Archiv ‘Energie’

Dienstag, 22. März 2022

Energiewende: It’s simple Math: Mein persönlicher Lackmustest

Ich bin nicht nur nicht vor Rechenfehlern gefeit, sondern vielleicht mache ich auch Überlegungsfehler. Bitte benutzt die Kommentarfunktion, um mich auf Probleme hinzuweisen.

Ich habe grundsätzlich nichts gegen die Energiewende, doch muss allen Betroffenen klarer Wein über die Vor- und Nachteile eingeschenkt werden. Die Grenzen der Technologien müssen aufgezeigt werden, und Zukunftsprognosen sowie Wunschdenken (Prinzip Hoffnung) müssen klar getrennt werden von dem, was heute machbar ist.

Und ich behaupte hier, dass Energiewendler allzuoft die Realität schönreden, und ich unterstelle ihnen, dass sie das (mehrheitlich) bewusst tun — das heisst sie lügen.

Mein Anwendungszweck

Wieso ich den Apologeten der Energiewende bis heute nicht traue? Ich habe meinen eigenen, persönlichen Lackmustest, der mir die (heutigen) Grenze erneuerbarer Energie (fast) tagtäglich aufzeigt. Ja, es ist ein n=1 Erfahrungswert, aber für mich reicht dieser aus, um hier zu polemisieren.

Mein Setup: Ich betreibe einen Raspberry Pi (RPi) 3B, um ADS-B Signale einzufangen. Hierzu habe ich Pi24 heruntergeladen und auf die SD-Card installiert, sowie einen RTL-SDR USB-Receiver gekauft, an welchem eine empfangsstarke ADS-B Antenne hängt.

Die Antenne muss im Freien stehen, um die Signale aus möglichst allen Himmelsrichtungen empfangen zu können. Deshalb ist sie bei uns auf unserer Terrasse platziert. Den RPi möchte ich in der Nähe, sprich ein paar Meter von der Antenne entfernt, betreiben. Die Kommunikation mit dem Internet erfolgt per WLAN. Explizit möchte ich weder Strom- noch Antennenkabel in die Wohnung ziehen (Stichwort: Kältebrücke).

Der Stromverbrauch

Der RPi benötigt ungefähr 5 bis 5.5 Watt (USB, d.h. ca. 5V mit ca. 1A). Ein lächerlich geringer Stromverbrauch, könnte man meinen (ein Zwölftel der Leistung einer 60W Glühbirne aus meiner Jugend). Aber das alleine scheint es schon in sich zu haben.

Um den RPi einen Tag lang zu betreiben, benötige ich somit 5 × 24 = 120 Watt-Stunden (Wh).

Mein grünes Vorhaben

Seit Jahren träume ich davon, den RPi rund um die Uhr autonom, d.h. ohne Anschluss an das Stromnetz, zu betreiben. Die Lösung dazu liegt auf der Hand: Ein Solarpanel lädt eine Batterie, an deren USB-Anschluss hängt der RPi. Den Tag hindurch lädt die Batterie auf, in der Nacht gibt sie ihre erneuerbar generierte Stromladung ab.

Meine grüne (?) Ausrüstung

Mittlerweile bin ich dafür bei folgender Ausrüstung angekommen:

Nebenbemerkung: Man sieht es dem Titel an — wie „grün“ dieser Fuhrpark hergestellt wurde, lasse ich mal in den Raum gestellt. Sowohl das Panel als auch die Batterie wurden in China hergestellt, und danach vermutlich mit einem dieselbetriebenen Containerfrachter (Euro 0 Norm?) um die halbe Welt geschippt. Auch die lockeren Umweltvorschriften in China muss man sich hier in Erinnerung rufen. Panel und Batterieproduktion führen meines Wissens zu toxischen, umweltschädlichen Nebenprodukten. Die CO2-Bilanz dieser Produkte ist höchstwahrscheinlich fürchterlich, wie auch die lokale Umweltverschmutzungsbilanz.

Kosten-Nutzen

Insgesamt habe ich also fast 400 CHF ausgegeben, um ein Gerät rund um die Uhr mit ca. 5 Watt zu versorgen. Das sind im Jahr 5 × 8760 = 43800 Wh oder 43.8 kWh. Bei unserem Stromanbieter kostet die „dreckigste“ Kilowattstunde 22.40 Rappen (Quelle), das heisst der Stromkabelbetrieb der Installation würde mich 9.80 CHF/Jahr kosten. Damit ich mit der Solaranlage gemäss heutigen Zahlen den „break even“ erreichen würde, müsste ich diese 40.8 Jahre lang betreiben. Wetten, dass weder das Panel noch die Batterie so lange halten werden?

Unter uns: Irr. Aber die Spielerei macht es dennoch interessant.

Soviel zur reinen Kosten-Nutzen-Berechnung.

Technische Machbarkeit

Aber: Funktioniert die Lösung nun aber auch wirklich so, wie ich es mir vorstelle?

Vereinfachen wir die Situation zuerst ein wenig, damit sie einfacher fassbar wird: Wenn wir davon ausgehen würden, dass die Sonne 12 Stunden am Tag scheint, und ich mit dem Panel zu jeder Sekunde die angegebene Maximalleistung rausquetschen kann, dann reicht ein 5W Solarpanel nicht. Denn damit ist nur gerade der aktuelle Verbrauch gedeckt. Ich benötige also mindestens ein 10W Panel, welches während 12 Sonnenscheinstunden 5W an den RPi abgibt, und gleichzeitig die restlichen 5W in eine Batterie speichert. Wenn die Sonne während den restlichen 12 Stunden nicht mehr scheint, entleert sich die Batterie komplett.

Leider strotzt das Szenario vor einigen Denkfehlern: Wir müssen uns bewusst sein, dass Solarenergie (in unseren Breitengraden) vereinfacht gesagt zwei Gaussschen Glockenkurven folgt. Einerseits in der Mikro-Sicht, das heisst dem Tagesablauf. Mit einer Spitze beim höchsten Sonnenstand, vereinfacht gesagt um 12 Uhr mittags. Andererseits in der Makro-Sicht, das heisst im Jahresverlauf. Mit einer ähnlichen Spitze im Sommer.

Weatherspark hat für Orte eine Sektion „Solar Energy“, wo aufgezeigt wird, wie stark der Sonneneinfall pro Quadratmeter über das Jahr hindurch variiert (die Makro-Sicht).

Nebenbemerkung: Für Laupen (Neuenegg ist nicht auswählbar) beträgt der Unterschied zwischen dem tiefsten und höchsten Punkt fast Faktor 6. Ich deute das so, dass ich mein Panel mit der Zielleistung um diesen Faktor multiplizieren muss, um auch im Winter ausreichend Strom zu produzieren.

Weiter: Das Panel liefert am höchsten Sonnenstand und in perfekter Position vielleicht die gewünschten 10 Watt, aber eben nur gerade dann. Die Sonne scheint hier in Neuenegg nicht das ganze Jahr hindurch 12 Stunden pro Tag. Und ja, allzuoft haben wir keinen blauen, wolkenlosen Himmel, was die Leistung des Panels zusätzlich schmälert. Zudem hat mir ein Bekannter kürzlich mitgeteilt, dass es ein Irrglaube sei, dass die Panels im Sommer die höchste Leistung bringen — denn die Leistung von Solarpanels wird durch die Sommerhitze geschmälert. Wieder etwas gelernt.

Ich benötige also ein deutlich grösseres Panel, und eine deutlich grössere Batterie als eine mit 5 × 12 = 60 Wh.

Zu prüfende Hypothese

Ich habe derzeit kein Vertrauen, dass selbst die 400 CHF-Anlage im Winter mit den kurzen, nicht immer sonnigen Tagen durchgehend Strom liefern wird: Im Winter 2021/22 (Dezember bis und mit Februar) registrierte Bern 300 Sonnenstunden auf insgesamt 90 × 24 = 2160 Stunden (Quelle). Das heisst ich kann nur während 14 Prozent der Zeit mit Sonne rechnen, und in dieser Zeit muss die Batterie so weit wie möglich gefüllt werden.

Und selbst im Sommer befürchte ich reichen auch ein, zwei sonnenarme Tage, um meinen RPi wieder zurück an die Steckdose zu bringen.

Der Erfahrungsbericht folgt über das restliche Jahr verteilt.

Was hat das mit der Energiewende zu tun?

Das Problem im Kleinen lässt sich auf das Problem im Grossen übertragen: Wir können noch so viel Photovoltaik auf unsere Dächer pappen — in der Nacht und im Winter brauchen wir eine Energiequelle, die unabhängig von der Sonne Strom liefert. Sprich entweder Kraftwerke (mein Favorit: Kernkraftwerke), die egal ob Sonne oder Dunkelheit, egal ob bei Sturm oder Windstille, zuverlässig Strom liefern. Oder aber wir haben nicht nur irgendwo gigantische Batterien rumstehen, sondern sie müssen auch gefüllt sein, damit wir sie anzapfen und unseren Stromengpass überbrücken können. Korrekt: Staumauern! Im Sommer nutzen wir Solarenergie, um das Wasser hochzupumpen, im Winter verbrauchen wir das Wasser dann, indem wir es ins Tal fliessen lassen, Generatoren antreiben und den damit produzierten Strom in das Stromnetz einspeisen. Für die Überbrückung der Nacht ist das aber nicht praktikabel, oder?

Wenn ich doch auch nur das Äquivalent einer Staumauer auf meiner Terrasse installieren könnte …

Tags: , , , , , , , , , ,
Labels: Energie, Politik

3 Kommentare | neuen Kommentar verfassen

Sonntag, 20. März 2022

Energiewende: It’s simple Math: E-Autos als Batterien

Ich bin nicht nur nicht vor Rechenfehlern gefeit, sondern vielleicht mache ich auch Überlegungsfehler. Bitte benutzt die Kommentarfunktion, um mich auf Probleme hinzuweisen.

Ich habe grundsätzlich nichts gegen die Energiewende, diese sollte aber nach marktwirtschaftlichen Richtlinien umgesetzt werden (sprich: einen Franken dort investieren, wo er am meisten Nutzen stiftet — und nicht dort, wo man „Zeichen setzt“ und sich „grün fühlt“).

In den letzten Wochen studiere ich immer wieder an einer radikalen Vereinfachung der (teils esoterischen) Diskussion herum: Mathematik ist unser Freund.

Energieversorgung ist nicht ein Corona-Virus, dessen Entwicklung man weder berechnen noch voraussagen kann.

Stattdessen geht es hier doch ganz einfach um Input (= Produktion) und Output (= Verbrauch). Oder, wenn ich mir es so überlege, umgekehrt — die Produktion ist der Output, der dann als Input verbraucht wird? Egal.

Was ich sagen will: Mit richtigen Zahlen kann jede und jeder zu Hause (fast) jede Behauptung nachrechnen, die herumschwirrt, und so selber abschätzen, was effektiv Sache ist. Was ist realistisch, was ist Utopie? Können wir etwas stemmen, oder ist das doch eher unwahrscheinlich?

Heutiges Beispiel:

«Wenn wir die Batterien von Elektroautos ins Netz einbeziehen und einen Teil der Ladung als Speicher nutzen, kann daraus – auf vier Millionen Autos gerechnet – die Leistung von mehreren AKW bezogen werden», sagt Grossen. Für die meisten Fahrten brauche man keine voll geladene Batterie.

Quelle: Um Blackout zu verhindern: GLP will Skilifte abstellen

Vorbemerkung: Jetzt, wo ich Grossen Aussage erneut lese, stehen mir die Haare zu Berge. Wieso vergleicht er AKWs (Stromproduzenten) mit Batterien (Energiespeicher)? Batterien allein produzieren keine Energie, sie speichern diese nur, welche irgendwie irgendwo produziert werden muss! Item.

Grossens Aussage könnte als Ausgangslage für eine Frage für die Aufnahme in die Sekundarstufe dienen.

Mit ein wenig Googeln finden wir heraus:

  • 2021 waren in der Schweiz 4.7 Millionen PKWs registriert (Quelle)
  • 2020 waren in der Schweiz 43’396 Elektro-Autos registriert (Quelle). E-Autos machen an unserer Flotte Ende 2020 also 0.92 Prozent aus.
  • Somit müssen wir nur noch 4’656’604 Verbrenner mit E-Autos ersetzen, dann haben wir die Basis für Grossens Batterie-Planspiele erreicht

Was kostet uns der Umstieg auf E-Autos? Gemäss derselben Zeitung kostet das günstigste E-Auto 18’990 CHF (Dacia Spring). Würden wir die gesamte Flotte jetzt, in einem Tag, auswechseln, würde das 88’428’909’960 CHF kosten. 88 Milliarden Franken.

Ausgeblendete Faktoren:

  • Der Umstieg auf E-Autos ist Privatsache. Können sich alle Autobesitzer einfach so eine Investition von 19’000 CHF leisten? Es gibt hier (ohne staatlichen Eingriff) keine inverse Progression. Subventioniert der Staat künftig E-Autos, das heisst eine Umverteilung von oben nach unten, damit wirtschaftlich nicht so potente Haushalte auch ein E-Auto kaufen können?
  • Wenn Autobatterien nicht nur zum Herumfahren verwendet werden, sondern auch, um unsere Wohnungen in der Nacht mit Strom zu versorgen, nutzen sich die Batterien doch deutlich rascher ab. Nach wie vielen Jahren müssen die Batterien vorzeitig ersetzt werden? Zu welchem Preis? Gelten die 19’000 CHF für ein E-Auto auch über die 12 Jahre, welche ein Verbrenner durchschnittlich erreicht (Quelle)?
  • 2019 wurden weltweit 2.1 Millionen E-Autos verkauft, was der Einfachheit halber hier auch gerade als Produktionswert betrachtet wird (Quelle). Die Schweiz müsste als in zwei Jahren die gesamte weltweite E-Auto-Produktion kaufen, um ihr „Soll“ zu erfüllen.
  • E-Autos sollten theoretisch über Zeit billiger werden. Oder? Ausser Komponenten werden wider Erwarten teurer, bspw. wegen Inflation, oder aber weil bspw. seltene Erden rar werden. Oder Kriege und Lieferkettenprobleme Produzenten vom Weltmarkt abschneiden.
  • Auch die Herstellung neuer E-Autos produziert CO2. Dieser Fakt müsste in die Abwägungen auch einfliessen. Insbesondere, weil die Energiewendler die ganze Übung ja primär durchziehen, um CO2 einzusparen. Ich lehne mich vermutlich gerade weit aus dem Fenster, aber ich glaube man spart Unmengen an CO2 ein, wenn man einen Verbrenner einfach noch ein paar Jahre länger fährt …
  • Jeder E-Auto-Besitzer benötigt auch eine Ladestation. Die Nachrüstung für Wohneigentümer kostet mehrere Tausend Franken. Bei Überbauungen fallen wohl Skaleneffekte an, was die Umrüstung günstiger macht. Was passiert aber mit Mietern? Wir haben unseren Verbrenner seinerzeit in der Stadt Bern draussen in der weissen Zone vor dem Haus parkiert. Keine Ladesäule weit und breit. Was kostet es, das Land im Schnellzugstempo mit Ladesäulen zuzupflastern? Würden diese freistehenden Ladesäulen nach Bedarf (in der Nacht) auch Strom aus den Autos „zurücksaugen“?
  • Haben wir überhaupt genügend Strom, um unsere neuen glänzenden E-Autos zu laden? Oder muss jedes Haus noch für mehrere zehntausend Franken eine Solaranlage installieren? Wir sprechen von 1.48 Millionen Liegenschaften (Quelle). Rechnen wir mit Vollkosten von 15’000 CHF pro Liegenschaft (am Rande: die Summe ist viel zu tief angesetzt), kostet das noch einmal 22’200’000’000 CHF. Vorteil: Damit lädt man nicht nur das E-Auto in der Garage auf (wenn es denn Mittags, am Peak, in der Garage steht), sondern versorgt auch die Wohnung an sonnigen Sommertagen mit Strom.
  • Ich bin kompletter Laie, aber wenn die E-Autobatterie nicht nur von der PV-Anlage geladen werden soll, sondern bei Bedarf von ihr auch wieder Strom zurück ins Haus geben soll, müssen nicht bereits bestehende Wechselrichter mit solchen ersetzt werden, die eine „Schubumkehr“ unterstützen?

Für grob gerechnet 110 Milliarden CHF hätten wir also nicht nur unsere Autoflotte komplett erneuert, sondern auch sichergestellt, dass jede Liegenschaft ein oder mehrere Fahrzeuge lädt (wenn die Sonne scheint). Und wir hätten natürlich „Mini-Stauseen“ in unseren Tiefgaragen, um am Abend auf unserem OLED-TV Netflix schauen zu können.

Marktwirtschaftlich wäre nun gegenüberzustellen, was Alternativen kosten, und ob die Alternative(n) rascher, und vor allem realistischer angeschafft werden könnte. Beispielsweise:

  • ein oder mehrere neue Atomkraftwerke bauen. Schätzungen reichen von 23 Mia. USD bis (von einem Energiewendler berechnet) 51 Mia. CHF.
  • das Wallis zu evakuieren, in Martigny eine Staumauer zu bauen, das Tal zu fluten und dann als gigantischer Wasserspeicher umzunutzen (sozusagen die E-Autobatterie, nur etwas grösser)

Tags: , ,
Labels: Energie, Schweiz

Keine Kommentare | neuen Kommentar verfassen

Samstag, 5. Februar 2022

Wie zwei fehlende Meter Deutschland und die Schweiz in die Stromknappheit führen

Aeby Faktencheck: Der Spur nach richtig.

Its seawall was 19 feet high. Despite warnings in a 2008 report suggesting that the plant could be exposed to a tsunami of up to 33 feet, the plant was still protected only by the existing 19-foot seawall when the tsunami struck. The tsunami that made landfall reached over 40 feet high, even larger than the earlier report had suggested was possible.

Quelle: Fukushima Daiichi Nuclear Disaster

Die damalige Mauerhöhe von 19 feet entsprechen 5.79 Meter. Die 2008 in einem Bericht empfohlenen 33 feet entsprechen 10.06 Meter. Die Tsunamiwelle war aber tatsächlich 40 feet hoch, das entspricht 12.19 Metern.

Ergo: Wäre die Mauer vor dem Unglück um 6.40 Meter erhöht worden, wären Deutschland und die Schweiz energietechnisch jetzt nicht auf bestem Weg zurück zu Schwellenländern, wo Stromausfälle an der Tagesordnung sind.

Übrigens auch ein Lehrbuchbeispiel von gescheitertem Risk Management: Selbstverständlich hätte die Erhöhung der Mauer einiges an Geld gekostet. Doch hätte man diese perfekt planbaren Baukosten den Kosten des Unglücks gegenübergestellt (u.a. ein Menschenleben wegen Radioaktivität, und 2202 Menschenleben bei der darauffolgenden Evakuierung, Evakuierung, Betriebsausfall, Engpässe in der Stromversorgung, vorzeitige Abschreibung des Reaktors, Reparaturkosten, Reputationsverlust), hätte jede Person mit gesundem Menschenverstand und minimster mathematischer Grundbildung die Variante Risiko-Mitigation gewählt.

Tags: , , , , , , , , , ,
Labels: Energie, Schweiz

Keine Kommentare | neuen Kommentar verfassen

Freitag, 7. September 2018

Video: Klimawandel einfach, aber eindrücklich visualisiert

Temperature Anomalies by Country 1880-2017

Ob das ganze jetzt menschgemacht ist oder nicht sei dahingestellt — wenn es in den letzten Jahrzehnten Anomalien gab, dann Hitze und nicht Kälte. Das Video beruht auf Messdaten, die wir in der Form erst seit etwas mehr als 150 Jahren erfassen. Ob es Perioden in der Menschheitsgeschichten gab, die ebenfalls solche heissen Anomalien aufweisen, weiss ich ebenfalls nicht.

Was ich aber weiss: Einen solchen Klimawandel gab es noch nie, als 8 Milliarden Menschen gleichzeitig auf dem Planeten gelebt haben.

Tags: ,
Labels: Energie, Geschichte, Gesellschaft, Leben, Wissenschaft

Keine Kommentare | neuen Kommentar verfassen

Sonntag, 13. März 2011

Gesucht: 6 Millionen Barrel Erdöl. Täglich.

It was far from clear where the world was going to find another two million barrels a day of new supply to meet another year of demand growth. That would be in addition to the nearly four million barrels a day of new production that must be brought on simply to replace what is lost every year in depletion.

Quelle: Why Saudi Arabia can no longer temper oil prices – The Globe and Mail

Tags: ,
Labels: Energie, Wirtschaft

Keine Kommentare | neuen Kommentar verfassen

Montag, 16. August 2010

Peak Everything

Peak water…peak oil…peak food…peak this, peak that. After so many alarms with so few fires, many people think they can put away the fire extinguishers. Higher prices draw forth more supply…and substitutes. The limits seem to recede forever.

But the threat of disaster hasn’t disappeared; it is just retreating in good order like the Tsar’s troops…waiting for the worst possible moment to strike. There is only so much arable land. There is only so much water. There is only so much energy to move food and water.

Quelle: The Rise, Fall, and Rise of Disaster

Ich warte geduldig auf diesen Moment …

Tags: , , ,
Labels: Energie, Wirtschaft

Keine Kommentare | neuen Kommentar verfassen

Mittwoch, 23. Juni 2010

Die BP-Hypokrisie

In a fight between a group of zombies and a real producer, their sympathies should be with the oil man. After all, when they drive into the filling station, it’s not the Congressional Record that they pump into their fuel tanks. And when they heat their homes, it’s not tort lawyers whom they look to for fuel. Gasoline is valuable. They know it. And they know that someone has to get it. In fact, so keen is their demand for octane, and so high is the price, that the producers are lured farther and farther away from dry land. No one would drill a mile below the water for oil unless a lot of people wanted it badly. Sooner or later, one of the rigs was bound to spring a big leak.

Quelle: The Zombies and the Oil Man

Passt doch perfekt zum Comic in der neuesten Ausgabe des Economists:

Quelle: The Economist, „KAL’s Carton“, 17. Juni 2010

Transkribiert:

Obama: „Sam! You’re addicted to oil! But it’s not too late … I can help you …“

Sam: „But we cannot waste any time …“

Obama: „We must embrace alternative sources of Energy!! You can be saved if we act now!!“

Sam: „Yeah!“

Obama: „Come on, sam!! Follow me!!

Sam: „Great!! I’ll get the car!“

Tags: , , ,
Labels: Energie, Politik, USA

Keine Kommentare | neuen Kommentar verfassen

Sonntag, 30. Mai 2010

Der grösste Erdölkonsument der Welt

Mr. Obama is not only America’s president. He also presides over the biggest single user of oil in the world – the US military. The pentagon uses twice as much oil as the entire nation of Ireland. It sends soldiers in oil-burning airplanes to places of no apparent importance where they drive around in oil-burning machines for no apparent reason.

Quelle: US Government to Kill Its Own Economy

Nun, ganz so sinnlos fahren die GIs nicht durch die Gegend, zufälligerweise sind diese ja sehr, sehr Nahe an den Erdölvorkommen stationiert, die die Armee zum Überleben zwingend benötigt.

Tags: , ,
Labels: Energie, USA

Keine Kommentare | neuen Kommentar verfassen

Dienstag, 18. Mai 2010

Wann dreht jemand „2015“?

The US military has warned that surplus oil production capacity could disappear within two years and there could be serious shortages by 2015 with a significant economic and political impact. […]

„By 2012, surplus oil production capacity could entirely disappear, and as early as 2015, the shortfall in output could reach nearly 10 million barrels per day,“ says the report, which has a foreword by a senior commander, General James N Mattis.

Quelle: US military warns oil output may dip causing massive shortages by 2015 | Business | The Guardian

Gesamtbericht: The Joint Operating Environment 2010 (PDF, 3MB)

Tags: , ,
Labels: Energie, USA

Keine Kommentare | neuen Kommentar verfassen

Samstag, 8. Mai 2010

Die Energie-zu-Kapital-Alchemie stottert

Theoretically, oil production could continue to rise if there were enough investment. For example, one could theoretically ramp up oil sands production, plus oil shale production, and maybe even add some coal to liquid production. But to do something of this sort would require a huge amount of additional capital, and this in turn would require even more debt. Dennis Meadows of „Limits to Growth“ fame has said the limiting variable in our current predicament is capital. It looks to me as if we are at this point running up against this limit, certainly from the point of borrowing for capital. Real capital, created by net energy, has likely been declining for years.

Quelle: The Oil Drum | What connections are there between debt, oil prices, and personal income?

Genau davor habe ich momentan sehr, sehr grosse Angst.

Tags: , , ,
Labels: Energie, Wirtschaft

Keine Kommentare | neuen Kommentar verfassen