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Der technische Redakteur Kevin Cameron teilt seinen Reichtum an Motorradwissen, Erfahrungen, Einsichten, Geschichte und vielem mehr. Fahrradwelt

Vor kurzem bin ich auf eine Website gestoßen, die häufig verwendete Metalle im Hinblick auf die zur Herstellung erforderliche Energie verglichen hat. Dies wirft interessante Fragen auf. Sollen wir Auto- und Motorradhersteller dafür kritisieren, dass sie in ihren Fahrzeugen mehr Aluminium und weniger Stahl verwenden? Die Energiekosten für die Gewinnung eines Kilogramms Aluminium aus seinem Aluminiumoxid (Bauxit) -Erz sind etwa zehnmal höher als die Kosten für die Umwandlung von Eisen in Stahl. Oder sollen wir sie loben, weil das geringere Gewicht der resultierenden Fahrzeuge weniger Kraftstoff benötigt, um sie beim Stop-and-Go-Fahren zu beschleunigen?

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Stellen Sie sich vor, ich gewinne die Lotterie und öffne den sagenumwobenen Ducati-Zubehörkatalog in einer ganz neuen Stimmung. Diesmal bin ich hier, um zu kaufen, nicht nur um zu starren. Und ich umkreise jedes herrlich verlockende Titanobjekt, das ich finden kann. Aber meine Freude wendet sich an Wermut, als mir klar wird, dass die Energiekosten für die Herstellung eines Kilogramms Titan 25-mal so hoch sind wie für ein Kilogramm Stahl. Hmm, gibt es wohl einen Ural-Zubehörkatalog?

Während des Zweiten Weltkriegs wurde ein großer Teil der Produktion des damals neuen Staudamms Grand Coulee zur Herstellung von Aluminium verwendet, hauptsächlich für die Herstellung von Militärflugzeugen. Da Wasserkraftwerke jedoch nur 6 Prozent des US-Stroms liefern, ist die wahre Geschichte der Aluminiumproduktion nicht nur die Spannung und der Strom, die an die wirklich beeindruckenden Hall-Prozessreaktoren gesendet werden. Ein Großteil der Energie zur Herstellung von Aluminium stammt aus mit Kohle befeuerten elektrischen Anlagen oder aus Kernkraftwerken. Beide arbeiten mit einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von rund 35 Prozent, sodass der tatsächliche Energieverbrauch des Kraftwerks fast dreimal so hoch ist wie die Kilowattstunden.

Ein Teil der Energie stammt jedoch aus erdgasbefeuerten Turbinenanlagen, deren durchschnittlicher Wirkungsgrad (in den USA) 2016 43 Prozent betrug. Viel besser.

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Wenn ich darüber nachdenke, weiß ich, dass Erdgas hauptsächlich Methan ist und aus einem einzelnen Kohlenstoffatom besteht, das an vier Wasserstoffatome gebunden ist. Das bedeutet, dass beim Verbrennen von Erdgas nur halb so viel Kohlendioxid entsteht wie beim Verbrennen von Kohle oder Kohlenwasserstoffen bei einer bestimmten Energieabgabe. Aber bevor ich mich darüber gut fühle (und über die Tatsache, dass die Kombi-Gasturbinenanlagen, die die US-Kohlekraftwerke ersetzen, sich einem Wirkungsgrad von nahezu 60 Prozent annähern), erinnere ich mich, dass US-Erdgas jetzt zu einem großen Teil aus dem Neuen stammt Kombination von horizontalem Bohren und Hydrofracking („Fracking“) - was vielen umweltbewussten Personen rundum missfällt.

Das Hydrofracking injiziert meist wasserführenden Sand plus Viskositätszusätze bei Drücken von bis zu 15.000 psi in Bohrlöcher. Der Druck verursacht Brüche im umgebenden Gestein (Schiefer, der Öl oder Gas trägt), und die Sand- oder Aluminiumoxidkörner (die als "Stützmittel" bezeichnet werden, weil ihre Anwesenheit die Brüche öffnet) werden in sie hineingetragen. Das Ergebnis ist ein Netzwerk von feinen Rissen, durch die sich Öl oder Gas zum Bohrloch bewegen können, um sich an der Oberfläche zu erholen. Vielen ölhaltigen Formationen fehlt die Porosität, um zu herkömmlichen vertikalen Bohrlöchern zu fließen (sie werden als "enge Spiele" bezeichnet), aber sie wurden jetzt hergestellt, um mit den neuen Techniken wirtschaftliche Energiemengen zu erzeugen.

Die Techniken und Geräte, mit denen Bohrstränge in ölhaltigen Formationen horizontal um 90 Grad gelenkt werden können, sind wunderbar clever, unabhängig von den Auswirkungen auf die Umwelt. So wie GPS und IMUs es Renn- und Sportmotorrädern ermöglichen, eine höhere Leistung zu erzielen, können sie auch die exakte Position von Bohrschlammmotoren weit unter der Oberfläche anzeigen (diese Bohrschlammmotoren werden durch Bohrschlamm angetrieben, der durch die Oberfläche gepumpt wird) Bohrgestänge und verwenden dasselbe Prinzip wie die bekannten Zweielement-Gerotorölpumpen, die in vielen Motorradmotoren zu finden sind. Der Schlamm kehrt zur Oberfläche zurück und trägt die von der Bohrkrone erzeugten Gesteinsbrocken mit sich. Die Späne werden entfernt und der gefilterte Schlamm wird in das Bohrloch zurückgeführt.

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Clever wie das alles ist, werden wir gewarnt, dass ein solches "Fracking" umweltgefährdend ist - es kann das Grundwasser verschmutzen oder sogar Erdbeben auslösen. Können wir diesen Prozess offiziell als "gut" betrachten, weil Erdgas den Kohlendioxidausstoß um die Hälfte oder mehr senkt, wenn es in effizienten Gas-Kombikraftwerken verbrannt wird? Oder müssen wir es als "schlecht" betrachten, weil a) es keine erneuerbare Energiequelle ist, b) etwas Methan, ein viel stärkeres Treibhausgas als Kohlendioxid, während der Rückgewinnung, Verarbeitung und Abgabe unvermeidlich in die Atmosphäre freigesetzt wird und c) Gibt es noch andere unangenehme Umwelteinflüsse?

Okay, das sind schwierige Fragen, wie der Versuch, herauszufinden, ob es in der Stadt oder im Sommer heißer ist. Was können wir sinnvoll vergleichen, um zu wissen, was zu tun ist?

Im vergangenen Juli erwähnte Elon Musk (Tesla, Hyperloop, SpaceX) im Vorbeigehen einen Favoriten der Solarbranche - die Idee, die gesamten USA zu versorgen, indem er beispielsweise ein Gebiet von Arizona mit Solarmodulen von hundert mal hundert Meilen abdeckte. Ich beschloss, abzuschätzen, wie viel Strukturmaterial (mit ziemlicher Sicherheit Aluminium, da Stahl rostet, wenn es nicht lackiert wird) dafür benötigt werden könnte.

Um eine andere bekannte großtechnische Anwendung von Aluminium zum Vergleich zu haben, habe ich das Gesamtgewicht der in den USA von 1940 bis 1945 hergestellten Militärflugzeuge ermittelt und den Standardanteil von 60 Prozent davon als Aluminium verwendet. Das Ergebnis war 2, 8 Milliarden Pfund. Dazu gehörten die 17.000 gebauten B-24, die 14.000 B-17, die 9.500 B-25, die 10.000 P-47, die 3.960 B-29 und so weiter.

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Dann schätzte ich, dass, wenn die Stützstruktur, die zum Halten unserer Solarmodule erforderlich ist, eingeschmolzen und zu einer Folie gerollt würde, diese möglicherweise eine Schicht mit der gleichen Fläche wie das Modul bilden würde, die jedoch einen Zehntel Zoll dick ist. Für die von Musk erwähnten 10.000 Quadratmeilen (100 x 100) Solarmodule würde das Gesamtgewicht des Aluminiums das 240-fache des Aluminiums in der US-Militärflugzeugflotte aus dem Zweiten Weltkrieg von 303.000 Maschinen betragen.

Aber keine Sorge - wenn wir genug recyceltes Aluminium dafür finden, werden die Energiekosten für die Herstellung des Metalls nur ein Zwanzigstel so hoch sein wie bei der Verwendung von reinem Aluminium, das aus dessen Erz gewonnen wird.