德国还有5个出类拔萃的顶尖科技
国际新闻 2022-11-23 11:00www.worldometers.cn最新国际新闻
据IMF及联邦统计局数据显示,2019年的GDP总量为34359.9亿欧元,约为3.85万亿美元(IMF为3.96万亿美元),在世界仅次于美国、中国和日本,排名第四,的人均GDP达到47462美元,德国也是欧洲GDP经济总量最高的国家。
德国无论工业产品还是民用产品,都一向以可靠、耐用、质量过硬著称一世,德国人的严谨、守时、认真、负责、一丝不苟的特性令人赞叹。
值得一提的是,德国以其卓越的汽车工业而闻名于世。德国被认为是汽车的诞生地,比如卡尔·本茨和尼古拉·奥托在19世纪70年代末独立开发了四冲程内燃机,奔驰公司在1887年将他的设计安装在沙发上,产生了现代汽车。
德国不但是欧洲遥遥领先的生产及销售市场,而且还拥有世界一流的研发基础设施、完整的产业链、高素质的劳动力群体。德国拥有欧洲最大的乘用车生产份额,超过29%的市场份额,其次是法国(18%),西班牙(13%)和英国(9%)。
德国闻名遐迩的著名汽车品牌有六家:大众(VW)、奥迪(Audi)、宝马(BMW)、戴姆勒(Daimler AG)、保时捷和欧宝(Opel)。
下面就盘点一下德国除汽车等传统产业外的顶尖水平的科技产业。
一、德国的核能产业
德国人在世界上最先发现核能,但却是至今没有研制出核武器的国家。
美国有一个发展核武器的“曼哈顿工程”是二战时期著名军事计划,工程的核心三人组,其中之一就是著名犹太人科学家爱因斯坦,而这位犹太科学家则是从纳粹德国逃亡到美国的,因此,二战德国之所以开展核武器的开发而最终失败,就是因为纳粹对包括爱因斯坦这些犹太科学家的迫害和驱逐,导致了高科技人才的流失,从而延误了原子弹计划的成功。
除人才流失因素,纳粹德国在核武器开发方面还有一个重大失败就是核材料加工厂被盟军破坏,因为当时纳粹德国从事重水生产的工厂位于挪威的莫维克尔工厂,而盟军方面获知情报后,实施了重点空袭铲除,最后将其捣毁,所以纳粹德国的原子弹计划受到重创。
二战后,根据法律约束,德国属于战败国,被联合国限制其永远放弃制造和使用大规模杀伤性武器,其中就包括原子弹之核武器。值得一提的是,统一后的德国政府深刻反思历史,并坚定奉行和平政策,公开宣布和承诺放弃拥有和使用核武器,甚至还加入了核不扩散条约,因此,执行核不扩散政策始终是德国政府达成的共识,另一方面也是德国民众的理念,特别是后者是决定性因素。在德国民间,反对发展核武器深入民心,导致任何德国政治家在这个问题上都格外谨言慎行,没人敢冒天下之大不韪。
德国的新能源技术始终处于世界领先水平,德国几乎是单枪匹马完成了在新能源领域的一系列创新,并且在世界范围内不断完成一个全新产业的从无到有。德国无论是在风能、太阳能,还是生物能、地热等领域,大多都是由德国公司主导,且完成了从概念设计到商业化产品开发,从公司创立到全球市场扩张。这些都与德国政府的扶植和引导有很大关系。
比如在宣布2022年关闭核电站的同时,德国执政联盟还公布了一份雄心勃勃的新能源计划,其中有大力发展的风能、太阳能和生物能以及改造新型智能电网等内容。德国环境部长诺贝特·罗特根曾向外界宣布:"到2050年德国的能源消耗几乎可以全部来自可再生能源。"这是迄今世界上已出炉的最宏大的可再生能源发展目标。
德国在太阳能热利用和光伏发电领域处于全球领先地位,早在2008年德国太阳能装机总量就达到1300兆瓦,几乎占当年全球新增装机量的一半。德国已有大约0.9%的家庭使用太阳能发电装置,居民白天把屋顶太阳能电能高价卖给电网,晚上平价买电使用,德国居民成为电能的生产者和消费者。德国许多城市还建立了大功率太阳能发电站。特别是在2005年,莱比锡市还建成了世界上功率最大的太阳能电站,德国的风力装机容量一度占世界总能力的1/3左右。
值得一提的是,2011年,德国总理默克尔领导的德国执政联盟经过近12个小时的磋商就德国放弃核电时间表达成妥协。根据这一计划,德国将于2022年前彻底放弃核能发电。
德国共有17座核电站。如果按照由德国基督教民主联盟、基督教社会联盟和执政伙伴自由民主党三党领导层达成的最新时间表,日本福岛核电站事故后被暂时关闭的7座1980年以前投入运营的核电站将永久性停运。
德国其余的10座核电站原则上都将于2021年前关闭,但其中3座核电站可能将在新能源无法满足用电需求的情况下“超期服役”一年。
德国执政联盟特别是在切尔诺贝利核严重事故后,霎时间激化了环境问题,特别是在2011年3月福岛核灾难后不久,德国开启了弃核之路。日本福岛核电站发生严重事故后、德国国内弃核舆论压力增大的情况下达成上述妥协的。核电的存废在德国始终是敏感话题。一是担心核电安全问题,大多数德国民众支持关闭核电站;二是德国用电总量中有四分之一来自核电。
2002年,德国政府通过一项“核电逐步退出”的法令,确定到2022年左右关闭德国境内全部核电站。2010年10月,德国联邦议院通过了默克尔政府有关延长核电站运营期限的计划,将德国关闭最后一座核电站的时间由2022年前后推迟到大约2035年。
德国对核能的研究始于20世纪50年代左右,德国的第一个商业核电站于1969年投入使用。
2017年,德国核电占电力供应的11.63%,2010年为22.4%。德国工程行业巨头西门子公司于2011年宣布全面退出核电行业。德国现存的核能运营公司有:意昂(E.ON)、莱茵和能源巨头EnBW。
虽然核电产业在德国不在高度发展,但德国在核能尖端研究方面始终没有放弃。德国的ASDEX-U装置,是世界已运行的极具代表性的大型托卡马克装置,在等离子体温度、稳定性以及约束性能等方面都取得了突破性的进展。
值得一提的是,德国马普学会等离子体物理研究所(IPP)建造的世界最大仿星器核聚变装置Wendelstein 7-X实现了更高的温度和等离子体密度、更长的脉冲,创造仿星器的世界纪录。德国还参与了欧洲联合实验环(JET)托卡马克核聚变装置、ITER超导托卡马克核聚变装置和DEMO核聚变电厂。
二、德国的轨道交通
德国高铁建造总里程虽然不是世界第一,但在列车先进性方面称得上世界一流水平,因为德国的环保型列车可以减轻对能源的消耗,是全球各国研发的方向,当然我国在此方面也做得相当不错。比如最新研发的复兴号不仅在技术上获得了许多突破,在速度上也更上一层楼。
德国高铁简称ICE,又称城际特快快车,德国高铁的先进之处在于列车采用十分先进的环保理念制造的,原因是德国是一个非常注重环保的国家,因此,其研发的列车在环保上面的表现得十分出色。
德国ICE3列车平均百公里每人消耗能源不到2公升,而通常火车在半满员的条件下,平均每人百公里消耗能源是8公升,因此,极为出色的环保性能让德国的高铁技术位居全球第一,事实上,中国高铁在研发和设计上也借鉴了德国高铁的先进技术。
德国高铁技术储备不亚于高铁发达国家法国,在1988年,德国电力牵引的行车试验速度突破每小时400公里大关,达到406.9公里。但德国的实用性高速铁路直到20世纪90年代初才开始建造,主要原因来自政府及公众的判断上的错误性认识:德国人认为,客运量最集中的地区城市密布,高速公路已十分发达及完善,再修建高速铁路达不到吸引客流的目的。因此,高铁的优越性无论是日本还是从法国都被充分证明是高效的。
德国高铁,一条是1991年6月建成通车的曼海姆至斯图加特线;另外一条是1992年建成的汉诺威至维尔茨堡线。高速铁路上开行的是ICE城际高速列车,时速250公里。1993年以来,ICE高速列车已进入柏林,把德国首都纳入ICE高速运输系统。同时ICE也穿过德国与瑞士的边界,实现了苏黎世至法兰克福等线路的国际直通运输。近几年,德国正在新修一条柏林至汉诺威、科隆至法兰克福两条高速铁路。
ICE的运行速度非常快,乘坐舒适性非常好。ICE直达德国多数大城市,比如德国的汉堡、慕尼黑、柏林、法兰克福、斯图加特、科隆、杜塞尔多夫等城市。德国高速列车部分列车还可通达瑞士的苏黎世和因特拉肯、奥地利的维也纳和荷兰的阿姆斯特丹。
在德国乘坐铁路十分方便,每隔几分钟就有一班。德国的火车站没有很大的站台,乘客来往却非常方便,不必等候。ICE(城际快线)是德国铁路网上最快最舒适的旅行交通工具,每小时时速可达到320公里,是高品质的交通工具。
德国是磁悬浮技术的“鼻祖”,拥有磁悬浮世界领先水平。比如上海磁悬浮列车专线,西起上海轨道交通2号线的 龙阳路站,东至上海浦东国际机场,专线全长29.863公里。是中德合作开发的世界第一条磁悬浮商运线。是全球第一条商业运营的高架磁悬浮专线。
德国磁浮交通具有悠久的历史。1922年,德国人赫尔曼.肯佩尔提出了电磁浮原理,并在1934年获得世界上第一项有关磁浮技术的专利。
德国早在1968就开展磁浮交通的研究。由于早期工艺条件比较低级,在很大程度上限制了磁浮技术的发展。1969年,德国联邦交通部、联邦铁路公司和德国工业界参与了"高运力快速铁路的研究",其中,就涉及到了磁浮高速铁路。在联邦政府的资助下,工业界开始了磁浮铁路的开发工作。在研究初期,德国常导技术和超导技术是并重的:
1971年,德国第一辆磁浮原理车在一段660米长的试验线路上进行试验运行,原理车采用车辆侧的短定子直线电机驱动。
1978年,德国政府决定在埃姆斯兰德修建一条磁浮试验线。
1979年,汉堡国际交通博览会,展出了一段900米长的TR磁浮铁路示范线,让世界真正接触到了磁浮列车。德国汉堡市民对75km/h速度运行的磁浮车产生了非常大的兴趣。1980年,埃姆斯兰德的磁浮试验线正式开工。为了建造第一段线路,德国工业界组成了磁浮铁路联合体(KMT)。第一期工程包括21.5公里长的试验线路、试验中心和试验车TR06;1982年开始进行了不载人试验,并于1983年6月30日投入试验运行。同年底达到每小时300公里。为了提高试验速度,1984年决定扩建南环线。南环线1987年建成。由此,TVE的试验线总长达到31.5公里,速度增至400km/h。
1991年12月以前,在德国联邦铁路中心局的领导下,用近两年时间由联邦路和重要高校研究所的专家组成的一个工作组对磁浮高速铁路Transrapid系统进行了全面的检验和评估,专家组得出该系统在"技术应用上已完全成熟"的结论.至此,Transrapid成为世界上首次进入技术应用成熟阶段的磁浮高速铁路系统。
1993年,TR07型磁浮列车在TVE试验最高速度达到450km/h。
1996年5月9日到6月14日,联邦议院和联邦参议院制订出了"磁浮需求法规"。
1997年4月,德国决定在柏林和汉堡之间建一条全长292公里的磁浮线,原计划1998年下半年动工,2005年投入商业运行。为此开发了拟用于柏林至汉堡线的TR08型磁浮列车。该车于1999年10月开始在TVE上进行试验。后由于新的预测认为建设新线将面临亏损的危险,2000年2月取消了计划。
中德双方合作建设磁浮线是在2000年6月,上海市与德国磁浮国际公司合作进行中国高速磁浮列车示范运营线可行性研究。同年12月,中国决定建设上海浦东龙阳路地铁站至浦东国际机场高速磁浮交通示范运营线。2001年3月正式开工建设。2002年12月31日,经过中德两国专家两年多的设计、建设、调试,上海磁浮运营线终于成功上线。
在轨道交通方面,德国拥有世界顶级的大公司西门子(Siemens)、克诺尔,这些都是全球响当当的德国著名企业。
特别是德国西门子闻名遐迩,德国西门子股份公司创立于1847年,是全球电子电气工程领域的领先企业。
从1983年第一条全无人驾驶线路投入运营以来,西门子已经为世界上超过12个国家的16个城市,25条线路提供了先进的全无人驾驶(UTO)信号系统解决方案,累计总里程达到450公里。
2018年6月13日,西门子在德国西部克雷费尔德的铁路基地首次展示了新型高铁列车"VelaroNovo"。"VelaroNovo",这是西门子5年来的研发成果,具有突破性优势。根据统计,新高速列车的投资成本比预算降低20%,列车是按照"空管"原则设计,没有固定室内设计,可根据客户的想法设置。列车配备更多的智能化技术,可对维修、铁路状况、损坏等情况自动发出预警。"VelaroNovo"高铁列车预计将于2023年正式投产运行。
德国克诺尔集团(Knorr-Bremse),总部在德国慕尼黑,是世界领先的轨道车辆和商用车辆制动系统的制造商。克诺尔集团早在110年之前便对现代制动系统的研发、生产、销售和服务起到了显著地引导作用。2017年,集团的营业额达62.4亿欧元,在全球拥有约28000名员工。
值得一提的是,德国柏林国际轨道交通技术展览会是目前世界上最具规模和影响力的轨道交通专业展览会,每两年举办一届。该展会已成为全球各国轨道交通行业产品展示、技术水平和经贸合作的最佳平台。
三、德国的半导体产业
德国的德累斯顿过去的二十年以来被称为德国的“硅谷”,是德国最大的半导体基地,世界生产的五分之二的微芯片来自萨克森。“萨克森硅谷”是欧洲范围内最大最成功的半导体、电子技术和微电子技术的行业联合会。
提到半导体,很多人都会首先想到美日韩,事实上,德国在半导体方面的实力是不容忽视的。几乎整个欧洲的半导体贡献,德国功不可没。
德国著名的英飞凌科技公司,曾经是西门子半导体部门,在1999年4月拆分出来,总部位于德国Neubiberg,专注于迎接现代社会的三大科技挑战:高能效、移动性和安全性,为汽车和工业功率器件、芯片卡和安全应用提供半导体和系统解决方案。
蔡司是德国半导体的另一个重要代表,值得一提的是,蔡司生产的镜头,是全球光刻机巨头ASML的关键组件。事实上,早在2016年,全球半导体微影技术领导者ASML和德国卡尔蔡司(ZEISS)旗下的蔡司半导体有限公司(Carl Zeiss SMT)共同宣布,由ASML以10亿欧元现金收购Carl Zeiss SMT的24.9%股权,以强化双方在半导体微影技术方面的合作,发展下一代EUV微影系统。
Carl Zeiss SMT是ASML最重要的长期战略合作伙伴,30多年来,为ASML的微影设备提供最关键且高效能的光学系统。为在2020年代初期就能够让芯片制造产业使用搭载全新光学系统的新一代EUV微影设备,ASML和Carl Zeiss SMT决定进一步强化合作关系。
蔡司集团源自于1846年卡尔‧蔡司(Carl Zeiss),是在德国东部的耶拿市创立的一家精密机械和光学小型工厂。蔡司总部设在德国西南部的奥伯科亨市(Oberkochen),全球超过25,000员工。自1968年第一次为电路板曝光设备提供镜头以来,使用蔡司半导体制造技术能可达到的制程工艺尺寸已经缩小了三个量级。
重要的是,全球大多数的微晶片都是采用德国蔡司光学技术制造的,蔡司是全球半导体制造设备产业的技术先驱企业,蔡司技术能协助制造商生产更强大、更节能和更环保的微晶片,因此,蔡司在微电子时代扮演着非常关键的角色。
德国欧司朗是世界第二大光电半导体制造商是光电半导体产品制造商。欧司朗总部位于慕尼黑,是一家拥有超过110年品牌历史的高科技公司。众多世界著名工程都选择了欧司朗的照明产品和解决方案。其产品覆盖从虚拟现实、自动驾驶、智能手机,到建筑和城市中的智慧互联照明解决方案。
据国际贸易管理局(ITA)数据,德国曾是欧洲最大的电子产品制造国,特别是汽车和工业电子产品占德国电子产业的60%以上。欧洲半导体行业的增长大部分来自德国。
四、德国的医疗器械产业
德国是全球第三大医疗器械市场,仅次于美国和日本,是世界第二大医疗器械出口国(2017)。说起“德国制造”,最先想到的往往是汽车和机械。其实,德国同样也是全球医疗器械市场上的领头羊,从注射器材,整形耗材,到尖端的电子测量仪器,在世界上都卖得非常很火。
德国医疗器械行业能够生产世界一流的高质量医疗设备。德国的医疗器械在世界上享有极高声誉,特别是在诊断影像、牙科产品和医疗眼镜技术等产品类别上,德国的医疗器械是高品质的代名词。
德国拥有世界最著名公司西门子、博朗、Biotronik、费森尤斯等众多医疗器械制造商,德国先进的创新和高科技产品在世界范围内闻名遐迩。令人侧目。