dachte ich als Chemiker sofort an Methan. Das ist für mich naheliegend. Gibt es doch schon Fahrzeuge, die Methan nutzen und ist es doch ein natürliches Produkt von Biogasanlagen. Ein Molekülteil eines Polysacchards kann nach Hydrolyse in der Summe wie folgt zu Methan umgewandelt werden:

(C6H10O5)n + n H2O → 3 n CH4 + 3 n CO2

Die Mikroorganismen reduzieren einen Teil des Kohlenstoffs und oxidieren einen zweiten Teil und gewinnen dabei Energie wie man an der Bilanz sieht, denn bei einer mittleren Energie von 17,2 kJ/g Kohlenhydrate und 46 kJ für Methan werden aus 180 x 17,2 kJ (bei einem Mol) 64 x 46 kJ, Zwei Drittel der Energie landet also im Methan. In der Praxis ist bei Methangewinnung relevant, aus welcher Quelle das Substrat für die Biogasproduktion stammt. Werden Futterpflanzen verwendet, so sind mit deren Anbau natürlich auch Aufwendungen verbunden. Gülle ist dagegen ein Abfallstoff der sowieso entsorgt werden muss. Wird ein Benziner mit Biogas betrieben, dann emittiert bei Gülle als Substrat zwei Drittel weniger Kohlendioxid (in der Bilanz) als mit Benzin, bei Mais ist es nur ein Drittel. Doch klar ist auch das man mit Gülle niemals alle Autos versorgen kann, es gibt in etwa so viele Schweine wie Autos und bei dem Verbrauch an Benzin den ein PKW hat kommt das Schwein mit der Gülleproduktion gar nicht hinterher. Das gilt auch für Mais oder andere Pflanzen, die nur für die Biogaserzeugung angebaut werden. So viel Fläche hat die Bundesrepublik nicht um nur alle Benziner mit Biogas versorgen zu können.

Ethanol ist eine zweite Möglichkeit aus Pflanzenmasse Energie zu gewonnen. Das geht nach der Formel:

C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2

Hier landen sogar nur 44 % der ursprünglichen Energie im Ethanol. Methanol kann aus Methan als primären Produkt von Biogasanlagen erzeugt werden. Dies geschieht durch Dampfreformierung von Methan. Da dabei es weitere energetische Verluste gibt, ist es bei diesem Treibstoff bisher bei Machbarkeitsstudien geblieben. Bedeutender wäre Methanol als viel leichter lagerbares Substrat für Brennstoffzellen, die allerdings nur einen Teil des Energiegehaltes nutzen, da sie nur den Wasserstoff oxidieren. Die Energie bei der Oxidation des Kohlenstoffskelettes bleibt ungenutzt, zudem ist das Kohlendioxid ein Katalysatorgift. Daher konzentriert sich die Brennstoffzellenforschung auf Wasserstoff. Insgesamt sind Alkohole eine bequeme Alternative, wenn man am Auto nichts ändern möchte, allerdings mit einer verheerenden Energiebilanz.

Pflanzenöle und Pflanzenester haben chemisch die größte Ähnlichkeit aller natürlich vorkommenden Alternativen zu Diesel. Es sind langkettige Kohlenwasserstoffe mit meist 16 bis 18 C-Atomen. Das Ende trägt eine Säuregruppe, die mit einem Alkohol verestert ist. Bei natürlichen Ölen ist es Glycerin, bei synthetischen Estern meist Methanol, wodurch die Molekularmasse auf ein Drittel sinkt und das Öl noch dieselähnlicher wird. Bei den meisten Dieselölen sind Pflanzenöle und Ester problemlos als Ersatz nutzbar, allerdings hat man auch hier das grundsätzliche Problem, das die Anbauflächen nicht ausreichen und das meiste Öl stammt heute aus Palmölplantagen in Asien, wo die letzten Urwälder dafür gerodet werden.

Kurz: alle bisherigen Alternativen haben Nachteile. Sie sind entweder teuer (Wasserstoff), haben eine schlechte Umweltbilanz oder bei fast allen ist einfach weltweit nicht genug Substrat vorhanden um den Benzin und Dieselverbrauch damit zu decken.

Daher geht heute die Forschung in Richtung synthetische Kraftstoffe oder Refuels. Der Gedanke ist relativ einfach: Wasserstoff, denn man auch für Brennstoffzellenfahrzeuge benötigt kann man in praktisch unbegrenzter Menge aus Wasser durch Elektrolyse gewinnen kann. Den Wasserstoff setzt man dann mit Kohlendioxid nach folgender Summenformel um:

4 H2 + CO2 → CH4 + 2 H2O

Das Methan kann dann relativ einfach zu höheren Kohlenwasserstoffen oxidiert werden, wobei ein Teil des Wasserstoffs dann wieder frei wird. So kann man sowohl synthetisches Diesel wie Benzin produzieren. Der große Haken: das ist extrem energieaufwendig. In der Gesamtbilanz, gerne „well to wheel“ abgekürzt landen 10 bis 15 % der elektrischen Energie als Antriebsleistung bei den Rädern. Man hat zwei Prozesse darin mit schlechtem Wirkungsgrad – die Elektrolyse und den Verbrennungsmotor, beide mit Wirkungsgraden unter 50 %. BW hat ein Forschungsprojekt gestartet, das diese Effizienz auf 20 % erhöhen soll, das ist wohl der Faktor von dem Kretschmann sprach. Anders als bei allen anderen Alternativen kann man damit aber wohl so viel Kraftstoff produzieren, wie man braucht. Es ist also die einzige Alternative, die wirklich geeignet ist, bei genügend Strom die Unmengen an Autos zu versorgen, die heute unterwegs sind. Allerdings ist es teuer im verlinkten ADAC-Artikel ist die Rede davon, dass heute ein Liter synthetischer Treibstoff 4,50 Euro kostet, Das Forschungsprojekt soll das auf die Hälfte sinken lassen, ein Interviewpartner nennt für die fernere Zukunft 1,70 Euro. Allerdings vermute ich sind das wie immer bei Forschungsprojekten die Treibstoffgestehungskosten, auf die ja bei uns noch Steuern und Abgaben drauf kommen. Denn ein Liter Benzin hat in etwa den Energiegehalt von 9 kWh. Rechnet man das mal fünf als Effizienzziel, dann ist man bei 45 kwh Primärenergie, die heute knapp 14 Euro mit allen Abgaben kosten. Ich bezweifele aber das man den so erzeugten Sprit ohne Steuern verkaufen wird.

Die Effizienz und der Energiebedarf

Was aber auch dieses Projekt ausblendet, ist woher der Strom für den ganzen Treibstoff kommen soll. Man braucht ja noch mehr als für Elektroautos, die immerhin auf 70 bis 80 % Effizienz bei „well to Wheel“ kommen, also den größten Teil der Energie die im Strom steckt auch als Antriebsenergie umsetzen. Das ist auch ein vlinder Fleck der Bundesregierung, die sich 1 Million Elektrofahrzeuge bis 2020 als Ziel gesetzt hat. Obwohl das Ziel nicht erreicht wurde, ist es aber keine Lösung für das Ziel der deutlichen Reduktion der Kohlendioxidemissionen um 50 %. Der Verkehr ist der einzige Sektor, der überhaupt keine Emissionen senkte, sondern sogar zulegte. Kein Wunder, wenn die Leute SUV - die Abkürzung für "Selten unter vierzehn Liter" kaufen. Die haben seit Jahren Zuwachsraten im Verkauf. Mal eine Abschätzung, nicht 100% genau aber er liefert ungefähr die Größenordnung. Wenn ich den mittleren Treibstoffverbrauch eines Golf mit 7 l/100 km annehme und ein Tesla etwa 23 kWh pro 100 km verbraucht dann kann ich annehmen, das 1 l Benzin 3,3 kWh entsprechen, wenn es um die Fahrleistung geht. Deutschland benötigt für den Straßenverkehr 228 Millionen Hektoliter Benzin und 403 Millionen Hektoliter diesel. Die zusammen 631 Millionen Hektoliter entsprechen dann einer Energie von 208 Twh. Die kämen dann zum normalen Stromverbrauch von 512 TWh hinzu also über 40 % mehr. Dabei ist nicht berücksichtigt, dass der Diesel effizienter ist und ein Großteil des Kraftstoffs auf Diesel entfällt. Das gilt vor allem für große Dieselmotoren wie in Lastwagen oder Bussen. Diese würden dann mehr Strom für die gleiche Antriebsleistung benötigen. Dieser Strom muss aber von irgendwo herkommen. Zwanzig Jahre nach der Einführung des EEG sind erneuerbare Energien bei knapp unter 50 % des Strombedarfs. Man müsste um weitere 40 bis 50 % Strom für die Mobilität (nur bei Elektroantrieb, entsprechend mehr bei Refuels oder Wasserstoff) zu erzeugen dreimal so viel Strom aus regenerativen Energiequellen gewinnen.

Wie wird die Zukunft aussehen? Niemand weiß das aber ich kann zumindest ein Konzept umreisen, das umsetzbar ist und das bezahlbare Mobilität erlaubt. Es ist nicht schwierig. Dei meisten Leute legen die meiste Strecke bei Fahrten zur Arbeit zurück. Würde man den ÖPNV so ausbauen das er eine Alternative zum Auto wird so würden viele dieser Einzelfahrten entfallen. Bei den Einzelfahrten könnte man durch informationstechnische Lösungen dafür sorgen, dass die Autos zumindest voll sind, indem man einfach jemanden mitnimmt, der in dieselbe Stadt muss und nahe bei einem wohnt. Für die kurzen Strecken wäre dann der Elektroantrieb ausreichend. In die Ferne könnte man bei einem besseren Schienennetz auch mit der Bahn reisen, ebenso wie die Bahn wie früher die meisten Güter transportieren kann und das effizienter als Lastwagen. Notfalls könnte sie sogar das E-Auto in den Urlaubsort bringen. Sinnvoller wäre es aber dort einfach dann ein Auto zu mieten, das dann wiederum elektrisch ist. So käme eine Privatperson, die in einer größeren Stadt wohnt – und das sind die meisten Bürger mit einem Elektroauto aus. Übrig blieben die Autos, die fast täglich größere Strecken am Tag zurücklegen. Das wären Transporte von Gütern über „die letzte Meile(n)“. Da ist der Wagen zu viel unterwegs, um ihn wie bei einem Elektrofahrzeug dauernd aufzuladen. Für diese Restmenge gäbe es dann die energetisch ineffizienten Lösungen wie Wasserstoff oder synthetische Treibstoffe. Die Politik hat es in der Hand darauf hinzuarbeiten, und zwar indem sie die Rahmenbedingungen setzt. Beim ÖPNV und Bahn ist sie selbst Anteilseigner der Firmen und müsste daher das Netz ausbauen. Dazu kann man den Druck auf Autofahrer erhöhen, indem man einfach das Parken in bestimmten Straßen verbietet und sie zu Einbahnstraßen erklärt. Dadurch gewinnt man eine komplette Fahrspur, die für Fahrradfahrer schon fast eine Autobahn ist. So würde Fahrradfahren, (das ja auch elektrisch erfolgen kann oder elektrische Motorroller für die welche nicht treten wollen) erheblich attraktiver und vor allem ungefährlicher. Tatsache ist aber, dass sich niemand mit Millionen von Autofahrern in der Politik anlegen will. Das geht so weit, das die AfD im laufenden Wahlkampf in BW sogar für Dieselautos wirbt, um dort Wählerstimmen abzugreifen. So bleibt es eben bei Feigenblattforschung, wie die ReFuels Forschung des KIT.

15.3.2021: Die Lösung für ein überflüssiges Problem – kann man sich mit in die Luft geschossenen Kugeln verletzen?

Auf den heutigen Blog kam ich als ich meinen letzten Blog für die Münchhausen-Kolumne verfasste. Angesichts des hohen Bildungsniveaus der meisten Blogleser wollte ich sichergehen, dass das was ich schreibe nicht doch prinzipiell möglich ist und habe es simuliert. Ich ging davon aus, das, wenn eine 38-cm-Granate der Bismarck-Klasse 42 km weit fliegt, man bei einer doppelt so hohen Geschwindigkeit – und die erreicht schon ein unterkalibriges Leopard 2 Geschoss, man problemlos auf 170 km Reichweite kommen kann, mit Raketenantrieb dann noch mehr. Dabei entdeckte ich, das eigentlich schwere Granaten kleineren Kalibers deutlich kürzer fliegen.

Das Ganze hängt, wie auch die Fragestellung im Titel natürlich mit dem Luftwiderstand zusammen. Denn Luftwiderstand konnte ich bei der 38-cm-Granate zumindest abschätzen, indem ich einfach die Bewegungsgleichungen der Flugbahn löste. Für diese gelten die Gesetze des schrägen Wurfes:

vh = cos (Winkel) * v0

vv = sin (Winkel) * v0

sh = vh * t

sv = vv * t

mit v0 als Mündungsgeschwindigkeit, und vv und vh als vertikale bzw. horizontale Komponente der Geschwindigkeit. sh bzw. sv sind dann die entsprechenden Strecken. Nun zieht aber die Erdgravitation an der Kugel, sonst würde diese ja dauernd weiter steigen. Für die vertikalen Komponenten muss man daher schreiben:

vv = sin (Winkel) * v0 – g * t

sv = vv * t – ½ g * t²

Vereinfacht gesagt gewinnt die Kugel vv/g Sekunden lang Höhe, wird dabei immer langsamer. Danach überwiegt der Therm g*t und die Geschwindigkeit wird negativ, sie verliert an Höhe, bis sie nach 2 * vv/g Sekunden wieder auf der Ausgangshöhe ist. Währenddessen fliegt sie mit der Geschwindigkeit vh horizontal weiter, woraus als Form dann eine Wurfparabel entsteht. Die optimale Weite erhält man, wenn sin(Winkel) = cos (Winkel) ist, also bei 45 Grad.

Das alles gilt nur im luftleeren Raum, denn in Praxis wird sie durch den Luftwiderstand abgebremst und zwar in beiden Geschwindigkeitskomponenten. Immerhin für eine Granate mit einem v0 von 793 m/s wie die der 38-cm-Geschütze der Bismark errechtet sich im luftleeren Raum eine maximale Weite von 64,1 km. In der Wikipedia stehen als effektive Reichweite 42 km. Das kostet also ein Drittel der Distanz.

Ich hatte nun erwartet, dass dies bei kleinerem Kaliber nicht viel anders sein dürfte. Sicherlich – ganz kleine Kugeln wie von Pistolen und Gewehren werden stark abbremst, aber große Granaten? Eine Granate für die Mittelartillerie eines Schlachtschiffs, gleichzeitig größtes normales Kalber an Land und Normalgeschütze von leichten Kreuzern mit 15 cm Durchmesser wiegt immer 45,5 kg. Dabei hat sie nur eine Spitzenfläche von 0,08 m² und mit 0,25 einen guten Luftwiderstandsbeiwert. Bei den Reichweiten von Landgeschützen dieses Kalibers wusste ich aber, das diese meist unter 20 km lagen. Und so sah ich auch, als ich für den vorletzten Blog die postulierten 155 mm Kanonen durchsimulierte, dass die Granaten nicht so weit flogen wie erwartet. Ich habe jetzt mal eine Tabelle aufgestellt, damit es vergleichbar ist, alle mit derselben v0 von 793 m/s, dem einer 38-cm-Granate und auch die Masse der Granaten wurden von der 820 kg der 38 cm Granate herunterskaliert, entsprechen also nicht genau den verwendeten Granaten:

 

Parameter

Geschossdurchmesser:

75,00 mm

105,00 mm

127,00 mm

150,00 mm

210,00 mm

280,00 mm

380,00 mm

Geschossgewicht:

6,304 kg

17,299 kg

30,610 kg

50,435 kg

138,395 kg

328,047 kg

820,000 kg

Geschoss-Cw Wert:

0,250

0,250

0,250

0,250

0,250

0,250

0,250

Starthöhe:

10 m

10 m

10 m

10 m

10 m

10 m

10 m

Mündungsgeschwindigkeit:

793,0 m/s

793,0 m/s

793,0 m/s

793,0 m/s

793,0 m/s

793,0 m/s

793,0 m/s

Mündungsenergie:

1982132,0 J

5439229,4 J

9624533,9 J

15857999,7 J

43514778,7 J

103146014,0 J

257828090,0 J

Gipfelhöhe:

5,9 km

7,1 km

7,8 km

8,5 km

9,8 km

10,8 km

11,8 km

Reichweite:

18,3 km

23,2 km

26,2 km

29,0 km

34,7 km

39,5 km

44,2 km

Neigungswinkel:

45,0 °

45,0 °

45,0 °

45,0 °

45,0 °

45,0 °

45,0 °

Auftreffgeschwindigkeit:

287 m/s

336 m/s

366 m/s

394 m/s

453 m/s

504 m/s

555 m/s

Geschwindigkeit im Gipfelpunkt:

270 m/s

310 m/s

332 m/s

352 m/s

391 m/s

422 m/s

450 m/s

Flugzeit:

69,2 s

76,1 s

80,0 s

83,2 s

89,4 s

94,2 s

98,5 s

Auftreffwinkel:

-64,8 Grad

-60,5 Grad

-58,2 Grad

-56,5 Grad

-53,4 Grad

-51,4 Grad

-49,7 Grad

Geschwindigkeit horizontal:

122 m/s

166 m/s

193 m/s

218 m/s

270 m/s

315 m/s

359 m/s

Geschwindigkeit vertikal;

-260 m/s

-292 m/s

-311 m/s

-329 m/s

-364 m/s

-394 m/s

-424 m/s

Energie:

259714,0 J

974862,2 J

2051383,5 J

3916668,3 J

14212185,1 J

41672755,1 J

126505434,8 J

Druck:

5878,7 Pa

11258,4 Pa

16193,8 Pa

22163,8 Pa

41032,9 Pa

67677,8 Pa

111545,5 Pa

Zur Erklärung: 75, 105 und 150 mm sind Standardkaliber der landgestützten Artillerie, 150 mm auch die der Mittelalterliche von Schlachtschiffen und Standardkaliber bei leichten Kreuzern der Reichsmarine. 127 mm sind das Standardkaliber von Zerstörern, 210 mm das von schweren Kreuzern wie der Prinz Eugen, 280 mm das von kleinen Schlachtschiffen und Panzerkreuzern wie der Scharnhorst.

Man sieht an der Grafik, das die Geschosse sukzessiver weiter fliegen. An der niedrigen Auftreffgeschwindigkeit und den Winkeln sieht man das die kleinen Kaliber stärker abgebremst werden. Es gibt zwei Effekte. Der erste Effekt ist das die Abbremsung durch den Luftwiderstand von dem Verhältnis Fläche zu Masse abhängt. Während die der Luft Widerstand bietende Fläche aber mit steigendem Kaliber im Quadrat ansteigt, nimmt die Masse mit der dritten Potenz zu. Die Abbremsung wird also verhältnismäßig geringer.

Der zweite Effekt ist, dass die Atmosphäre mit zunehmender Höhe immer dünner wird und so auch die Abbremsung. Ich habe für die Berechnung ein einfaches Modell, das der barometrischen Höhenformel folgt, also eine exponentielle Abnahme der Dichte und damit des Widerstands. Es reicht allerdings für meine Raketenberechnungen aus und die hier ermittelte Maximalreichweite von 44,2 km passt auch zu den 42 km die angegeben werden für die 38 cm Kanone. Daher denke ich ist es ausreichend genau.

Was ist wichtiger? Ich habe dazu mal das kleinste und größte Kaliber senkrecht nach oben geschossen, dann ist der Luftwiderstand der Aufstiegskurve minimal:

 

Parameter

Geschossdurchmesser:

380,00 mm

75,00 mm

Geschossgewicht:

820,000 kg

6,304 kg

Geschoss-Cw Wert:

0,250

0,250

Starthöhe:

10 m

10 m

Mündungsgeschwindigkeit:

793,0 m/s

793,0 m/s

Mündungsenergie:

257828090,0 J

1982132,0 J

Gipfelhöhe:

25,2 km

12,6 km

Reichweite:

1,7 km

0,8 km

Neigungswinkel:

89,0 °

89,0 °

Auftreffgeschwindigkeit:

623 m/s

336 m/s

Geschwindigkeit im Gipfelpunkt:

12 m/s

8 m/s

Flugzeit:

144,0 s

102,2 s

Auftreffwinkel:

-89,1 Grad

-89,3 Grad

Geschwindigkeit horizontal:

10 m/s

4 m/s

Geschwindigkeit vertikal;

-623 m/s

-336 m/s

Energie:

159029704,3 J

355093,6 J

Druck:

140223,6 Pa

8037,7 Pa

Wie beim schrägen Wurf ist die Gipfelhöhe des kleineren Kalibers halb so hoch und entsprechend auch die Auftreffgeschwindigkeit halb so hoch. Gäbe es keine Atmosphäre, dann müsste die Auftreffgeschwindigkeit genauso hoch wie die Mündungsgeschwindigkeit sein. Um den Einfluss der Geschwindigkeit zu simulieren, habe ich mal die v0 für das kleinste Kaliber diese verdoppelt:

Parameter

Geschossdurchmesser:

75,00 mm

75,00 mm

Geschossgewicht:

6,304 kg

6,304 kg

Geschoss-Cw Wert:

0,250

0,250

Starthöhe:

10 m

10 m

Mündungsgeschwindigkeit:

1586,0 m/s

793,0 m/s

Mündungsenergie:

7928528,2 J

1982132,0 J

Gipfelhöhe:

12,6 km

5,9 km

Reichweite:

37,6 km

18,3 km

Neigungswinkel:

45,0 °

45,0 °

Auftreffgeschwindigkeit:

352 m/s

287 m/s

Geschwindigkeit im Gipfelpunkt:

382 m/s

270 m/s

Flugzeit:

101,3 s

69,2 s

Auftreffwinkel:

-72,2 Grad

-64,8 Grad

Geschwindigkeit horizontal:

108 m/s

122 m/s

Geschwindigkeit vertikal;

-335 m/s

-260 m/s

Energie:

391471,9 J

259714,0 J

Druck:

8861,1 Pa

5878,7 Pa

Die Reichweite ist doppelt so hoch – klingt gut, wenn man nicht weiß, das im Vakuum wegen des Therms – ½ t g² die Reichweite eigentlich viermal so hoch sein. Und erhöht man die Geschwindigkeit einer 38-cm-Granate auf das Doppelte, fliegt sie auch 158,8 km weit und kommt mit 982 m/s an. Hier wirkt es sich aus, das bei einer Gipfelhöhe bei dieser Geschwindigkeit von 41,2 km ein Großteil der Geschosskurve schon in dünnen Luftschichten verläuft. Zuletzt und nicht ganz unwichtig: Auch der Luftwiderstand steigt mit der Geschwindigkeit quadratisch an. Das bremst aus. Beim 75-mm-Geschoss ist die Auftreffgeschwindigkeit nur wenig höher, obwohl die Mündungsgeschwindigkeit doppelt so hoch ist.

Nach diesen Analysen nun zum eigentlichen Blogthema. Kann man sich mit einem Geschoss verletzen, das senkrecht in die Luft gefeuert wird, und dann beim Herabfallen jemanden trifft? Ich habe da Szenen vor vor Augen, wie es sie vor einigen Jahrzehnten bei Terroranschlägen in arabischen Gebieten gab, wo Menschen jubelnd US-Fahnen verbannten und mit Gewehren in die Luft schossen. Da das meist Kalaschnikows, also AK-47 waren, habe ich mir das zum Vorbild genommen und einen senkrechten Schuss simuliert. Das Gewicht der Gewehrpatrone 7,62 x 39 mm ist in der Wikipedia als Spanne angegeben. Ich habe 10 g genommen, da damit genau die 2510 J Mündungsenergie herauskommen.

 

Geschossdurchmesser:

7,62 mm

Geschossgewicht:

0,010 kg

Geschoss-Cw Wert:

0,250

Starthöhe:

10 m

Mündungsgeschwindigkeit:

710,0 m/s

Mündungsenergie:

2520,5 J

Gipfelhöhe:

2,9 km

Reichweite:

0,1 km

Neigungswinkel:

89,0 °

Auftreffgeschwindigkeit:

122 m/s

Geschwindigkeit im Gipfelpunkt:

3 m/s

Flugzeit:

49,6 s

Auftreffwinkel:

-90,0 Grad

Geschwindigkeit horizontal:

0 m/s

Geschwindigkeit vertikal;

-122 m/s

Energie:

74,0 J

Druck:

162,2 Pa

Die Höhe von 2,9 km passt gut zu Angaben, die ich mal hörte und die von 2,5 km sprachen. Das nach den Simulationen nun viel der Startenergie verloren geht, ist klar. Das Geschoss trifft noch mit 122 m/s, einem Sechstel der Startgeschwindigkeit auf und einer Energie von 74 J, ein Dreißigstel der Startenergie. Aber der Flächendruck ist durch den kleinen Durchmesser hoch und liegt bei 162 Pa, also etwa 16 Bar. In der Tabelle über Geschossenergien in der Wikipedia liegt die Geschwindigkeit im Bereich von Luftgewehren, die kinetische Energie ist etwas höher, doch die Geschosse für Luftgewehre haben auch nur 4,5 mm Durchmesser und daher viel geringere Masse. Ich denke daher die Verletzungsgefahr dürfte vergleichbar der mit einem Schuss aus einem Luftgewehr sein. Ganz harmlos ist das Herumgeballere also nicht.

Sollten übrigens mal wirklich Granaten mit Raketenantrieb kommen, so müsste man nach den Simulationsergebnissen überlegen, ob man diesen nicht später zündet. Von der Logik der Wurfparabel her wäre es am besten, wenn er gleich nach Verlassen des Rohrs zündet. Doch da der Luftwiderstand dann auch ansteigt, wäre vielleicht ein späteres Zünden, spätestens im Gipfelpunkt der Bahn sinnvoll um die Reichweite zu steigern.

Ebenso folgt daraus, dass wenn jemand mal Satelliten mit einer Kanone starten will – postuliert wurde das ja schon – es wegen der Abbremsung sinn macht ein möglichst großes Kaliber zu verwenden. Aber neben praktischen Problemen wie den steigenden Kosten eines solchen Geschützes und der Problematik es zu bewegen spricht eines dagegen: Die Lebensdauer nimmt ab. Bei der Bismarck hatte das 15-cm-Geschütz eine Lebensdauer von 1.100 Schutz, das 38 cm aber nur eine von 252 Schuss. Das größte jemals gebaute Geschütz, die 80-cm-Kanone der Wehrmacht hatte eine nominelle Lebensdauer von nur 100 Schuss, wobei die Treffgenauigkeit durch Abnutzung schon nach 15 Schuss schlecht war. Da die Kosten des Geschützrohres aber mit dem Kaliber ansteigen entfallen ist das doppelt verhängnisvoll.


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