Wenn da nicht der EROI wär‘, wär‘ ich ein Physikär ;-)

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💡 Zusammenfassung (Abstract). Der Erntefaktor (EROI) einer energetischen Anlage gehört zu den am meisten missverstanden Kennzahlen in der energetischen Physik. Es kommt noch erschwerend hinzu, dass die immer weiterer verfeinerten Ermittlungsmethoden des EROI insbesondere die „erneuerbaren Energien“ immer schlechter haben aussehen lassen. So entstand ein handfestes wirtschaftliches Interesse an Missdeutungen bzw. Relativierungen dieser Kennzahl. Die vorliegende AG sollte all den Fakenews entgegen treten.
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Erntefaktoren
Quelle (C) Institut für Festkörpermechanik
Sagenhafter EROI für den Dual Fluid Reaktor auf der einen, sowie homöopathische EROI’s für die „Erneuerbaren“ auf der anderen Seite dürften der wahre Grund sein für die neuerliche Welle von Verklärungen dieser Kennzahl.

Noch bis vor ein paar Wochen hätte ich über den Erntefaktor einer energetischen Anlage (im folgenden verwenden wir das englische „EROI“) gesagt, dieser sei eine allenthalben wohl verstandene physikalische Größe. Denn weder in den Social-Media-Threads noch in den Schulveranstaltungen, etwa Gastvorträgen etc. hatte ich bis dato Anhaltspunkte für irgendwelche Verständnisschwierigkeiten im Zusammenhang mit dieser Kennzahl festgestellt.

Doch dies hat sich in den letzten Wochen und Monaten grundlegend verändert. Auf einmal prasselten Fakenews auf mich ein, die ich früher nicht für möglich gehalten hätte. Dabei ist grundsätzlich zwischen zweierlei Kategorien zu unterscheiden: Die einen sind diejenigen, denen der Sachverstand in Physik schlichtweg fehlt. ➡ Sie haben gar nicht verstanden, welche energetische Umwandlungsprozesse z.B. in einem Kernkraftwerk stattfinden und können somit den EROI aus objektiven Gründen gar nicht erfassen. Und da gibt es aber auch jene, die offensichtlich das Ziel verfolgen, den für die „Erneuerbaren Energien“ ungünstigen EROI zu relativieren. Dabei haben wir zuletzt eine Reihe von z.T. grotesken Auswüchsen dieser eiligst bemühten Parawissenschaft erlebt, von denen wir einige auf den nachfolgenden Screenshots abgebildet haben.

Wir unterscheiden innerhalb der AG nicht zwischen diesen beiden Gruppen – sprechen stattdessen neutral von „Denkfehlern“, mit welchem Hintergrund auch immer.

➡ zu meinem Erstaunen zählte zu dieser Kategorie ein Opponent aus der Schweiz, der Physiklehrer sein bzw. gewesen sein wollte… 😈
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EROI. Die Definition
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Ein Beispiel einer kompletten Auf-den-Kopf Stellung des EROI

Ob WKA oder KKW – alle Energie-„Erzeuger“ (eigentlich „Umwandler“) wandeln in einer Kette von Umwandlungsprozessen Primärenergie in Endenergie um, d.h. in jene Form, in der wir die Energie haben, also „ernten“ wollen. In den beiden nachfolgend verglichenen Fällen ist die Endenergie jeweils die elektrische, während die Primärenergie ein Bit komplizierter ist. Klar, bei einer WKA ist es schlicht die kinetische Windenergie, aber bei einem Kernkraftwerk? Die Antwort ist schlicht: die Masse! Denn ja, am Anfang der Umwandlungskette steht in der Tat die in der Masse gem. E=mc2 „versteckte“ ➡ Energie.

➡ Demzufolge sprechen manche an dieser Stelle von der einzig realisierten „echten“ Energieerzeugung (aus Masse eben), während es sich ansonsten lediglich um eine Energieumwandlung handelt. Wie dem auch sei: dieses Beispiel verdeutlich doch am besten, wie unsinnig es ist, die Primärenergie zu der Gestehungsenergie dazu zu rechnen 😯; hierzu gleich mehr unter „Denkfehler“
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eroiFail2

Wofür steht dann der EROI? Nun, ganz bestimmt nicht für das Verhältnis End-/Primärenergie, was ja der klassische Wikungsgrad wäre. Nein, der EROI beschreibt schlicht und ergreifend, wie energieintensiv das Kraftwerk oder die Anlage ist. Genauer: wieviel Energie muss in die Anlage hineinfließen, um die gewünschte Energieumwandlung zustande zu bekommen; dies relativ zu der am Ende geernteten Energie, versteht sich:

Soweit so gut – kennen wir eigentlich. steht für die „geerntete“ Energie (somit Endenergie), für die „Gestehungsenergie“. Letztere ist eben jene summarische Energie, die über den gesamten Lebenszyklus der Anlage hinweg – von deren Gestehung mitsamt der Brennstoffe (well-to-wheel), über Maintenance bis hin zur Entsorgung – umzusetzen ist, um… Achtung!!! …um eben den Umwandlungsprozess Primär-zu-Endenergie zustande zu bringen (zu „gestehen“). Die Primärenergie des Prozesses zu dessen Gestehungsenergie dazu zu rechnen, ist eine Art Tautologie 😉 und gehört zu den meist verbreiteten EROI-Denkfehlern; s. ff. 💡 Continue reading „Wenn da nicht der EROI wär‘, wär‘ ich ein Physikär ;-)“

Was taugen Reststoffe schneller Brutreaktoren?

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💡 Zusammenfassung (Abstract). Untersucht werden Möglichkeiten der Nachbehandlung bzw. Weiterverwertung von Spaltnukliden, die als Reststoffe einen schnellen Brutreaktor – z.B. BN800 etc. – verlassen. Es sollten Optionen sowohl einer energetischen, wie z.B. einer nuklearmedizinischen Weiterverwertung ausgelotet werden – ebenso die einer radiotoxischen Entschärfung dieser Stoffe.
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ZerfallsNuklide
Quelle: https://en.wikipedia.org/wiki/Long-lived_fission_product

Man kann vortrefflich darüber debattieren, ob eine solche Fragestellung sehr viel an jenem Aufklärungspotential in sich birgt, was das Hauptanliegen der „AG Energetik“ ausmacht. So erfuhr ich im Vorfeld zwar nicht gleich harsche Kritik, aber schon etwas kritische Hinterfragungen, frei nach dem Motto, wen interessiert schon der Rest von dem ursprünglich so problematischen „Atommüll“? Man sollte doch darin nicht mehr „rumwühlen“ und außerdem leistet man dadurch einem Framing der Anti-Atomkraft Bewegung Vorschub, die zu jeder Lösung im Bereich der Kernenergie das passende Problem braucht.

Doch gerade das mit dem Framing sehe ich ganz anders. Vielmehr meine ich selber einen Frame zu setzen und zwar um die Frage nach all den Brütern und schnellen Neutronen überhaupt! Für mich ist Genenation 4 eben nicht mehr die Frage des Ob, sondern evtl. des Wie bzw. Wann. Oder aber „Was taugen Reststoffe von…“. Ganz bewusst frage ich nicht „wohin damit“. Wenn das kein Framing ist… 😉

Soweit so gut. Damit ist aber die Frage immer noch nicht beantwortet, was das alles mit dem Hauptanliegen der „AG Energetik“ zu tun hat, das unverändert darin besteht, eine Aufklärung in Physik zu betreiben, Methoden der Erkenntnisgewinnung zu vermitteln etc. Nun, diese Frage scheint dann doch relativ einfach zu sein. Denn die Erfahrungen gerade mit Quantencomputing haben gezeigt, dass eine noch so abgehobene Physik die wirklich Wissbegierigen zumeist jungen Leute überhaupt nicht abschreckt; eher ist das Gegenteil der Fall. Fragen à la „Was passiert, wenn wir den Brennstoff länger im Reaktor belassen?“ oder „Wie reagieren Spaltnuklide, denen wir eine Neutronendusche verpassen?“ zeugen von einer doch sehr großen Gier nach Informationen und zwar in einer Disziplin, die immer noch zu den unerwünschten da politisch nicht korrekten :roll: dazu zu rechnen ist.

http://scienceblogs.de/wasgeht/2015/05/17/was-ist-mit-atommuell

SI (Auszug)

Grundeinheiten (4 aus 7)

Basisgröße und
Dimensionsname
Größen-
symbol
Dimensions-
symbol
Einheit Einheiten-
zeichen
Länge l L Meter m
Masse m M Kilogramm kg
Zeit t T Sekunde s
Stromstärke I I Ampere A

Abgeleitete Einheiten (Auszug!)

Größe Einheit Einheiten-
zeichen
in anderen
SI-Einheiten
ausgedrückt
in SI-Basis-
Einheiten aus-
gedrückt[N 1]
Kraft Newton N J/m m·kg·s−2
Energie, Arbeit, Wärme Joule J N·m; W·s m2·kg·s−2
Leistung Watt W J/s; V·A m2·kg·s−3
elektrische Ladung Coulomb C s·A
elektrische Spannung Volt V W/A; J/C m2·kg·s−3·A−1
elektrischer Widerstand Ohm Ω V/A m2·kg·s−3·A−2

Sättigung bei den „Erneuerbaren“ Energien. Der κ- (Kappa-) Effekt

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💡 Zusammenfassung (Abstract). Untersucht wird das dynamische Verhalten von Erntefaktoren (EROI) „Erneuerbarer“ Energien, insbesondere Wind- und Solarkraft, hinsichtlich installierter Leistung.
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Das Zwischenfazit der AG ist wirklich niederschmetternd für die Windkraft- und Solarindustrie – ja, man kann mit Fug und Recht von einem Super-GAU sprechen. Denn wie zuvor vermutet, hat sich der Negativtrend bei den χu-Koeffizienten auch im Jahre 2018 fortgesetzt: Demnach wird bereits der ungepufferte EROI mit zunehmendem Ausbau der „EE’s“ immer schlechter und zwar allem technischen und technologischen Fortschritt zum Trotz! Berücksichtigt man ferner noch die Pufferungseffekte (was die AG in ihrer Fortsetzung untersuchen wird), dürfte der Nachweis für eine „EE-Sättigung“ endgültig erbracht sein! Ein weiterer Zubau von Wind- oder Solar würde dann nahezu vollständig verpuffen und das viel apostrophierte Ziel „100% EE“ als physikalisch unerreichbar ausweisen. 
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Motivation. Hintergründe

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Wind-und-Solar-2011-bis-2015
Man sieht allenfalls minimale Zunahmen bei den Peaks – und das trotz einer beinahe Verdopplung (!) der installierten Leistung.
© Rolf Schuster (@science-skeptical.de)

Am 15. September 2015 schloss die AG „Energieeffizienz von Windkraftanlagen“ mit der für manche (aber eben nur für manche… 😉 Continue reading „Sättigung bei den „Erneuerbaren“ Energien. Der κ- (Kappa-) Effekt“

Elektro vs. Fossil oder über den grundlegenden „Öko“-Denkfehler

carma
Fisker Karma © Rainer A. Stawarz
Ein Plug-In-Hybrid, angetrieben von zwei Elektromotoren mit 2 x 203 PS, die aus einer 20 kWh-Batterie bzw. einem Stromgenerator an einem 212 PS starken Ottomotor gespeist werden.

Die beiden AG-Energetik-Studien (bzw. AG’s) zum Thema Elektroantrieb sowie Brennstoffzelle, wurden überaus intensiv diskutiert, vielerorts geteilt und geliked, und selbstverständlich hier und da auch mal kritisiert. Das rege Echo lässt sich nicht zuletzt an den zahlreichen Facebook-Likes ablesen. Denn um diese zu setzen, muss man sich erst bis ans Ende der jeweiligen Beiträge zumindest mal durchscrollen, wenn man die schon nicht liest… 😉 Continue reading „Elektro vs. Fossil oder über den grundlegenden „Öko“-Denkfehler“

QDD – ein Algorithmus zur quantenmechanischen Datenübertragung

NichtLinearKrystal
Erzeugung von verschränkten Photonen im nicht-linearen Krystal.
Quelle © BBC.uk.com

Nach der Erstveröffentlichung des „Algorithmus zur quantenmechanischen Datenübertragung“ – seinerzeit noch unter der Bezeichnung „EPR“ – am 2. März 2017, erfuhr ich aus dem Netz ein Feedback, was ich eingedenk der „Trockenheit“ der Materie so nicht erwartet hätte. Überrascht hat mich vor allem das häufig geäußerte „faszinierend!“ – auch und gerade von denjenigen, die ansonsten in einer unnachahmlichen Freimütigkeit zugaben, nicht allzu viel davon verstanden zu haben. :mrgreen:

Ich persönlich kann mir diese doch recht überraschende Reaktion nur dadurch erklären, dass die Aussicht auf eine Datenübertragung mit Überlichtgeschwindigkeit bzw. über einen abhörsicheren „Kanal“ eben jene Faszination hervorruft, die die Hemmschwellen zur Quantenmechanik bzw. gar Quanteninformatik etwas absinken lässt. So wird im Allgemeinen gespannt zugehört, man lässt sich alles noch mal und noch mal erklären, man schreckt nicht vor jeder banalen mathematischen Gleichung in einem Beitrag zurück (ein Effekt, den ansonsten jeder Buchverlag zu Genüge kennt 😉 Continue reading „QDD – ein Algorithmus zur quantenmechanischen Datenübertragung“

Die KiKK-Studie und das Gesetz der kleinen Zahlen

Daniel Kahneman (*1934), ein israelisch-US-amerikanischer Psychologe und Wirtschafts-Nobelpreisträger des Jahres 2002, beschreibt in seinem legendären „Schnelles Denken, langsames Denken“ u.a. Urteilsheuristiken und kognitive Verzerrungen, auf die es sowohl die Journalisten als auch u.U. verantwortungslose „Wissenschaftler“ abgesehen haben. Von höchster Relevanz für die vorliegenden Betrachtungen ist das zusammen mit Amos Tversky untersuchte Gesetz der kleinen Zahlen.

Irgendwann mal die Tage jährt sich zum 10. Mal die sog. „KiKK-Studie“, des Bundesamtes für Strahlenschutz (BfS), die eine Korrelation zwischen Kinderleukämie und der Nähe des Wohnortes zu den Kernkraftwerken :roll: belegt haben wollte… und es wider besseres Wissen bis heute immer noch tut, wenn auch in einer inzwischen stark relativierten Form… Und es jährt somit auch und insbesondere die wohl größte Blamage für die deutsche Wissenschaft nach dem 2. Weltkrieg, denn nichts anderes als das ist wohl der Sermon, dessen aktuelle Form man sich auf der weiter unter verlinkten Website reinziehen kann.

Anno 2007 fand ich die Studie nicht nur falsch, sondern auch „kriminell“ und „verhetzerisch“. Theoretisch waren es auch diese und ähnliche Epitheta, die mir die Androhung rechtlicher Schritte durch einen anonymen Blogger (der ein Mitglied des Forscherteams gewesen sein wollte… 😉 Continue reading „Die KiKK-Studie und das Gesetz der kleinen Zahlen“

Wasserstoffantrieb energetisch betrachtet…

Mirai
Toyota Mirai mit Brennstoffzelleantrieb an der Wasserstofftankstelle
Quelle © Toyota USA

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“ :mrgreen: 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…“