Die Menschen bevorzugen Autos mit Verbrennungsmotor

Über 90 Prozent der Autokäufer entscheiden sich bisher noch für ein Auto mit Verbrennungsmotor – also mit Abstand die meisten. Die Zahl der zugelassen Autos mit Elektromotor, oder zumindest teilweise elektrischem Antrieb, steigt zwar an, dennoch gibt es momentan viele Punkte, die aus Sicht der Autofahrer gegen ein elektrisch betriebenes Auto sprechen: Die Anschaffungskosten sind höher als bei Autos mit Verbrennungsmotor. Außerdem gibt es immer noch nur wenige Ladestationen für die sogenannten Stromer. Die Reichweite, also wie weit man mit einem aufgeladenen Akku kommt, sowie die langen Ladezeiten sind jedoch für viele Leute das größte Problem der Elektroautos. Deshalb sieht man sie bisher auch hauptsächlich im Stadtverkehr – denn da legt man nur kurze Strecken zurück und es gibt mehr Ladestationen als auf dem Land. Von unserem Staat gibt es daher inzwischen verschiedene Anreize wie Kaufprämien oder Steuervorteile, um die Menschen zum Kauf eines Elektroautos zu motivieren.

Elektroautos der Zukunft
Die leisen Elektroautos hört man auf der Straße fast nicht.

Unsere Umwelt braucht Elektromobilität

Für unsere Umwelt sind die vielen Benzin- und Dieselautos allerdings ein großes Problem. Die Abgase, die von Autos mit Verbrennungsmotoren ausgestoßen werden, verschmutzen unsere Atemluft und fördern den Klimawandel, der für die ganze Erde schlimme Folgen mit sich bringt. Viele Städte verhängen deshalb jetzt schon örtliche Fahrverbote für „normale“ Autos. Die Bundesregierung fördert die Forschung zur Elektromobilität massiv und hat dafür auch, gemeinsam mit der Automobilindustrie, die „Nationale Plattform Elektromobilität“ gegründet. Hier wird zum Beispiel auch an einer geeigneten Infrastruktur für Stromtankstellen gearbeitet, sodass jeder die Möglichkeit hat, ein Elektroauto zu fahren – und es auch dort aufzuladen, wo er es benötigt, auch wenn er auf dem Land wohnt.

Elektroautos der Zukunft
Hier kannst du sehen, wie ein Elektroauto der Daimler AG von innen aussieht.

Daimler setzt auf Elektroautos

Dass wir unserer Umwelt zuliebe dringend an alternativen Antrieben zu Benzin und Diesel arbeiten müssen, hat auch Daimler längst erkannt. Der Autobauer glaubt fest daran, dass Elektroautos kurz vor dem Durchbruch stehen. Im September letzten Jahres stellte die Daimler AG ihre neue Untermarke für Elektroautos – EQ – vor. Das erste Modell der Serie soll 2019 auf den Markt kommen. Wenn der Fortschritt im Bereich der Elektromobilität weiter so voranschreitet, steht dem Vormarsch der Elektroautos sicher bald nichts mehr im Wege.

Beitragsbild: Daimler AG

Bilder: Daimler AG

#1: Körpereinsatz

Voller Körpereinsatz ist nicht nur beim Sport wichtig, sondern auch beim Lernen. Überlege dir eine Route auf deinem Körper und ordne den einzelnen Körperteilen die wichtigsten Lerninhalte zu. Dann kannst du die Route einfach immer wieder in Gedanken – oder auch mit einem echten Spielzeugauto – abfahren und dir so alles Wichtige merken.

#2: Etappensieg

Teile dir deinen Lernstoff in kleine Etappen ein und lerne nicht alles auf einmal. Dein Gehirn kann nämlich nur eine bestimmte Menge an neuen Dingen auf einmal aufnehmen. Für noch mehr Motivation kannst du dich nach jeder Etappe mit einer Kleinigkeit belohnen. Zum Beispiel mit einem leckeren Snack oder einem Spaziergang an der frischen Luft. Dann kannst du frisch gestärkt die nächste Etappe in Angriff nehmen. Du wirst sehen: Das Lernen wird dir gleich viel leichter fallen.

#3: Geschichtenerzähler

Sei dein eigener Geschichtenerzähler. Überlege dir Geschichten, die zu deinem Lernstoff passen. Beim Vokabelnlernen zum Beispiel kannst du dir eine Geschichte ausdenken, in der alle Vokabeln vorkommen. Oder du erfindest eine schöne Geschichte über Tiere für Bio. Anstatt stur auswendig zu lernen, kannst du dir einfach immer wieder deine eigenen Geschichten erzählen. Vielleicht kannst du sie sogar aufschreiben und deinen Geschwistern oder Eltern vorlesen. So hast du gleich den doppelten Lerneffekt.

Lerntipps für die Schule
Wenn du dir selbst Geschichten zu deinem Lernstoff ausdenkst, kannst du ihn dir besser merken.

#4: Bunt, bunt, bunt sind alle meine Kleider …

Oder alle deine Notizen. Nimm dir bunte Marker in deinen Lieblingsfarben und markiere deine Notizen in verschiedenen Farben. Wähle für verschiedene Themen verschiedene Farben oder nimm eine andere Farbe, je nachdem, wie wichtig der jeweilige Abschnitt ist. So verknüpft dein Gehirn die verschiedenen Themenbereiche mit den Farben und bekommt immer wieder neue Anreize. Und alles ist so schön bunt!

Lerntipps für die Schule
Bunte Farben bleiben dir im Kopf und du verknüpfst die Lerninhalte damit.

#5: Karteikarten-Rennen

Karteikarten sind nicht nur zum Vokabelnlernen gut. Du kannst dir für jedes beliebige Fach Karteikarten machen. Schreibe dir in Mathe zum Beispiel wichtige Formeln oder in Geschichte die wichtigsten Ereignisse auf die Karteikarten. Als nächstes bastel dir eine Box mit verschiedenen Fächern für die Karteikarten. Am Anfang sind alle Karteikarten im ersten Fach. Sobald du den Stoff einer Karteikarte kannst, darf sie ins nächste Fach. Die Karten im nächsten Fach musst du nicht mehr so oft wiederholen wie die im ersten Fach. Je besser du den Stoff auf einer Karte kannst, desto weiter nach hinten wandert sie und desto seltener musst du sie wiederholen. Wenn du jedoch merkst, dass du etwas nicht mehr so gut kannst, dann muss die Karte wieder ins vordere Fach. Dein Ziel: alle Karteikarten ins letzte Fach zu bringen.

#6: Einmal durchmischen bitte!

Du sitzt in der Schule bei einer Klassenarbeit und liest dir eine Frage durch. Du weißt genau, wo du die Antwort gelesen hast und wo sie in deinen Notizen steht. Aber du kannst dich einfach nicht an den Inhalt erinnern. Hast du so eine Situation schon einmal erlebt? Dann hast du beim Lernen einen kleinen Fehler gemacht. Wenn du nämlich immer alles in der gleichen Reihenfolge lernst, passiert dir genau das. Merke dir also: Auch mal den Stoff in einer anderen Reihenfolge lernen. Fange zum Beispiel einfach von hinten an oder auch mal in der Mitte. So kann in der Klausur nichts mehr schiefgehen.

#7: Psst! Spickzettel erlaubt 😉

Spickzettel schreiben ist einer super Methode, um dir deinen Stoff zu merken. Denn wenn du dir überlegst, welche Inhalte am wichtigsten für deine Klausur sind und diese dann auch noch aufschreibst, hast du den Stoff schon so gut wie gelernt. Der Spickzettel bleibt am Tag der Klausur dann natürlich zuhause! Denn die Klausur wirst du jetzt auch ohne Hilfsmittel meistern.

Lerntipps für die Schule
Spickzettel helfen dir auch, wenn du deinen Lernstoff draufschreibst, sie aber nicht mit in die Schule nimmst.

#8: Alles wieder vergessen

Klingt komisch? Wird dir aber weiterhelfen. Denn wenn du versuchst, aktiv etwas zu vergessen, wird es sich automatisch in dein Gehirn einbrennen. Schreibe dir zum Beispiel eine Formel auf einen Zettel und schaue ihn dir einige Minuten lang an. Danach darfst du ihn einfach wieder wegschmeißen. Cool, oder? Wenn du jetzt versuchst die Formel zu vergessen, wirst du merken, dass das gar nicht so einfach ist und die Formel schon fest in deinem Gehirn verankert ist.

Wenn du noch mehr Tipps brauchst, kannst du hier nachschauen.

 

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Bild: www.shutterstock.com / MichaelJayBerlin, www.shutterstock.com / Toonzzz

Licht ist Energie

Wenn man längere Zeit in der Sonne sitzt, kann es einem ganz schön warm werden. Der Grund ist, dass Licht Energie in sich trägt und somit Dinge aufwärmen kann. Das merkst du besonders, wenn du im Sommer ein schwarzes T-Shirt trägst. Die schwarze Farbe verschluckt das Licht und dein Oberteil erwärmt sich dabei. Anders ist das bei Weiß: Hier wird das Licht größtenteils reflektiert, also zurückgeworfen. Die Energie, mit der das Licht Dinge erwärmen kann, nennt man auch elektromagnetische Strahlung. Sie wird von einer Lichtquelle ausgestrahlt und breitet sich dann in Form von Wellen aus – ähnlich wie die Wellen, die entstehen, wenn du einen Stein ins Wasser wirfst.

Weißes Licht besteht aus vielen verschiedenen Farben

Welche Farbe hat Licht eigentlich? Sonnenlicht erscheint für das menschliche Auge weiß – ganz richtig ist das allerdings nicht. Tatsächlich befinden sich in dem weißen Licht, das die Sonne zur Erde sendet, nämlich alle Farben des Farbspektrums – also Violett, Blau, Grün, Gelb, Orange und Rot. Das wird deutlich, wenn man Licht in ein geometrisches Gebilde namens „Prisma“ leuchtet. Das Licht wird in die einzelnen Farben zerlegt und man kann das ganze Farbspektrum erkennen. Weißes Licht besteht also eigentlich aus ganz vielen verschieden Farben, die zusammen weiß wirken.

Was ist eigentlich Licht?
So sieht es aus, wenn weißes Licht in ein Prisma gestrahlt wird; Bild: www.shutterstock.com / kasezo

Licht ist 750.000-mal so schnell wie ein Düsenjet

Wenn du auf den Lichtschalter drückst, erhellt das künstliche Licht der Glühbirne sofort den dunkeln Raum. Das geht schneller, als du schauen kannst – nämlich in Lichtgeschwindigkeit. Diese beträgt mehr als 1 Milliarde Kilometer pro Stunde und ist somit 750.000-mal so schnell wie ein Düsenjet. Das Mondlicht benötigt daher auch gerade mal circa eine Sekunde, um uns auf der Erde zu erreichen. Das ist eine Geschwindigkeit, die wir uns kaum vorstellen können, so hoch ist sie.

Was ist eigentlich Licht?
Licht ist unglaublich schnell; Bild: www.shutterstock.com / Elenamiv

Intelligentes Scheinwerferlicht

Das Licht von Autoscheinwerfern ist sehr wichtig für die Sicherheit im Straßenverkehr. Es wird daher ständig daran gearbeitet, um es zu verbessern. Die Daimler AG hat spezielle Scheinwerfer mit sogenanntem „digital light“, also digitalem Licht, entwickelt. Was das Besondere daran ist? In jedem der Scheinwerfer befinden sich über eine Millionen Mikrolichter. Ein Sensor scannt die Umgebung des Autos und passt das Scheinwerferlicht optimal an die Umgebungsbedingungen an. Es ist nämlich wichtig, dass der Autofahrer möglichst gut sehen kann, aber andere Verkehrsteilnehmer dabei nicht geblendet werden.

Was ist eigentlich Licht?
Digitales Licht erkennt den Fußgänger auf dem Zebrastreifen und beleuchtet so, dass der Autofahrer ihn erkennt, aber der Fußgänger selbst nicht geblendet wird; Bild: Daimler AG

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Batterien und Akkus gibt es ganz viele verschiedene und alle sind sie dafür da, Geräte mit elektrischem Strom zu versorgen und funktionsfähig zu machen. Doch was ist eigentlich der Unterschied zwischen Batterien und Akkus? Ganz einfach: Die Batterie ist im Gegensatz zum Akku nicht aufladbar. Das kennst du zum Beispiel von deinem Wecker oder deinem Taschenrechner. Wenn die Batterie einmal leer ist, musst du sie entsorgen. Einen Handyakku oder den Akku einer Digitalkamera kann man dagegen immer wieder aufladen. Er ist praktisch eine wiederaufladbare Batterie. Doch auch die hält nicht ewig: Mit der Zeit muss man sie immer öfter aufladen, bis sie schließlich zu schwach für das Gerät wird. Auch der Akku muss dann entsorgt werden – oder?

Akku
Ein Akku ist eine wiederaufladbare Batterie.

Umweltfreundlich

Eines steht auf jeden Fall fest: Da du Akkus nicht sofort entsorgen musst, sondern immer wieder aufladen kannst, sind sie ein wenig umweltfreundlicher als Batterien. Sie produzieren schlichtweg nicht so viel Müll. Doch auch bei Akkus gibt es Vor- und Nachteile. Um diese zu erklären, machen wir einen kleinen Ausflug in die Chemie.

Es gibt Nickel-Kadmium-Akkus, Nickel-Metallhydrid-Akkus, Lithium-Ionen-Akkus und Lithium-Ion-Polymer-Akkus. Das hört sich sehr kompliziert an, diese Typen lassen sich aber schnell in zwei verschiedene Gruppen einteilen. Die beiden Akku-Varianten mit Nickel entladen sich sehr schnell selbst. Das bedeutet, wenn du sie auflädst und einfach unbenutzt liegen lässt, ist beim nächsten Benutzen der Akku bereits zu einem Teil leer. Auch die Lithium-Ionen-Akkus entladen sich selbst, allerdings nicht so schnell. Ein Vorteil ist hier auch, dass die Akkus genauso groß sind wie die Nickel-Akkus und trotzdem mehr Energie speichern können. Außerdem haben sie eine längere Lebenszeit. Das sind ein paar der Gründe, warum Lithium-Ionen-Akkus häufig zum Einsatz kommen. Du findest solche Akkus zum Beispiel in Handys und Laptops, aber auch die Batterie in einem Elektrofahrzeug funktioniert wie ein Lithium-Ionen-Akku.

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Vor allem in tragbaren Geräten und Elektroautos findest du Lithium-Ionen-Akkus. — Bild: Daimler AG

Alterung durch Oxidation

Ein Lithium-Ionen-Akku besteht aus vielen Zellen, die wiederum jeweils aus einer positiven und einer negativen Elektrode bestehen. Bei der Aufladung wandern die Ionen von der positiven zur negativen Elektrode und lagern sich dort ein. Bei der Entladung ist es andersherum. Mit der Zeit allerdings oxidieren die beiden Elektroden in einer Zelle. Das bedeutet, sie geben Elektronen ab. Die Folge davon ist, dass sie keine Lithium-Ionen mehr speichern können. Das Auf- und Entladen des Akkus funktioniert immer weniger.

Du fragst dich nun sicher: Warum oxidieren die Elektroden in den Zellen überhaupt? Das hängt vor allem von Temperatur und Ladezustand des Akkus ab. Wenn der Akku zum Beispiel in einer sehr warmen Umgebung aufbewahrt wird und zudem noch vollgeladen ist, altert er sehr schnell.

Akku
Ein Stromspeicher aus alten Batterien von Elektroautos — Bild: Daimler AG

Das zweite Leben der Elektroauto-Batterie

Die Lithium-Ionen-Akkus in den Elektroautos der Daimler AG haben eine Lebensdauer von circa zehn Jahren. Dann muss man sie auswechseln, weil die Reichweite der Autos nicht mehr ausreicht. Sind Elektroautos also wirklich so umweltfreundlich, wenn ihre Akkus alle zehn Jahre entsorgt werden müssen?

Die Daimler AG möchte, dass der Lebenszyklus einer solchen Batterie dann noch nicht endet. Deshalb hat der Autobauer die Batterien von 1000 smart-Elektrofahrzeugen zu einem großen Stromspeicher zusammengeschlossen. Wie ein stationärer Energiespeicher soll er zum Beispiel Sonnen- oder Windenergie speichern und dann verfügbar machen, wenn man diese Energie braucht.

Die Akkus der Elektroautos werden damit nicht nur weitere zehn Jahre verwendet, die Energieanbieter könnten so auch ein weiteres großes Problem lösen. Momentan kommt unser Strom noch aus umweltschädlichen Kraftwerken. Deshalb ist das Ziel, langfristig auf erneuerbare Energien, also Energie aus Windrädern oder Energie durch Solarzellen, umzustellen. Auf diese Energie kann man sich aber nicht verlassen, denn die Sonne scheint nicht immer dort, wo Menschen Strom brauchen, und auch der Wind weht dort nicht immer. Es muss deshalb sogenannte Primärreserven geben. Das sind Energiespeicher, auf die sofort zurückgegriffen werden kann, wenn der Strom mal fehlt. Ein Stromspeicher aus ganz vielen alten Elektro-Akkus kann überschüssige Energie aus Sonne und Wind speichern und in solchen Fällen zum Einsatz kommen.

Akku
So stellt sich die Daimler AG den Lebenszyklus der Batterien aus Elektroautos vor. — Bild: Daimler AG

Der Stromspeicher der Daimler AG soll noch dieses Jahr bei den deutschen Energieanbietern in Betrieb gehen und vollautomatisch funktionieren. Nach zehn Jahren eignen sich die Batterien auch dafür nicht mehr. Dann sollen sie recycelt und für den Bau neuer Batterien für Elektroautos verwendet werden.

Wie es sich anhört, wenn die Reifen über den Asphalt rollen, wenn ihr schnell über die Autobahn fahrt oder wenn du dich nicht angeschnallt hast – all das, was du während der Autofahrt hörst, gehört zur sogenannten Fahrzeugakustik. Doch was bedeutet das Wort „Akustik“ eigentlich?

Die Lehre vom Schall

Was ist Fahrzeugakustik?
Du kannst hören, weil Schallwellen dein Trommelfell zum Schwingen bringen; Bild: www.shutterstock.com / F8 studio

Die Akustik untersucht, wie Schall entsteht und sich ausbreitet, wie er beeinflusst wird und wie er erzeugt werden kann. Schall wird durch ein Geräusch oder einen Ton ausgelöst und besteht aus sogenannten akustischen Wellen oder Schwingungen. Sie heißen so, weil sie den Druck der Luft verringern und wieder erhöhen, sodass unsichtbare Wellen entstehen, die durch die Luft „schwingen“. Mit circa 340 Meter pro Sekunde können sich die Schallwellen durch die Luft ausbreiten und bis an dein Ohr gelangen, wo sie dein Trommelfell ebenfalls in Schwingungen versetzen. So kannst du ein Geräusch oder einen Ton hören. Die Schallwellen können außerdem unterschiedlich schnell schwingen: je schneller die Schwingung, desto höher nimmst du einen Ton war. Je stärker der Druck schwankt, desto lauter ist ein Geräusch. Die Lautstärke von Geräuschen wird mit der Einheit „Dezibel“ gemessen. Wenn du zum Beispiel flüsterst, sind das circa 30 Dezibel, wenn du normal sprichst, sind es ungefähr 55 Dezibel.

Ein Auto macht nicht nur „Brumm“

Was ist Fahrzeugakustik?
Eine Schwingung oder Vibration der Karosserie während der Autofahrt kann laut sein; Bild: Daimler AG

Im Gegensatz zur Akustik beschäftigt sich die Fahrzeugakustik nicht nur mit dem generellen Thema „Schall“. Sie analysiert, prüft und verbessert die Geräusche von Fahrzeugen. Im Stadtverkehr bei niedrigen Geschwindigkeiten ist zum Beispiel der Motor meist sehr laut, wenn man anfährt und beschleunigt. Auch das Abrollen der Reifen auf der Fahrbahn, die sogenannten „Reifen-Fahrbahn-Geräusche“, kann man hören. Auf der Autobahn bei sehr hohen Geschwindigkeiten ist die Luftumströmung, also die Aerodynamik, besonders laut. Theoretisch kann aber jedes Einzelteil am Auto Geräusche erzeugen. Besonders, wenn es sich während der Fahrt bewegt, schwingt oder vibriert. Du kannst dir das vorstellen wie nach einem Einkauf: Wie Glasflaschen oder Dosen in der Einkaufstasche, so können auch im Kofferraum Bauteile klappern, knarzen oder quietschen. Die Karosserie, der Fahrzeugrahmen des Autos, kann außerdem Antriebs-, Roll- und Windgeräusche weiterleiten und sie damit noch lauter und störender machen.

Lärm, Lärm und nochmal Lärm

So extrem wie hier dargestellt, hast du das aber bei der Autofahrt nicht wahrgenommen, oder? Das liegt daran, dass sich bereits beim Bau eures Autos Fahrzeugakustiker um diese sogenannten Störgeräusche kümmern und sie entfernen. Bei großen Autobauern wie der Daimler AG testen die Ingenieure die Einzelteile des Autos schon auf ihre Akustik, bevor sie zusammengebaut werden und das Auto fertig ist. Sie passen die Lautstärke des Antriebs und der Reifen den gesetzlichen Vorgaben an. Besonders an großen Straßen, wo viele Autos fahren, ist es manchmal sehr laut. Um Anwohner vor der Lautstärke zu schützen, sind von der Europäischen Union Grenzwerte für die Lautstärke von Autos in Dezibel festlegt. An diese Grenzwerte müssen sich alle Autobauer halten.

Was ist Fahrzeugakustik?
Viele Autos in Großstädten können eine Lärmbelastung sein

Geräusche für die Sicherheit

Doch nicht nur laute Geräusche müssen entfernt werden. Versuch mal Zuhause mit verschiedenen Gegenständen leise Geräusche zu machen. Du wirst merken: Auch hier kann manches sehr unangenehm und störend sein. Wenn Fahrzeugakustiker aber auch leise Geräusche entfernen – warum hört man dann bei der Autofahrt überhaupt noch etwas? Darauf gibt es eine ganz einfache Antwort: Weil es für Autofahrer und Fußgänger sicherer ist. Wenn du die Straße überqueren willst, achtest du meist nicht nur mit den Augen, sondern auch mit den Ohren darauf, ob ein Auto kommt. Müssten sich alle nur noch auf ihre Augen verlassen, gäbe es vermutlich viel mehr Unfälle. Doch auch für den Autofahrer sind akustische Signale wichtig. Einige werden deshalb von den Akustikern künstlich hergestellt oder verstärkt. Wenn der Autofahrer zum Beispiel das Gaspedal drückt, ist das Gasgeräusch für ihn die akustische Rückmeldung, dass das Pedal funktioniert und das Auto nun beschleunigt. Hat er vergessen, sich anzuschnallen, ist es wichtig, dass das Auto sich mit einem Geräusch meldet. Drückt der Autofahrer auf den Knopf auf seinem Schlüssel, sagt ihm ein schnappendes Geräusch, dass das Auto nun abgeschlossen ist.

Was ist Fahrzeugakustik?
Akustikingenieure testen die Geräusche der Fahrzeuge und können Bauteile so verbessern, Bild: Daimler AG

Testcenter mit drei Prüfständen

Die Akustikingenieure der Daimler AG testen die Fahrzeugakustik im Technologiezentrum für Akustik und Schwingungen in Sindelfingen. Erst vor kurzem wurde dieses Zentrum eröffnet. An drei Prüfständen mit Mikrofonen können Geräusche in verschiedenen Verkehrssituationen getestet werden.

Mit dem sogenannten Allrad-Außengeräusch-Prüfstand können die Akustikingenieure Außen- und Innengeräusche unabhängig vom Wetter prüfen. Der „Regengeräusch-Prüfstand“ testet, welche Geräusche zum Beispiel Dach und Scheiben bei unterschiedlich starkem Regen machen. Der „Akustik- und Schwingungskomfort-Prüfstand“ testet die Abrollgeräusche der Reifen und wie sich Straßenunebenheiten anhören. Sogar unterschiedliche Straßentypen können die Fahrzeugakustiker zum Test nachahmen: Kopfsteinpflaster in kleinen Städten hört sich zum Beispiel anders an, als der Asphalt auf großen Autobahnen.

Die Tests helfen letztlich bei der Entwicklung von Bauteilen: Zum Beispiel können die Autobauer Rückspiegel so gestalten, dass schnell vorbeiströmender Wind keine unangenehmen Geräusche macht.

Die Arzthelferin führt dich in einen Raum mit einem riesigen Gerät, du bekommst eine schwere Weste an, musst ganz ruhig stehen. Die Helferin geht kurz aus dem Raum. Und dann ist es auch schon vorbei und hat gar nicht weh getan. Schon mal erlebt? Dann bist du schon geröntgt worden.

Röntgenstrahlung –Was ist das?

Röntgenstrahlen sind benannt nach Wilhelm Conrad Röntgen. Er war ein deutscher Physiker und entdeckte die Strahlen im Jahr 1895. Im Gegensatz zu Lichtstrahlen sind Röntgenstrahlen für unser menschliches Auge nicht sichtbar. Warum? Sowohl Lichtstrahlen, als auch Röntgenstrahlen sind sogenannte elektromagnetische Wellen. Der Unterschied ist, dass die Wellen der Röntgenstrahlung kürzer sind, als die Wellen des Lichts.

Röntgentechnologie
Mit so einem Gerät bist du beim Arzt vielleicht schon einmal geröntgt worden / Bild: www.shutterstock.com, gyn9037

Röntgenröhre

Die Röntgenstrahlen entstehen dadurch, dass sich geladene Teilchen beschleunigen. Diese Elektronen wandern in einer sogenannten Röntgenröhre von einem negativen Pol, der Kathode, zu einem positiven Pol, der Anode. Die Kathode kann die Elektronen zu Beginn erzeugen und beschleunigen, weil sie sich erhitzt und die Elektronen so aus einem Metalldraht herauslöst. Diese Beschleunigung der Elektronen reicht aber noch nicht aus, um Strahlung zu erzeugen. Die Elektronen treffen deshalb auf die Anode und werden da stark abgebremst. Es entsteht ebenfalls eine Beschleunigung, aber eine negative. Diese Beschleunigung reicht aus, um „Bremsstrahlung“ zu erzeugen.

Dichtes und weniger dichtes Gewebe

Wie kann diese Strahlung nun ein Röntgenbild erzeugen, auf dem das Innere des Körpers in hell und dunkel erkennbar ist? Ganz einfach: Die unterschiedlichen Helligkeitsstufen auf dem Röntgenbild spiegeln die unterschiedlichen Gewebearten im Körper wider. Hat ein Gewebe eine hohe Dichte, wird es auf dem Röntgenbild heller dargestellt. Hat es eine niedrige Dichte, sieht man es ganz dunkel.

Röntgentechnologie
So sehen Röntgenbilder aus – wie hier von einem Gehirn / Bild: www.shutterstock.com, Rocketclips, Inc.

Dasselbe Prinzip wird auch bei der  Computertomographie (CT) angewendet. Das CT kennst du vielleicht aus dem Krankenhaus. Hier entstehen Röntgenbilder des ganzen Körpers in Form von Querschnittsaufnahmen.  Man kann das Innere so in einer räumlicheren Art und Weise betrachten und untersuchen.

Röntgentechnologie
So sieht das Gerät für die Computertomographie (CT) aus

Ultrakurzzeit-Röntgentechnologie

Zu medizinischen Zwecken eignen sich Röntgenstrahlen also sehr gut. Doch nicht nur das. Die Röntgenfotografie ist zum Beispiel seit einiger Zeit eine ganz besondere Form der Fotografie und Kunst.

Und auch die Daimler AG wendet eine besondere Form des Röntgens  bei Crashtests an: die Ultrakurzzeit-Röntgentechnologie. Dabei testen die Entwickler die Autos wie bei einem ganz normalen Crashtest auf ihre Sicherheit und auf die Sicherheit für Insassen. Zusätzlich werden nun Stellen am Auto ausgewählt, von denen mithilfe der Röntgentechnologie Standbilder gemacht werden. Das ist gar nicht so einfach: Sowohl bei der Fotografie, als auch beim Röntgen verwackeln die Bilder schnell. Deshalb darfst du dich auch nicht bewegen, wenn du geröntgt wirst. Da bei einem Crashtest alles ganz schnell geht und viel Bewegung im Spiel ist, dürfte es hier dann ja kaum möglich sein, scharfe Röntgenbilder zu machen. Das ist es trotzdem. Für diesen Zweck ist einfach eine sehr genaue zeitliche Abstimmung nötig: Im Vergleich zum normalen Röntgen beim Arzt ist die Belichtungszeit bei einem Crashtest nochmal um ein Tausendstel verkürzt.

Röntgentechnologie
Die Daimler AG röntgt beim Crashtest das Auto, um die Sicherheit der Bauteile genau zu untersuchen

Größere Sicherheit

Am Computer können die Daten aus den Röntgenbildern gemeinsam mit den äußeren Beobachtungen vom Crashtest ausgewertet werden. Man kann somit besser nachvollziehen, wie sich Bauteile im Inneren des Autos bei einem Unfall verändern. Die Entwickler der Daimler AG können reagieren und die Bauteile den Veränderungen anpassen und sicherer machen.

Röntgentechnologie
Das Röntgenbild eines Autos

In Zukunft sollen die Röntgenaufnahmen außerdem noch räumlicher werden, ähnlich wie bei der Computertomographie. Aktuell sind die Bilder von den Crashtests zweidimensional, genau wie die Bilder, die auch der Arzt von dir macht. Zukünftig sollen dreidimensionale Bilder vom Inneren des Autos möglich sein. Dafür arbeitet der Autobauer mit dem Fraunhofer Institut in Stuttgart zusammen, das das Röntgen erforscht und gemeinsam mit Daimler für diesen Zweck weiterentwickelt.

Bilder: Daimler AG

 

Er hat die beiden nach Sindelfingen eingeladen und für sie den Klimakanal der Daimler-Forschungsabteilung geöffnet. Und: Die beiden jungen Reporter haben im Interview mit Ola Källenius Spannendes über die Fahrzeugentwicklung erfahren.

Nick und Emma im Interview mit Ola Källenius

„Das war richtig cool im Wärmekanal. Wie an einem ganz heißen Sommertag. Es war auch ganz hell – wie gut, dass ich meine Sonnenbrille dabei hatte“, erzählt Emma begeistert. „Und dann kam der Kälteschock im Kältekanal. Minus 20 Grad waren es dort! Das Auto war komplett vereist, und wir haben es mit Ola Källenius gemeinsam freigekratzt“, erzählt Nick beeindruckt.

Schau dir Emmas und Nicks spannenden Tag mit Ola Källenius im Klimakanal an – hier ist ihre Videoreportage:
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Hast du dir schon einmal überlegt, für was wir alles Strom brauchen? Wenn du schon mal einen Stromausfall miterlebt hast, dann ist dir das sicher auch schon schmerzlich bewusst geworden. Jeder Haushalt braucht eine bestimmte Menge an Strom, auf die er angewiesen ist. Stell dir mal vor, man würde den Stromverbrauch aller Haushalte auf der Welt zusammenrechnen. Da würde eine unglaubliche Menge herauskommen. Und dann kommen noch die ganzen Fabriken und Produktionsbetriebe dazu … Du merkst sicherlich, worauf wir hinauswollen. Der Stromverbrauch auf der Erde ist enorm. Aber: Was ist Strom eigentlich und wie wird er erzeugt?

Elektrische Energie

Warum muss man Strom sparen?
Bei einem Stromausfall fehlt nicht nur das Licht

Das Wort „Strom“ kann man ganz einfach übersetzen mit „elektrische Energie“. Diese elektrische Energie kann aus verschiedenen Energieformen erzeugt werden – wie beispielsweise Bewegung. Das kennst du von deinem Fahrraddynamo: Wenn du in die Pedale trittst, entsteht Bewegungsenergie und die wird vom Dynamo umgewandelt in elektrische Energie. Doch um die ganze Welt mit Energie zu versorgen, bräuchte es ganz schön viele Fahrräder und selbst dann würde die Energie nicht ausreichen.

Kraftwerke als Stromquelle

Den Strom, der zu dir nach Hause kommt, kann man zum Beispiel aus Atomenergie gewinnen. Das war lange sehr verbreitet und wird in sogenannten Atomkraftwerken gemacht. Außerdem kann man fossile Stoffe wie Erdöl, Erdgas oder Braunkohle verbrennen und daraus Wärmeenergie gewinnen. Braunkohle zum Beispiel verbrennt man in Kohlekraftwerken, Erdgas in Gasturbinenkraftwerken. Heute versucht man immer mehr Strom aus sogenannten „erneuerbaren Energien“ zu gewinnen. Das sind zum Beispiel Sonne, Wasser und Wind: also Energien, die sich nicht wie Kohle oder Erdöl aufbrauchen. Diese Art der Gewinnung ist nicht ganz einfach, denn Strom muss rund um die Uhr zur Verfügung stehen. Und wie wäre es, wenn man sich nur Mittagessen kochen könnte, wenn die Sonne scheint oder der Wind weht?

Warum muss man Strom sparen?
Ein Kohlekraftwerk produziert jede Menge schädliches CO₂; Bild: www.shutterstock.com / ShutterProductions

Die Umwelt schonen

Egal, wo der Strom herkommt – die Produktion ist in allen Fällen ziemlich teuer. Und: Das Erzeugen von Strom ist häufig belastend für unsere Umwelt. Deshalb möchte die Bundesregierung in Zukunft immer mehr auf erneuerbare Energiequellen zugreifen. Kohle-, Atom- und Gasturbinenkraftwerke haben eine schlechte Auswirkung auf unser Klima. Bei der Stromgewinnung aus Atomenergie entsteht radioaktiver Abfall. Das kann sehr schädlich für uns Menschen sein und Krankheiten wie Krebs verursachen. Bei der Verbrennung von fossilen Stoffen entsteht außerdem Kohlenstoffdioxid, Feinstaub und andere Abgase, die für Mensch und Umwelt schädlich sind.

Warum muss man Strom sparen?
Daimler hat eine Photovoltaikanlage gebaut – Roboter werden in einem Produktionsfeld so mit Solarstrom versorgt; Bild: Daimler AG

Smart Grid

Nun braucht man auch für die Produktion von Autos eine ganze Menge Strom. Die Roboter in der Fabrik betrifft das vor allem im Karosseriebau. Die Daimler AG möchte deshalb in Zukunft mit einem sogenannten „Smart Grid“ arbeiten. Das ist ein schlaues und umweltfreundliches Energienetz. Zum Test wurden im Daimler Werk in Sindelfingen eine Produktionsanlage mit Robotern und eine Photovoltaikanlage gebaut, die Solarstrom an die Produktionsanlage liefert. Mithilfe digitaler Messtechnik wird in der Fabrik ermittelt, wie viel Energie von welchem Roboter benötigt wird. Energie, die gerade nicht gebraucht wird, soll vom System gespeichert werden, damit sie zu einem anderen Zeitpunkt wieder verwendet werden kann.

Über die Stromleitungen in der Luft läuft Wechselstrom

Von Wechselstrom zu Gleichstrom

Außerdem werden die Roboter durch die Solarenergie nicht mehr mit Wechselstrom, sondern mit Gleichstrom versorgt. Gleichstrom ist elektrischer Strom, der im Gegensatz  zu Wechselstrom in die gleiche Richtung fließt und Energie spart.

Der Strom aus deiner Steckdose Zuhause ist normalerweise Wechselstrom. Haushaltsgeräte wie Wasserkocher benötigen aber Gleichstrom und wandeln den Strom aus der Steckdose wieder um. Warum so umständlich? Ganz einfach: Um elektrische Energie über große Entfernungen zu übertragen (also vom Kraftwerk in die Haushalte) brauch es eine hohe Spannung. Bei einer zu geringen Spannung geht zu viel der Energie verloren. Wechselstrom kann man in der Spannung „hochtransformieren“, Gleichstrom nicht. Deshalb kommt aus den Kraftwerken immer Wechselstrom.

Warum muss man Strom sparen?
Die Testzelle in Sindelfingen ist in Betrieb; Bild: Daimler AG

Die Daimler AG will nun mit dem Smart Grid alle Roboter mit Gleichstrom aus Solarenergie versorgen. Gleichzeitig ist die Produktionsanlage aber noch an das Wechselstromnetz angeschlossen. Das ist als Reservequelle für den Notfall gedacht – falls der Solarstrom mal knapp wird. Das Projekt in Sindelfingen ist für den Autobauer ein weiterer Schritt zu einer umweltfreundlichen Energieversorgung in der Produktion. Die Roboter in Sindelfingen arbeiten schon mit Solarenergie und stellen Bauteile für die Autos her.

Beitragsbild: Daimler AG

 

Um ein solches Chaos auf den Straßen zu vermeiden und den Verkehr besser zu regeln, gibt es Verkehrszeichen. Sie bestimmen, wer Vorfahrt hat oder welche Geschwindigkeit wo erlaubt ist. Sie warnen aber auch vor möglichen Gefahren wie steilen Straßen oder Bahnübergängen. Alle Verkehrszeichen und ihre Bedeutung sind in der Straßenverkehrsordnung (StVo) festgelegt. Wer sie nicht beachtet, wird bestraft.

Von der Warntafel zum Verkehrsschild

Heutzutage sind Verkehrszeichen zum Beispiel Ampeln oder Markierungen auf der Fahrbahn. Und was noch? Genau, Verkehrsschilder! Und die gibt es übrigens schon seit Mitte des 19. Jahrhunderts. Die allerersten Schilder sollten die Menschen vor Bahnübergängen warnen. Anfang des 20. Jahrhunderts führte der „Kaiserliche Automobil-Club“ unter Kaiser Wilhelm II. die ersten Warntafeln ein. Noch waren diese Tafeln nur mit Text beschriftet. Nach und nach wurden aber immer mehr Zeichen und Farben dafür verwendet. Seit 1923 sind nun nicht mehr die Automobilclubs für das Aufstellen von Verkehrszeichen zuständig, sondern der Staat.

Was gibt es für Verkehrszeichen?

Heute gibt es ganz viele verschiedene Verkehrszeichen. Ein Autofahrer lernt die Bedeutung, wenn er seinen Führerschein macht. Und nicht nur der Autofahrer: Auch Fußgänger und Radfahrer müssen über die Bedeutung der Verkehrszeichen Bescheid wissen, um sicher im Straßenverkehr unterwegs sein zu können. Sicher hast du auch schon einige Zeichen in der Schule gelernt.

Verkehrszeichen
Weißt du, was diese Verkehrszeichen bedeuten? Die Auflösung findest du am Ende des Beitrags; www.shutterstock.com / grebeshkovmaxim

Es gibt fünf verschiedene Arten von Verkehrszeichen: Gefahrenzeichen, wie beispielweise Warnungen vor Bahnübergängen, Baustellen oder Stau. Außerdem gibt es noch Richtzeichen. Das sind Vorfahrts- und Parkzeichen. Viele Richtzeichen sind rechteckig und blau – wie an Autobahnausfahrten, einige auch gelb. Die dritte Art der Verkehrszeichen sind die Vorschriftzeichen. Sie sind meistens rund und rot oder haben einen roten Rand. Sie geben zum Beispiel die Geschwindigkeitsbegrenzung, ein Halteverbot oder ein Überholverbot vor.

Auch Zusatzzeichen sind wichtig. Sie stehen nicht allein, sondern immer in Kombination mit einem anderen Verkehrszeichen, beispielsweise einem Richt- oder Vorschriftzeichen. Sie sind rechteckig und weiß und können andere Vorschriften zeitlich begrenzen. Oft gilt dann eine bestimmte Geschwindigkeitsbegrenzung – zum Beispiel nur von 9 bis 18 Uhr an einem Tag. Die letzte Art von Verkehrszeichen sind Verkehrseinrichtungen. Damit sind Absperrschranken bei Unfällen gemeint. Sie haben immer Vorrang. Sie setzen andere, vielleicht widersprüchliche Verkehrszeichen, außer Kraft.

Viele Sinneseindrücke im Straßenverkehr

Wie du dir denken kannst, sind aber alle Verkehrszeichen unnütz, wenn die Autofahrer sie nicht wahrnehmen. Autofahrer haben im Straßenverkehr allgemein sehr viele Sinneseindrücke zu verarbeiten. Die Geschwindigkeit, in der das Gehirn diese Eindrücke verarbeitet, ist aber begrenzt. Je schneller ein Autofahrer fährt, desto mehr Sinneseindrücke prasseln auf ihn ein. Das Gehirn beginnt bei hohen Geschwindigkeiten dann oft, die Wahrnehmung auf einen kleineren Bereich zu reduzieren. Ein Tunnelblick ist die gefährliche Folge. Deshalb sind Verkehrszeichen auf der Autobahn immer viel größer, als zum Beispiel in der Tempo-30-Zone.

Verkehrszeichen
Der Verkehrszeichen-Assistent von Daimler kann Geschwindigkeitsbegrenzungen erkennen und darauf aufmerksam machen / Bild: Daimler AG

Das Auto unterstützt den Fahrer

Trotzdem kann es beim Autofahren in einem unaufmerksamen Moment mal passieren, dass der Fahrer ein Verkehrszeichen übersieht. Das kann schlimme Unfälle zur Folge haben. Um die Sicherheit zu verbessern, bieten Autobauer wie Daimler Fahrerassistenzsysteme an, die Verkehrszeichen erkennen und den Fahrer darauf aufmerksam machen können.

Wie das funktioniert? Eine Kamera an der Innenseite der Frontscheibe filmt den Bereich vor dem Fahrzeug. Sie kann die runde Form der Schilder erkennen und aus dem Umfeld herausfiltern. Anschließend gleicht das Auto die Informationen mit den GPS-Daten des Navigationssystems ab. Das Auto weiß nun, wo es sich genau befindet und wie schnell es sich fortbewegt. So kann es erkennen, dass die aktuelle Geschwindigkeit nicht den Vorgaben auf dem Schild entspricht. Wenn nun der Fahrer am Schild vorbeifährt, warnt das System ihn, indem ein Signal ertönt und eine Meldung auf dem Display erscheint. Genial oder? Das Assistenzsystem kann vor allem Geschwindigkeitsbegrenzungen, Überholverbote und Fahrtrichtungen erkennen und berichtigen.

Auflösung des Bilderrätsels (links nach rechts): 1. Stop-Schild: Anhalten und Vorfahrt gewähren, 2. Durchfahrt verboten, 3. Gefahrstelle: vorsichtig und aufmerksam fahren, 4. Vorfahrtstraße

Beitragsbild: www.shutterstock.com / Carsten Reisinger

 

Vernetzung, autonomes Fahren und flexible Nutzung – diese Trends bestimmen, wie wir in Zukunft unterwegs sind. Lassen Sie Ihre Schülerinnen und Schüler die Mobilität von morgen mitgestalten – Genius macht es möglich. Denn die Bildungsinitiative von Daimler lädt Sie und Ihre Klasse ein zu einem kostenlosen Besuch der weltweit größten Messe für Mobilität.

Vom 18. – 22. September 2017 bieten wir auf der Internationalen Automobil-Ausstellung (IAA) in Frankfurt am Main kostenlose Führungen für Schülerinnen und Schüler der Klassenstufen 8-12 an.

Mit spannenden Experimenten, einem interaktiven Programm und speziell für Schulklassen konzipierten Führungen durch die Ausstellung möchten wir Schülerinnen und Schüler für die faszinierende Welt von Technik und Naturwissenschaft begeistern.

Anmeldung ab sofort möglich

Bitte melden Sie Ihre Klasse für die Genius Schulklassenführungen bis zum 16. Juni 2017 möglichst frühzeitig an. Zur Anmeldung Ihrer Klasse klicken Sie bitte auf den gewünschten Wochentag:

Montag, 18.09.2017

Dienstag, 19.09.2017

Mittwoch, 20.09.2017

Donnerstag, 21.09.2017

Freitag, 22.09.2017

Treffpunkt an der Messe Frankfurt ist um 8:30 Uhr, danach startet ihr Klassenausflug mit einem Impulsvortrag „Entwicklung zur vernetzten Lebens- und Arbeitswelt“. Im Lauf des Tages erwartet Ihre Schüler eine 60–minütige Führung zu technologischen Entwicklungen in Kleingruppen durch die Ausstellung.

Führungen sind zu folgenden Zeiten möglich: 10:15 Uhr, 11:30 Uhr, 13:15 Uhr, 14:30 Uhr, 15:45 Uhr, 17:00 Uhr. Sie haben bei der Anmeldung die Möglichkeit – je nach Verfügbarkeit – Ihren Wunschtermin auszuwählen. Vor oder nach der Führung können Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern selbstständig die gesamte Messe erkunden.

Dieses Angebot ist kostenlos: Die Schulklassentickets berechtigen zum kostenlosen Eintritt für Schülerinnen und Schüler und deren Begleitpersonen auf dem gesamten Messegelände. Eventuell anfallende Kosten für die Anreise sind von den Schulklassen selbst zu tragen.

Bei Rückfragen erreichen Sie das Projektbüro telefonisch unter 0711 997983-25 oder per Email an geniusIAA2017@yaez.com.