Durchbruch in Strömungsforschung
Revolutionäre Entdeckung könnte viel Energie sparen
Klosterneuburg/Wien – Von Wasser über Öl bis hin zu Erdgas wird weltweit eine enorme Menge an Flüssigkeiten und Gasen in Rohren transportiert. Die für den Transport benötigte Pumpenergie beträgt immerhin rund zehn Prozent des globalen Stromverbrauchs. Aus diesem Grund wird weltweit intensiv daran geforscht, diese Kosten zu verringern.
Eine der Schlüsselfragen dabei lautet, wie man in den Leitungen die Turbulenzen gering hält. Diese bewirken nämlich einen drastischen Anstieg des Reibungswiderstands und somit einen höheren Energiebedarf. Forschern um Björn Hof (IST Austria) könnte ein entscheidender Durchbruch gelungen sein, wie sie im Fachblatt Nature Physics berichten. Vorsorglich haben sie auch schon zwei Patente angemeldet.
Strömungsforscher konzentrierten sich bisher vor allem darauf, das Ausmaß der Turbulenzen zu verringern, und nicht darauf, sie komplett zu tilgen. Genau das aber tat Hofs Team: Es konnte zeigen, dass sich turbulente Strömungen tatsächlich vollständig in sogenannte laminare Strömungen umwandeln lassen, bei der Turbulenzen dauerhaft verschwinden.
Der Trick liegt darin, die Fließgeschwindigkeit über den Querschnitt des Rohres gleich zu halten. Die Flüssigkeit fließt in der Mitte des Rohrs am schnellsten und in der Nähe der Wände viel langsamer. Rotoren, die von den Forschern im Rohr platziert wurden, reduzierten den Unterschied zwischen den Fließgeschwindigkeiten. Die Flüssigkeit kam dadurch in eine laminare Bewegung, was in der Praxis die nötige Pumpenergie um bis zu 95 Prozent reduzierten könnte.