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ENERGIEWIRTSCHAFT
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Ein Wettlauf zwischen Elektroflugzeugen, ein neuer Detektor für dunkle Materie und eine ständige chinesische Raumstation stehen bevor.
Deep-Space-Laser von Psyche
Die Psyche-Mission, die einen Deep-Space-Orbiter zu einem seltsamen Metall-Asteroiden schicken wird, der zwischen Mars und Jupiter kreist, wird im August starten. Während das Hauptziel der Sonde darin besteht, mehr über den Ursprung von Psyche zu erfahren, wird sie auch ein Experiment enthalten, das dazu beitragen könnte, die Zukunft der Weltraumkommunikation zu gestalten. Mit dem Experiment Deep Space Optical Communications (DSOC) soll untersucht werden, ob Laser Signale über die Mondumlaufbahn hinaus senden können. Obwohl optische Kommunikationsmittel, wie sie in Untersee-Glasfaserkabeln verwendet werden, mehr Daten als Funksignale übertragen können, ist ihre Anwendung im Weltraum durch die Schwierigkeiten bei der präzisen Fokussierung von Strahlen über große Entfernungen eingeschränkt. Während der Reise von Psyche zum Asteroiden wird das DSOC einen 4-Watt-Infrarotlaser mit einer Wellenlänge von 1.550 Nanometern (die gleiche wie viele optische Kabel) einsetzen, um optische Kommunikation über große Entfernungen zu übertragen.
The Great Electric Plane Race ist ein Wettbewerb zwischen Elektroflugzeugen
Die National Aeronautic Association (NAA) in den Vereinigten Staaten wird zum ersten Mal seit fast einem Jahrhundert ein Langstreckenflugzeugrennen veranstalten. Im Gegensatz zu den nationalen Luftrennen der 1920er Jahre werden beim Pulitzer Electric Aircraft Race, das am 19. Mai stattfinden wird, ausschließlich elektrisch betriebene Flugzeuge teilnehmen. Zugelassen sind sowohl Starrflügler als auch Rotorflugzeuge. Jedes Flugzeug muss einen Piloten an Bord haben, und die Teilnehmerzahl ist auf 25 begrenzt. Der Kurs beginnt in Omaha und endet vier Tage später in Manteo, North Carolina, in der Nähe des Ortes, an dem die Gebrüder Wright ihren ersten Flug absolvierten. Der Zweck des mehrtägigen, landesweiten Wettbewerbs besteht laut NAA darin, die Teilnehmer zu zwingen, sich mit den logistischen Problemen auseinanderzusetzen, mit denen Elektroflugzeuge immer noch zu kämpfen haben, wie Reichweite, Batterieladung, Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit.
Wi-Fi mit einer 6-Gigahertz-Bandbreite ist im Mainstream angekommen
Wi-Fi erhält durch die Bereitstellung von 1.200 Megahertz an neuen Frequenzen im 6-Gigahertz-Band Auftrieb und verfügt damit über ein drittes Frequenzband neben den bekannteren 2,4 GHz und 5 GHz. Da es die Wi-Fi-Fähigkeiten in den 6-GHz-Bereich erweitert, wird das neue Band als Wi-Fi 6E bezeichnet. Höhere Funkfrequenzen haben im Durchschnitt eine höhere Datenkapazität, aber eine geringere Reichweite. Das 6-GHz-Wi-Fi wird aufgrund seiner höheren Frequenzen wahrscheinlich in stark frequentierten Bereichen wie Büros und öffentlichen Hotspots eingesetzt werden. Im Januar 2021 startete die Wi-Fi Alliance ein Wi-Fi 6E-Zertifizierungsprogramm, und bereits Ende des Jahres waren die ersten 6E-Router auf dem Markt. Für 2022 ist die Markteinführung einer Reihe von Wi-Fi 6E-fähigen Smartphones zu erwarten.
Die Ankunft der 3-Nanometer-Chips
In der zweiten Hälfte des Jahres 2022 will die Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC) mit der Produktion von 3-Nanometer-Halbleiterchips beginnen. Zurzeit sind 5-Nanometer-Chips der Industriestandard. Der FinFET (kurz für „fin field-effect transistor“) ist eine bewährte Halbleiterstruktur, die TSMC für seine 3-nm-Prozessoren verwenden wird. In der Zwischenzeit experimentieren Samsung und Intel mit einer neuen 3-nm-Methode, die als Nanosheet bekannt ist. (TSMC beabsichtigt, FinFETs in Zukunft auslaufen zu lassen.) Apple war einst TSMCs einziger Kunde für 3-nm-Chips im Jahr 2022, aber Bedenken hinsichtlich der Versorgungskette haben es weniger sicher gemacht, dass das Unternehmen in der Lage sein würde, genügend Chips – die mehr Designflexibilität bieten – herzustellen, um selbst diesen Auftrag zu erfüllen.
Seoul ist jetzt Teil des Metaversums
Nach der Ankündigung von Facebook (jetzt Meta), das Metaversum unbedingt verwirklichen zu wollen, taten dies auch eine Reihe anderer Internetgiganten. Obwohl die Definitionen variieren, wird das Metaversum als die Vermischung von virtueller und erweiterter Realität mit dem realen Leben definiert. Die Regierung der südkoreanischen Hauptstadt Seoul ist ebenfalls auf den Metaverse-Zug aufgesprungen und plant, bis Ende 2022 eine „Metaverse-Plattform“ einzurichten. Seoul wird 3,9 Milliarden Won (3,3 Millionen Dollar) ausgeben, um das erste öffentliche Metaverse der Welt zu schaffen. Angefangen mit dem Metaverse 120 Center, einem Virtual-Reality-Portal, über das die Bürger Beschwerden vorbringen können, für die früher der Gang zum Rathaus erforderlich war, wird die Plattform städtische Dienstleistungen und kulturelle Aktivitäten anbieten. Virtuelle Ausstellungsräume für Schulkurse und eine digitale Nachbildung des Deoksu-Palastes gehören zu den weiteren Projekten, die in Arbeit sind. Das Projekt soll nach Angaben der Stadt bis 2026 abgeschlossen sein.
IBMs Kondore steigen in die Luft
IBM wird 2022 einen neuen Quantenprozessor vorstellen, den größten, den das Unternehmen je entwickelt hat, und damit den Weg zu einem 1.000-Qubit-Prozessor bis Ende 2023 ebnen. Die diesjährige Version wird über 433 Qubits verfügen und damit dreimal mehr als der bisherige Eagle-Prozessor mit 127 Qubits. In Anlehnung an das Vogelkonzept werden die 433- und 1.000-Qubit-Prozessoren den Namen Condor tragen. Quantencomputer mit viel mehr Qubits sind in der Vergangenheit angekündigt worden; D-Wave Systems beispielsweise kündigte für 2020 einen 5.000-Qubit-Computer an. D-Computer, wie die von Wave, sind dagegen auf die Lösung von Optimierungsproblemen spezialisiert. Condors, die Quantencomputer von IBM, sollen die weltweit größten Allzweck-Quantenprozessoren werden.
Ein brandneuer Detektor für dunkle Materie wurde entwickelt
Das CERN Forward Search Experiment (FASER) soll im Juli 2022 seinen Betrieb aufnehmen. Das genaue Datum hängt davon ab, wann die Proton-Proton-Kollisionen des Large Hadron Collider nach drei Jahren Renovierungs- und Wartungsarbeiten wieder aufgenommen werden. FASER wird damit beginnen, nach dunkler Materie und anderen Teilchen zu suchen, die mit „normaler“ Materie nur sehr schwach wechselwirken. Der Large Hadron Collider am CERN, einem Forschungszentrum für Grundlagenphysik in der Nähe von Genf, verfügt über vier große Detektoren, die sich jedoch nicht gut für den Nachweis dunkler Materie eignen. FASER wird nach den stärker wechselwirkenden Teilchen des Standardmodells suchen, die entstehen, wenn dunkle Materie mit etwas anderem wechselwirkt, anstatt die Teilchen direkt nachzuweisen. Von 2018 bis 2021 war der Collider abgeschaltet, und der Ersatzdetektor wurde in dieser Zeit gebaut. FASER wird 480 Meter „stromabwärts“ vom ATLAS-Detektor liegen und nach Neutrinos suchen, die in großen Mengen durch Teilchenkollisionen in der LHC-Schleife entstehen. Andere CERN-Detektoren waren bisher nicht in der Lage, solche Neutrinos nachzuweisen.
Pong feiert seinen 50. Geburtstag
Als Atari 1972 sein erstes Spiel, Pong, veröffentlichte, veränderte es die Entwicklung der Videospiele für immer. Pong war das erste kommerziell erfolgreiche Videospiel, auch wenn es nicht das erste Videospiel war und auch nicht das erste, das in einem aufrechten, arkadenähnlichen Gehäuse gezeigt wurde. Der Ingenieur Allan Alcorn entwickelte das Spiel, das ihm nach seiner Einstellung als Test zur Verfügung gestellt wurde, bevor er mit der Arbeit an ernsthaften Projekten begann. Die Verantwortlichen von Atari hingegen erkannten das Potenzial des einfachen Pong-Spiels und entschieden sich dafür, es in ein vollwertiges Produkt zu verwandeln. Im Gegensatz zu den zahllosen Videospielen, die später folgten, verwendete das ursprüngliche Pong keine Codes oder Mikroprozessoren. Stattdessen wurde es mit einem Fernseher und Transistor-Transistor-Schaltkreisen gebaut.
Energias de Portugal (EDP), ein in Lissabon ansässiges Energieversorgungsunternehmen, wird bis Ende des Jahres eine 3-Megawatt-Anlage für grünen Wasserstoff in Brasilien in Betrieb nehmen. Grüner Wasserstoff ist Wasserstoff, der auf nachhaltige Weise durch Aufspaltung von Wassermolekülen in Wasserstoff und Sauerstoff mit Hilfe von solar- oder windbetriebenen Elektrolyseuren erzeugt wird. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur werden bei dieser Methode nur 0,1 Prozent des Wasserstoffs erzeugt. Das Projekt nutzt die Photovoltaik zur Erzeugung von Wasserstoff, der in Brennstoffzellen verwendet werden kann, und wird ein bestehendes Kohlekraftwerk ersetzen. Die 7,9 Millionen Dollar teure Pilotinitiative von EDP ist nur die Spitze des Eisbergs, wenn es um grünen Wasserstoff geht. Enegix Energy hat Pläne für eine 5,4 Milliarden Dollar teure Anlage für grünen Wasserstoff im brasilianischen Bundesstaat Ceará vorgestellt, demselben Bundesstaat wie die EDP-Anlage. Laut einer Analyse von Research Dive vom November 2021 wird der Markt für grünen Wasserstoff bis 2028 voraussichtlich einen Umsatz von rund 10 Mrd. USD erzielen.
Chinas permanente Raumstation
Die chinesische Raumstation Tiangong („Himmelspalast“) wird voraussichtlich 2022 fertig gestellt sein. Die Stationen Tiangong-1 und Tiangong-2, die von 2011 bis 2018 bzw. 2016 bis 2019 in der Umlaufbahn waren, waren Chinas erste Langzeit-Raumlebensräume. Die Tianhe, das Kernmodul der neuen Station, wurde im April 2021 gestartet. Bis Ende 2022 werden zehn weitere Reisen weitere Komponenten und Module transportieren, wobei der Bau in der Umlaufbahn erfolgt. Neben dem Kernmodul wird die endgültige Station über zwei Labormodule verfügen. Tiangong wird in einer ähnlichen Höhe wie die Internationale Raumstation kreisen, hat aber nur ein Fünftel der Masse der ISS.
Eine coole Art, Energie zu speichern
Highview Power, ein Unternehmen für kryogene Energiespeicherung, wird in diesem Jahr seine Carrington-Anlage in der Nähe von Manchester, England, eröffnen. Die kryogene Energiespeicherung ist eine langfristige Art der Stromspeicherung, bei der Luft auf eine Temperatur von -196 °C abgekühlt wird. Wichtig ist, dass die Luft gekühlt wird, wenn der Strom billiger ist – zum Beispiel in der Nacht – und dann bis zur Spitze des Stromverbrauchs gespeichert wird. Die flüssige Luft wird dann wieder zu einem Gas gekocht, das zum Antrieb einer Turbine verwendet wird. Das Carrington-Projekt von Highview Power mit einer Leistung von 50 Megawatt/250 Megawattstunden wird die erste kommerzielle Anlage des Unternehmens sein, in der die CRYOBatterie-Kryospeichertechnologie zum Einsatz kommt. Highview Power hat erklärt, dass es beabsichtigt, ein ähnliches Kraftwerk in Vermont zu entwickeln, allerdings wurde noch kein Zeitrahmen festgelegt.
Kryptowährung, die kohlenstoffneutral ist?
Nori, ein in Seattle ansässiges Unternehmen, plant die Einführung einer Kryptowährung zur Kohlenstoffreduzierung. Die auf Ethereum basierende Währung von Nori wird in 500 Millionen Token (NORI genannt) ausgegeben. Privatpersonen und Unternehmen können NORI kaufen, verkaufen und handeln und schließlich alle NORI, die sie besitzen, in Kohlenstoffgutschriften eintauschen. Jede Kohlenstoffgutschrift steht für eine Tonne CO2, die bereits aus der Atmosphäre entnommen und im Boden vergraben wurde. Ein NORI wird aus dem Verkehr gezogen, wenn er auf diese Weise gehandelt wird, so dass es für die Besitzer unmöglich ist, Kohlenstoffgutschriften doppelt zu zählen und den Anschein zu erwecken, dass sie mehr Kohlenstoff kompensieren, als sie tatsächlich tun. Das Unternehmen hat zugegeben, dass Ethereum und andere Blockchain-basierte Technologien viel Energie benötigen, so dass der Kohlenstoff, den es bindet, aus dem Mining von Kryptowährungen stammen könnte. Im Jahr 2022 wird Ethereum jedoch zu Proof-of-Stake übergehen, einer wesentlich energieeffizienteren Technik zur Zertifizierung seiner Blockchain, die Nori bei seiner Markteinführung nutzen wird.