Die einst klare Trennlinie zwischen Foto- und Videokameras ist längst verschwommen. Digitale Systemkameras, Actioncams, Drohnen und Smartphones beherrschen beides. Wie sie genutzt werden, hängt stark von den Vorlieben und Fähigkeiten ab, die Anwender mitbringen.

Dieser Beitrag widmet sich der effizienten Verwaltung von Videodateien, zeigt die Unterschiede zur Organisation von Fotos auf und hilft, die wachsende Datenflut zu beherrschen.

Ein fundamentaler Unterschied liegt im Speicherbedarf. Während ein Archiv mit 100.000 JPEG-Fotos (je 5 – 10 Megabyte) problemlos auf eine SSD mit einem Terabyte (TB) Speicher passt, wären für dieselbe Anzahl an Bildern im TIF-Format bereits rund acht TB erforderlich. Eine Stunde Videomaterial in 4K-Auflösung beansprucht je nach Bitrate zwischen 30 und 100 Gigabyte (GB). Eine solche Datenmenge kann bereits bei einem einzigen Familienausflug in den Zoo anfallen.

Das war die Leseprobe unseres heise-Plus-Artikels „Video-Management: Rohmaterial verlustfrei kürzen und clever organisieren“.
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Die zerkleinerte Getränkedose verschwindet in einer Wolke aus Dampf und unsichtbarem Wasserstoffgas. „Ich kann diese Reaktion einfach fortsetzen, indem ich mehr Wasser hinzufüge“, erläutert Peter Godart und spritzt etwas davon in den dampfenden Laborbecher. „Das ist Wasser mit Raumtemperatur, und es kocht sofort. Auf dem Herd würde das langsamer gehen.“ Godart ist Gründer und CEO von Found Energy, einem Start-up aus Boston, das sich zum Ziel gesetzt hat, Energie aus Aluminiumabfällen zu nutzen, um industrielle Prozesse ohne Öl und Gas zu betreiben. Seit 2022 arbeitet das Unternehmen daran, Methoden zu entwickeln, den in dem Metall gebundenen Brennwert in kleinem Maßstab freizusetzen – und das schnell. Inzwischen hat Found Energy auch eine viel größere Version seines Systems in Betrieb genommen, die laut Godart der größte jemals gebaute Aluminium-Wasser-Reaktor ist.

Anfang nächsten Jahres wird ein solcher Reaktor verwendet, um eine Werkzeugfabrik im Südosten der USA mit Wärme und Wasserstoff zu versorgen, wobei die Aluminiumabfälle der Fabrik selbst als Energieträger verwendet werden. (Das Unternehmen wollte bis zur offiziellen Bekanntgabe des Projekts nicht genannt werden.) Wenn alles wie geplant funktioniert, könnte diese Technologie, die noch einen Katalysator braucht, um die in Aluminiummetall gespeicherte Kraft freizusetzen, einen wachsenden Anteil von Aluminiumschrott in einen CO₂-freien Brennstoff umwandeln. Die vom Reaktor erzeugte hohe Wärme könnte zudem wertvoll sein, um die erheblichen Treibhausgasemissionen zu reduzieren, die bei industriellen Prozessen wie der Zementherstellung und der Metallveredelung entstehen – und die nur schwer direkt mit grünem Strom betrieben werden können.

Aluminium als Energieträger im Fokus

„Wir haben diesen Energieträger erfunden, der Segen und Fluch zugleich ist“, sagt Godart, umgeben von den Rohren und Kabeln des Versuchsreaktors. „Das ist eine riesige Chance für uns, aber es bedeutet auch, dass wir alle Systeme um den Reaktor herum entwickeln müssen. Wir definieren neu, was ein solcher Generator überhaupt ist.“ Ingenieure haben aufgrund seiner überlegenen Energiedichte schon lange ein Auge auf Aluminium als Energieträger geworfen. Nach der Raffination und Verhüttung aus Erz enthält Aluminiummetall mehr als doppelt so viel Energie wie Dieselkraftstoff pro Volumen und fast achtmal so viel wie Wasserstoffgas. Wenn es mit dem Sauerstoff in Wasser oder Luft reagiert, bildet es Aluminiumoxide. Bei dieser Reaktion werden Wärme und Wasserstoffgas freigesetzt, die für die Erzeugung von CO₂-freier Energie genutzt werden können. Das Problem mit Aluminium als Brennstoff – und der Grund, warum Getränkedosen nicht spontan in Flammen aufgehen – ist, dass sich, sobald das Metall zu reagieren beginnt, eine Oxidschicht auf seiner Oberfläche bildet. Der Rest des Materials wird daran gehindert, zu reagieren. Es ist wie ein Feuer, das sich selbst löscht, wenn Asche entsteht. „Die Menschen haben es schon oft versucht und diese Idee wieder verworfen“, sagt Godart.

Einige Beobachter glauben, dass die Verwendung von Aluminium als Energieträger nach wie vor ein aussichtsloses Unterfangen ist. „Die potenzielle Verwendung von Aluminium taucht alle paar Jahre auf und hat selbst dann keine Aussicht auf Erfolg, wenn Aluminiumschrott als Brennstoffquelle verwendet wird“, glaubt Geoff Scamans, Metallurg an der Brunel University in London, der in den 80er Jahren ein Jahrzehnt lang an der Verwendung von Aluminium als Fahrzeugtreibstoff gearbeitet hat. Er meint, dass die Aluminium-Wasser-Reaktion nicht effizient genug ist, um Aluminium als Energieträger sinnvoll einzusetzen, wenn man bedenkt, wie viel Leistung zunächst für die Raffination und Verhüttung von Aluminium aus Erz benötigt wird: „Eine verrückte Idee bleibt immer eine verrückte Idee.“

Dem richtigen Katalysator auf der Spur

Godart glaubt jedoch, dass er und sein Unternehmen einen Weg gefunden haben, damit der Prozess funktioniert. „Der eigentliche Durchbruch war, Katalyse auf eine andere Art und Weise zu betrachten“ sagt er: Anstatt zu versuchen, die Reaktion zu beschleunigen, indem Wasser und Aluminium auf einem Katalysatormaterial zusammengebracht werden, haben „wir es umgedreht“ und „ein Material gefunden, das wir tatsächlich in Aluminium auflösen konnten“, sagt der Firmenchef. Der flüssige Metallkatalysator, der das Herzstück des Ansatzes von Found Energy bildet, „durchdringt die Mikrostruktur“ des Aluminiums. Wenn das Aluminium mit Wasser reagiert, zwingt der Katalysator das Metall zum Aufschäumen, wodurch mehr zuvor nicht reagierendes Aluminium dem Wasser ausgesetzt wird.

Die Zusammensetzung des Katalysators ist Geschäftsgeheimnis, aber Godart sagt, es handele sich um ein „flüssiges Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, das kein Quecksilber ist“. In seiner Dissertation konzentrierte sich der Unternehmer selbst auf die Verwendung einer flüssigen Mischung aus Gallium und Indium als Katalysator, und er sagt, dass das Prinzip hinter dem aktuellen Material dasselbe ist.

Bei einem Besuch Anfang Oktober demonstrierte Godart die zentrale Reaktion im Found-Energy-Forschungslabor, das nach einer Seed-Investment-Runde für das Unternehmen in Höhe von zwölf Millionen US-Dollar im letzten Jahr in Boston startete. Es nimmt nun den größten Teil von zwei Etagen eines Industriegebäudes im Bostoner Stadtteil Charlestown ein. Um zu vermeiden, dass die Reaktion durch die Feuchtigkeit an seinen Fingern ausgelöst wird, legte Godart mit einer Zange ein mit dem geheimen Katalysator behandeltes Aluminiumpellet in einen Becher und fügte dann Wasser hinzu. Sofort begann das Metall, mit Wasserstoff zu sprudeln. Dann verdampfte das Wasser und hinterließ eine schäumende graue Masse aus Aluminiumhydroxid.

Der Weg zum Gründer

„Eines der Hindernisse für den Durchbruch dieser Technologie war, dass [die Aluminium-Wasser-Reaktion] einfach zu träge war“, sagt Godart. „Aber wie Sie hier sehen können, erzeugen wir Dampf. Wir haben gerade einen Boiler gebaut.“ Der Firmengründer war Wissenschaftler bei der Nasa, als er erstmals über neue Wege nachdachte, um die im Aluminium gespeicherte Energie freizusetzen. Er arbeitete an der Konstruktion von Aluminiumrobotern, die sich selbst als Treibstoff verbrauchen sollten, wenn sie auf dem eisigen Mond Europa des Jupiter unterwegs waren. Diese Arbeit wurde jedoch abgebrochen, als der US-Kongress die Mittel für die Mission kürzte.

„Ich hatte eine kleine Krise, in der ich mir dachte, ich muss etwas gegen den Klimawandel und die Probleme auf der Erde unternehmen“, sagt Godart. „Und ich dachte mir: Diese Technologie wäre sogar noch besser für Anwendungen auf der Erde geeignet.“ Nach Abschluss seiner Dissertation über Aluminium als Energieträger am MIT gründete er 2022 in seinem Haus in Cambridge das Unternehmen Found Energy. Bis zu diesem Jahr arbeitete das Start-up in kleinem Maßstab, optimierte den Katalysator und testete verschiedene Bedingungen in einem kleinen 10-Kilowatt-Reaktor, um die Reaktion zu beschleunigen und mehr Wärme und Wasserstoff freizusetzen. Im Januar begann das Unternehmen dann mit der Konstruktion eines zehnmal größeren Generators, der genug Leistung für industrielle Prozesse außerhalb des Labors liefern soll.

Wie der Aluminiumreaktor funktioniert

Dieses größere System nimmt den größten Teil des Labors im zweiten Stock in Boston ein. Der Reaktorbehälter ähnelt einem auf die Seite gedrehten Wasserboiler, mit Rohrleitungen und Kabeln, die an Überwachungsgeräte angeschlossen waren, die fast so viel Platz einnehmen wie der Generator selbst. An einem Ende befindet sich ein Rohr zum Einleiten von Wasser und ein Kolben, um Aluminium-Brennstoffpellets mit variabler Geschwindigkeit in den Reaktor zu befördern. Am anderen Ende transportierten Auslassrohre die Reaktionsprodukte ab: Dampf, Wasserstoffgas, Aluminiumhydroxid und den zurückgewonnenen Katalysator. Godart sagt, dass bei der Reaktion kein Katalysator verloren geht, sodass er wiederverwendet werden kann, um mehr Energie herzustellen.

Das Unternehmen nahm das System im Juli zum ersten Mal in Betrieb, um mit Tests zu beginnen. Im September gelang es, den Generator auf die angestrebte Leistung von 100 Kilowatt hochzufahren – etwa so viel, wie ein Dieselmotor in einem kleinen Pickup liefern kann. Anfang 2026 soll die 100-Kilowatt-Anlage installiert werden, um die erwähnte Werkzeugfertigungsanlage mit Wärme und Wasserstoff zu versorgen. Dieses Pilotprojekt soll als Proof of Concept dienen, um die Finanzierung für einen 1-Megawatt-Reaktor zu sichern, der zehnmal größer wäre.

Extrem hohe Temperaturen

Im ersten Pilotprojekt wird das System zur Erzeugung von heißem Dampf und Wasserstoff eingesetzt. Die im Reaktor freigesetzte Energie könnte jedoch laut Godart auf vielfältige Weise und in einem breiten Temperaturbereich genutzt werden. Der heiße Dampf könnte eine Turbine antreiben, um Strom zu erzeugen, oder der Wasserstoff könnte in einer Brennstoffzelle Strom erzeugen. Durch die Verbrennung des Wasserstoffs im Dampf kann der Motor Dampf mit einer Temperatur von bis zu 1.300 Grad Celsius erzeugen, der zur effizienteren Stromerzeugung oder zur Veredelung von Chemikalien genutzt werden könnte. Die Verbrennung des Wasserstoffs allein könnte Temperaturen von 2.400 Grad Celsius erzeugen, die heiß genug sind, um Stahl herzustellen.

„Aluminiumrecycler kommen zu uns und bitten, ihre schwer wiederzuverwendenden Aluminiumabfälle zu übernehmen.“

Godart sagt, dass er und seine Kollegen hoffen, dass das System irgendwann viele verschiedene industrielle Prozesse direkt betreiben wird, aber das erste Ziel sind die Aluminiumveredelung und das Aluminiumrecycling selbst, da sie bereits mit Altmetall und Aluminiumoxid-Lieferketten in Verbindung steht. „Aluminiumrecycler kommen zu uns und bitten, ihre schwer wiederzuverwendenden Aluminiumabfälle zu übernehmen und sie in saubere Wärme umzuwandeln, mit der sie anderes Aluminium wieder einschmelzen können“, sagt er. Die Bitten seien inständig.

Aluminium im Dauerprozess?

Unter Berufung auf Geheimhaltungsvereinbarungen will Godart keine der Unternehmen nennen, die ihr nicht recycelbares Aluminium anbieten, was seiner Meinung nach so etwas wie ein „schmutziges Geheimnis“ für eine Branche ist, die eigentlich alles recyceln sollte, was sie einsammelt. Schätzungen des Branchenverbands International Aluminium Institute deuten jedoch darauf hin, dass weltweit derzeit etwas mehr als drei Millionen Tonnen Aluminium, die zum Recycling gebracht werden, nicht recycelt werden; weitere neun Millionen Tonnen werden gar nicht erst gebracht oder zusammen mit anderen Abfällen verbrannt. Zusammen macht das etwas weniger als ein Drittel der geschätzten 43 Millionen Tonnen Aluminiumschrott aus, die derzeit jedes Jahr recycelt werden.

Selbst wenn all dieser ungenutzte Schrott als Brennstoff zurückgewonnen würde, würde er nur einen Bruchteil des gesamten industriellen Wärmebedarfs decken, ganz zu schweigen vom gesamten industriellen Energiebedarf. Der Plan von Found Energy sieht jedoch nicht vor, sich durch den verfügbaren Schrott einschränken zu lassen. Laut Godart besteht Hoffnung, das aus dem Reaktor austretende Aluminiumhydroxid „aufzuladen“, indem es mit sauberem Strom wieder in Aluminiummetall umgewandelt und erneut zur Reaktion gebracht wird. Nach Schätzungen des Unternehmens könnte dieser „geschlossene Kreislauf“ den gesamten weltweiten Bedarf an industrieller Wärme decken, indem insgesamt rund 300 Millionen Tonnen Aluminium – etwa vier Prozent der reichlich vorhandenen Aluminiumreserven der Erde – verwendet und wiederverwendet werden.

Grüne Energie für die Wiederaufladung

Allerdings würde dieser Prozess viel Energie erfordern. „Wenn man das tut, ist [Aluminium als Energieträger] eher eine Energiespeichertechnologie als eine Energieversorgungstechnologie“, sagt Jeffrey Rissman, der sich bei Energy Innovation, einem Think Tank in Kalifornien, mit der CO₂-Neutralität in der Industrie befasst. Wie bei anderen Formen der Energiespeicherung, beispielsweise Thermalbatterien oder grünem Wasserstoff, könnte dies dennoch sinnvoll sein, wenn der Energieträger mit kostengünstigem, sauberem Strom wieder regeneriert werden kann. Angesichts des Wettbewerbs um saubere Energie für alles – von KI-Rechenzentren bis zu Wärmepumpen – wird dies jedoch immer schwieriger werden.

Trotz dieser Hindernisse ist Godart zuversichtlich, dass sein Unternehmen einen Weg finden wird, damit es funktioniert. Die bestehende Anlage könnte bereits mehr Leistung aus Aluminium herausholen als erwartet. „Wir glauben tatsächlich, dass damit wahrscheinlich ein halbes Megawatt erreicht werden kann“, sagt er. „Wir haben den Reaktor noch nicht voll ausgereizt.“

Dieser Beitrag ist zuerst auf t3n.de erschienen.

(jle)

BSI-Chefin Claudia Plattner fordert eine Reformierung des sogenannten Hackerparagrafen. „Wenn jemand zu mir kommt und sagt, es gibt da ein Problem in deiner Software, dann darf diese Person nicht strafverfolgt werden“, sagte Plattner den Zeitungen der Funke Mediengruppe. „Dann müssen wir nur Danke sagen.“ Es ginge darum, private und wissenschaftliche Sicherheitsforscher wirksam vor Strafverfolgung zu schützen. Das würde eine Reform des Computerstrafrechts, die berühmt-berüchtigten Paragrafen 202a fortfolgend im Strafgesetzbuch bedeuten.

Unterstützung für diese Forderung kommt aus der Opposition im Bundestag: „Der Innenminister warnt ständig vor Cyberangriffen, doch wer diese für unser Gemeinwohl verhindern will, riskiert eine Freiheitsstrafe“, kritisiert die Grünen-Bundestagsabgeordnete Jeanne Dillschneider. „Diesen Widerspruch muss die Bundesregierung endlich auflösen und sich dem Reformaufruf der BSI-Präsidentin anschließen.“

Kein Zeitplan der Regierung

Im Koalitionsvertrag zwischen CDU, CSU und SPD ist vereinbart, „Rechtssicherheit für IT-Sicherheitsforschung“ zu schaffen. Doch bislang konnte das zuständige Bundesjustizministerium unter Stefanie Hubig (SPD) keinen Zeitplan nennen. „Das Bundesministerium der Justiz und für Verbraucherschutz nimmt diesen Auftrag ernst und prüft derzeit, wie diese Vorgaben am besten umgesetzt werden können“, teilte ein Sprecher am Dienstagmorgen auf Anfrage von heise online mit. „Dabei werden auch die Rückmeldungen berücksichtigt, die zu dem in der vergangenen Legislaturperiode veröffentlichten, aber nicht vom Bundestag verabschiedeten Gesetzentwurf zur Modernisierung des Computerstrafrechts eingegangen sind.“

Unter der Vorgängerregierung hatte die damalige FDP-Hausspitze erst in ihren letzten Zügen einen Vorschlag präsentiert. Die Schwierigkeit aus Sicht der Verantwortlichen liegt im Aufbau der Strafbarkeit: Die auch bei legitimen Sicherheitsforschungsinteressen zur Anwendung kommenden §202c und §202a StGB stellen das Ausspähen von Daten beziehungsweise die Vorbereitung dessen unter Strafe. Dies soll grundsätzlich auch weiterhin strafbar bleiben. Die Ampel hatte deshalb vorgesehen, eine Rückausnahme einzuführen, mit der die Strafbarkeit unter gewissen Umständen strafbefreiend hätte wirken können. Kritiker hatten auch das als unzureichend eingestuft: Anfangsverdacht und Ermittlungen hätten dennoch stattfinden und Sicherheitsforscher somit kriminalisiert werden können.

In Deutschland ist vor allem der Fall Modern Solutions bekannt geworden, der bis zum Bundesverfassungsgericht ging. Allerdings gibt es glaubhafte Berichte potenziell betroffener Sicherheitsforscher, die Sicherheitslücken nicht veröffentlichen konnten oder diese nicht bereit waren den Betroffenen anzuzeigen, da sie eine potenzielle Strafverfolgung ihres Handelns fürchten. Diese betreffen auch durch staatliche Anforderungen errichtete IT-Infrastrukturen – für deren Sicherheit unter anderem das BSI verantwortlich ist.

(mho)