Elektrischer Strom - die hochwertigste aller Energieformen

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    • Elektrischer Strom - die hochwertigste aller Energieformen

      [IMG:http://www.udo-leuschner.de/energie/SB102-emast.jpg] Strom besteht zu 100% aus Exergie

      Energie = Exergie + Anergie



      Der Techniker braucht die Hauptsätze der Thermodynamik etwas handlicher

      Nach dem Entropiesatz der Thermodynamik strebt Energie innerhalb eines geschlossenen Systems unaufhaltsam und unumkehrbar einem Zustand völliger Verteilung bzw. Dissipation zu. Dieser Zustand wäre auf unserem Planeten längst annähernd erreicht, wenn nicht Tag für Tag die Sonne dazwischenfunken würde, indem sie die Erde mit Energie höherer Wertigkeit versorgt. Tatsächlich stammen fast alle unsere Energie-Ressourcen von der Sonne, ob es sich um Kohle, Öl, Gas, Holz, Wasserkraft, Windkraft oder um die unmittelbare Nutzung der solaren Licht- und Wärmestrahlung handelt. Ausnahmen bilden lediglich die Kernenergie, die Gezeitenenergie und die geothermische Energie.

      Dank der Sonneneinstrahlung herrscht an der Erdoberfläche eine mittlere Temperatur von plus 15°C. Bis zum absoluten Nullpunkt bei minus 273,15°C fehlen also fast noch 300°C. Das ist einerseits recht angenehm, weil die Menschheit sonst längst erfroren wäre. Andererseits nützt Energie auf diesem Temperaturniveau gar nichts, weil sich nur die Differenz zwischen geringeren und höheren Zuständen der Entropie nutzen läßt. Zum Beispiel, indem man ein Kraftwerk bauen würde, das die Differenz zwischen der Oberflächentemperatur der Erde und der Kälte des Weltraums nutzt.

      Oder weniger utopisch:
      Ein Kraftwerk, das die Temperaturdifferenz zwischen der Oberfläche des Meeres und dem kälteren Wasser am Grund der Ozeane nutzt. Aber auch das läßt sich nur sehr schwer und mit zweifelhaftem Erfolg verwirklichen. In der Praxis wird deshalb das vorhandene Entropie-Gefälle zwischen Energie von höherer und geringerer Wertigkeit mit den bekannten Methoden des Verbrennens von Kohle, Gas, Öl und Holz, durch die Nutzung von Wind- und Wasserkraft oder durch direktes "Anzapfen" der solaren Einstrahlung genutzt. Sobald Energie auf das Temperaturniveau der normalen Umgebung absinkt, kommt sie für eine Nutzung nicht mehr in Frage.

      Soweit wäre für die Physiker alles klar. Sie können mit den Hauptsätzen der Thermodynamik ganz gut leben. Nicht so die Techniker: Die wurmt es gewaltig, daß für jene Form der Energie, die sie am meisten interessiert, in diesem physikalischen System kein Begriff vorgesehen ist: nämlich für jene Energieform, die man nun mal braucht, damit das Auto fährt und die Spiegeleier in der Pfanne braten. Der Techniker sieht natürlich ein, daß Energie unter physikalischen Gesichtspunkten weder erzeugt noch verbraucht werden kann. Aber als praktisch denkender Mensch weiß er genau, daß ein Brikett im Ofen unwiderruflich verbrennt und keine Zauberformel den Strom zurückbringt, den eine Glühbirne verbraucht hat. Daß diese Energie nicht vernichtet wurde, sondern vom Zustand geringerer Entropie in einen solchen höherer Entropie überführt wurde - schlichter gesagt: daß sie jetzt irgendwo im allgemeinen Wärmesumpf steckt - tröstet ihn wenig. Für ihn ist sie einfach futsch, das heißt, sie ist nicht mehr nutzbar.

      Und deshalb haben die Techniker für jene Form von Energie, die sie am meisten interessiert, eine spezielle Bezeichnung erfunden: Sie lautet "Exergie" und steht für jede Art von Energie, die sich für den Menschen in nützliche Arbeit umsetzen läßt. "Exergie" ist also das, mit dem sich eine Turbine in Schwung bringen, eine Herdplatte erhitzen, eine Wohnung heizen oder sonstige nützliche Arbeit verrichten läßt. Diese Exergie kann auch - im Unterschied zur Energie - tatsächlich verbraucht werden, indem sie zum Teil in eine niederwertigere Energieart umgewandelt wird.

      Für den übrigen Teil der Energie haben die Techniker die Bezeichnung "Anergie" geprägt. Sie steht für jene Form von Energie, die sich nicht nutzen läßt oder bei der Energieumwandlung als Abwärme nutzlos verpufft.

      Da Energie immer die Summe aus Exergie und Anergie bildet, ergibt sich folgende Gleichung:

      Energie = Exergie + Anergie


      Der Energietechniker bewertet Energie also unter einem pragmatischen Aspekt: ob sie als Exergie nützliche Arbeit verrichten kann oder ob sie wertlose Anergie darstellt. Er sieht seine Aufgabe darin, die vorhandene Energie mit möglichst hohem Wirkungsgrad - das heißt mit möglichst geringer Anergie - in Exergie zu verwandeln.

      Der Exergie-Begriff ist nützlich und notwendig, um Energieformen mit Blick auf ihre praktische Nutzung bewerten zu können. Wenn man beispielsweise die elektrische Leistung und die Wärmeabgabe eines Heizkraftwerks - beides in Kilowattstunden - einfach zusammenrechnet, entsteht leicht der Eindruck, als ob Strom und Wärme dieselbe Energie-Qualität hätten. In Wirklichkeit wird aber der Exergie-Gehalt der Wärme vom thermodynamischen Wirkungsgrad begrenzt. Er ist also in der Praxis relativ gering. Dagegen besteht Strom zu hundert Prozent aus Exergie.

      Quelle: udo-leuschner.de/energie/SB102-07.htm
      übrigens.... eine der besten Seiten zum Thema Energie, die ich bisher im Internet gefunden und gelesen habe - da gibt es noch wesentlich mehr zu er-fahren und zu ver-stehen. Für jeden aufschlussreich, den naturwissenschaftliche Zusammenhänge interessieren und be-geistern.

      Herr Leuschner, ich ziehe meinen Hut :thumbsup: :thumbsup: :thumbsup:, doch lässt sich ein "thermodynamischer" Wirkungsgrad oftmals verdoppeln, so erscheint Ihre Aussage plötzlich in noch "besserem" Licht. Mit einer einzigen kWh Elektrizität lassen sich im Neubau bis zu 12 kWh hochwertige Wärme-Energie generieren, betrachtet man den Jahresnutzungsgrad einer thermischen Solaranlage, einer Lüftung mit Wärme-Rückgewinnung und einer elektrisch angetriebenen Wärmepumpe als Heizmaschinen-Konzept. Quelle: faktorzehn.info

      [IMG:http://energieberatung.ibs-hlk.de/images/wp_erdtemperatur.jpg] [IMG:http://www.ekkehard-friebe.de/Carnot41.gif]

      Quelle:Der CARNOTsche Wirkungsgrad - Ein folgenschwerer Irrtum -
      ekkehard-friebe.de

      Der CARNOTsche Kreisprozeß beschreibt einen geschlossenen thermodynamischenKreisprozeß, der durch zwei Isothermen und zwei Adiabaten (Isentropen) begrenzt ist. Bei der Ableitung des Wirkungsgrades hierzu wurde jedoch die stets vorhandene Umgebungs-Temperatur irrtümlich übersehen. Die Umgebung wirkt als SEHR GROSSER thermischer Speicher, der als Temperatur-Bezugs-Niveau die Grenze zwischen positiven und negativen Temperatur-Differenzen und Energieflüssen darstellt. Die Richtigstellung des Irrtums führt - nicht nur beim CARNOTschen Prozeß - zu wesentlich höheren Wirkungsgraden gegenüber Lehrbuch-Aussagen, und zwar vor allem bei niedrigen Temperaturen. Der mehr als 130 Jahre alte Irrtum bildet die Grundlage des sog. "Zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik" und ist als wissenschaftliches Dogma für die derzeitige "Klima-Katastrophe" mitverantwortlich.
      "In der Natur sind Schwarze Löcher kaum zu finden. Nur in unseren Köpfen wimmelt es davon"
      Zitat: George Greenstein

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    • Elektro-Mobilität - eine interessante Zukunftsperspektive

      mit Elektrizität betriebene Fahrzeuge stellen eine interessante Alternative zu den von Benzin- und Dieselmotoren angetriebenen Automobilen dar. Die Vorteile hier sind "niedrige" Betriebskosten, und keinerlei Emmisionen während der Fahrt.

      Bereits Mitte der Neunziger Jahre im letzten Jahrhundert wurden die Automobilhersteller von der US-amerikanischen Regierung per Gesetz dazu verdonnert etwa 10% der Fahrzeuge als sogenannte No-Emmission Vehicles anzubieten. Fahrzeuge also, welche während des Betriebes keinerlei schädliche Emmissionen (Auspuffgase) produzieren. Ausgestattet mit Energie-Rückgewinnungssystemen höchster "Effizienz" da ansonsten verlorene Bremsenergie mittels der eingebauten Radnabenmotoren zürückgewonnen, gespeichert und bei der nächsten Beschleunigungsfahrt wieder an das Antriebssystem abgegeben werden kann.

      Eine Zukunftstechnologie also, welche es ermöglicht überschüssige elektrische Energie zu jeder Tages- und Nachtzeit in den Akkumulatoren des Fahrzeugs zu speichern, um diese dann zu einem späteren Zeitpunkt dann nahezu geräuschlos, billig und emmissionsfrei zu nutzen.

      Mehrere Tausend solcher Fahrzeuge wurden von den verschiedensten US-amerikanischen und japanischen Herstellern gebaut und über einen Zeitraum von mehr als drei Jahren erfolgreich im Staat "Kalifornien" getestet.

      eine Geschichte mit "verblüffendem" Ausgang die sie hier in nachfolgender .pdf-Dokumentation "erfahren" können.

      Viel Spass beim Lesen

      [url]http://www.labournetaustria.at/elektro-autos1.pps
      [/url]

      [IMG:http://www.electrifyingtimes.com/EV1_crushed2.jpg]

      bemerkenswert hierzu auch die film-dokumentation, bestehend aus zehn Teilen:
      hier mal der erste - die anderen neun könnt ihr mit dem suchbegriff: who killed the electric car - in youtube finden.

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    • STROM aus dem MEER ...

      Wellenkraftwerke nutzen Meereswellen zur Gewinnung von elektrischem Strom.
      Im spanischen Mutriku ging ein Wellenkraftwerk ans Netz, das mit insgesamt
      16 Turbinen eine Leistung von rund 300 Kilowatt erreichen soll. Damit
      können klimafreundlich 250 Haushalte mit Strom versorgt werden. Das
      Besondere: Dies ist das weltweit erste Wellenkraftwerk, das kommerziell
      genutzt wird.

      Mehr dazu unter:

      energieblog24.de/erstes-wellenkraftwerk-der-welt/

      [IMG:http://www.cleanthinking.de/wp-content/uploads/Wellenkraftwerk-Mutriku.jpg]

      edit: ein tropfen auf dem heissen stein - doch steter tropfen höhlt den stein :)

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    • hmmm .... was fehlt noch?

      elektrische Energie zu speichern, klar doch - die grösste Herausforderung künftiger technischer entwicklungen :thumbup:

      neben akkumulatoren kann auch "wasser" die energie speichern. elektrische energie treibt pumpen an, und diese speichern auf höherer gelegenem niveau diese potentielle energie. das gute daran ist, dass diese Systeme immer dann eingesetzt werden können wenn "überschüssige" energie vorhanden ....

      .... und zu einem späteren Zeitpunkt eine höhere Energiemenge angefordert wird.

      eine "technische" meisterleistung bei variablem energieangebot wird gespeichert, bei erhöhtem bedarf wird entnommen !

      genial einfach; einfach genial


      solche Pumpspeicherkraftwerke ...
      [IMG:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a8/Pumpspeicherkraftwerk_Geesthacht.JPG]

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    • Solarstrom wird Preisbrecher – Kosten seit 2006 halbiert

      News vom 08.08.2011 - quelle: hier ...

      Solarstrom:

      2013 günstiger als Haushaltsstrom, 2013/14 auf Förderniveau von
      Offshore-Windkraft, ab 2017 in ersten Marktsegmenten ohne Förderung
      rentabel.


      [IMG:http://www.haustechnikdialog.de/News/Images/bsw_08_11b200x135.jpg]
      Solarstrom ist durch sinkende Systempreise bereits in den letzten Jahren spürbar günstiger geworden. Die Wettbewerbsfähigkeit von Photovoltaik-Strom ist dadurch in Sichtweite: Bereits 2013 kann dieser saubere Strom preiswerter beschafft werden als herkömmlicher Haushaltsstrom, wie diese
      Infografik zeigt. Bilder: BSW
      [IMG:http://www.haustechnikdialog.de/News/Images/bsw_08_11a200x144.jpg]
      Eine regelmäßige, unabhängige Befragung von 100 Installateuren durch das Institut EuPD-Research im Auftrag des BSW-Solar belegt, dass Photovoltaikanlagen seit 2006 inzwischen über 50 Prozent günstiger geworden sind. So kostete ein fertig installiertes Komplettsystem je kWp installierter Leistung im 2. Quartal 2011 durchschnittlich 2.422 Euro zzgl. USt. Die Kosten von Solarstrom sinken rapide. Allein in den vergangenen fünf Jahren haben sie sich mehr als halbiert. Bereits 2013 wird der in Deutschland auf dem eigenen Hausdach produzierte Solarstrom günstiger sein als die
      meisten Haushaltsstromtarife der Energieversorger (vgl. Infografik I). Dies ergeben Berechnungen der Beratungsunternehmen Roland Berger und Prognos.

      Nach Überzeugung vieler Energieexperten besitzt die Photovoltaik das Potenzial, zu einer der günstigsten Energie-Erzeugungsformen überhaupt zu werden. Schon 2014 erreicht Solarstrom aus großen Solarstromanlagen das Förderniveau von Windkraftanlagen auf dem Meer (Offshore). Im Jahr 2017 könnten neue
      Solarstromanlagen auf Gebäuden mit einem hohen Anteil selbstverbrauchten Solarstroms in Deutschland komplett ohne finanzielle Förderung rentabel
      betrieben werden. „Technologischer Fortschritt und Massenfertigung machen Solarenergie zum Preisbrecher und unverzichtbaren Bestandteil der Energiewende“, sagte Carsten Körnig, Hauptgeschäftsführer des Bundesverbands Solarwirtschaft (BSW-Solar) heute in Berlin. „Je stärker der Photovoltaik-Weltmarkt in den nächsten Jahren wächst, desto schneller wird Solarstrom wettbewerbsfähig.“ Bis 2020 wird sich der Absatz von Solarmodulen nach Einschätzung des BSW-Solar mindestens verdreifachen.

      Hintergrund:
      Nach
      Angaben des Verbraucherportals Verivox zahlt ein Musterhaushalt mit 4.000 Kilowattstunden Jahresstromverbrauch für einen durchschnittlichen Strom-Mix einen Preis von 24,68 Cent pro Kilowattstunde. Die finanzielle Förderung für den ins Stromnetz eingespeisten Solarstrom beträgt aktuell noch 28,74 Cent je Kilowattstunde. Je nach Marktentwicklung sinkt sie allerdings in den nächsten Jahren um jährlich bis zu 24 Prozent.


      Die Photovoltaik hat bereits in den vergangenen Jahren erhebliche Kostensenkungs-Erfolge erzielt. So konnten die Preise für fertig installierte Photovoltaik-Aufdachanlagen seit 2006 mehr als halbiert werden. Nach Angaben des BSW-Solar betrug der durchschnittliche Endkundenpreis pro Kilowatt Leistung rund 2.400 Euro – fünf Jahre zuvor waren es noch 5.000 Euro (vgl. Infografik II).

      Nachtrag von Ich bin´s:

      Eine Herausforderung wird es sein diesen Strom zu speichern, damit er auch zu einem späteren Zeitpunkt noch mit relativ hohen Wirkungsgraden einen "Zweck" erfüllt.

      Energie- und Lastenmanagement,
      also die Beobachtung wann, wo und wie viel Energie benötigt wird und dies in Einklang mit den "wechselnden" Verbräuchen zu bringen ist das "Gebot der Stunde" will man den Erneuerbaren (allen voran Windkraft und Photovoltaik) eine Schlüsselrolle zugestehen.

      Eine Energieform, deren Nutzung kaum oder nur wenig Emmissionen produziert, bezieht man den Aufwand der Herstellung, der Wartung und der Demontage solcher Anlagen mit ein - kommt man zu einem "fairen" Vergleich.

      so meine ich.

      und wo bleiben die lösungen für den "kleinen mann"
      diejenigen, welche man selber umsetzen kann und deren
      nutzen man "fest-stellen" kann?
      Dateien
      • n tw = 86,11%.png

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    • Exergie und Energie .....

      ...Buchholz gelingt das Kunststück,
      die beiden ersten Hauptsätze der Thermodynamik zu erklären,
      schwieriges Zeugs, das man ... nie kapiert hat.

      ...in zehn Minuten Entropie erklären,
      das muss Buchholz erst mal einer nachmachen.


      schreibt die FAZ über den Fimbeitrag zur Thermodynamik, welcher auf humorvolle Art und Weise das erklärt, was vielen bislang unverständlich war :thumbup:

      hier nun der Film zum Thema:
      Einführung Exergie und Energie



      quelle: thermo-bestehen.de


      Entropie

      "In der Natur nimmt die Entropie die Rolle des Direktors ein, die Energie aber nur die eines Buchhalters." (Arnold Sommerfeld)
      "Wenn du deinen Reispudding rührst, Septimus, denn verteilt sich die Marmelade herum und macht dabei rote Spuren wie in dem Bild eines Meteors in meinem astronomischen Atlas. Aber wenn du rückwärts rührst, kommt die Marmelade nicht mehr zusammen. Tatsächlich merkt der Pudding davon nichts und wird weiterhin rosa wie zuvor"

      11. März 2008 - Wer in Physik damals in der Schule aufgepasst hat, weiß, dass alle Arbeit in irgendeiner Form durch Energie vorangetrieben wird, die während des Arbeitsprozesses umgewandelt wird. Immer dann, wenn eine energieumformende Einrichtung am wirken ist, wird Arbeit verrichtet und immer dann, wenn Arbeit verrichtet wird, ist eine Energieumwandlung im Spiel.

      Wer nun noch etwas länger dem Physikunterricht gefolgt ist und noch nicht eingenickt war, der weiß auch, dass jede energieumformende Einrichtung niemals nicht verlustfrei arbeiten kann. In irgendeiner Form wird immer Energie in eine nicht gewollte andere Energieform umgewandelt, etwa durch die Reibung. Oder den elektrischen Widerstand in Geräten. Bereits diese beiden Punkte decken 99% der bekannten Physik ab, denn Reibung ist in jedem Prozess vorhanden (und wenn's Rollreibung ist!) - und bei elektrischer Energie ist es eben als Äquivalent der Widerstand. Meistens entsteht bei diesen beiden Punkten Wärme als nicht erwünschte Energieform, die ja letztendlich für den Prozess verlustig geht, aber natürlich bekannt ist, wohin sie entschwindet.

      Energie, die nicht mehr für den Menschen nutzbar ist, bzw auch in keiner energieumformenden Einrichtung mehr verwendet werden kann, wird als Entropie bezeichnet (ganz primitiv gesprochen).

      Lange Rede, kurzer Sinn: Der Mensch bläst seit den letzten 100, 150 Jahren weit mehr Energie hinaus, als die Erde in der selben Zeit aufgenommen hat. Das verbrannte Erdöl, dessen Energie ja über Millionen von Jahren gespeichert wurde, wird innerhalb kürzester Zeit verbraucht und dessen Energie schlagartig abgegeben; der Energiehaushalt der Erde ist also beeinträchtigt. Es hat nichtmal unbedingt was mit CO2 & co zu tun - wenn wir mehr Energie umwandeln, als die Erde effektiv aufnimmt und abgeben kann, erwärmt sich zwangsläufig der Planet, einfach WEIL eine grundlegende Energieform nunmal die der Wärmeenergie ist. Fast alle Energie, die umgewandelt wird, wird irgendwann einmal in Wärme umgesetzt.

      Es ist natürlich schwer vorstellbar, dass ein paar Menschen mit ihren Feuerchen und ihrer Industrie den Energiehaushalt eines ganzen Planeten zum kippen bekommen könnten. Andererseits ist die Erde erst seit gut 100 Jahren von MEHR als 1 Mrd. Menschen bewohnt und genaugenommen wird erst seit dem letzten Weltkrieg ohne Ende Energie umgesetzt. Die MASSE der Menschen, die Energie umwandeln und die schiere Menge an Energie, die jeder einzelne "verbraucht", ergibt in der Summe eben genug "Entropie", durch die eben der Energiehaushalt der Erde beeinträchtigt wird.

      Weitere Infos in Wikipedia und auch in folgendem 10 minuten - Filmchen ....

      Dateien

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