EPR – ein Algorithmus zur quantenmechanischen Datenübertragung

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

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“

Ein Tutorial zu Deutsch-Jozsa Problem

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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“

Quantencomputing auf „AG Energetik“?

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

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.

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Aufs-Rädchen-Pusten im Physik-Unterricht – eine Versinnbildlichung der atomfernen Erziehung 😉 Quelle © Deutsche Umwelt Aktion e.V.

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“?“

Erntefaktoren der Nord- und Ostsee Offshoreparks – Teil 2

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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 :mrgreen:) 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. TE
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Quelle: E.ON, Factsheet Amrumbank West „Ansicht des zukünftigen Offshore-Windparks Amrumbank West mit einem Teil der Windenergieanlagen und Offshore-Umspannwerk im Vordergrund“ Copyright © 2011 Motum

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“:

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100 Jahre der „Allgemeinen Relativitätstheorie“

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:

 

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Erntefaktoren der Nord- und Ostsee Offshoreparks – Teil 1

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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 :mrgreen:) 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. TE
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Abb.1 Erntefaktoren. Quelle © Institut für Festkörperphysik

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?

 

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Abb.2 Quelle © World Steel Association

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.

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Abb.3 Baltic1. Quelle © EnBW

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.

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Abb. 4 Errichterschiff. Quelle © Wiki-Commons

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“

Neutrino-Oszillation – in aller Kürze

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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“

Impact „Erneuerbarer Energien“ in die Biosphäre

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Quelle © www.fortschrittinfreiheit.de

Angeregt durch die Überlegungen im Zusammenhang mit der E.ON-Zensur will ich nun den Sachverhalt, der das ganze ausgelöst hat, genauer untersuchen und zwar in Form folgender Rechenaufgabe im Rahmen unserer AG-Energetik:

¶ Aufgabe: Man berechne den Impact der „Erneuerbaren Energien“ in die Biosphäre 😮

Dem Leser ist wohl sofort klar, dass eine solche Aufgabe absolut atypisch ist für unsere AG Energetik. Denn eine Lösung in Form einer so kompakten Gleichung wie etwa beim Wachstum schwarzer Löcher wird es hier wohl kaum geben. Ja und was ist eigentlich der „Impact in die Biosphäre“? Wie können wir so was messen?

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Quelle © BI Kaufunger Wald

Nun, sicherlich bedeutet der „Impact“ (also „Einschlag“) in die Biosphäre deren mehr oder weniger nachhaltige Schädigung. Wenn für eine WKA beispielsweise eine breite Schneise in den Wald geschlagen werden muss, so bedeutet es einen solchen Impact, genauso wie im Falle eines KKW die Betonplatte (Welche Energiegewinne wir in den jeweiligen Fällen erzielen, steht freilich auf einem ganz anderen Blatt.. 😐 Continue reading „Impact „Erneuerbarer Energien“ in die Biosphäre“

Ist die (deutsche) „Energiewende“ physikalisch machbar?

 

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Quelle: fortschrittinfreiheit.de

Das Wort „Energiewende“ hat zweifelsohne das Zeug zum Unwort des Jahrzehnts 🙄 – ja, man kann es eigentlich gar nicht mehr hören. Indes liegt es in der Natur der Sache, dass sich eine „AG Energetik“ mit der sog. „Energiewende“ schon irgendwie zu beschäftigen hat. Allerdings interessieren uns in erster Linie − definitorisch – die energetischen Aspekte dieses Vorhabens, während andere, wie z.B. ökologische, soziopolitische, ethische etc. nur am Rande angesprochen werden können. So stellen wir uns eine für unsere „AG Energetik“ typische Rechenaufgabe, die mehr eine Fragestellung bzw. Gegenstand einer Studie darstellt und die da lautet:

Aufgabe: Ist die (deutsche) „Energiewende“ physikalisch machbar? Continue reading „Ist die (deutsche) „Energiewende“ physikalisch machbar?“

Energieeffizienz von Windkraftanlagen

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Es handelte sich seinerzeit um die erste Vermutung, wonach die Energieernte der Windkraft mit dem Zubau derselben u.U. eben nicht Schritt hält. Diese Vermutung wurde dann in späteren AG’s »Sättigung bei den „Erneuerbaren Energien“. Der χ- (Chi-) / κ- (Kappa) – Effekt « bestätigt. ABST
RACT

 

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Abb.1 Energie aus Sonne und Wind 2011-2015

Betrachtet man den Pressespiegel der letzten Jahre, so müsste die sog. Energiewende eine beispiellose Erfolgsstory sein. Beinahe tagtäglich wurde und wird immer noch von neuen Wind- und Solarparks berichtet, von Wasser- und Geothermie-Kraftwerken, die jeweils „Zigtausende“ von Haushalten mit Strom versorgen können. Wenn man all die „Zigtausende“ aus den letzten Jahren zusammenrechnet, so dürften die fossilen sowie die kerntechnischen Kraftwerke hierzulande mit Stromproduktion jedenfalls überhaupt nichts mehr zu tun haben. Continue reading „Energieeffizienz von Windkraftanlagen“