Der Verbrennungsmotor der Zukunft

In nicht allzulanger Zeit werden wir unsere Treibhausgasemissionen auf nahezu Null heruntergefahren haben müssen (siehe z.B. hier). Treibstoff für Verbrennungsmotoren wird dann nur noch regenerativ hergestellt werden können. Es wird also wenig davon geben. Das bedeutet, dass Verbrennungsmotoren extrem effizient werden sein müssen.

Das effizienteste Motorprinzip ist der Gegenkolbenmotor (siehe z.B. hier und hier). Die effizienteste Zylinderzahl ist 1.

Das heißt, dass unter der Bedingung extremer Emissionseinschränkung sich der Einzylinder-Gegenkolbenmotor durchsetzen wird.

Er wird möglicherweise einen kleineren und einen größeren Zylinder haben, und für kleinere und mittlere Geschwindigkeiten den kleineren Zylinder nutzen und bei größeren Geschwindigkeiten oder bergauf den Größeren.

Wat ick imma sahre: Energieverbrauch runta…

„Energieeffizienz ist  d i e  Ressource, die jedes Land im Überfluss besitzt.“

Dr. Fatih Birol, IEA Executive Director

Es ist gerade ein Report der EIA (International Energy Agency) erschienen (hier), der gute, nicht aber sehr gute Nachricht bringt. Die  International Energy Agency  hat die wichtigsten Industrieländer als Mitglied.

  • Die globale Energieeffizienz ist um 1,5 % p.a. gestiegen. Energieeffizienz = Sozialprodukt / Energieverbrauch.
  • Um das 2 °C – Ziel zu erreichen (nicht das 1,5 °C – Ziel!) müsste sie um 2,6 % p.a. steigen.
  • Der größte Beitrag für die globale Verbesserung entstand durch chinesische Effizienzmaßnahmen, die die chinesische Energieeffizienz um 5,6 % p.a. erhöhten.
  • Der größte Teil der globalen Verbesserungen entstand durch staatliche Regeln und Gesetze, wie z.B. Verbrauchslimits für Fahrzeuge, Verbot von Glühbirnen und ähnlichem.
  • Hierbei wurden jedoch nur 30 % der Möglichkeiten ausgeschöpft.
  • Die Verbesserung wurde trotz niedriger fossiler Energiepreise erzielt – d.h. bei höheren Preisen ist noch mehr zu erwarten.
endenergie-oecd
Der Endenergieverbrauch der OECD-Länder hatte 2007 sein Maximum. Der Verlauf „450“ ist für das 2 °C – Ziel notwendig. Mtoe = Million tonnes oil equivalent.

Moderne Frachtsegelschiffe

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mit freundlicher Genehmigung der SkySails GmbH

Die Frachtschifffahrt erzeugt einige Prozent der weltweiten anthropogenen CO2-Emissionen und einen großen Anteil an Ruß- und sonstigen Kohlenwasserstoffemissionen, deswegen wäre die Ausnutzung der Windenergie nützlich und logisch.

Jedoch ist die gesamte Frachtschifffahrt erobert vom Schweröl. Die Ganze? Nein, an der deutschen Nordseeküste gibt es eine kleine Firma von unbeugsamen Ingenieuren, die die Frachtsegelei wiederbeleben möchten: Skysails in Hamburg. Allerdings bauen sie keine Windjammer seligen Angedenkens, sondern einen großen Drachen, der an einem hochfesten Seil an einem kurzen Mast am Bug angebracht ist, ziemlich hoch in Zonen mit hoher Windgeschwindigkeit steigt und dort rechnergesteuert Achten fliegt.

Dieser Apparat lässt sich an den meisten Schiffen nachrüsten und dient der Unterstützung des Maschinenantriebs. Die gesamte Spritersparnis im Dauerbetrieb lag bisher bei 10 – 15 %, bei optimalen Verhältnissen liegt sie zeitweise bei 50 %. Installation, Betrieb und Wartung kosten natürlich auch Geld, aber weniger, als durch den geringeren Spritverbrauch eingespart werden kann.

Also alles bestens? Bisher gibt es das System nicht für wirklich große Schiffe – und wird es wegen der Unhandlichkeit des Segels vielleicht auch nie geben. Aber jedes Prozent weniger Emission ist gut.

Fortschritt der Computertechnik (Neuling auf Windows 10) (Achtung: Grantelwarnung)

Jesus!,  Outlook Express reagiert auf meinem 12 Jahre alten IBM T42 viel schneller , lädt auch erheblich schneller, als ein 64bit Thunderbird auf meinem neuen i5 – Dell mit SSD. Die Tastenkombinationen sind kürzer und die Darstellung für mein Empfinden übersichtlicher beim OE.

Es gibt ja keine Programme mehr, es gibt nur noch „Apps“, das ist hipper. Eine App ist ein Programm, das nur 1/3 kann. Dafür glänzt es mit viel graphischem Leerraum um die spärliche Information herum, die einem in riesigen Lettern präsentiert wird.

Schluss jetzt mit dem rumgegrantel… Entschuldigung.

 

Der neue Kühlschrank: Zwei Welten treffen aufeinander

Ich: „Wir müssen einen neuen Kühlschrank kaufen. Der Alte verbraucht dreimal soviel Strom wie ein Neuer.“

Mitbewohnerin: „Aber wieso denn, er läuft doch noch prima!“

Der Einwand ist allerdings nicht völlig ungerechtfertigt. Denn man muss ja den Energieaufwand für die Herstellung mit in Betracht ziehen (geteilt durch die Lebensdauer).

Nun zu den Zahlen:

alter Kühlschrank neuer Kühlschrank A+++
Stromverbrauch pro Jahr 360 kWh 130 kWh
Stromverbrauch in 5 Jahren 1800 kWh 650 kWh
Energieverbrauch Herstellung 0 kWh 70 kwh
dito, anteilig für 5 Jahre 0 kWh 35 kwh
Stromkosten für 5 Jahre 504 € 182 €
Abschreibungskosten 0 € 150 €

Als Quelle wurde benutzt:

Infoblatt der Verbraucherzentrale Rheinland-Pfalz und des Ökoinstituts (2012)

Ökoeffizienzanalyse, BASF Sustainability Center, 2002

Wie man den NSAs dieser Welt für alle Zeiten das Leben schwer macht

Eine der alarmierendsten Teile von Edward Snowdens Enthüllungen war, dass die NSA nicht nur den Datenverkehr vieler Länder mithören kann, sondern auch dass sie die Verschlüsselung im Internetverkehr geknackt habe.

Um dies zu tun, muss sie sich die Schlüssel verschaffen, und dies geht auf zwei Weisen:

  1. durch Errechnen des Schlüssels aus der Nachricht
  2. durch direkten Zugang zum Schlüssel, zum Beispiel über einen Softwarefehler oder eine vom Hersteller eingebaute Hintertür.

Gegen Variante 2 hilft Open-Source-Software.

Gegen Variante 1 helfen Datenkompression und mehrere Verschlüsselungskanäle in derselben Nachricht – und das geht so:

Der Datendieb muss immer eine Menge Schlüssel ausprobieren und braucht irgendein Kriterium, um entscheiden zu können, welcher der Richtige ist. Das heißt, dass er eine Information braucht, die er schon kennt, um die Information, die er noch nicht kennt, bekommen zu können.

decryption mechanism

Der Trick besteht darin, in einen Verschlüsselungskanal keine schon bekannte oder leicht zu beschaffende Information zusammen mit der ihm Unbekannten zu übermitteln. Und das ist genau Datenkompression: Reduktion auf das Wesentliche.

Nehmen wir als Beipiel einen deutschsprachigen Text. Es ist denkbar, einen Kompressionsalgorithmus zu entwickeln, der deutschsprachige Texte optimal komprimiert. Sein Kennzeichen ist, dass jede beliebige komprimierte Zeichenfolge nach der Dekomprimierung einen sinnvollen deutschen Text ergibt.

Meist wird dem Datendieb mehr bekannt sein als nur die Sprache des Dokuments. So können Eigennamen aus dem Firmenpersonal auftauchen. Oder die Form des Dokuments kann der eines Geschäftsbriefes entsprechen. Oder die Sprache entstammt einer Untermenge, die für diesen speziellen Bereich kennzeichnend ist. Diese Informationen müssen dann separat übermittelt werden, mit eigenen Schlüsseln. Es ist auch sinnvoll, die wichtigen Teile einer Botschaft, also z.B. Geschäftszahlen, die Höhe eines Angebots, Dimensionen einer Zeichnung u.ä. in einem eigenen Kanal, d.h. mit einem eigenen Schlüssel zu übermitteln, damit ein Datendieb nicht vom Unwichtigen, aber Bekannten, auf das wichtige Unbekannte schließen kann.

Dieses Vorgehen macht verschlüsselte Botschaften sicher gegen jede zukünftige Steigerung der verfügbaren Rechnerleistung.

Es erfordert aber, so wenig Information wie möglich im Internet bekannt zu machen, um einer Entschlüsselung so wenig Ansatzpunkte wie möglich zu liefern.

BOINC, Idealismus und Typisierung

Ich helfe jetzt der Klimawissenschaft. Oder genauer gesagt, mein Computer tut es. Er bekommt von einem Server aus England ein Klimamodell mit betsimmten Parametern zum Berechnen und tut das in seiner Freizeit.

Damit nehme ich an der Bewegung des “volunteer computing” teil, eine der vielen idealistischen Bewegungen, die aus den USA kommen, und die hier den Vorteil hat, am High-Tech-Image teilzuhaben.

Warum BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing)? Volunteer Computing begann seinerzeit mit dem SETI-Projekt, der Suche nach erkennbaren Nachrichten im Strom der von Radioteleskopen eingefangenen elektromagnetischen Strahlung von bestimmten Himmelsregionen. Es entstanden jedoch mehr und mehr Projekte, die auf der Suche nach billiger Rechenzeit sind, nicht nur das bei mir laufende climatepredictions.net, sondern z.B. auch FightMalaria@Home, das Kandidaten für ein Malaria-Antibiotikum daraufhin untersucht, an welches der (bekannten) Proteine des Malaria-Parasiten Plasmodium falciparum diese andocken (und sie so in ihrer Funktion blockieren). Es gibt eine ganze Reihe weiterer pharmakologischer, mathematischer, kryptograpfischer, physikalischer Projekte deren Liste man  hier findet.

BOINC ist ein Modul, das den einzelnen Computer mit den Projektservern zusammenbringt. Auf meinem Rechner läuft ein kleines Programm, dass alle Kommunikation und Steuerung übernimmt.

Es ist ein Beispiel dafür, wie ein informationeller Prozess modularisiert wird – ein einheitliches Stück Software wird für eine ganze Klasse von Aufgaben verwendet, was enorm Entwicklungszeit einspart. Andere Beispiele für Modularisierung sind Content-Management-Systeme und Programmiersprachen. Ein Beispiel aus einem ganz anderen Gebiet ist die Verwendung von Halbzeug (standardisierte Rohre, Träger, Schrauben etc.) in der Industrie. Die Ausdifferenzierung wird über Typisierung enorm beschleunigt, wenn auch mit gewissen Abstrichen bei der Optimierung. Eine mit einem Hilfprogramm erstellte Softwarelösung wird niemals so effizient sein können, wie eine genau auf den Anwendungsfall zugeschnittene; ebenso wird eine aus Halbzeug bestehende Konstruktion niemals so leicht sein können, wie eine aus speziell entworfenen und angefertigten Teilen, aber die menschliche Arbeitszeit bis zu einem funktionsfähigen Produkt ist meist nur ein Bruchteil der für die maximale Lösung.

(Außerdem sollte das Zertifikatesystem auf sämtliche Treibhausgasemissionen ausgedehnt werden, anstatt nur die Hälfte abzudecken!)