Neue Innovationen der Vakuumtechnologie

Begonnen hat alles im Jahr 1654 mit zahlreichen Vakuum-Experimenten, die Otto von Guericke auf dem Regensburger Reichstag zeigte. Im Verlauf der 1650er Jahre war der Gelehrte aufgrund seiner populärwissenschaftlichen Experimente ein regelrechter Superstar. Besonders verblüfft waren die Menschen, als er die zwei „Magdeburger Halbkugeln“ aneinandersetzte, abdichtete und in ihrem Inneren ein Vakuum erzeugte. Zwei Gespanne mit jeweils 8 zugstarken Pferden vermochten es nicht, die beiden Kugeln voneinander zu trennen.

Sicherlich würde dieses Experiment auch heute noch jedes Publikum begeistern, auch wenn es in der gezeigten Form eigentlich keinen Sinn und Zweck erfüllt. Allerdings diente es als Grundlage für ein ganz neues Gebiet der Physik. Zwar konnte von Guericke bereits die Kräfte beschreiben, die den Effekt der Magdeburger Halbkugeln verursachen. Allerdings konnte er nicht erahnen, welchen Nutzen ein Vakuum in der technischen Entwicklung haben würde.

Das Vakuum als hervorragender Isolator

Schon lange ist die isolierende Wirkung des Vakuums bekannt. Insbesondere der Umgang mit technischen Gasen, wie er heute alltäglich ist, wird durch die Vakuumtechnik erst ermöglicht. So ist das Vakuum die Basis für die Funktion von Gasflaschen. Erst durch die Evakuierung der Flasche, also durch die Erzeugung eines Vakuums, wird die notwendige Vakuumisolierung erzeugt. Nur in dieser Umgebung wird das Gas dauerhaft kalt und flüssig gehalten. Die exzellente Isolierung zeigt sich etwa bei Spraydosen, deren Inhalt bedeutend kälter ist als seine Umgebung. Auch in Bezug auf Flüssiggas spielt die Vakuumtechnologie eine bedeutende Rolle. Denn technische Gase müssen weit heruntergekühlt werden, um in den flüssigen Aggregatzustand zu wechseln. Bei Sauerstoff ist dies bei einer Temperatur von -183° C der Fall, Helium muss sogar auf -267,9 °C abgekühlt werden. Technisch ist diese extrem starke Kühlung bereits seit vielen Jahrzehnten machbar. Und es dauerte nicht lange, bis auch die Frage der Speicherung und des Transports gelöst war.

Wofür braucht man flüssige Gase?

Es gibt zahlreiche Anwendungsgebiete für Flüssiggas. Am häufigsten wird es als Brennstoff beziehungsweise Kraftstoff eingesetzt, zum Beispiel in Heizungsanlagen oder in Fahrzeugen. Hier kann Flüssiggas mit einer bedeutend besseren Umwelt- und Klimabilanz punkten als Benzin oder Diesel. Wenn Wasserstoff aus erneuerbaren Energien gewonnen und anschließend als Kraftstoff eingesetzt wird, besteht sogar gar keine Belastung mehr für die Umwelt und das Klima. Andere technische Gase werden als Kühlmittel oder für wissenschaftliche Experimente benötigt. Meistens werden die Gase im flüssigen Zustand benötigt, was dementsprechende Anforderungen an den Transport stellt.

Der Transport von Flüssiggas durch Vakuumtechnologie

In der Vakuumtechnik wird ein Vakuum oder Hochvakuum genutzt, um Transferleitungen oder technische Anlagen optimal zu isolieren. Hier wird im Inneren einer Anlage oder Leitung ein Vakuum erzeugt. Dies geschieht durch eine doppelwandige Ausführung, bei der die Luft zwischen beiden Wänden vollständig entzogen wird. Dadurch ergibt sich eine Druckdifferenz zwischen der Umgebung des Vakuums und der Außenluft und ein großer Teil der Umgebungswärme wird vom System ferngehalten. Da physikalische Werkstoffe unter anderem durch Konvektion, also durch die Bewegung von Molekülen erwärmt werden, ist die Vakuumtechnik hier die beste Antwort. Denn die Vakuumtechnik wirkt der Konvektion deutlich entgegen. Sie stoppt also die Bewegung der Moleküle und verhindert damit, dass in der Umgebung der zu kühlenden Substanz Wärme entstehen kann. Wenn man zusätzlich verhindert, dass sich die Temperatur der Substanz durch Strahlung oder Wärmeleitung erhöht, erreicht man eine nahezu perfekte Wärmeisolierung. In der Praxis bedeutet das, eine technische Anlage beziehungsweise das Rohrleitungssystem von außen zusätzlich physikalisch zu dämmen. Hier werden zum Beispiel klassische Dämmstoffe aus wärmeisolierendem Schaum eingesetzt, reflektierende Folien werfen darüber hinaus die von außen einwirkende Strahlungswärme zurück.

Demacos hat hierfür die VIP-Technologie (Vacuum-Insulated-Piping) entwickelt, bei der die Vakuumtechnologie mit einer zusätzlichen Dämmung aus Glaspapier und Aluminium kombiniert wird. Abstände zwischen den einzelnen Schichten der Folie wirken der Konduktion, also der Wärmeweiterleitung durch unmittelbaren Kontakt, zusätzlich entgegen.

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