Die vorliegende AG hat durch diverse Extrapolationen einen energetischen Mehrverbrauch eines FCV, also eines „Brennstoffzellers“ gegenüber einem BEV um den Faktor ≈ 2 ermittelt. Dieser Faktor wird durch die realen Erfahrungswerte z.B. mit dem Toyota Mirai Gen. 2, sogar noch übertroffen. Denn dieses FCV braucht nach übereinstimmenden Berichten der Fachwelt knapp 1 kg flüssigen Wasserstoffs auf 100 km, macht satte 12 Liter von diesem edlen Brennstoff! Im Elektrolyseverfahren bedeutet es aber satte 50 kWh Strom für ein Kilo bzw. 100 km, was gegenüber einem vergleichbaren BEV gar das 3-fache an Energie 😮 bedeutet.
Im Teil 1 der AG über alternative Fahrzeug-Antriebe, der AG „Elektromobilität energetisch betrachtet“, haben wir das eAuto ausführlich untersucht und einen Vergleich mit dem klassischen Antrieb angestrengt. In dem vorliegenden Teil 2 wollen wir unsere Überlegungen auf Wasserstoffantriebe ausdehnen.
Wasserstoff übt eine nahezu magische Faszination aus – längst nicht nur auf Menschen, die dem Gedanken der „grünen“ Ökologie zugewandt sind. Auch von erklärten Gegnern der sozusagen „Energiewende“ bis hin zu Skeptikern der Elektromobilität höre ich des Öfteren „mit Wasserstoff… das ist dann was völlig anderes, da macht es ja Sinn…“ 😉 Continue reading „Wasserstoffantrieb energetisch betrachtet…“→
Die vorliegende AG belegt, dass der Stromer (BEV) eben nicht energieeffizienter ist, als ein vergleichbarer Verbrenner. Selbst wenn wir nur die reine Fahrzeug-Endenergie (für den Vortrieb, die Heizung und sonstige Fahrzeug-Funktionen) rechnen, kommt das eAuto an seinen fossilen Konkurrenten – wenn wir gnädig sind – gerade so dran. Ansonsten raubt ihm aber der Umweg über die Stromerzeugung ca. 1/3 😳 der Energie, was sich mit noch so effizienten primärenergetischen Prozessen nicht mehr ausgleichen lässt. Jedenfalls nicht auf Basis von fossilen Brennstoffen; mit Erneuerbaren schon gar nicht. Das sieht freilich im Falle von Kernenergie diametral anders aus. Ein Elektroauto, das aus kernenergetischen Anlagen „bestromt“ wird, kann seine Effizienz sogar um einige Größenordnungen steigern.
Bei diversen Diskussions-Events, Social Media Threads, auch Beiträgen der „AG Energetik“ etc. nahm ich mich immer wieder des Themas „CO2“ an – z.B. indem ich über den CO2-Ausstoß von Elektrofahrzeugen, sog. „Erneuerbaren Energien“ (im folg. „EE’s“) oder Kernkraftwerken sprach bzw. diesen als eine Komponente des „Impacts in die Biosphäre“ betrachtete. Dies brachte mir prompt bohrende Fragen ein, etwa ob „ausgerechnet ich“ an den angeblich CO2 -verursachten und somit anthropogenen Klimawandel glauben würde etc.
Nun, die Antwort, die ich auf solche Fragen zu geben pflegte und von der ich fälschlicherweise angenommen hatte, sie sei irgendwie salomonisch, lautete für gewöhnlich „ist mir egal“ oder „für mich irrelevant“, was zur Klärung der meinigen Position in Sachen CO2 und Klimawandel eher einen kontraproduktiven Beitrag geleistet hatte. Als ich dann noch zu erkennen gab, dass ich zwischen dem CO2 aus dem Darmtrakt eines Wiederkäuers und dem aus einem Kohlekraftwerk u.U. einen Unterschied sehen würde, war alles endgültig im Eimer… 😳
An dieser Stelle wird es langsam Zeit sowohl den nur mittelbar beteiligten Leser als auch den eifernden Opponenten zu beruhigen. Keine Angst! Ich weiß natürlich genauso gut wie Ihr alle, dass der Einfluss vom anthropogenen CO2 auf das Weltklima infinitesimal klein ist und folgerichtig zu den Fakenews des Jahrhunderts gehört – so ähnlich wie die 20’000 Todesopfer des Reaktorunglücks von Fukushima 👿 Continue reading „Footprint von CO₂-Footprint“→
In einigen Diskussionsrunden, Social-Media Threads (vgl. ff.) äußerte ich in der Vergangenheit hin und wieder mal die Behauptung, die einzige Möglichkeit der Datenübertragung von A nach B, die nicht mitgelesen werden könne (gemeint ist das Mitlesen der Daten auf dem Wege eben von A nach B), sei diejenige mittels der sog. Quantenkryptographie. Als ich dann noch eins draufsetzte und behauptete, dies sei absolut sicher 😯 Continue reading „EPR – ein Algorithmus zur quantenmechanischen Datenübertragung“→
Richard Feynman 1918-1988, erklärte seinerzeit Quantencomputing anhand von Welleneffekten
Wenn es ums Quantencomputing geht, gehören bereits die trivialsten Fragen à la „Worum geht es?“ oder „Für was soll es denn gut sein?“ zu denjenigen Fragen, die auch einen Experten auf diesem Gebiet ganz schön auf dem falschen Fuß erwischen können… Wird dann noch nachgefragt, was denn eigentlich die Grundidee des Quantencomputers sei, so gerät der Gefragte erst mal in eine nachdenkliche Pose 😳 Continue reading „Ein Tutorial zu Deutsch-Jozsa Problem“→
Man kann sich vortrefflich die Frage stellen, was denn ausgerechnet die Quantenmechanik in einer AG Namens „Energetik“ verloren hat 👿 – und erst recht etwas so ausgeflipptes wie das Quantencomputing. Im Folgenden versuche ich auf diese Fragestellungen einzugehen, wobei – auch wenn ich mit Quantenmechanik beginnen werde – soviel sei vorweggeschickt, dass das Quantencomputing im weiter gefassten Sinne des Wortes sogar noch eher mit Energetik zu tun hat, als die Quantenmechanik im Allgemeinen… aber langsam, eins nach dem anderen.
Einer der naheliegenden Gründe, der für das ganze „Quanten-Zeugs“ auf AG-Energetik spricht, findet sich offensichtlich im Bereich des Didaktischen. Denn das Haupanliegen der AG Energetik ist ja die wissenschaftlich fundierte Aufklärung und zwar insbesondere da, wo diese Aufklärung u.U. alles andere als erwünscht ist. Das Wissen z.B. um die wahren Erfolgsaussichten der sog. „Energiewende“, der Wirkungsgrade und EROI’s der „Erneuerbaren Energien“, deren Impact in unsere Biosphäre etc. kann existentiell gefährdend sein z.B. für bestimmte Interessensgruppen (vgl. E.ON SE-Sperre wg. der Studie zum Impact der EE’s in die Biosphere) oder aber auch für die Politik – vor allem dann, wenn diese irgend etwas in den Rang der absoluten Wahrheit erhoben hat.
Mittleweile gibt es gar Bereiche der Wissenschaft (nicht etwa der Technik, die man im Einzelnen vortrefflich kritisieren kann!), die ganz offen als „nicht zeitgemäß“ bezeichnet werden; demnach seien sie nicht PC-konform – und mit „PC“ ist leider Gottes nicht der „Personal Computer“ gemeint…
Déjà-vu? Für mich persönlich zwar nicht, was ich allerdings nur der Gnade der späten Geburt zu verdanken habe, aber die Betagteren unter uns wissen noch zuweilen gut zu berichten von einer Zeit, als die Quantenphysik die „jüdische Physik“ war, während z.B. die klassische Mechanik als rein deutsch und arisch galt…
Also doch Déjà-vu..? Na ja, immerhin werden hierzulande Bücher über die „Atomkraft“ verbrannt (indem sie z.B. aus dem Schulprogramm genommen und wegen etwa neuer Rechtschreibung nicht mehr aufgelegt werden 😳 Continue reading „Quantencomputing auf „AG Energetik“?“→
Offshore-Windkraft gilt als die Hauptsäule der „Energiewende“. Kolossal anmutende Offshore-Windparks wie etwa „Amrumbank West“ oder „Alpha Ventus“ sind dann auch begehrte Motive bei der Selbstdarstellung der Polit- und Wirtschaftsprominenz 😛 und ein Dauerschleife-Gegenstand einer euphorischen Berichterstattung in den (öko-lastigen ) Medien. Doch leisten diese „Wunder der Technik“ wirklich jenen Beitrag zur energetischen Versorgung einer Volkswirtschaft, den deren schiere Monumentalität vielleicht vermuten lässt? Ein eine genauere Abschätzung der Erntefaktoren in der vorliegenden AG hat den in Teil 1 heäßerten Verdacht nun bestätigt: Der (gepufferte) EROI der Offshore-Windparks liegt deutlich unter 4.
Pünktlich zu Neujahr 2016 ging der Teil 1 der AG-Energetik-Studie „Erntefaktoren der Nord- und Ostsee Offshoreparks“ zu Ende und zwar mit dem dort rudimentär errechneten Erntefaktor für den Offshore-Windpark „Amrumbank West“:
Heute vor genau 100 Jahren setzte Albert Einstein all seinen früheren Überlegungen eine Krone auf, indem er auf nachfolgend abgelichteten gerade mal 3 Seiten seine „Feldgleichungen der Gravitation“ präsentierte – die Geburtsstunde einer revolutionären Gravitationstheorie 💡 , aber auch der Beginn einer Kontroverse in der Physik, die im Prinzip bis heute andauert:
Offshore-Windkraft gilt als die Hauptsäule der „Energiewende“. Kolossal anmutende Offshore-Windparks wie etwa „Amrumbank West“ oder „Alpha Ventus“ sind dann auch begehrte Motive bei der Selbstdarstellung der Polit- und Wirtschaftsprominenz 😛 und ein Dauerschleife-Gegenstand einer euphorischen Berichterstattung in den (öko-lastigen ) Medien. Doch leisten diese „Wunder der Technik“ wirklich jenen Beitrag zur energetischen Versorgung einer Volkswirtschaft, den deren schiere Monumentalität vielleicht vermuten lässt? Ein eine erste grobe Abschätzung der Erntefaktoren in der vorliegenden AG lässt eher die Vermutung aufkommen, dass der (gepufferte) EROI sogar unter 4 liegen könnte; Fortsetzung siehe Teil 2.
Der Erntefaktor (engl. „EROEI“ bzw. „EROI“ = Energy Returned On Energy Invested) ist eine der wichtigsten Kennziffern zur Beschreibung von Effizienz einer energetischen Anlage. Der EROI ist schlicht das Verhältnis der „geernteten“ (Nutz-) Energie zu der in die Anlage selbst investierten (Gestehungs-) Energie:
wobei jeweils der gesamte Lebenszyklus einer gegebenen energetischen Anlage zu betrachten ist, von deren Bereitstellung, inkl. Rohstoffbeschaffung über den Betrieb bis hin zur Stilllegung und ggf. Entsorgung der Anlage. Mit anderen Worten, der Erntefaktor ist eine Art „energetische Rendite“ 💡 – besagt er doch nichts anderes, als „wie viele Male“ man diejenige Energie aus einer Anlage herausbekommt (also „erntet“), die man in sie hineinstecken muss und das, wie gesagt, über deren gesamten Lebenszyklus hinweg.
Es ist offensichtlich, dass die Ermittlung von Erntefaktoren im konkreten Fall eine äußerst diffizile Sache werden könnte. Die tatsächlich geerntete Energie zu ermitteln ist trivial, aber wie ist es z.B. mit dem energetischen Aufwand bei der Förderung von Kohle, die man ja für die Stahlproduktion am Hochofen braucht? Und wieviel Energie müssen wir in diesem Hochofen „verbraten“? Wieviel „fressen“ dann die Anlagen, die z.B. die Rotorblätter einer Windkraftanlage stanzen? Wieviel brauchen die Spezialschiffe, die die so vorgefertigten Windkraftanlagen an deren Bestimmungsorte bringen und sie dort installieren? Und wieviel Energie braucht der tonnenschwere Hammer, der die Fundamente mehrere Meter tief in den Meeresboden rammt?
Solche Messungen, Abschätzungen, Hochrechnungen etc. dürften sehr komplex sein, insofern haben wir uns etwas vorgenommen mit unserer Rechenaufgabe der vorliegenden „AG Energetik“, die gem. Überschrift darin besteht, den EROI von Offshoreparks zu ermitteln. Hier kann man sich allerdings schon die Frage stellen, ob wir uns diese Akribie wirklich antun sollten, wo doch die EROI’s von allen möglichen Energiequellen als gut erforscht und demzufolge recht belastbar gelten?
Um diese Frage zu beantworten blicken wir kurz auf die „Impact-Studie“ zurück. Denn dort haben sich scheinbar belastbare Zahlen bei näherem Hinsehen als völlig unzutreffend herausgestellt. Mehr noch! Wir haben einen bis dato sträflich vernachlässigten Zusammenhang aufgedeckt und zwar den mit dem jeweiligen Energiemix. So gesehen, wer weiß schon, ob wir bei dieser Studie nicht ähnliche Entdeckungen machen werden…
Indes gäbe es da noch eine andere Beobachtung, die uns die vorliegende „AG Energetik“ – Rechenaufgabe nahelegen oder uns zumindest stutzig machen sollte. Schauen wir auf das EROI-Diagramm des IFK (Abb.1), so finden wir für die Windkraft beispielsweise den Erntefaktor 3.9 und zwar für On- und Offshore Windkraft gleichermaßen.
Nun erscheint uns diese Zahl zunächst einmal absolut belastbar, jedenfalls nach „unten“. Denn der IFK als Urheber des Dual-Fluid-Reaktors steht wohl kaum im Verdacht, die Zahlen ausgerechnet zugunsten der Windkraft zu frisieren; ferner scheint die Methodik bei der Ermittlung der EROI’s absolut nachvollziehbar, so dass wir die Zahlen zunächst mal so hernehmen können.
Aber nun zu der eigentlichen Überlegung: Wenn der EROI für Windkraft gleich 4 ist, so müsste sich eine auf 20 Jahre ausgelegte Anlage definitorisch nach etwa 5 Jahren energetisch vollständig amortisiert haben. Mit anderen Worten, nach einem 5-jährigen Normalbetrieb müsste ein Windpark genug Energie abgeliefert haben, um einen vergleichbaren Windpark hieraus errichten zu können – und zwar von der Beschaffung der Rohstoffe, über die Herstellung der Anlagen, bis hin zur Lieferung, Inbetriebnahme, Maintenance (während dieser 5 Jahre) und einem 1/4-Anteil an der anschließenden Stilllegung und Entsorgung.
Und hier stellt sich eben die Frage, ob das hinkommen kann – zunächst rein aus dem Bauch heraus, denn konkret rechnen tun wir wie gesagt später. Nun, hier kommen uns langsam Zweifel. Denn nehmen wir z.B. die „Amrumbank West“ und machen folgendes Gedankenexperiment: ca. 50 der 80 WKA’s sind direkt angeschlossen an eine Windrad-Fabrik, die restlichen an eine Power2Gas-Anlage zwecks Versorgung der Errichterschiffe, Hubschrauber etc. mit Treibstoff. Nun ist die Frage die, ob die 50 Windräder wirklich soviel Energie an die Windradfabrik liefern können, dass diese in 5 Jahren weitere 80 Windräder herstellen kann? Ich persönlich muss einräumen, dass mir die Phantasie dazu vollständig fehlt… aber genau das müsste erst einmal hinkommen, wenn wir den EROI=4 überhaupt retten wollen! Also stimmt selbst der noch so konservativer EROI dann doch nicht?
Wir wollen es genauer wissen und deshalb stürzen wir uns in die akribische Arbeit, die im Wesentlichen darin bestehen wird, Zahlen zusammen zu tragen und aufzuaddieren, die u.U. gar nicht bekannt sind bzw. solche, die man uns womöglich gar vorenthalten möchte 😳 Continue reading „Erntefaktoren der Nord- und Ostsee Offshoreparks – Teil 1“→
Elementarteilchen des Standardmodells: Grün sind die Leptonen, die obere Reihe davon sind die Neutrinos. Quelle:Wiki-Commons
In dieser Stunde der „AG Energetik“ lösen wir ausnahmsweise keine Rechenaufgabe, sondern beleuchten vielmehr den Hintergrund der sog. Neutrino-Oszillation, die dem Japaner Takaaki Kajita und dem Kanadier Arthur McDonald den Physik-Nobelpreis 2015 eingebracht hatte. Continue reading „Neutrino-Oszillation – in aller Kürze“→
Ökologie zugewandt sind. Auch von erklärten Gegnern der sozusagen „Energiewende“ bis hin zu Skeptikern der Elektromobilität höre ich des Öfteren „mit Wasserstoff… das ist dann was völlig anderes, da macht es ja Sinn…“ 😉 Continue reading „Wasserstoffantrieb energetisch betrachtet…“ 
