Strom nach Ende der fossilen Brennstoffe

Im letzten Weblog habe ich mal die Frage angerissen wie es mit den Autos weitergehen soll, wenn irgendwann mal kein Erdöl da ist. Heute geht um eine andere Frage : Woher bekommen wir den Strom her. Nun sagen sie, die Frage ist leicht beantwortet aus Kernkraftwerken, Solarstrom, Wind- und Wasserenergie.

Ganz so leicht ist es nicht. Klammern wir einmal die Kernkraftwerke aus, selbst wenn wir welche bauen würden, auch das Uran ist in einiger Zeit verbraucht, auch wenn man es länger dauert als bei Erdöl. Wind- und Wasserenergie werden, selbst wenn man sie intensiv nutzt maximal 10 % des Strombedarfs decken können. Woher also die restlichen 90 % hernehmen. Nun in der Tat – Würde man die gesamte bebaute Fläche der Bundesrepublik mit Solarzellen verkleiden, so würde es reichen. Doch selbst wenn man die praktischen Probleme mal außen vor lässt (Schwankungen in der Einstrahlung nach Tages- und Jahreszeit, Notwendigkeit der Stromspeicherung, Verteilung des lokal erzeugten Stromes, Abdecken von Spitzenanforderungen). Solarzellen rentieren sich heute nicht. Bei ihrer Herstellung wird so viel Energie verbraucht, dass sie Jahre brauchen dies wieder hereinzubekommen und der erzeugte Strom ist um ein vielfaches teurer als konventioneller Strom. In Deutschland kann man je nach Region mit 1000-1200 kWh reiner Sonnenenergie pro m² rechnen. Bei dem niedrigen Wirkungsgrad von Solarzellen entspricht dies etwa 150 kWh/m² elektrischer Leistung.

Natürlich hängt dies von der Einstrahlung ab. So gab es schon früher die Idee in der Sahara die Solarzellen aufzubauen. Das wäre etwa um den Faktor 3 effektiver. Die nutzbare Einstrahlung an Sonnenenergie beträgt in der Sahara im Mittel 3740 kWh jährlich. Das kling nach viel, es ist in etwa der Energieverbrauch eines 2-3 Personen Haushalts. Selbst bei dem niedrigen Wirkungsgrad von Solarzellen könnte man mit 6-10 m² Fläche den Strombedarf eines privaten Haushalts decken. Doch man gewinnt den Strom in der Sahara.

Damit man halst sich ein anderes Problem auf: Wie bekommt man den Strom nach Europa. Bestimmt nicht per Stromleitung. Die Verluste wären zu hoch. Die Antwort vieler ist dann : Wasserstoff gewinnen. Falsch, total falsch ! Von 3 KWh die man in die Elektrolyse von Wasserstoff rein steckt bekommt man nur 1 kWh in Form von chemischer Energie in flüssigem Wasserstoff.  Gasförmiger Wasserstoff liegt günstiger, weil man nicht so viel Energie für das Verflüssigen reinstecken muss, aber gasförmiger Wasserstoff diffundiert durch Metall und macht es spröde – Man hat also erhebliche Verluste in den Leitungen und muss diese oft erneuern.

Wenn schon Speicherung in chemischer Energie, dann wäre die Fischer-Tropisch Synthese das Mittel der Wahl. Bei diesem Verfahren wird Kohle mit Wasserstoff hydriert. Es wurde im Krieg bei uns eingesetzt und Südafrika setzte es lange wegen des internationalen Einfuhrstopp wegen der Apartheit ein. Der Vorteil: Man gewinnt Kohlenwasserstoffe, also das mit dem ihr Auto fährt, ihre Heizung arbeitet und auch Kraftwerke bei uns arbeiten. Natürlich ist das Verbrennen dieser nicht optimal. Aber dies wird aufgewogen durch die leichteren Transportmöglichkeiten und dass man im Zielland Deutschland nicht die gesamte Stromversorgung auf Brennstoffzellen umstellen muss. Das Verfahren ist natürlich von Kohle abhängig, doch von dieser gibt es einiges mehr als an Erdöl und man kann sie aus Pflanzen herstellen (siehe unten). Könnte man das Kohlendioxid der Luft effektiv anreichern, so könnte man auch aus Kohlendioxid und Wasserstoff Wasser und Methan herstellen (und aus Methan dann höhere Kohlenwasserstoffe). Doch das ist heute noch Zukunftsmusik.

Sinnvoller ist es aber die Solarzellen gleich außen vor zu lassen. Zwar gibt es in der Entwicklung recht einfach herzustellende Solarzellen die man als Beschichtung auf Glas aufbringt. Doch diese haben einen sehr geringen Wirkungsgrad.

Solarzellen, selbst die besten heute herzustellenden, nutzen nur maximal 16 % des Sonnenlichts. Das ist verdammt wenig. Dafür kosten sie sehr viel. Dabei gibt es eine Technik, wie man kostengünstig Sonnenenergie nutzen kann schon seit langem: Sonnenkollektoren, die man zur Herstellung von Warmwasser und zum Heizen nutzt. Dies sind im einfachsten Fall mit schwarzer Folie ausgekleidete Kästen durch die Kupferrohre verlaufen. Die schwarze Folie erwärmt die Kästen und das Wasser in den Rohren wird auch erwärmt. Man kann dies optimieren indem man z.B. mit parabolischen Spiegeln das Sonnenlicht auf die Rohre lenkt. Dann erreicht man Wirkungsrade von 60-75 % Prozent, also erheblich mehr als Solarzellen.

Aber sie erzeugen keinen Strom ! Ja, aber ….. 70 Grad heißes Wasser kann man in einem Carnot-Prozess zur Stromgewinnung nutzen. Überträgt man die Energie zuerst einmal auf ein Medium mit niedrigerem Gefrierpunkt wie Ammoniak oder FCKW so kann man über einen Carnot Prozess daraus Strom gewinnen. Beim Abkühlen von 70 auf 10 Grad beträgt der theoretische Wirkungsgrad etwa 17 %. In der Summe braucht man dann etwa die gleiche Fläche wie zur Stromgewinnung. Aber: Solarzellen sind viel teurer als Solarkollektoren und man kann damit nicht auch noch die Heizung und Warmwasserversorgung gewährleisten.

In jedem Falle ist es eine dezentrale Architektur, d.h. jeder muss zumindest einen Teil seines Stroms selbst erzeugen. Das dürfte für einige Energiekonzerne keine gute Nachricht sein. MSN kann dies aber auch zentralisieren, also mit drehbaren Spiegeln Sonnenlicht auf einen Turm lenken und dort ein Medium erhitzen. Dann erreicht man viel höhere Temperaturen und Wirkungsgrade, aber die Anlagen sind auch um ein vielfaches teurer.

Zuletzt: Es gibt noch die Natur. Man kann aus organischen Substanzen Energie gewinnen, indem man sie verbrennt, vergärt oder in Autoklaven zu Kohle verarbeitet (damit wäre auch die Kohle für die Fischer-Tropsch Synthese bereitgestellt). Jedoch: Man braucht dafür enorme Flächen, den die Natur ist beim Ausnutzen der Sonnenenergie nichts sehr effizient. Chinaschilf ist eine sehr produktive Pflanze. Ihre Biomasse pro Hektar entsprecht beim Verbrennen der Energie die 7000 l Heizöl liefern. Klingt viel. 7000 l Heizöl entsprechen 240 GJ. Der Energieverbrauch der BRD lag 2004 bei 14438000000 GJ. Würde man diesen durch Chinaschilf decken wollen, so bräuchte man eine Fläche von 73 Millionen Hektar dazu. Hmmmm… Leider beträgt die Gesamtfläche der Bundesrepublik nur 34.8 Millionen Hektar. Die landwirtschaftlich genutzte Fläche sogar nur 17.1 Millionen Hektar. Das ist keine Lösung für das Energieproblem. Es zeigt aber das eigentliche Problem: Der Energieverbrauch. Wir verbrauchen viel zu viel Energie, trotz gestiegener Energiepreise.

Das muss man auf allen Ebenen angehen: Vielleicht fangen Sie bei sich an. Ich habe letzten Jahr alle Glühbirnen und Strahler bis auf das Treppenhaus durch Energiesparlampen ersetzt. Im Vergleich zum Vorjahr sank der Stromverbrauch so um 20%. Geräte mit Stand By Funktion hängen bei mir an einer Steckdosenleiste – Sie werden vor dem Bett gehen abgeschaltet und wenn ich wieder sie in Betrieb nehmen will angeschaltet. Das ist wenig, aber wenn man überall nach Einsparmöglichkeiten sucht, wenn man vielleicht auch mal auf etwas Komfort verzichtet dann denke ich kann man auch den Energieverbrauch deutlicher senken. Vielleicht haben wir in einigen Jahrzehnten Solarzellen die so preiswert in der Herstellung sind, dass sie den Strom zu heutigen Preisen liefern können, doch bis dahin sollte man alles tun um weniger Energie zu verbrauchen.

Das Leben ist nicht fair.

Gestern sah ich mir die 80 er Show an, diesmal war das Jahr 1987 dran. Da kamen noch mal die Hits dieser Zeit – Viel Stock-Aitken-Waterman Pop aber auch U2, Madonna und Whitney Houston. Und abends dann bei Kerner die Diskussion über Natascha Kampusch die 8 Jahre lang gefangen gehalten und missbraucht wurde.

Beides geht mir nicht aus dem Kopf. Whitney Houston war in den 80 ern meine absolute Lieblingssängerin. Außer von den Beatles habe ich nur von ihr mal eine Kaufkassette erworben, ansonsten habe ich immer nur vom Radio mitgeschnitten. Sie hatte alles: Sie sah hervorragend aus, sie hatte auch Ausstrahlung und vor allem im Musikgeschäft wichtig: diese Stimme, die mehrere Oktaven abdeckt, Volumen hat und sie kann damit auch live gut singen und es nicht nötig wie heute alles durch Effekte oder digitale Nachbearbeitung aufzumotzen (Extrembeispiel dazu: Cher). Continue reading „Das Leben ist nicht fair.“

Über die Ermährung

Wie der eine oder andere vielleicht weis, bin ich von Beruf Lebensmittelchemiker. Als solcher habe ich auch mit der Ernährung zu tun, weil man in Gutachten auch Werbesprüche oder ähnliches beurteilen muss. Die Sicht ist dann eine andere, als sie der Mediziner oder Ökotrophologe hat. Wenn ein Hersteller etwas behauptet, dann muss es beweisbar sein. Sehr früh habe ich festgestellt, das vieles was heute als Fachwissen durch die Welt schwirrt niemals richtig untersucht wurde, geschweige den bewiesen.

Wenn man Hasen mit Gehirn füttert und sie bekommen Arteriosklerose und daraufhin verteufelt man das Cholesterin das sowohl im Gehirn reichlich vorkommt wie auch in den Ablagerungen in den Adern. Was hat man damit bewiesen ? Dass der Mensch Cholesterin meiden sollte oder vielmehr, dass Hasen einen anderen Stoffwechsel als Pflanzenfresser haben als wir ? Ds ist die wahre Geschichte die am Anfang stand als man Cholesterin zum ersten mal verteufelte. Continue reading „Über die Ermährung“

Da waren es nur noch acht

Haben Sie es bemerkt ?Unser Sonnensystem ist kleiner geworden. Bei dem alle 3 Jahre stattfindenden Treffen der internationalen astronomischen Union (IAU) in Prag waren die meisten Astronomen der Meinung das Pluto sein Planetenstatus aberkannt werden sollte. Das ist der offizielle Schlusspunkt der Diskussion über Plutos Planetenstatus die es seit etwa 10 Jahren gab. Eine genauere Beschreibung finden Sie in meinem Aufsatz über Pluto. Pluto war schon immer ein Sonderling im Planetensystem. Er wurde 1930 entdeckt und seine Bahndaten zeigten bald, dass er sich zeitweise innerhalb der Neptunbahn befand, aber durch seine starke Bahnneigung niemals sich Neptun nähern konnte. Sein Durchmesser wurde immer kleiner geschätzt. Man konnte Pluto nicht durch Teleskope auflösen, so dass man nur seine Helligkeit kannte. zuerst nahm man an er wäre wie unser Mond aus dunklem Gestein und gab einen Durchmesser von 5900-6800 km an. Dann entdeckte man dass die Oberfläche aus Eis bestand und Sterne die er bedecken sollte, wurden nicht bedeckt und der Durchmesser nahm immer mehr ab. Der aktuell gültige Wert ist seit etwa 10 Jahren recht konstant und liegt bei 2316 km. Pluto hat eine geringe Dichte von etwa 1.7-2 g/cm und besteht daher zu einem großen Teil aus Eis. Pluto hat auch einen Mond, Charon, der mit 1205 km Durchmesser relativ groß ist, und ihn nahe den Planeten sehr nahe umkreist, so dass man ihn erst 1978 photographisch trennen konnte.

Lange vermutete man Pluto wäre ein entlaufener Neptunmond, zumal Neptun auch Triton umkreist – Ein 2760 km großer Mond in einer retrograden Bahn, d.h. umgekehrt zur Drehrichtung der meisten anderen Planetenmonde. Diese seltsame Bahn führte zu der Spekulation, dass einem größeren Mond bei Neptun irgendwann etwas zugestoßen sein musste, z.B. die Kollision mit einem anderen Objekt. Als eine der Folgen wurde die Bahn von Triton verändert und andere Bruchstücke wurden aus dem System geschleudert und bildeten Pluto und Charon. Die Aufnahmen von Voyager 2 aus dem Jahre 1989 zeigen zumindest eines sehr junge Oberfläche bei Triton, die man erwarten würde, wenn dieses Ereignis recht spät eintrat. Seit man aber weitere große Planetoiden jenseits von Pluto fand kam man wieder von dieser Theorie ab.

Doch warum ist nun Pluto der Planetenstatus aberkannt worden ?Nun daran waren Entdeckungen seit Mitte der 90 er Jahre schuld. In den 50 er Jahren postulierte der Planetenforscher Gerald Kuiper einen zweiten Planetoidengürtel jenseits von Neptun und Eisbrocken, die sich dort nicht mehr rechtzeitig zu einem Planeten bilden konnten. Aufgrund der langsamen Bewegung und der 20 mal größeren Entfernung als beim Asteroidengürtel entdeckte man lange Zeit keine Objekte dieses Gürtels weil sie auf Fotoplatten zu lichtschwach waren und sich kaum zwischen zwei Aufnahmen bewegten. Die Einführung von lichtempfindlichen CCDDetektoren und später von Computerdurchmusterungen die Aufnahmen automatisch nach Objekten, die sich bewegen absuchten hat innerhalb des letzten Jahrzehntes zur Entdeckung von sehr vielen dieser Objekten geführt. 1992 wurde das erste entdeckt, bis jetzt gibt es etwa 800. Die Bahnen fallen in 3 Gruppen:Etwa ein Drittel befindet sich in Bahnen mit einer Halbachse von 40 AE wie Pluto, zwei Drittel auf Bahnen mit Neigungen von 30 Grad und Halbachsen von 41 bis 50 AE und einige verstreute auf sehr elliptischen Bahnen mit nächsten Bahnpunkten von 35 AE und größten Entfernungen von 1000 AE. Pluto selbst zieht in 39 AE seine Kreise.

Es war nur eine Frage der Zeit bis man nach den ersten relativ kleinen Planetoiden dieses Gürtels, den man Kuipergürtel nannte, auch größere entdeckte und auch welche die wie Pluto einen Mond aufwiesen. Inzwischen kennt man mindestens 8 Planetoiden mit einem Mond und 8 haben auch einen Durchmesser von mehr als 1000 km, d.h. sind durchaus in der gleichen Größenordnung wie Pluto.

Im Jahre 2005 entdeckte man das Objekt 2003 UB 313, von den Entdeckern vorläufig „Xena“ getauft. Es war der erste dieser Planetoiden der größer als Pluto war. Damit kam die Diskussion die erneut in Gang, die Pluto und Charon nur große Vertreter dieses Kuipergürtels zu sehen. Warum sollte Pluto alleine ein Planet sein, wenn Xena doch größer als Pluto war ?

So gab es einen Vorschlag für die 2006 er IAO Sitzung, anders als bisher einfach aus historischen Gründen einen Körper Planeten zu nennen und einen anderen nicht, ein Kriterium einzuführen. Demnach sollte ein Planet folgendes aufweisen:

  • annähernd runde Gestalt haben (gegeben bei mehr als 800 km Durchmesser und mehr als 5 x 1020 kg Masse)
  • Die Sonne und nicht einen anderen Körper umkreisen

Nach dieser Definition wäre nach dem Vorschlag der Astronomen die diese Definition ausarbeiteten, auch Ceres, der größte Asteroid ein Planet und neben Pluto auch Charon und Xena (Pluto und Charon werden wegen der ähnlichen Größe auch als Doppelplanetensystem angesehen). Das fand keinen Zuspruch und man erarbeitete in einer heftigen Diskussion eine weitere Definition:

  • Ein Planet muss auch das dominierende Objekt in der Region sein in der er sich befindet.

Das ist nicht bei Ceres gegeben – Es gibt andere Asteroiden die fast genauso groß sind und auch nicht bei Pluto und Xena. Dafür hat man eine neue Gruppe eingeführt, die man „Zwergplaneten“ Gruppe taufte. In diese kommen alle Körper welche die ersten beiden, aber nicht das letzte Kriterium erfüllen. Dies sind vorerst Ceres, Pluto und Xena. Charon gilt weiterhin als Plutomond. Es gibt aber noch mindestens 3 weitere Kuipergürtel Asteroiden, welche groß genug sind um das Kriterium zu erfüllen. Nur ob sie rund sind, weis man noch nicht so genau.

Ärgern dürfte es die Amerikaner:Pluto war der einzige Planet der von einem Amerikaner entdeckt wurde und derzeit ist die Raumsonde New Horizons zu Pluto unterwegs. Als sie am 19.1. dieses Jahres startete, war sie eine Planetensonde. Nun ist sie nur noch eine Planetoidensonde – oder die erste Zwergplanetensonde, je nachdem wie man es sieht.

Meiner Meinung nach hätte man die alte Definition belassen können und einfach sagen können:das ist historisch so gewachsen, das lassen wir einfach so. Schließlich nennt man auf dem Mond ausgedehnte Lavagebiete Mare, lateinisch für Meer, weil man sie früher für Meere hielt. Auf dem Mars gibt es benannte Regionen die keinen geologischen Hintergrund haben, einfach weil sie im Teleskop abgegrenzt erschienen. Die Herzsprung Russel Reihe war mal alphabetisch gedacht, hat aber heute die Reihenfolge O-B-A-F-G-K-M-R-N-S – es fehlen Buchstaben und die Reihenfolge stimmt nicht mehr. Niemand hat die Sternklassen seitdem umbenannt. Warum also sollte man nicht auch Pluto weiterhin als Planeten ansehen, einfach aus historischen Gründen, schließlich war er das seit 76 Jahren.

Ohne Worte

Verpakung und Inhalt

Muss man immer etwas schreiben ?Ich denke ich habe schon viel in mein Weblog rein geschrieben und vielleicht fange ich die achte Runde mal mit etwas an, was keine Erklärung verlangt. Anbei sehen Sie die Verpackung in der sich eine bei Schlecker gerade im Angebot befindliche SD Karte mit 1 GBSpeicher befindet und die Karte selbst. Muss ich dazu noch was sagen ?

Zur Qualität: Der „Platinium“ Speicherkarte: Einige Tage später hatte Conrad Elektronik eine Sonderaktion in der die Versandkosten wegfielen und ich habe mir für denselben Preis dort eine von Transcent gekauft. Im Vergleich dazu hat die Schlecker Karte zwei Nachteile: Sie geht nicht sauber aus meiner Digitalkamera raus und kann nur mit Pinzette / Fingerspitzen gezogen werden und sie bricht beim Übertragen von Musik ab, wenn diese größer als 6 MB pro Datei ist. (Die Karte war eigentlich für einen portablen MP3 Player gedacht). Also im Zweifelsfall doch bei der Marke bleiben. Der Fotogutschein war übrigens auch nicht dabei. Eine Woche später hat sich der Schreibschutzschalter gelöst – Und die Karte ist unterwegs zurück zu Schlecker.