Ein neues ingenieurwissenschaftliches Ordnungsmodell für die Energietechnik des 21. Jahrhunderts
Präambel
Die Energiemehrwegtechnologie (EMT) versteht sich nicht als neue Physik.
Sie erhebt nicht den Anspruch, die Naturgesetze zu verändern oder zu erweitern.
Im Gegenteil.
Sie baut vollständig auf den anerkannten Grundlagen der Physik auf – insbesondere auf den Gesetzen der Mechanik sowie auf dem ersten und zweiten Hauptsatz der Thermodynamik.
Ihr Anspruch liegt auf einer anderen Ebene.
Die EMT beschreibt ein neues ingenieurwissenschaftliches Ordnungsmodell, mit dessen Hilfe technische Energiesysteme künftig als intelligente Kreislaufsysteme geplant, entwickelt und betrieben werden können.
Sie fragt nicht zuerst nach neuen Energiequellen.
Sie fragt nach einem neuen Systemverständnis.
Das Leitprinzip
Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden.
Sie wird ausschließlich umgewandelt.
Bei jeder Umwandlung nimmt ihre technische Nutzbarkeit teilweise ab.
Deshalb besteht die zentrale Aufgabe zukünftiger Energiesysteme nicht darin, immer neue Energiequellen zu erschließen.
Die eigentliche Aufgabe besteht darin,
hochwertige Energiepotenziale möglichst lange technisch nutzbar zu halten.
Die vier Systemdimensionen der EMT
Die Energiemehrwegtechnologie beschreibt jedes technische Energiesystem anhand von vier miteinander verknüpften Systemdimensionen.
Raum
Die räumliche Struktur bestimmt sämtliche Energieflüsse.
Entfernungen.
Hebel.
Leitungen.
Druckräume.
Lageunterschiede.
Geometrien.
Raum ist keine passive Größe.
Raum gestaltet Energie.
Zeit
Zeit ist weit mehr als eine Messgröße.
Zeit ist ein technischer Hebel.
Kleine kontinuierliche Leistungen können über ausreichend lange Zeiträume große speicherbare Energiepotenziale aufbauen.
Die EMT bezeichnet dieses Prinzip als Zeithebel.
Speicher
Speicher bilden das Gedächtnis eines Energiesystems.
Sie ermöglichen es, Energiepotenziale zeitlich zu verschieben.
Dabei stehen unterschiedliche Speicherformen zur Verfügung:
- Lageenergie
- Druckenergie
- Rotationsenergie
- elektrische Speicher
- chemische Speicher
- thermische Speicher
Die Wahl der geeigneten Speicherform entscheidet wesentlich über die Exergieverluste eines Gesamtsystems.
Information
Information verbindet alle Komponenten.
Sie misst.
Sie bewertet.
Sie prognostiziert.
Sie steuert.
Sie optimiert.
Sensorik, Regelungstechnik, digitale Zwillinge und Künstliche Intelligenz bilden gemeinsam das Nervensystem zukünftiger Energiesysteme.
Die drei technischen Hebel
Innerhalb dieser vier Systemdimensionen wirken drei technische Hebel.
Der Raumhebel
Der Raumhebel nutzt das klassische Hebelgesetz sowie alle räumlichen Möglichkeiten zur Optimierung mechanischer Energieflüsse.
Der Zeithebel
Der Zeithebel nutzt lange Zeiträume, um mit kleinen kontinuierlichen Leistungen hohe speicherbare Energiepotenziale aufzubauen.
Nicht Geschwindigkeit.
Sondern Kontinuität.
Der Speicherhebel
Der Speicherhebel verbindet unterschiedliche Speicherformen zu einem möglichst verlustarmen Gesamtsystem.
Nicht einzelne Speicher stehen im Mittelpunkt.
Sondern ihr intelligentes Zusammenwirken.
Das Ziel der EMT
Die Energiemehrwegtechnologie verfolgt ein einziges übergeordnetes Ziel:
Die technisch nutzbare Qualität vorhandener Energie möglichst lange zu erhalten.
Nicht die Energiemenge soll wachsen.
Die Gesamtenergie bleibt erhalten.
Verbessert werden soll die Nutzung der vorhandenen Energie durch intelligente Systemgestaltung.
Die eigentliche Innovation
Die EMT besteht nicht aus einer einzelnen Maschine.
Nicht aus einem neuen Motor.
Nicht aus einem neuen Speicher.
Nicht aus einem neuen Kraftwerk.
Ihre Innovation liegt in der Verbindung bekannter physikalischer Prinzipien zu einem neuen ingenieurwissenschaftlichen Gesamtmodell.
Sie versteht Energiesysteme nicht mehr als Aneinanderreihung einzelner Maschinen.
Sie versteht sie als vernetzte Kreisläufe.
Schlussgedanke
Die Geschichte der Technik war über Jahrhunderte die Geschichte einzelner Erfindungen.
Vielleicht wird das 21. Jahrhundert das Zeitalter intelligenter Systeme.
Systeme, in denen Raum, Zeit, Speicher und Information nicht mehr getrennt betrachtet werden.
Sondern gemeinsam das Ziel verfolgen,
hochwertige Energiepotenziale möglichst lange technisch nutzbar zu halten.
Vielleicht beginnt genau dort die eigentliche Energierevolution.
