von Dieter Böhme, Physiker
Können Windräder die Energiewende stemmen? Der geneigte EIKE-Leser weiß: Nein, denn schon die Leistungsdichte ist viel zu gering, um ein nationales Energienetz, das neben 82 (84?) Millionen Einwohnern auch noch eine der leistungsfähigsten Industrien der Welt versorgen muß, am Laufen zu halten.
Unser Unterstützer, Physiker Dieter Böhme, der auch in Gera zu Gast war, klärt über die technischen und physikalischen Gegebenheiten auf.
Teil 3
Windräder
Hier können Sie die ganze Datei herunterladen. Windräder bremsen Wind_V2
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„Schuster, bleib bei Deinem Leisten.“
Diese etwa 2400 Jahre alte Weisheit sollten vor allem die beherzigen, die noch nie eine Arbeit in einer Fachzeitschrift zu einem Thema verfasst haben, sich aber berufen fuehlen, zu diesem Thema einen Uebersichtsartikel anzufertigen.
Sehr geehrter Herr Kramm!
Was meinen Sie?? Was gibt es an dem Artikel auszusetzen? Wissenschaft ist „wissbar“ und keine Obligation für Publizierer in Fachzeitschriften. Wer Sachverstand hat, ein Thema wissenschaftlicher Erkenntnis zu replizieren, der soll und kann das tun.
Da kann rechnen wer will, unsere Politiker wollen durch die Wand und jetzt wird noch Northstream2 gestoppt. Dabei ist gerade entschieden worden, dass Erdgas grün ist und anstelle Kohle und Kernkraft flächendeckend eingeführt wird. Sind die von allen guten Geistern verlassen? Es ist kein Spaß mehr, wir müssen diese Politikerdarsteller aus dem Land jagen, aber wer macht es? Bin ich froh, dass mein Ablaufdatum nicht mehr so weit ist. Früher hätte das Militär die Sache übernommen, aber das hat man systematisch zur Lachnummer gemacht. Dieses Land hat fertig!
Was hier an der deutschen Nordseeküste neben den technischen und wirtschaftlichen Fragen der WKA mit einer noch größeren Wucht sichtbar wird, ist ein im wahrsten Sinne des Wortes unübersehbares Argument: Die beispiellose Verschandelung der Landschaft und der Minimierung von deren Erholungswert. Zum einen ist es nicht allein die Umgstalltung derselben in einem Stil, dass es hier wie eine Industrielandschaft wirkt, sondern zum anderen und noch mehr, die ununterbrochene Unruhe, die die WKA hervorbringen. Naja, mal von denen Anlagen abgesehen, die gerade mal wieder nutzlos stillstehen, weil man deren Strom gerade nicht benötigt. Die sind im Stillstand auch nicht dekorativer, sondern vielmehr beinahe ein gespenstisches Sinnbild für das Scheitern, zu dem sie im Grunde genommen verdammt sind. Leid tun mir nur die Menschen, die in der Nähe wohnen und so auf unterschiedliche Arten und Weisen auch noch physikalisch von den WKA belästigt und/oder geschädigt werden.
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Wasserstoff:
Bei der Elektrolyse entsteht Wasserstoff bei Normaldruck. Diese Form hat ca. 3 kWh/m³. Man liest, in den KFZ-Tanks wird Wasserstoff mit ca. 700 Bar verwendet, linear gerechnet müßte das dann ca. 2100 kWh/m³ ergeben. Flüssig wären es: 2360 kWh/m³. Benzin hat um die 8670 kWh/m³. Verdichtet muß er auf ca. 800 Bar werden, damit er von selbst in den Tank strömen kann.
Zur Herstellung von 1 m³ Wasserstoff sind bei der Elektrolyse ca. 4,3–4,9 kWh notwendig. Wenn also Normaldruck 3 kWh/m³ enthält, handelt es sich um einen Wirkungsgrad von 61 – 69%. Dann muß der gesamte Wasserstoff auf ca. 800 bar verdichtet und entsprechend gekühlt werden. Bei den Tankstellen selbst gibt es angeblich noch Ausströmverluste, weil Wasserstoff als leichtestes Element aus fast alle Behältnissen entfleucht.
Dann kommt der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle. Die in Autos verwendeten haben angeblich einen Wirkungsgrad zwischen 35 und 40%, weil sonst die Prozeßhitze in Autos problematisch wäre (800° und mehr). Nimmt man für beide Umwandlungen mittlere Werte (65 und 38), ergeben sich bis dahin etwa 25%, dazu kommt dann noch der Verlust der Kompression und Kühlung, der durchaus weitere 10% ausmachen kann. Dann sind wir bei ca. 15%.
Und das wichtigste, wenn man Wasserstoff mit 800 Bar verwendet, muß die Produktion 800 Mal so viel Normaldruck-m³ produzieren, als dann komprimiert zum Einsatz kommen. Die Frage ist also, welche Prozeßgeschwindigkeit der Elektrolyse ist bei der Produktion im großen Maßstab möglich, also wie viele Normaldruck-Kubikmeter pro Stunde können tatsächlich erzeugt werden? Und, wenn man 15% Wirkungsgrad annimmt, muß man 6,7 Mal so viele kWh durch Windkraft erzeugen, als tatsächlich zur Fortbewegung ab den Klemmen der Brennstoffzelle verwendet werden können. Der Wirkungsgrad der gesamten Elektrik inkl. Heizung im Winter kommt dann noch dazu.
Und wenn es sich um eine Hybridauto mit Ladung von Akkus durch Brennstoffzellen handelt, kommt noch der Wirkungsgrad von Akkuladung und -entladung dazu. Aber klar, der Wasserstoff ist ein anderes Thema …