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Nachfolgend werden die Bücher chronologisch nach dem Erscheinungsjahr geordnet (aktuelles Buch zuerst).

2024-01 – A Transdisciplinary Introdsuction to the World of Cybernetics

ISBN: 978-3-658-42116-8
ISBN: 978-3-658-42117-5 (eBook)

The journey through space remains reserved for a few people. They all agree that, when looking from the outside at the blue Earth, they see an extremely fragile planet, which is protected by only a wafer-thin layer, the ozone layer (O3), not only protecting our lives but also guaranteeing further development. Only the view from space of the entire Earth makes us awestruck by the achievement of life and at the same time fearful of dangers that destroy life.

If we take a position on the Earth’s surface, which we inhabit, we recognize its immense diversity of life (biodiversity), which has advanced over billions of years of evolutionary progress, from one stage of development to the next. This evolutionary pressure is also the guarantee of life and survival for us humans, who, thanks to acquired abilities, are able to take a cautious look into the future in order to think and act with foresight.

If we delve deeper, from the macroscopic to the microscopic space, we recognize in every single living cell of an organic body a multitude of processes that all – within certain limits – contribute with far-reaching networking to individual and collective progress on our planet. The idea that every biological organism, especially the human one, functions like a mechanism similar to the workings of a clock, as was suggested in the 16th and 17th centuries, for example by the philosopher and mathematician René Descartes (1596–1650), has long been outdated. Today we know of fungal networks in the soil that spread over square kilometers and send signals to each other. Similar information exchange processes are known among trees, which, for example, exchange chemical or electrical signals in advance about approaching predators. Not all the secrets of nature have been revealed yet. But one fact overlays all preconceived viewpoints, with different perspectives on nature or life:

Our world, more specifically: our Earth is a networked system, interwoven with infinitely many communications. Communication is one of three fundamental processes alongside material and energetic processes, without which no life would exist.

Communication is everything! Without communication, everything is nothing.

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2022 – Ingenious Principles of Nature

ISBN: 978-3-658-38098-4
ISBN: 978-3-658-38099-1 (eBook)

How can the book’s title be paraphrased in one succinct sentence? By Arthur Schopenhauer’s handed-down statement: 

„Any stupid boy can crush a beetle, but not all the professors in the world can make one.“

Animals and plants of interconnected nature have learned over billions of years, through perfect adaptive adjustment to their environment, to achieve peak performance for their survival, whose effective and sustainable principles are unparalleled in our technology-infused environment. This immeasurably rich natural treasure trove of materials, tools, techniques, processes and organizations can help to steer the misguided development strategies of us humans, which in addition to extraordinary technical advances also produce extraordinary catastrophic consequential problems, into forward-looking paths capable of living and surviving.
In view of the accumulation of damaged nature by us humans, both of whose existence is inextricably linked, new sustainable development strategies are inevitable. These can only be done with and not against nature. It will be a necessary struggle for survival against the „masters of humanity“, against their pernicious, political and economic treatment of nature, which affects us all. 

From the content:

Part I The Inexhaustible Wealth of Evolutionary Adaptive Solutions
• How Do We Get to Know Nature Better?
• Basic Principles of Nature: Survival in an Open “Cooking Pot”
• Biodiversity of Excellence in Flora and Fauna: A Selection with Two Extra
Examples from Nature Measurement and BIOGEONICS 
• Operational Principles of Nature: Universal Development Tools of Long-Term
Proven Biodiversity-Rich Management
Part II Beyond the Exhaustive Wealth of Technospheric Maximum Solutions
• Ways Out of the Trap of Short-Sighted Technospheric Design Routines
• Biosphere-Technosphere Transformations: Thirty Workable Resolutions
Part III Antagonist of Nature
• Fight or Perish!

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2022 – Diesseits und jenseits der Ökonomie

ISBN: 978-3-658-34592-1 
ISBN: 978-3-658-34593-8 (eBook)

Weltwirtschaftskrisen sind immer auch Gesellschaftskrisen!
In der Ökonomie wird teilweise der »homo oeconomicus« propagiert und rücksichtslos isoliert exzessive Wachstumsziele verfolgt, mit einem skurrilen Tanz ums »goldene BIP-Kalb« – auf Kosten aller anderen Gesellschaftsinteressen und unter Inkaufnahme massiver Umweltzerstörungen.

Der scheinbar unaufhaltsame Trend einer diesseitigen Ökonomie erfordert angesichts sich häufender sozialer und ökologischer Probleme einen einschneidenden Richtungswechsel. Dieser kann nur darin bestehen, dass eine jenseitige Ökonomie die Interessen der Gesellschaftsteilnehmer, im engen Verbund mit dem Erhalt unserer natürlichen Lebensgrundlage, stärkt und fördert. Während eine diesseitige (mono)kausale Ökonomie konfliktträchtige Ziele verfolgt, in eine jenseitige Ökonomie geprägt durch eine vorausschauende systemische Perspektive nachhaltiger gesellschaftlicher Weiterentwicklung.

Aus dem Inhalt:

• Drei große Weltwirtschaftskrisen – Maßlosigkeit und Zivilisierung
•  Fatale diesseitige Ökonomie
• Transformation der Ökonomie
• Systemische Organisation – Basis für ein zukunftsweisendes ökonomisches Denken
und Handeln
• Die vierte Welt(wirtschafts)krise – Teufliche Regelkreise zwischen Ökonomie, Pandemie
und Politik

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2020 – Geniale Prinzipien der Natur

ISBN: 978-3-658-30689-2
ISBN: 978-3-658-30690-8 (eBook)

Wie lässt sich der Titel des Buches in einem prägnanten Satz umschreiben? Mit der überlieferten Aussage von Arthur Schopenhauer: 

„Jeder dumme Junge kann einen Käfer zertreten, aber nicht alle Professoren der Welt können einen herstellen.“

Tiere und Pflanzen der vernetzten Natur haben in Milliarden von Jahren durch perfekte Anpassung an ihre Umwelt gelernt, Höchstleistungen für ihr Überleben zu erbringen, deren effektive und nachhaltige Prinzipien in unserer technikdurchdrungenen Umwelt ihresgleichen suchen. Dieser unermesslich reiche Naturschatz an Materialien, Werkzeugen, Techniken, Prozessen und Organisationen kann helfen, die fehlgeleiteten Entwicklungsstrategien von uns Menschen, die neben außergewöhnlichen technischen Fortschritten auch außergewöhnliche katastrophale Folgeprobleme produzieren, in zukunftsweisende, lebens- und überlebensfähige Bahnen zu lenken. 
Angesichts der Anhäufung von Schäden an der Natur durch uns Menschen, deren beider Existenzen untrennbar miteinander verbunden sind, werden nachhaltige Entwicklungsstrategien unumgänglich. Diese können nur mit und nicht gegen die Natur erfolgen. Es wird ein notwendiger Überlebenskampf gegen die „Herren der Menschheit“ sein, gegen ihren verderblichen, politischen und wirtschaftlichen Umgang mit der Natur, der uns alle betrifft.

Aus dem Inhalt:

• Der unerschöpfliche Reichtum evolutionärer adaptiver Lösungen
• 22 evolutionäre Prinzipien aus Fauna und Flora
• Operationale Prinzipien der Natur
• Jenseits des erschöpflichen Reichtums technosphärischer Maximallösungen
• Bio-technosphärische Transformation – 30 praktikable Vorsätze
• Konrad Lorenz »Acht Todsünden der zivilisierten Menschheit«
• Noam Chomskys Kampf gegen die »Herren der Menschheit«

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2019 – Eine transdisziplinäre Einführung in die Welt der Kybernetik

ISBN: 978-3-658-23724-0 
ISBN: 978-3-658-23725-7 (eBook)

Wie unterscheiden sich die Sichtweisen eines interessierten Bürgers, eines Ingenieurs und eines Kybernetikers auf einen Roboter? Diese Einführung in die Welt der Kybernetik vermittelt die Grundlagen und bespricht die wichtigsten Vordenker, Modelle sowie Theorien.

Anhand praktischer Beispiele aus verschiedenen Bereichen (Biologie, Ökologie, Technik, Gesellschaft und Politik) sind die Grundlagen veranschaulicht. Die Leser werden durch Fragen am Ende der Kapitel zum Nachdenken angeregt, wobei der Autor die Antworten nicht schuldig bleibt.
Ein zentrales Thema bei allen kybernetischen und Betrachtungen und Leitthema des Buches stellen Informationsaustausch und Kommunikation dar.

Aus dem Inhalt:

•  Kybernetik und Cybernetics
•  System, Regelkreis und Elemente – Control Circuit and Elements
• Negative und positive Rückkopplung – Balanced and Reinforced Feedback
•  Systemmodellierung – System Modelling
• Kybernetische Modelle, Kybernetik 1. und 2. Ordnung –
Cybernetic models, 1st and 2nd order cybernetics
• Kybernetik mechanischer, natürlicher und humaner sozialer Systeme –
Cybernetics of mechanical, natural and human social systems
• Systemtheorie, Informationstheorie, Algorithmentheorie, Automatentheorie,
Entscheidungstheorie, Spieltheorie, Lerntheorie –
Systems theory, information theory, algorithm theory, automata theory,
decision theory, game theory, learning theory
• Kybernetische Systeme in Natur, Wirtschaft, Gesellschaft –
Cybernetic systems in nature, economy, society
•  Soziokybernetik – Sociocybernetics
• Psychologische Kybernetik – Psychological cybernetics
• Kybernetisches Regieren – Cybernetic Governance.

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2018 – Die humanoide Herausforderung

ISBN: 978-3-658-17919-9 
ISBN: 978-3-658-17920-5 (eBook)

Dieses Buch beschäftigt sich mit der Frage: Cui bono? – Wem nutzt die Entwicklung humanoider Maschinen oder Automaten?

Die Menschheit entwickelt eine humanoide Art von Objekten, die als technisch-elektronische Handhabungsgeräte den Menschen zuträglich sind – noch.

Denn das Spektrum reich von Schweißarbeiten über die Unterstützung von älteren Menschen bis hin zu kriegstauglichen Drohnen.
Der selbstbestimmende Mensch steht evolutionär an der Schwelle, sich durch intelligente, selbstorganisierte Produkte und Prozesse eine humanoide Konkurrenz zu schaffen, die er möglicherweise nicht mehr kontrollieren kann. Evolutionäre und humanoide Anpassung ist ein experimentelles Spannungsfeld und eine Herausforderung gesellschaftlicher Weiterentwicklung, deren Details in diesem Buch diskutiert werden. Die Sicht auf das Erkennen von Wirkungszusammenhängen wird daher eine zentrale Rolle spielen und zieht sich wie ein roter Faden durchs Buch.

Aus dem Inhalt:

• Was ist humanoide Existenz
• Das Internet der Dinge, der Körper und der Emotionen
• Einblicke in die «Künstliche« Intelligenz
• Kleine digitaler Helfer
•  Ist »Leben und Lernen 2.0« unsere Zukunft?
•  Arbeiten und arbeiten lassen
•  Kämpfen und kooperieren um Arbeit
•  Analoge Freizeitaktivität oder digitale konditionierte Ertüchtigung?

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2018 – Das Ende der Nachsichtigkeit

ISBN: 978-3-658-22228-4 
ISBN: 978-3-658-22229-1 (eBook)

Neue biokybernetische Handlungsmuster für resiliente Gesellschaften

Geschicklichkeit bedeutet, eine Sache gekonnt, auf zweckmäßige Weise und mit vorausblickend positiver Wirkung auszuführen. Geprägt von diesem Leitgedanken, zeigt der Autor, dass dies nicht nur für Individuen oder Arten gilt, sondern auch für Unternehmen, Staatswesen und Staatsverbünde. 

Dabei analysiert er Tendenzen der Globalisierung wie auch der Deglobalisierung unter dem Gesichtspunkt von Nachhaltigkeit und kybernetischen Ansätzen, also der Wissenschaft des Steuerns und Regelns. Allgemein verständlich geschrieben zeigt er die Schlüsselparameter und die aus kybernetischer Sicht entstehenden und entscheidenden Rückkopplungsmuster (Kreislaufmuster) auf.

Aus dem Inhalt:

• Die Wirkmächtigkeit des Perspektivwechsels
– Kybernetik
– Biokybernetik
– Globalisierung
– Fünf Reisen durch die globalisierende Welt
– Deglobalisierung
• Biokybernetische Deglobalisierung
– Metaziel: Nachhaltige Entwicklung
– Parameter biokybernetische Deglobalisierung
– Wirkungsnetze
– Störgrößen

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2016 – Hochachtsamkeit

ISBN: 978-3-658-11592-0 
ISBN: 978-3-658-22223-7 (eBook)

Über unsere Grenzen des Ressortdenkens

Dieses Essential vermittelt einen unmittelbaren Einblick in die Hochachtsamkeit als Ressortgrenzen überwindende Art zu denken und zu handeln. An wachsenden Krisenherden und Umbruchsituationen in Gesellschaften und Politik sind Organisationen, ihre Strukturen und Abläufe nicht gänzlich unbeteiligt. Die Autoren erläutern auf leicht verständliche Weise, welchen Wert Hochachtsamkeit für Problemlösungen bietet und welche Rolle dabei ein besseres Verständnis von Organisationsstrukturen und darin stattfindenden Arbeitsprozessen einnimmt.

Aus dem Inhalt:

• Handwerkszeuge
– Das Dementi der Realität
– Komplexität als beständige Herausforderung
– Metaheuristik vernetzten Denkens
– Orientierende Zusammenhänge stiften
– Denken in Evolutionsprinzipien
– Selbstorganisation-Rückkopplung-Wachstum
• Prüfsteine
– Organisationale und sozialpsychologische Achtsamkeit
– Fünf Verhaltensmuster hoher Zuverlässigkeit
– Fünf Disziplinen lernender Organisation
– Fünf Standpunkte Aktiven Denkens
•  Schauplätze
– Krisenherde sind politische Handlungsfelder
– Ordnungssysteme sozialer Ungleichheit
– Zerstörung der natürlichen Lebensgrundlage
•  Reflexionen

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2015 – Systemische Bionik

ISBN: 978-3-658-09211-5 
ISBN: 978-3-658-09212-2 (eBook)

Impulse für eine nachhaltige gesellschaftliche Weiterentwicklung.

Dieses Essential vermittelt einen grundlegenden Einblick in die Systemische Bionik als Grenzen überwindende Disziplin. Der Autor erläutert auf leicht verständliche Weise, welchen Wert die Bionik für ganzheitliche Problemlösungen bietet und welche Rolle eine intakte Natur dabei spielt.

Wegweisend und zielführend bei diesem systembionischen Vorgehensmodell ist das Erkennen von Zusammenhängen in Natur und Technik.

Aus dem Inhalt:

• Historischer Blick nach
• Schlüsselbegriffe zu Systemische Bionik
– Systemisch – wirkungsvernetzt
– Kybernetisch – biokybernetisch
– Selbstorganisieren – selbstreparieren – selbstreproduzierten
– Komplex – emergent
– Fehlertolerant – werthaltig – nachhaltig
– Zentralschlüssel Nachhaltigkeit
•  Bionik als System
– Systeme existieren überall
– Das Netzwerk Natur: unerschöpfliche Quelle für adaptive bionische Prozesse
– Das Gerüst der Systemischen Bionik
– Qualitätskontrolle im Wirkungsnetz der Systemischen Bionik
•  Epilog mit Blick in eine unsichere Zukunft

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2013 – Denken in Wirkungsnetzen

ISBN: 978-38288-3109-4-65280-9

Nachhaltiges Problemlösen in Politik und Gesellschaft

Ob es Verbrauch und Nachhaltigkeit von Energie und Rohstoffen betrifft oder es um politische und ökonomische Entscheidungen geht: Je komplexer sich ein Problem darstellt, desto eher neigt der Mensch dazu, es zu vereinfachen und sich auf wenige, scheinbar wichtige Merkmale zu konzentrieren. 
Je unwesentlicher eine Problemfacette erscheint, desto eher wird sie ignoriert und aus dem Gesamtzusammenhang ausgeblendet.

Welche Folgen dieser falsche Umgang mit Komplexität nach sich ziehen kann, zeigen Umwelt-, Politik-, Wirtschafts- und Finanzkrisen mit beängstigender Regelmäßigkeit.

Naturgegebene Komplexität lässt sich eben nicht so leicht beiseiteschieben.

E. W. Udo Küppers bleibt in diesem Buch nicht bei Diagnose und Akzeptanz dieses Problems, sondern stellt eine andere Art des Denkens vor: das Wirkungsnetz-Denken. Anhand praxisnaher Beispiele zeigt er, wie es – richtig genutzt – in Politik und Gesellschaft zu fehlertoleranten, nachhaltigen Problemlösungen führt.

Aus dem Inhalt:

• Denken – Vernetzen – Wirken
– Anleitung für das menschliche Denkvermögen
– Wachstum – Vernetzung – Denkmuster
– Monokultur des Denken – versteinerte Gedächtnisspuren?
• Komplexität annehmen
– Entrinnen nicht möglich
– Differenzierte Komplexität
– Biologie und Komplexität
– Ökonomie und Komplexität
– Technik und Komplexität
– Soziologie und Komplexität

– Systemisches Denken und Komplexität
•  Hierarchien – wertschöpfend und wertzerstörend
– …
•  Wirkungsnetzdenken im Wandel
– Schöpferische Zerstörung
•  Mentale Modelle und Wirkungsnetz-Muster
– Mentale Modelle
– Archetypische Wirkungsnetz-Muster in Praxis
– …
– …
•  Epilog an die Kritiker

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2002 – Verpacktes Leben – Verpackte Technik
Bionik der Verpackung

ISBN: 3-527-30443-6

Leben ist ohne schützende Verpackung nicht denkbar. Nach Jahrmillionen evolutionären Experimentierens können wir heute auf einen Reichtum von  biologischen Verpackungen zurückgreifen, deren technische, wirtschaftliche und umweltverträgliche Leistungen uns bei genauem Hinsehen unvergleichlich effizient erscheinen.

Wir beginnen zu erkennen. mit welchen raffinierten Strategien und langzeitbewährten, wirksamen Prinzipien die Natur ihre Verpackungsentwicklungen vollzieht. Sie öffnet somit Wege für ein ausgeklügeltes Material- und Informationsmanagement unter der alles treibenden Kraft eines effizienten Energieflusses ebnete. Die noch junge Wissenschaftsdisziplin Verpackungsbionik versucht, diese bewährten Naturlösungen auf analoge Weise und mit ingenieurtechnischen Mitteln konstruktiv, verfahrenstechnisch und organisatorisch für die technische Verpackungswirtschaft zu nutzen.
Dieses erste Buch über Verpacktes Lehen und Verpackte Technik informiert über ein innovatives und zukunftsweisendes Gebiet und weckt die Neugier des Lesers für die Leistungen der Natur und die Chance, unsere Verpackungswirtschaft nachhaltiger zu gestalten.

Aus dem Inhalt:

• Netzwerk Verpackung
– Verpackung in Natur und Technik
– Verpackung und Lebensraum
– Das Fertigungsprodukt Verpackung
– Verpackung und Packgut
– Verpackung und Optimierung
– Verpackung und Transport
– Mensch und Verpackung
– Netzwerk Verpackung
• Grenzfläche Verpackung: Schlüsselelement für Lebensprozesse
• Verpackte Leben – Verpackungsbeispiele aus der Natu
– Verpackungsstrategien und Verpackungsmaterialien
– Mechanische und strukturell optimierte Verpackungen
– Wetter- und umweltoptimierte Verpackungen
– Energieoptimierte Verpackungen
– Synergetischer Verpackungsschutz fürs Leben
– Spezialisierte Verpackungen
– Der Mensch als Teil der Natur und die Verpackung
• Bionik der Verpackung 
– Bionik – Grenzgängerin zwischen Biologie und Technik
– Verpackungsbionik – Produktentwicklung im komplexen Netzwerk
– Biologisches Vorbild: Welche verpackungstechnischen Schlussfolgerungen?
• Organisationsmanagement der Verpackungsbionik
– Biologisches Organisationsmanagement der Verpackung
– Technisches Organisationsmanagement der Verpackung
– Bionisches Organisationsmanagement –BOM –
– Klare Zielvorgaben aus komplexen Zusammenhängen
• Globalisierung der Verpackungsströme – Verletzung bewährter nachhaltiger
Naturprinzipien?
– Verpackungsmaterial, Verpackungsvolumen und Verpackungsmasse
– Energieeinsatz und Verpackungsströme
– Information, Transport und Verpackung
– Lernprozess und Zeithorizont

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2000 – Grundlagen der Geoökologie
Erscheinungen und Prozesse in unserer Umwelt

ISBN: 3-540-65280-9

Mit der Geologie hat sich in den letzten Jahren eine interdisziplinäre Naturwissenschaft entwickelt, welche die Strukturen, die die Funktionsweise und die Wirkungszusammenhänge in unserer Umwelt aufklärt. Daraus resultiert die Notwendigkeit einer breiten naturwissenschaftlichen Fachkenntnis. 

Bislang fehlt jedoch ein zusammenfassendes Lehrbuch, in dem die inhaltliche Vielfalt des Fachgebietes ganzheitlich betrachtet und formalisiert beschrieben wird. die unterschiedlichen Quellen und Bestandteile des Faches sowie die Komplexität des Gegenstandes (Erscheinungen und Prozesse in unserer Umwelt) bedürfen einer einheitlichen Terminologie, Systematisierung und Ordnung. Dies kann nur eine theoretische Basis leisten, welche durch dieses Lehrbuch geschaffen werden soll.

Aus dem Inhalt:

• Alter Wein in neuen Schläuchen? – Eine Einführung
• Ein Steckbrief für unsere Lebensräume – die Merkmale eines Geosystems
•  Die Henne oder das Ei? – Die Entstehung und Entwicklung von Geosysteme
•  Wie sicher ist die Zukunft, wie wa(h)r die Vergangenheit? – von der Realität zum
mathematischen Modell
•  Analyse per Mouseklick – Geographische Informationssysteme (H. Bartsch)
•  Cui bono? – Denkansätze und Problemlösungen der Bionik (U. Küppers)
•  Quo vadis? Perspektiven der Geoökologie (O. Blumenstein, H.-R. Bork, H.
Schachtzabel)

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1983 – Randwirbelteilung durch aufgefächerte Flügelenden
Energiesparen nach biologischem Vorbild

ISSN: 0341-1753

Energiesparen und Energieeffizienz waren und sind zentrale Querschnittsthemen in Gesellschaften. Sie zeigen sich insbesondere in Bereichen der Energieversorgung (Energiewandlung, -verteilung, -speicherung -nutzung) für die Bevölkerung. Auch die Mobilität durch Land-, Flug- und Wasser-Fahrzeuge rückt zunehmend in den Fokus des Geschehens, insbesondere dann, wenn Energiemangel herrscht.

Im gegenwärtigen 21. Jahrhundert, dem Zeitalter des Anthropozän und der auftretenden Polykrise, die sich durch eine Vernetzung und Komplexität von mehreren Einzelkrisen zeigt, mit der Klimakrise als alles überragende Systemelement, spielt die Energie eine (die) entscheidende Rolle für eine risikoarme Weiterentwicklung auf unserer Erde.

Die Natur als langzeitbewährte Ratgeberin in Sachen Energie

Wer den biodiversen Reichtum der Natur und ihre genialen Prinzipien systematisch hinterfragt, und Bioniker im Grenzgebiet von Biologie und Technik tun das, wird nicht nur bei der Energieeffizienz schnell fündig. In den 1970/1980er-Jahren wurde das Problem der energieverzehrenden aerodynamischen Randwirbel oder induzierten Wirbel an Flugzeugflügelenden verstärkt in den Energie-Fokus genommen. Das ist nachvollziehbar, wenn nahezu 50% des Gesamtwiderstandes eines Passagierflugzeuges auf die verlustreichen Randwirbelwiderstände entfällt, die durch den Treibstoff des Flugzeugs in Form des Vortriebs erst einmal überwunden werden müssen.

In den 1970er/1980er-Jahren durchgeführten aerodynamischen Luftwirbelexperimente an Modellflügel mit und ohne Winglets im Windkanal ergaben:
Die Energie des induzierten widerstandsreichen Randwirbels (links oben und unten) konnte durch dreidimensional optimierte Wingletgeometrie (recht unten) um mehr als 20% reduziert werden.

Ein Sprung in die 2000er-Jahre

Das Problem der enorm großen, rotierenden Randwirbelpaare bei Großflugzeugen, lässt Starts und Landungen kleinerer Flugzeuge unmittelbar hinter den großen Flugmaschinen nicht zu, sie würden im wahrsten Sinn des Wortes durch die Luft gewirbelt und zerstört.
Diese sogenannten „Wartezeiten“ bei Starts und Landungen großer Passagierflugzeuge sind ein kostenintensiver Faktor.
Zwar sind sogenannte einzelne oder paarweise Winglet-Tragflügel an Großflugzeugen ein Mittel, Randwirbelenergie zu verringern, um somit Treibstoffkosten für den Vortrieb zu sparen. Doch führen derartige statische Wingletkonstruktionen nur zu marginalen Effizienzverbesserungen.
Klar ist, dass die energieverzehrenden Flugzeug-Randwirbel, die sich zu einer breiten Wirbelschleppe formen, für den startenden und landenden Flugverkehr hinter Großflugzeugen nach wie vor ein bedeutendes Sicherheitsrisiko darstellen.

In den 2010er-Jahren fanden Versuche des Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) zur Sichtbarmachung der induzierten Strömungswirbel an Flugzeugen statt.
Das nebenstehende Foto zeigt die energieverzehrenden Randwirbel beim Start eines Großflugzeuges.

Auch wurden 2019 erste Experimente mit sogenannten Bodenplatten durchgeführt (s. Foto, DLR-Patent im Testlauf am Flughafen Wien), die Wirbelschleppen im Landeanflug – nach DLR-Aussagen von ersten Auswertungen – tatsächlich verringern und schneller zerfallen lassen.

Statische Bodenplatten zur Randwirbel-Verringerung sind eine Möglichkeit zur kostenwirksamen Verkürzung der Landefrequenz. Das Potenzial aktiver Vermeidung von Randwirbeln an Flugzeugen, einschließlich einer allgemeinen Flugzeug-Effizienzverbesserung scheint aber noch lange nicht ausgeschöpft.

Der bionische Blick auf perfekt fliegende oder schwimmende Vorbilder in der Natur lässt noch viel Entwicklungspotenzial für technische Effizienzlösungen offen.

Störende Wirbelschleppen in offshore-Windparks

Im Institut für Küstensysteme, Helmholtz-Zentrum Hereon, Geesthacht, Deutschland finden seit 2020 Untersuchungen statt, die »[…] potenziellen Auswirkungen von Offshore-Windparks durch die Abnahme der Windgeschwindigkeit an der Meeresoberfläche auf die Scherungsantrieb und seine Konsequenzen für die Ozeandynamik Dynamik […]« besitzen (https://doi.org/10.3389/fmars.2022.818501).
Eine Konsequenz der Wirbelschleppen durch die rotierenden Flügel der Windkraftanlagen ist die Veränderungen in der Strömung und Durchmischung der Wasserschichten, wodurch »[…] voraussichtlich die Planktonproduktion und die Struktur des Nahrungsnetzes und […] die Wirkungsweise von Schutzgebieten beeinflussen (werden). http://w3.windmesse.de/windenergie/pm/39953-hereon-nordsee-windpark-offshore-veranderung-helmholtzzentrum- forschung-ozeandynamik-wirbelschleppe-kinetisch

Könnte dieses hydrodynamische Problem, verursacht durch die aerodynamische Energie der turbulenten Wirbelschleppen in offshore-Windparks auch bionisch gelöst werden?

Quelle: VDI-vn+ 13.1.2023, S. 16
Foto: Vattenfall.

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