29.5.2013Energie für Deutschland1 Dr. Steinbock, Schulstr. 29 76351-Linkenheim-Hochstetten ---------- 35 Jahre Nukleare Sicherheitsforschung 40 Jahre Heizen

29.5.2013 Energie für Deutschland 1

Energie für Deutschland

Dr. Steinbock, Schulstr. 2976351-Linkenheim-Hochstetten

----------35 Jahre Nukleare Sicherheitsforschung

40 Jahre Heizen in einem 5-FamilienhausMitglied in: KTG, DPG, Haus und Grund eVWebseiten: www.waermebrunnen.de www.dd-fusion.de

Inhalt: Energieformen, Primärenergien, Efemere Energien, UmweltfolgenVorschläge für energiepolitische AktionenPrivate Energiepolitik: Heizungstechniken, Treibstoffe

Konfuzius, was er als Herrscher tun würde: Ich würde den Sprachgebrauch verbessern!Warum? Wenn die Worte nicht stimmen, dann ist das Gesagte nicht das Gemeinte.Dann gedeihen die Werte nicht. Gedeihen die Werke nicht, so verderben die Sitten und Künste.

http://www.waermebrunnen.de/

http://www.dd-fusion.de/


Meine Kompetenz als Physiker

1968: Diplom in Beschleunigerphysik, Kernforschungszentrum Kalrsruhe (KfK)

1972: Dr. rerum naturae in Beschleuniger-Physik, KFK-Beircht 1636

1973: Projekt Schneller Brüter, Brennstabmodellrechnungen

1978: Delegation nach Cadarache/fr. , Nachuntersuchung von Unfall-Experimenten

1985: Aufbau eines Tomografen für bestrahlte Brennstäbe

1989: Aufbau eines Material-Tomografen am Kernforschungszentrum Karlsruhe

1992: Auswertung von Experimenten zu Unfallfolgen für LWRs

1994: Bildverarbeitung von gerissenen Brennstabhüllen

2001: Endoskopie von Versuchen mit Brennelementen bei Kühlungsausfall

Seit 1974 als Mitglied der KTG: Besuch der WAA in Cap de la Hague,

Gorleben-Schacht -840m, einige KKWs, 2xNAGRA-Felslabor, URENCO


Meine Kompetenz als Hausmeister, Selbstschrauber,..

Seit 1967: Auto-Selbstschrauber am Fiat-500,R4,R21,DB-190,Logan-MCV

(Ventilspiel, Zünd/Glühkerzen, Achswellen,...)

Seit 1978: Hausmeister (Rolladen, Heizkörper, Fußböden, Decken, (Elektro-)Installation, Garten, Lüftung, Möbel) im eigenen Haus mit Werkstatt (Dreh- und Fräsbank aus China, Metall- und Holzbearbeitung)

Seit 1985: Betrieb von Luft/Wasser-Wärmepumpen für Hausheizung und Warmwasser (Brunnenbohren, Steuerung, Hydraulik)

Seit 1996: Bau von Liegerädern


Energie ist die Grundlage unseres Wohlstandes

Lebensmittel, Wärme, Licht, Bewegung, Werkstoffe sind oder benötigen Energie


durchschnittlich beanspruchte Leistung an Primärenergie in verschiedenen Ländern [Watt/Kopf]Einordnung: 5,5 kW ~ 55 x 100-Watt-Lampen

1 Ver. Arab. Emirate 21.610 Klimatisierung!2 Norwegen 12.610 Stromheizung!3 Kanada 12.252 Strompreis:~9 ca-cent4 Singapur 11.7745 USA 10.460 Auto,Klimageräte!6 Kuwait 10.1017 Belgien / Luxemburg 7.858 Autobahnbeleuchtung !8 Australien 7.6729 Niederlande 7.31410 Schweden 7.20811 Finnland 6.79612 Neuseeland 6.34513 Frankreich 5.76114 Republik Korea 5.76115 Deutschland 5.54916 Schweiz 5.48217 Österreich 5.38918 Japan 5.309


Primärenergien

Kohle Erdöl

Uran Wasserkraft Sonnenstrom Windstrom

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Energie-Erntefaktor (EROIE)=Energiegewinn/investierte Energie


Energieverbrauch in .de: ~500 Mio. t SKE~6 Tonnen Kohlenstoff

pro Einwohner !davon ~30%

Haushalts-Verbrauch1 SKE=8141kWh:

oder als 70 Gramm Kernbrennstoff:


Energieverbrauch in SKE in Deutschland 2010:~500 Mio. Tonnen „SKE“ = Öl, Gas, Uran, Holz , Kohle, hier z.B. Braunkohle:

In Garzweiler füttern Braunkohlebagger das Kraftwerk Frimmersdorf (4x KKP I+II) mit sechs Güterzügen Kohle pro Stunde, Grubentiefe: ~ 200 Meter, rechts: Abraumhalde mit Windrädern)

Welt: Energieverbrauch 2010 : 13 Mia. to SKE,Davon 4 Mia. to Kohle

China: 2 Mia. Tonnen Kohle/Jahr200 Mio. to Flözbrände/Jahr


Ausgangswert im Jahr 1850: ~250 ppm, heute: > 400 ppm, Anstieg pro Jahr: 2 ppm, 2100: 500 ppm ?

Es geht aufwärts: CO2-Gehalt der Luft in Hawai bis Ende 2008


Beim Verbrennen von Kohlen(wasserstoffen) entsteht CO2. Das CO2-Endlager ist die Lufthülle der Erde.

Pro Jahr setzen wir in Deutschland 160 000 000 solcher „CO2-Ballone“ frei.Weltweit sind es 40 000 000 000 Ballone! (Bild von Heißluft-WM 1987 in Japan)

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Aus: http://www.klimadiagramme.de/Europa/Karlsruhe/ka_temp_monate.htm Mittlere Erwärmung um 0,4° seit 1800. Natürlich? CO2? Staub? Wärme-Inseleffekt?

http://www.klimadiagramme.de/Europa/Karlsruhe/ka_temp_monate.htm

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CO2 und „Erdtemperatur“

P ~ 6x10-8 Watt/qmK4

Psonne

~1300 Watt/qm

Perde

~450 Watt/qm

An den Polen ist Psonne

~0

Am Äquator ist P>450 Watt/qm

→ Winde, horizontal, vertikal

Wolkenbildung, Niederschläge,

Ozeanströme,....

Speichereffekte: Sand, Wasser,

Fels, Wälder,...

→ Modelle bleiben zu einfach!

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Der CO2-„Treibhaus“-EffektSinnigerweise wird CO2 in Gewächshäusern als gasförmiger Dünger verwendet, weil Pflanzen damit besser wachsen. Die Temperaturerhöhung im Treibhaus wird dagegen durch die Verhinderung der freien Konvektion und Abstrahlung durch die Glaswände bewirkt.

Der Vergleich der mittleren Oberflächentemperaturen auf Erde und Mond (gleiche mittlere Sonneneinstrahlung!) zeigt, daß die Klimamodelle viel zu einfach sind (http://www.eike-klima-energie.eu/news-cache/allgemeine-klimatheorie-erwiderung-auf-kommentare/). Eisbohrkerne zeigen, das CO2-Anstiege NACH einer Temperaturerhöung auftreten. Die Löslichkeit von CO2 in Wasser liefert dafür die einfache Erklärung.Weitere Informationen auf:http://www.wahrheitssuche.org/treibhaus.html

→ Ich bin ein „Klimaskeptiker“

http://www.wahrheitssuche.org/treibhaus.html




Schlüsselparamter von Kraftwerken

Wirkungsgrad : Primärenergie/elektrische EnergieJahresverfügbarkeit: Wärme-KW~0,85, Wasser-KW~0,5, Wind-KW~0,2, Licht-KE~0,1Minimale Verfügbarkeit: 0,9 0,9 0 0Wartungskosten (€/kWh)Brennstoffkosten (€/kWh)Steuerbarkeit (Lastfolgebetrieb) + + - - -


600 Mia. KWh-Strom ~ 225 Mio. Tonnen SKE ~45% der Primärenergie für Strom


Kraftwerke EXtrahieren Strom aus PrimärENERGIE

1. Hauptsatz der Thermodynamik: Energie = Exergie + Anergie = Konstant 2. Hauptsatz der Thermodynamik: Entropiezuwachs > 0 (*) oder der Carnot-Wirkungsgrad jeder Wärmemaschine = Tu / ( To – Tu) < 1To, Tu : Temperatur des heißen und kalten Speichers in Kelvin=273+°C * Entropie= Unordnung,

Kraftwerkwirkungsgrad hängt ab von der Temperatur der Verbrennung

Energie wird im Kraftwerk getrennt in:Exergie+Anergie (Dampf+Kühlwasser)

Strom ist (fast) reine Exergie Abwärme ist (fast) nur Anergie


Investitionskosten für Kraftwerke (Quelle: Bericht Nr. 4 des IER der Uni Stuttgart

Minimale Größe[MW]

1kW100

100015001kW1kW1MW1W

1kW1kW

„Tyrannei“Der

Kritischen Masse


Primärenergiekosten für Kraftwerke (Quelle: Bericht Nr. 4 des IER der Uni Stuttgart


SKE-Preise der BAFA: 100€/SKE → 3,3 cent/kWh-Steinkohle-BrennstoffkostenPalette Steinkohle bei Ebay: 270€/SKE


Vergleich der Energiesteuersätze Benzin : 65,45 ct/l (etwa 7,3 ct/kWh)

Diesel bzw. Gasöl: 47,04 ct/l (etwa 4,7 ct/kWh)

Flüssiggas (LPG) als Kraftstoff: 8,96 ct/l, (etwa 1,29 ct/kWh)

Erdgas (CNG) als Kraftstoff: 18,03 ct/kg (etwa 1,39 ct/kWh)

Schweres Heizöl: 13,00 ct/kg (etwa 1,19 ct/kWh)

Steuer bei Erzeugung von elektrischem Strom oder Wärme (2006):

Heizöl: (0,2-0,62) ct/kWh

Erdgas: 0,55 ct/kWh

Flüssiggas: 0,43 ct/kWh

Kohle: 0,12 ct/kWh

Uran235: 0,6 cent/kWh


Energiequelle relatives Sterberisiko (Tote per TWh)

Coal (elect, heat,cook –world avg) 100 (26% of world energy, 50% of electricity) Coal electricity – world avg 60 (26% of world energy, 50% of electricity)Coal (elect,heat,cook)– China 170Coal electricity- China 90 Coal – USA 15Oil 36 (36% of world energy)Natural Gas 4 (21% of world energy)Biofuel/Biomass 12Peat (Torf) 12Solar (rooftop) 0.44 (0.2% of world energy for all solar)Wind 0.15 (1.6% of world energy)Hydro 0.10 (europe death rate, 2.2% of world energy)Hydro - world including Banqiao*) 1.4 (about 2500 TWh/yr and 171,000 Banqiao dead)Nuclear 0.04 (5.9% of world energy)

Quelle: Artikel auf nextbigfuture.com, * Dammbruch in China




Rohstoff-Reichweite für Nuklearenergie

Uran+Thorium:>1000 Jahre

Uran aus dem Ozean: ~ 150 €/kg,Flußeintrag>>aktueller Verbrauch

Wasserstoff (+Li,Be,B): >106 Jahre


Endlager Gorleben(KTG-Exkursion im Jahre 2005)

Abteufung im Gefrierverfahren mit Schacht-Betonierung→ kein WasserzutrittHebung ~10 Meter in 1 Mio. Jahrefossile Laugennester und Salzstocksind ~300 Mio. Jahre altNaCl ist plastisch und schließt Hohlräume in <100 Jahren


Webseiten zur Abfallentsorgung

Www.nagra.ch

http://de.wikipedia.org/wiki/Naturreaktor_OkloWww.nagra.de

http://Www.nagra.ch/

http://de.wikipedia.org/wiki/Naturreaktor_Oklo

http://de.wikipedia.org/wiki/Naturreaktor_Oklo

http://Www.nagra.de/


Large intensities of MeV particles and strong charge ejections from laserinducedfusion in ultra-dense deuteriumF. Olofson1, A. Ehn2, J. Bood2, L. Holmlid1

1 Department of Chemistry and Molecular Biology, University of Gothenburg, SE-412 96Göteborg, Sweden2 Combustion Physics, Department of Physics, Lund University, SE- 221 00 Lund, Sweden

D(-1): Deuteriumphase mit 1029 cm-3

Gemessen: supraleitend und supraflüssig


Eine Energiepolitik für Deutschland

7.1 Freie Energiemärkte

Die politischen Markteinschränkungen (EEG,ENEV, WärmeschutzV) werden aufgehoben.

7.2 Marktkontrolle

Die Bundesnetzagentur reguliert den Netzzugang NUR nach physikalisch-technischen Regeln (Lastprofile, Lastdynamik)

7.3 Freie Energieforschung

Die Deutsche Energieagentur fördert ALLE Energietechnologien

7.4 Efemere Energien

Efemere Stromanbieter sind an den Kosten des Speicherbaus, den Netzbaukosten und den Kosten der Schattenkraftwerke zu beteiligen


Moderne Häuser brauchen Heizung undWarmwasser. Wärmedämmung spart Energie, aber benötigt kontrollierte Lüftung.Im Folgenden meine privaten Aktionen in Sachen Energie

Hausklima

Heizung

Lüftung

Warmwasser


Preisverlauf für Brennstoffe2002: Preisband 30-40€/100 Liter, aber in 2012: Anstieg bis 95€/100 LiterDer Ölpreis ist ein Marktpreis, weil die Weltbevölkerung mehr Energie braucht!Das „Spekulations“geschrei ist Volksverdummung!Öl-Heizkosten 02-12 verdreifacht!Euphorie für neuartige Heizungen: Holz, Biomasse, Erdwärme, Wärmepumpe


Raumheizung am Beispiel desWarmluftofens:Feuer wandelt chemische Energie in Wärme: C+O2 → CO2Heiße Eisenrohre heizen dieRaumluft, die nach oben steigtWirkungsgrad ist schlecht,Weil Feuergase und Warmluft Nur von „allein“ aufsteigen:Wirkungsgrade < 80%


Thermodynamischer Wirkungsgrad einer Gebäudeheizung:

Temperatur des kalten Speichers, Außenluft: -10° = 263 KelvinTemperatur des warmen Speichers, Drinnen: +20°= 293 KelvinDifferenz: Delta-K = 30 KelvinHeizlast = 10 kW Die ideale Carnot-Maschine braucht dafür nur 1 kW Exergie (=Strom)

Jede Heizung, die mehr als 20% Exergie benötigt, verschwendet Exergie, weil jeder fossile Brennstoff im Kraftwerk zwischen 30 und 58% Strom erzeugen kann.Wer mit Strom (100% Exergie) direkt heizt, verschwendet 90% der Exergie!

Beispiel: 1 cbm Erdgas ergibt ~9 kWh Heizwärme im Gaskessel In einem GuD-Kraftwerk werden daraus 5,8 kWh Strom,

damit kann eine Wärmepumpe (COP=5) 29 kWh Wärme bereitstellen

Es ist Volksverdummung, die Gasheizung oder die Pelletheizung „ökologisch“ zu nennen, denn Exergie wird verschwendet.Weiterführender Link: http://www.lowex.info/Berlin_2007/06_Schmidt_Exergeibewertung.pdf

http://www.lowex.info/Berlin_2007/06_Schmidt_Exergeibewertung.pdf


Mit Erdwärme Heizen mit einer WärmepumpeVorteile: fast überall möglich, erprobte Technik: Brunnenbau oder normaler Tiefbau, einfache BohrtechnikJoule-Thomson-Kälteanlage (Kühlschrankprinzip, Luftpumpe)

Grundwasser Kältemittel Heizung/Warmwasser (3 Kreise)Kältemittel im Erdkreis Heizung ( Direktverdampfung)


JahreszeitlicherTemperaturverlaufIm Freien FeldAls Funktion der Tiefe.

Ab 6 Meter TiefeSchwankt die Temperatur max. +-1°Um einen Mittelwert.

In Hochstetten hatDas Grundwasser Im Oktober +13,6°!

Wenn möglich, ist ein GrundwasserbrunnenDie beste WärmequelleFür eine Wärmepumpe:Aktivierung des solarenWärmespeichersErdreich + Grundwasser


Grundwasser-Wärmepumpe in der Rheinebene (Linkenheim):Förderbrunnen: 13°, 4 cbm/h, 10m tiefSchluckbrunnen: 9°, 10m tief, 15 m EntfernungHeizwasservorlauf: 40°, 5 cbm/hHeizrücklauf: 36° → ~20 kW (thermisch)Verdichter+Pumpen: 5 kW(elektrisch) ~ 1€/Stunde (aktueller EnBW-Wärme-Tarif)Wärmekosten (10/12): 5 cent/kWh (thermisch)Zum Vergleich Öl: >~10 cent/kWh


Brunnenrohr DN-200Mit Sandfilter aus

Aluminium-LochblechSchluckbrunnen,

10 Meter tief,Grundwasser bei -7 Meter

Brunnen für Wärmepumpen


20 kW Wärmepumpe mit Steuerung


Energie-Wahrheiten

1. Energie ist eine Konstante und nicht „erneuerbar“

2. Der Verbrauch von Exergie~Strom wird wachsen

3. Exergieträger müssen speicherfähig sein

4. Energiesteuern und -abgaben machen unfrei


Vielen Dank fürs Zuhören


Zukunftsenergien?

Gashydrate: Gewinnungsmethoden nicht entwickelt, Gefahrenpotential apokalyptisch:Methan ist als Treibhausgas 21- mal effektiver als CO2!

Wasserstoff hat nur als Nuklearbrennstoff Bedeutung

Brennstoffzelle nutzt nur Sekundärenergie mit kleinem Gesamtwirkungsgrad

Wind zu teuer, Jahresnutzungsgrad < 0,17

Sonne extrem teuer, nachts/winters nicht verfügbar, JNG<0,2

Holz(pellets) Abfallprodukt, preiswert, nachhaltig verfügbar

Erdwärme : fast überall, jederzeit, nachhaltig verfügbar(100 Meter) Investition noch teuer! Können wir das Ändern?

ja, (fast) jeder Hausbesitzer kann das ändern!


Erdwärmekraftwerk Larderello in bewegt die italienische Bahn!„Tiefe“ Geothermie (tGt > -100 Meter, meistens 2000-5000 Meter tief), sehr begrenzt: Lardarello/I, Hawaii, Island, Kalifornien, Philippinen

Erdwärmekraftwerke „the Geysirs“ in USA/CA (Sankt-Andreas-Verwerfung)Oberrhein-Graben: Soultz im Walde, Bruchsal (120° in -1000 Meter), Basel

Vorteil: ganzjährig, ganztägig verfügbar

Nachteile: unausgereifte Technik -> Teuergeringer Exergieinhalt: Viel Abwärme für wenig Exergie 10:1 !Erdbebengefahr: Basel (Erdbeben 06/07), Staufen im Breisgau


Erdwärme zum Heizen und zur Stromerzeugung in Deutschland:

Oberrhein-Graben: Landau, Bruchsal (120° in 2500 Meter Tiefe), UrachMünchen-UnterhachingNachteile: unausgereifte Technik ->

Teuer (15-20 €cent/kWh nach einer Studie)bis jetzt nur an wenigen Orten

wirtschaftlich: The Geysirs USA/CA

Temperaturverteilung in 2 km Tiefe


Solares Wärmeangebot und Heizbedarf während des Jahres:Solare Wärme kann Heizung+WW nicht ganzjährig decken.


Histogramm des relativen Heizbedarfs: nur an 24 Tagen im Jahr ist mehr als 50% der Maximalleistung nötig,Eine 5 kW-Luft-Wärmepumpe kann im EFH meistens 67% Jahresheizwärme liefern!

63 / 130 ~ nur 1/3 Heizarbeit mit mehr als 50% Leistung


Flache Geothermie oder Nutzung der Anergie des Erdreichs Anergiequellen für Wärmepumpen:Luft Erdreich (vergrabene Soleleitung oder KG-200 Luftrohr in > 1 Meter Tiefe)Abwasserrohre Tiefensonde (~ 50 Watt/Meter Wärme)Grundwasser ( in Hochstetten: +13,4° in 6-8 Meter Tiefe)Direktverdampfung im Erdreich (1-2 Meter Tiefe)

FlächenkollektorFörder+Schluckbrunnen


Strompreise in Europa und Strompreiszusammensetzung inDeutschlandFür NT-Strom: 2c€/kWh Erzeugung, Endpreis 15c€


„Aus der Mühle schaut der Müller, der so gerne mahlen will; stille wird der Wind und stiller und die Mühle stehet still, so ist‘s immer, wie ich finde, rief der Müller voller Zorn, hat man Korn, so fehlt‘s am Winde, hat man Wind, so fehlt‘s am Korn.“

(W. Busch)


Irrweg Nr. 1: Gas/Diesel-Blockheizkraftwerk (Senertec-Dachs etwa 20000 Euro)Vorteil: erzeugt Strom und Wärme aus Gas/Diesel oder PflanzenölNachteil: nur wirtschaftlich infolge Förderung (wie lange noch?) bei mindestens 6000 Betriebsstunden

Der DACHS ist ein kleiner Gas- oderDieselmotor mit einem 5 kW Strom-Generator.Das Kühlwasser wird in der Heizungsanlage umgepumpt und liefert 10 kW Wärme.Damit wird 90% der Energie desBrennstoffes genutzt,Aber wenn das Gerät nicht mindestens 6000 Stunden genutzt wird, ist esUnwirtschaftlich, Gründe:Wartung (Ölwechsel !)Zinskosten, AmortisationAuch wenn der Generator zusätzlich eineWärmepumpe antreiben sollte (BHKW-WP)Ist das nicht besser als ein modernes GuD-Kraftwerk mit 58% Wirkungsgrad undEiner Wärmepumpe allein


Kohlenwasserstoffe (KW) sollten nicht mehr verbrannt werden, selbst wenn der

Klimaeffekt des CO2 marginal ist. Kohlenwasserstoffe sind als

Chemierohstoff viel wertvoller.Mögliche Lösungen:

Nuklear (Uran,Thorium,Wasserstoff)Wasserkraft, Erdwärme,Biomasse

Sonnen- und Windstrom


Info-Seiten zur Energiepolitik

Www.Eike-klima-energie.eu Www.buerger-fuer-technik.de Www.Kernenergie.de Www.windwahn.de Www.Energie-Fakten.de http://ag-energiebilanzen.de

http://Www.Eike-klima-energie.eu/

http://Www.buerger-fuer-technik.de/

http://Www.Kernenergie.de/

http://Www.windwahn.de/

http://Www.Energie-Fakten.de/

http://ag-energiebilanzen.de/


Zentral/Dezentral, Lösungen für verschiedene Bedürfnisse

Bedarf zentral Mischung dezentral

Wärme Fernwärme Gasheizung Öl/HolzheizungMobilität Bahn Auto, Flugzeug Fahrrad, FußwegLicht E-Werk Gas/KerzenlichtMech. Arbeit E-Werk Treibriemen Tretmühle, Handarbeit

Zentral → große Investition in Netzwerke → natürliche Monopole → AbhängigkeitDezentral → individuell anpaßbar, aber höhere spezifische Kosten, Reichweite?,

Speicher?,

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Fakten zur Erdwärme

1. Der Wärmefluß an die Oberfläche beträgt 0,064 Watt/m. Deshalb kühlt ein Geothermiekraftwerk in Deutschland das tiefe Wärmereservoir ab und führt zu Erdbeben.2. Wegen der niedrigen Eingangstemperatur von ~120° benötigt ein Geothermie-Kraftwerk sehr viel Kühlwasser, mehr als jedes fossile oder Kernkraftwerk.



KTG-Ausflug zum Kraftwerk Kaprun in .at im Oktober 2007:Wie lange noch müssen wir im Winter heizen?

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