Was übrig bleibt

Der verlustreiche Weg des Stroms zum Verbraucher

Herbert Niederhausen

Kurzübersicht

Was übrig bleibt - Ein aktueller Diskussionsbeitrag in der Reihe Grundlagen & Diskussion.
Eine Energieversorgung, die ausschließlich auf „erneuerbare“ Energieträger setzt, stellt keine wirkliche Alternative dar. Die Suche nach einer bedarfsbasierten, hochverfügbaren energetischen Versorgung muss auf der Basis von wissenschaftlichen Ergebnissen, frei von Indoktrination und Opportunismus erfolgen. Im Hinblick auf die Energieoptionen kann nur ein objektives und gesamtheitliches Abwägen von Für und Wider helfen, technologische Fehlentscheidungen und falsche politische Weichenstellungen zu verhindern, wie sie von einer mächtigen Lobbykratie auf den Weg gebracht wurden und werden.
Der Autor zeigt in diesem Buch auf, dass bestimmte Technologien wie beispielsweise der Windenergie­anlagenbetrieb, wegen ihres immensen stofflichen und energetischen Ressourcen-Eigenbedarfs, ihrer induzierten Emissionen, ihrer wetterabhängigen Energielieferung, ihrer geringen Effizienz und ihrer fehlenden energetischen Autarkie lediglich sub-suboptimal sind.
Dem Leser wird es ermöglicht, die Darlegungen differenziert zu überprüfen, sich dadurch eine eigene Meinung zum Thema zu bilden und eine solide Einschätzung zu treffen.
ISBN: 978-3-944101-44-6
Veröffentlicht: 16.02.2017, 1.. Auflage, Einband: Hardcover, Abbildung und Tabellen: zahlr., viele farbig, Seiten 154, Format DIN A4, Gewicht 700 kg
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9783944101446

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Herbert Niederhausen

Was übrig bleibt

Der verlustreiche Weg des Stroms zum Verbraucher

184 Seiten. Hardcover. DIN A4. Mit Lesebändchen. Zahlreiche Abbildungen, viele davon farbig. Preis: 49,80 Euro. Rhombos-Verlag, Berlin 2017.
ISBN: 9783944101446


Was übrig bleibt
Eine Energieversorgung, die ausschließlich auf „erneuerbare“ Energieträger setzt, stellt keine wirkliche Alternative dar. Die Suche nach einer bedarfsbasierten, hochverfügbaren energetischen Versorgung muss auf der Basis von wissenschaftlichen Ergebnissen, frei von  Indoktrination und Opportunismus erfolgen. Im Hinblick auf die Energieoptionen kann nur ein objektives und gesamtheitliches Abwägen von Für und Wider helfen, technologische Fehlentscheidungen und falsche politische Weichenstellungen zu verhindern, wie sie von einer mächtigen Lobbykratie auf den Weg gebracht wurden und werden.
Der Autor zeigt in diesem Buch auf, dass bestimmte Technologien wie beispielsweise der Windenergie­anlagenbetrieb, wegen ihres immensen stofflichen und energetischen Ressourcen-Eigenbedarfs, ihrer induzierten Emissionen, ihrer wetterabhängigen Energielieferung, ihrer geringen Effizienz und ihrer fehlenden energetischen Autarkie lediglich sub-suboptimal sind.
Dem Leser wird es ermöglicht, die Darlegungen differenziert zu überprüfen, sich dadurch eine eigene Meinung zum Thema zu bilden und eine solide Einschätzung zu treffen.

Inhalt
Windenergieanlage: Ressourcen-, Energiebedarf • CO2-Emission • Verfügbarkeit • Erntefaktor • Effizienz •energetische Autarkie • Redispatch • Strommix • Kosten.
Power to gas (Wasserstoff H2): Erzeugung • Wasser-Elektrolyseur • Transport • Speicherung • Nutzung • Mobilität • Einspeisung ins Erdgasnetz • Stromerzeugung • Effizienz • Kosten.
(Methan CH4): Erzeugung aus H2 und CO2 • Einspeisung ins Erdgasnetz • Effizienz • Kosten.
Power to gas (H2) to power: Brennstoffzelle • Stromerzeugung • Effizienz • Kosten.
Power to gas (CH4) to power: Methanisierung • Stromerzeugung • Effizienz • Kosten.
Strom: Grundlast • Mix • Spitzen • Kosten.

Zielgruppen
•    Alle Interessierten, insbesondere die Skeptischen und Hinterfragenden
•    Verantwortliche in Forschung, Entwicklung, Anlagenbau, Genehmigung
•    Regierungschefs (w/m), Fachpolitiker / Abgeordnete (w/m)
•    Fachdienste nachgeordneter Bundes-/Landesministerien und -behörden
•    Umweltorganisationen, Glaubensgemeinschaften, Gewerkschaften
•    Journalisten / Redakteure (w/m) der Informationsmedien aller Art
•    Studierende, Auszubildende, Schüler (w/m)

Autor
Herbert Niederhausen absolvierte zwei separate Studiengänge in den Ingenieurwissenschaften: Elektrische Energietechnik sowie Allgemeine Elektrotechnik / Messen, Steuern, Regeln | Studium der Werkstoffkunde, Verbindungstechniken, Schweißtechnik. Ehemals tätig als Diplomingenieur in der industriellen Forschung, Planung, Bauleitung,  Inbetriebnahme der Leittechnik für Neuanlagen sowie modernisierte Groß- und Industriekraftwerke der etablierten Art.

Zur Reihe “Grundlagen & Diskussion”

In der Reihe “Grundlagen & Diskussion” werden Forschungsarbeiten, wissenschaftliche Veröffentlichungen und – auch konträre – Standpunkte zu aktuellen Themen aus Forschung und Politik publiziert und zur Diskussion gestellt. Die einzelnen Veröffentlichungen in dieser Reihe stehen für sich und geben die Standpunkte und Argumente der einzelnen Autoren wieder. Die Veröffentlichungen sollen die Diskussion anregen, zu einem Erkenntnisgewinn beitragen und eine Hilfestellung bei Entscheidungen bieten.

Inhaltsverzeichnis

1          VORWORT                                                                                                 7

Dank 9

Teil I                                                                                                                11

Windenergieanlagenbetrieb – Was übrig bleibt  vom politisch geleiteten unvernünftigen Interesse                                                                                 11

1          Windenergieanlagenbetrieb in Deutschland                                                 13

1.1        Subventionierung und Förderung...................................................................... 18

1.1.1     Kernenergie                                                                                                   18

1.1.2     Windenergie 1**                                                                                             19

1.1.3     Windenergie 2***                                                                                            19

1.1.4     Photovoltaik****                                                                                              19

1.1.5     Alle EEG-Anlagen*****                                                                                   20

1.1.6     Höhe der jährlichen Subventionierung bzw. Förderung                                 20

1.1.7     Zur angeblichen Kohlesubventionierung                                                        20

1.2        Ressourcen, Energien, Emissionen.................................................................. 21

1.2.1     Komponenten und Massen einer Windenergieanlage                                   22

1.2.2     Bewehrung für ein WEA-Fundament                                                             23

1.2.3     Die WEA-Turmkopfmasse im Vergleich                                                         24

1.2.4     Die WEA-Gesamtmasse im Vergleich                                                           25

1.2.5     Leistungsspezifische Masse (kg/kW) und massespezifische Leistung (kW/kg)   von Antrieben, Kraftwerken, Anlagen im Vergleich                                        26

2          Aufwand vs. Nutzen                                                                                   28

2.1        Fakten, statt politisch korrekte Täuschung........................................................ 28

2.2        Beispiel-WEA: Ressourcen und Emissionen..................................................... 29

2.3        Die Energie-Gesamtbilanz für eine 7,5-MW-WEA:........................................... 30

2.4        Der Erntefaktor EF............................................................................................ 31

2.5        Energetische Amortisationszeit tA..................................................................... 31

2.6        Die energetische Autarkie EAut........................................................................... 31

2.7        CO2-Emissionen als Folge der monetären Investition....................................... 32

2.7.1     CO2-Analogien                                                                                               33

2.8        Masse aller WEA‘ im Vergleich......................................................................... 34

2.9        Die Effizienz der WEA‘...................................................................................... 34

3          Von potenzieller zur elektrischen Energie                                                    35

4          Strom                                                                                                       36

4.1        Grundlaststrom.................................................................................................. 36

4.2        „Atom- und Kohleausstieg“................................................................................ 36

4.2.1     Die Folgen                                                                                                      37

4.3        Engpassmanagement / Redispatch.................................................................. 37

5          Photovoltaik                                                                                              40

5.1        PV-Strom aus dem erdnahen Orbit................................................................... 41

6          „Atomausstieg“ und „Energiewende“                                                           43

7          CO2-Emissionen                                                                                        46

7.1        Was bleibt............................................................................... 46

8          Das Zwei-Zonen-Land                                                                                47

Was helfen würde............................................................................. 49

8.1.1     Neues zum Stromtransport                                                                            50

9          „Extrablatt“                                                                                                51

10        Was übrig bleibt                                                                                        52

10.1     „Grüne“ Kernenergie............................................................ 52

Teil II                                                                                                               55

Power to gas und power to gas to power – was übrig bleibt                          55

1          Strom zu Wasserstoff (H2)                                                                         57

1.1        Gaserzeugung durch Strom – Alternativen, die keine sind............................... 58

2          Die Wasserelektrolyse                                                                               60

2.1        Der Wasser-Elektrolyseur................................................................................. 60

2.2        Die Enthalpie H................................................................................................. 63

2.2.1     Die Bildungsenthalpie DH                                                                              63

2.3        Das Mol............................................................................................................. 64

2.3.1     Das Molvolumen                                                                                            64

2.4        Die relative Atommasse, die molare Masse...................................................... 64

2.5        Die stöchiometrische Zahl................................................................................. 65

2.6        Die Mengenberechnung.................................................................................... 66

2.7        Nutzen und Aufwand......................................................................................... 67

2.7.1     Elektrolyse und Elektrolyseure                                                                       67

2.7.2     Alkalische Elektrolyse                                                                                    68

2.7.3     PEM-Elektrolyse                                                                                            69

2.7.4     Hochtemperatur-Elektrolyse                                                                          70

2.8        Strom zu Wasserstoff (H2)..................................................................... 72

3          H2-Transport und -Speicherung                                                                  73

3.1        Transport- und Speicherinfrastruktur......................................................... 73

3.1.1     H2-Transport                                                                                                  73

3.1.2     H2-Speicherung                                                                                              74

3.1.3     H2-Speicherarten                                                                                           74

3.1.4     Tankformen und -volumina für mobile H2-Speicher                                       74

3.2        Wasserstoff-Einspeisung ins Erdgasnetz.......................................................... 76

3.3        Wasserstoffverflüssigung.................................................................................. 77

4          Rückverstromung von Wasserstoff (H2)                                                      78

4.1        Rückverstromung mittels Kraftwerken............................................................... 78

4.2        Rückverstromung mittels Brennstoffzelle.......................................................... 79

4.2.1     Die PEM-Brennstoffzelle                                                                                81

5          Die katalytische Methanisierung von Wasserstoff                                        83

5.1        Die vollständige Verbrennung von Methan (CH4):............................................ 85

5.2        Ein grünes Paradoxon....................................................................................... 85

5.2.1     Zu schlechter Letzt:                                                                                        87

5.3        ParadoxonPlus.................................................................................................... 87

6          Rückverstromung von Methan (CH4)                                                          90

7          Implementierungsmöglichkeiten von Power to Gas
bzw. power to gas to power                                                                       92

7.1        Power to Gas to Power zur Bereitstellung von elektrischer Regelleistung........ 92

7.2        Wasserstoffgestehungskosten.......................................................................... 92

7.2.1     Markt-Preise für Flüssigwasserstoff (LH2)                                                     93

7.3        Power to Gas und Power to Gas to Power für das Lastmanagement............... 94

7.4        Power to Gas und Power to Gas to Power im Bilanzkreis der „Erneuerbaren“. 94

8          EEG-Umlage, Stromsteuer, Netznutzungsentgelte, Wasserkosten               96

8.1        EEG-Umlage..................................................................................................... 96

8.2        Stromsteuer....................................................................................................... 96

8.3        Netznutzungsentgelte........................................................................................ 96

8.4        Wasserpreis...................................................................................................... 96

9          Wasserstoff und Mobilität                                                                           97

9.1        Historie und Gegenwart..................................................................................... 97

9.1.1     Kraftfahrzeugbetrieb                                                                                      97

9.1.2     Energienutzung, Fahrstrecke und -preis im Vergleich                                   98

9.2        Der ökologische „Pferdefuß“............................................................................. 99

10        Was übrig bleibt                                                                                       109

11        Die letzte Seite                                                                                        111

11.1     Bäume, CO2-Umwandler und -speicher.......................................................... 111

11.2     Fakten statt erneuerbare Emotionen............................................................... 112

11.3     Die Quintessenz.............................................................................................. 113

12        Nachwort                                                                                                114

Anhang A                                                                                                         115

A1        Physikalische Größen..................................................................................... 116

A2        Zehnerpotenzen und Vorsatzsilben................................................................. 117

A3        Griechisches Alphabet.................................................................................... 118

A4        Rechenzeichen................................................................................................ 119

A4.1     Reaktionsrichtung............................................................................................ 119

A5        Windleistung (PW)max. und Rotorleistung (PR)theor.
bzw. Betriebsleistung (PB)real    einer 2,3-MW-WEA......................................... 120

A5.1     Windgeschwindigkeit, Windstärke................................................................... 121

A5.2     Windhöffigkeit auf der Britischen Insel............................................................ 122

A5.2.1  WEA-Daten für die Britische Insel (31.12.2015)                                          123

A5.3     WEA-Daten für das windreiche Norwegen (2015).......................................... 123

A6        Wind Onshore................................................................................................. 124

A7        Wind Offshore................................................................................................. 125

A8        Alkalische Elektrolyse...................................................................................... 126

A9        PEM-Elektrolyse.............................................................................................. 127

A10      Hochtemperatur-Elektrolyse (SOEC).............................................................. 127

A11      Wasserstofftransport....................................................................................... 128

A12      Flüssiger Wasserstoff (LH2)............................................................................ 129

A13      Flüssiggasspeicherung (LNG)......................................................................... 130

A14      Erdgasnetz und Wasserstoffeinspeisung........................................................ 131

A15      Katalytische Methanisierung........................................................................... 132

A16      CO2-Quellen.................................................................................................... 133

A17      Verwendetes Schrifttum.................................................................................. 134

A18      Sachwörter und Personenverzeichnis............................................................. 136

A20      Abbildungen.................................................................................................... 142

A21      Tabellen........................................................................................................... 144

A21      Tabellen........................................................................................................... 144

A22      Geschätzte Gesamtkosten [für den Sektor Stromerzeugung]......................... 146

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