FG100 Stellarator

Ob die Kernfusion auf der Erde in Zukunft einen Beitrag zur Energieversorgung leisten können wird, ist heutzutage immer noch offen. Doch die Grundlagenforschung bemüht sich seit Jahrzehnten, diese Frage durch praktische Experimente und Systeme dadurch zu beantworten um zunächst einmal ein stabiles technisches System zu entwerfen, in dem die ungeheuren Temperaturen herzustellen und zu erhalten, um die Voraussetzungen zu schaffen, die bei einem Fusionsprozess anfallenden Energien nutzen zu können. Beim Max-Planck-Institut in Greifswald wird seit einiger Zeit das Stellarator-System entwickelt, dass das heiße Plasma durch ein durch komplex geformte Magnetspulen einschließt und das für einen zukünfitgen Dauerbetrieb bessere Bedingungen schafft als einfach gebautere Konzepte wie das Tokamak-System. Mit Leiter des Bereichs Stellarator-Dynamik und -Transport Thomas Klingner spreche ich über Geschichte und Technik des Stellarators.

Der Kosmos der kleinsten Lebewesen auf dieser Welt ist noch weitgehend unbekanntes Terrain. Die Wissenschaft kennt derzeit rund 19.000 unterschiedliche Arten von Mikroorganismen, aber es gibt tatsächlich bis zu einer Milliarde. Dementsprechend vielfältig zeigen sich die Bakterien, die mikroskopisch kleinen Pilze und Algen – denn sie hatten vier Milliarden Jahre für ihre Evolution, also viel, viel länger als die Tiere und Pflanzen auf dieser Erde. Als Professor für Mikrobiologie an der TU Braunschweig und Wissenschaftlicher Direktor der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ) erforscht Jörg Overmann dieses mit dem bloßen Auge nicht sichtbare Reich. Die Einzeller verhalten sich anders als größere Organismen, eben weil sie so klein sind. Ihr Stoffwechsel läuft viel schneller ab – in ihnen, so könnte man sagen, pulsiert geradezu das Leben. Viele Menschen halten Mikroorganismen aber für „böse“. Tatsächlich können manche Bakterien Krankheiten auslösen, doch viele verrichten auch für den Menschen sehr nützliche Dinge. Sie erweisen sich zudem sehr flexibel, wenn es darum geht, ökologische Nischen zu besetzen, und alleine die enorme Größe einer Bakterienpopulation mit Millionen von Milliarden Zellen sorgt dafür, dass an für sich seltene genetische Änderungen eben doch sehr häufig auftreten und die Evolution vorantreiben. Jörg Overmann wurde mit dem Wissenschaftspreis „Forschung in Verantwortung“ 2022 ausgezeichnet, den der Stifterverband auf Vorschlag der Leibniz-Gemeinschaft vergibt.

Was ist eigentlich Wissen? Was auf den ersten Blick wie eine ganz triviale Frage wirkt, berührt den Kern menschlicher Erkenntnis. Die Philosophie, die diesen Begriff seit Jahrtausenden auslotet, bewegt sich keineswegs nur in akademischen Sphären, sondern ist ganz aktuell, wenn man das Problem anders formuliert und die Frage stellt: Was sind Fake News? „Philosophie kann lebensfern wirken, ist es aber nicht“, sagt Markus Schrenk, seit 2014 Professor für Theoretische Philosophie an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf. Gemeinsam mit einem Team aus Lehrenden und Studierenden hat er das Projekt denXte ins Leben gerufen. Die Idee: Bürgerinnen und Bürger ohne Vorkenntnisse für philosophische Zusammenhänge zu begeistern. Das Mittel dazu ist ein ganzes Bündel an Aktivitäten, von klassischen Abendveranstaltungen über Videos bis hin zu sozialen Medien und Livechats. Philosophie, so kristallisiert sich heraus, ist eine Art Universallehre, die – ähnlich wie die Mathematik – verspricht, Klarheit über die Welt zu verschaffen. Bei der Beschäftigung mit Fragen von Wahrheit, Überzeugung und Handeln wird deutlich: Philosophie steckt im täglichen Leben. Ethik etwa ist für politische Entscheidungen und in der Rechtsprechung bedeutsam. Oder die Entwicklung von Computern wäre ohne das philosophische Konzept von Logik undenkbar gewesen. Der Stifterverband und die Deutsche Forschungsgemeinschaft haben das Projekt denXte im Jahr 2022 mit dem Communicator-Preis für herausragende Wissenschaftsvermittlung ausgezeichnet.

"Jedes Kind soll einmal programmiert haben, bevor es sich für einen Beruf entscheidet." So lautet das Ziel, das sich die Hacker School gesetzt hat. In Hamburg beheimatet, aber deutschlandweit aktiv, wendet sich die gemeinnützige GmbH vor allem an Jugendliche im Alter zwischen elf und 18 Jahren. Die Kursangebote – als Teil des Unterrichts oder außerschulisch in Kooperation mit Unternehmen – geben Impulse für die spätere Berufswahl. Insbesondere Mädchen helfen sie, Barrieren zu überwinden und das Thema IT für sich zu entdecken. Julia Freudenberg, Leiterin der Hacker School, ist Feuer und Flamme für ihre Mission, Jugendliche fürs Programmieren zu begeistern. Und das geht einfach durch Ausprobieren: Ohne Notendruck können die Schülerinnen und Schüler für eine praktische Aufgabe ihren eigenen Lösungsweg finden – eben einen Hack. Und mit dem Erfolgserlebnis stellt sich die Erkenntnis ein, dass Programmieren einfach eine coole Sache ist. Die Hacker School ist 2014 gestartet und wird alleine in diesem Jahr rund 12.500 Jugendliche erreichen. Sie setzt auf ein großes Netzwerk, in dem auch zahlreiche Unternehmen mittels Corporate Volunteering eingebunden: Oft sind es Auszubildende, die einen IT-Beruf erlernen und als sogenannte Inspirer die Kurse leiten. Sie sprechen auf Augenhöhe mit den Jugendlichen und zeigen: Programmieren ist mehr als Code schreiben. Man braucht Kreativität, Kommunikation, Kollaboration und kritisches Denken – oder kurz: Future Skills, um die digitale Welt mitgestalten zu können. Der Stifterverband hat die Hacker School 2021 im Rahmen der Initiative ""digital.engagiert"" gefördert und als Bildungsort des Monats ausgezeichnet.

Das Heulen eines Wolfrudels, ein frühmorgendliches Vogelkonzert, der Gesang der Wale oder das Trommeln einer Wolfsspinne: Mit der Art und Weise, wie die Tierwelt von sich hören lässt, befasst sich die Bioakustik – eine Spezialdisziplin der Zoologie. Am Berliner Museum für Naturkunde existiert eine der drei weltweit größten Sammlungen mit ca. 120.000 Aufnahmen von Tierstimmen. Karl-Heinz Frommolt ist wissenschaftlicher Leiter dieses Archivs. So vielfältig die Fauna kommuniziert, so unterschiedlich erzeugen die Tiere diese Laute. Viele Wirbeltiere modulieren mit dem Luftstrom in einem Kehlkopf ihre Stimme, wie eben auch der Mensch. Es gibt aber auch andere Mechanismen: Insekten etwa produzieren Schall, indem sie Körperteile aneinanderreiben: So entsteht beispielsweise das für Grillen typische Zirpen. Eine erstaunliche Variabilität legen Vögel an den Tag, die auch den Gesang fremder Arten in ihr eigenes Repertoire einbauen. Der in Australien beheimatete Leierschwanz besitzt ein so ausgeprägtes Stimmorgan, dass er auch Geräusche aus der menschlichen Zivilisation täuschend echt nachahmen kann, wie etwa das Surren einer Kamera oder eine Alarmanlage. Nützlich erweist sich das Tierstimmenarchiv beispielsweise für die Verhaltensforschung, wenn Biologen in Playback-Experimenten untersuchen, wie Tiere auf bestimmte Laute reagieren. Es wird für künstlerische Zwecke sowie natürlich für Bildung genutzt und zuletzt auch, um durch das automatische Erkennen von Arten zum Monitoring der Biodiversität beizutragen.

Medizinische Erkenntnis durch Auswertung von Patientendaten aus verschiedenen Quellen – oder Schutz sensibler, persönlicher Informationen vor Weitergabe an Dritte: Das sind zwei berechtigte Anliegen, die meist nur schwer unter einen Hut zu bekommen sind. Der Weg, alle relevanten Daten in einen Topf zu werfen und auszuwerten, ist oft aus rechtlichen Gründen verbaut. Doch es gibt eine Alternative, die den Konflikt zwischen Kollaboration und Datenschutz auflösen kann. Das Federated Secure Computing genannte Verfahren setzt darauf, dass die Daten quasi ihren Heimathafen gar nicht verlassen. Wenn etwa mehrere Forschungseinrichtungen ihre jeweiligen Datenbestände analysieren, tun sie das für sich parallel auf dieselbe Methode und führen dann ihre Ergebnisse zusammen. Das ist kryptografisch abgesichert, so dass sich keine Rückschlüsse auf einzelne Originaldaten ziehen lassen. Und die Resultate sind im Endeffekt genauso gut wie bei einer gemeinsamen Datenbasis. Hendrik Ballhausen von der Ludwig-Maximilians-Universität München ist einer der Köpfe dieses innovativen Projekts, das vom Stifterverband im Rahmen der Initiative „Wirkung hoch 100“ gefördert wird. Die zugrunde liegenden mathematischen Verfahren gibt es schon seit den 1970er-Jahren. Neu ist der Open-Source-Ansatz, dieses verteilte Rechnen in schlanke, effiziente Anwendungen zu verpacken, um zum Beispiel Korrelationen in Daten zu erkennen. Dies nutzt nicht nur der medizinischen Forschung, sondern könnte etwa auch in der Wirtschaft zur Erstellung von Branchen-Benchmarks dienen – wenn Unternehmen, die miteinander im Wettbewerb stehen, ihre Daten einfließen lassen, ohne sie aus der Hand zu geben.

Vor 11.000 Jahren kam es in der Eifel zu einer gewaltigen Eruption: Der Ausbruch des Vulkans, an dessen Stelle sich inzwischen der Laacher See befindet, verwüstete weite Landstriche. Eine Lawine aus glühender Lava wälzte sich zu Tal und türmte sich zu einem hundert Meter hohen Damm, der den Mittelrhein in einem Gebiet vom heutigen Koblenz bis nach Mainz zu einem See aufstaute. Auch wenn gerne das Gegenteil behauptet wird, weil die Eifel-Vulkane alle scheinbar friedlich ruhen: Ganz erloschen sind die vulkanischen Aktivitäten in Westdeutschland keineswegs, so Hans-Ulrich Schmincke. Er gilt als einer der weltweit führenden Vulkanologen. Zunächst in den USA und dann als Professor an den Universitäten in Bochum und Kiel hat er sich von 1969 bis zu seiner Emeritierung 2003 diesem Forschungsgebiet intensiv gewidmet. Der Vulkanismus, bei dem geschmolzenes Gestein aus den heißen Erdinneren an die Oberfläche aufsteigt, ist ein vielschichtiges Thema. Zum Beispiel gibt es Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung des hochgedrückten Materials, und dies wiederum entscheidet über die Art des Ausbruchs. Schmincke (Jahrgang 1937) berichtet auch von seinen wissenschaftlichen Reisen, die ihn nicht nur zu den jetzt mit Wasser gefüllten Kratern in der Westeifel geführt haben, den „Maaren“. Auf Hawaii und den Kanarischen Inseln etwa hat er aktive Vulkane vor Ort untersucht. Und er erzählt von der ohrenbetäubenden Erfahrung, wenn man einen frischen Lavastrom aus der Nähe beobachtet – einem Lärm, als würde man neben einem Düsenjet stehen.

Diese Idee für die Energeiewende in der Stadt ist ebenso einfach wie bestechend: Auf den Dächern gibt es jede Menge ungenutzter Platz für Photovoltaik. Auf Mietshäusern werden nun Solaranlagen installiert, um den damit erzeugten Strom direkt im Haus zu verbrauchen. Hauseigentümer und Wohnungsgesellschaften übernehmen dabei die Initiative und wollen die saubere Energie an die Mieterin und den Mieter bringen. Doch das Berliner „Mieterstrom“-Projekt ist erstaunlicherweise kein Selbstläufer. Seit 25 Jahren lehrt Andrea Rumler Marketing, seit 2012 als Professorin an der Hochschule für Wirtschaft und Recht (HWR) Berlin. Sie leitet das Forschungsprojekt „MieterstromPlus“, um das Potenzial der für die Hausgemeinschaft erzeugten Solarenergie zu untersuchen – nicht hinsichtlich technischer Machbarkeit, sondern wie sich ihre Vermarktung verbessern lässt. Erste Ergebnisse der Marktforschung zeigen: Personen, die keinen „Mieterstrom“ beziehen, stehen dem Konzept an sich mehrheitlich gar nicht skeptisch gegenüber. Was für Gründe also halten Mieterinnen und Mieter noch davon ab, sich zumindest teilweise mit Energie selbst zu versorgen? Ist es der Preis, der bürokratische Aufwand oder schlicht Zurückhaltung Neuem gegenüber? Das Problem: Um eine Photovoltaikanlage auf dem Gebäudedach wirtschaftlich zu betreiben, müssen möglichst viele Mietparteien im Haus mitmachen. Marketing kann hier einen Beitrag leisten, die Energieversorung in einem urbanen Raum ein Stück nachhaltiger zu gestalten.

Ist die deutsche Wirtschaft bei Innovationen ganz vorne mit dabei oder ist sie doch zu risikoscheu, um sich immer wieder neu zu erfinden? Man kann schon den Eindruck haben, dass die hiesige Industrie sehr gut darin ist, sich auf Effizienz zu trimmen und Bestehendes immer wieder ein bisschen besser zu machen. Aber wenn es darum geht, den großen Schritt zu wagen, neue Pfade zu betreten, dann bleiben Unternehmen oft lieber in ihrer Komfortzone – bis ihnen die Konkurrenz das Geschäft kaputt macht. Was lange gut funktioniert hat, muss morgen nicht mehr tragen. Wenn Konzerne in Experimentallaboren mal wirklich etwas Anderes ausprobieren, bleibt das oft nur ein Feigenbatt. Denn jede Disruption, die eventuell und erst in ferner Zukunft Erträge liefert, passt nicht zu kurzatmiger Gewinnorientierung. Alleine auf die Logik des Marktes zu setzen, wäre wohl zu kurz gegriffen angesichts immensen gesellschaftlichen Handlungsbedarfs. Ob aber der Staat der bessere Innovationstreiber ist? Die Politik kann einen Rahmen setzen, hat allerdings selbst noch Hausaufgaben in Sachen Agilität. Es lohnt sich jedenfalls, einmal genauer darüber nachzudenken, wie Innovation entsteht und Wirkung entfaltet. Dafür ist Katharina Hölzle, Professorin für IT-Entrepreneurship an der Universität Potsdam, die richtige Gesprächspartnerin. Vor ihrer akademischen Karriere hat sie das Thema Innovationsmanagement in Großunternehmen und Unternehmensberatung aus anderen Perspektiven erlebt. Und als Mitglied der Expertenkommission Forschung und Innovation (EFI) berät sie die Bundesregierung.

Das Buch, das Auto, der Computer – alles Neuerungen, die die Welt von Grund auf verändert haben. Doch solche Innovationen fallen nicht einfach vom Himmel, sondern man kann sie in einer frühen Phase hochpäppeln, damit am Ende eine neue Industrie entsteht – womit das Geld, das man anfangs hineingesteckt hat, sich schließlich um ein Vielfaches rentiert hätte. Solche Sprunginnovationen will eine 2019 neugeschaffene Bundesagentur namens SPRIND fördern. Rafael Laguna de la Vera ist ihr Gründungsdirektor. Die Bundesrepublik hatte in den 1980ern noch eine eigene Computerindustrie mit Firmen wie Nixdorf oder Siemens. Doch sie wurde früh von den Amerikanern überrollt. Ein anderes Beispiel: Der hiesigen Solarwirtschaft ging durch chinesisches Preisdumping das Licht aus. Von den wegweisenden Erfindungen, die hierzulande gemacht werden, profitieren zu oft andere. Fehlender Zugang zu Kapital spielt dabei eine Rolle, ein wenig innovationsfreundliches Mindset, ein regulatorischer Rahmen, der Neues ausbremst. Die Agentur für Sprunginnovationen will solche Fesseln abstreifen und disruptiven Fortschritt anschieben. Gefördert wird keineswegs nur Digitales, auch Energie und Umwelt, Biotechnologie und Medizin sind wichtige Felder. Das Tempo zählt: Geld muss sehr schnell in Zukunftsträchtiges fließen, um vorne mit dabei zu sein. Als Software-Unternehmer und Investor hat Laguna de la Vera (Jahrgang 1964) den Aufstieg der IT-Branche direkt miterlebt. Nun bringt er den Gründergeist und die Lust, etwas verändern zu wollen, in die Leitung einer staatlichen Einrichtung ein, die in ihrer behördenuntypisch agilen Art selbst schon eine Innovation ist.