H2O hat geschrieben:(01 May 2018, 00:00)
Da müßte man jetzt überschlagen, ob diese Dachfläche nur für die Wasserstofferzeugung für Autos abgezweigt werden kann. Jetzt bin ich schon zu müde, um brauchbar abschätzen zu können. Aber ich wäre da nicht so besonders optimistisch!
So, jetzt habe ich wieder Mut gefaßt. Ich komme Adam Smiths Befehl nach und knalle auf alle deutschen Dächer Photovoltaik-Umsetzer: Sonnenstrahlung 'rein, elektrische Leistung raus.
Da ist doch die erste Frage: Was kommt denn in einem Jahr dabei heraus? Hilft nix, hier zu theoretisieren, da müssen gemessene Werte 'ran:
http://www.pv2energie.de/solarenergie/strom
- Für die Installation von 1 kWp nomineller Leistung (kWp = Kilowatt Peak; ist definiert als Leistung bei einer Einstrahlung von 1.000 W/m²) werden heute ca. 7 bis 11 Quadratmeter Dachfläche benötigt. Bei südlichen Ausrichtungen und einem Neigungswinkel der Module zwischen 10° und 30° ist in Mitteleuropa mit einem Jahresertrag zwischen 800 und 1.000 kWh je kWp installierter Anlagenleistung zu rechnen.
Das vereinfache ich jetzt ganz erheblich: Ich sage einfach einmal, daß
10 m² Dachfläche nicht mehr als
500 kWh liefern. Denn die Dächer wurden leider nicht optimiert ausgerichtet.
Tja, wieviel Dach steht wohl in Deutschland zur Verfügung? Was hilft's, ich muß das abschätzen! Wer bessere Daten hat: Bitte ersatzweise einsetzen!
80 Mio Bundesbürger. Alle in Einfamilienhäusern ohne Garagen und Scheunen und Werkhallen... nur kleine Häuser. Da schätze ich
20 Mio Dächer zu je 100 m² ab.
Dann gewinne ich vermutlich jährlich:
(500 kWh / 10 m²) * (20 * 10**6) * 100 m² = 100 * 10**9 kWh = 100 TWh Jahresertrag von deutschen Dächern.
An anderer Stelle hatte ich 40 Mio Fahrzeuge als Fahrzeugbestand angenommen, wovon 20 Mio Fahrzeuge täglich 40 kWh nachladen müssen (1 Stunde Fahrt).
(20 * 10**6) * (40 kWh) = 800 GWh täglicher Verbrauch;
daraus bei 10 h Ladedauer 80 GW Ladeleistung vom Elektrizitätsversorger nachts zwischen 20 h und 6 h.
Jetzt wollen wir aber Wasserstoff nachtanken, um gespeicherte Energie für Brennstoffzellen verwenden zu können. Dafür steht uns obiger Jahresertrag aus deutschen Dächern zur Verfügung:
100 TWh.
Dieser Ertrag muß reichen, um an 365 Tagen jeden Tag 800 GWh aus Wasserstoff bereit zu stellen. Damit sich's schön einfach rechnet, sind wir bescheiden geworden: nur an 300 Tagen!
800 GWh * 300 = 800 * 10**9 Wh * 3 * 10**2 = 240 TWh
Oh Schreck laß' nach: Wir brauchen mehr elektrische Energie zum Fahren als unsere Dächer liefern! Adam Smith, was nun? Und Wasserstoff haben wir noch gar nicht erzeugt: Den wollten wir ja auch aus unseren 100 TWh Jahresertrag von deutschen Dächern erzeugen und Vorräte davon anlegen, damit wir dann nachtanken können, wenn wir das brauchen... und nicht nur nachts...
Jetzt brauchen wir den Wirkungsgrad einer Brennstoffzelle, den Energieinhalt von 1 l Wasserstoff und den Wirkungsgrad für die Herstellung von 1 l Wasserstoff aus elektrischer Energie.
https://de.wikipedia.org/wiki/Brennstof ... ebensdauer
- Stand 2012 erreichen Brennstoffzellen im praktischen Betrieb einen Wirkungsgrad bis zu 60 %.
http://www.iwr.de/news.php?id=35044
- Forscher steigern Wirkungsgrad von Power-to-Gas Anlagen kräftig
Mit einer Demonstrationsanlage im Rahmen des Projekts HELMETH ist es EU-Forschern unter der Koordinierung des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gelungen, die Hochtemperaturelektrolyse und Methanisierung als gemeinsamer Power-to-Gas-Prozess mit einem Wirkungsgrad von über 75 Prozent im Technikumsmaßstab zu realisieren.
Hier verfehle ich das Thema "Wasserstoff" ganz erheblich, weil am Ende Methangas als Energieträger verfügbar ist.
Das Ergebnis Methangas ist natürlich höchst erfreulich, weil die Infrastruktur für Methangas bundesweit verfügbar ist!
Um hier im Thema Wasserstoff zu bleiben, behaupte ich jetzt mutig, daß dieser Wirkungsgrad mindestens auch für den Energieträger Wasserstoff zu erzielen ist. Die Abschätzung wird auch unterstützt durch
https://www.iet.hsr.ch/fileadmin/user_u ... s_V2.1.pdf
und dort durch Bilder 12 und 13 auf Seite 34. Der
Wirkungsgrad elektrische Energie rein zu Wasserstoffenergie raus beträgt dort bis zu 85%... ein bis dahin für unmöglich gehaltenes Ergebnis!
Jetzt muß "nur" die Wirkungskette elektrische Energie zu Wasserstoff und Wasserstoff zu Antriebsenergie betrachtet werden.
Gesamtwirkungsgrad = (Umsetzungswirkungsgrad Strom zu Wasserstoff) * ( Umsetzungswirkungsgrad Wasserstoff zu Strom in der Brennstoffzelle) = 0,85 * 0,6 = 0,51 ~ 50%
Wir müssen also mindestens die doppelte elektrische Energie ( 1/ 0,51) vorhalten, wenn wir die Prozeßenergie bis zum Antriebsstrom auf den Elektromotor bedenken.
Weiter oben hatten wir
jährlich 240 TWh elektrische Antriebsenergie gebraucht; dafür müßten wir dann aber
480 TWh elektrische Energie aus deutschen Dächern gewinnen. Anstelle dieser 480 TWh stehen aber nur 100 TWh "Dachstrom" zur Verfügung.
Da kann man nur hoffen, daß mir irgendwo eine Zehnerpotenz in der Abschätzung zu meinen Ungunsten durch die Lappen gegangen ist. Die 5-fache Dachfläche verfügbar... unwahrscheinlich. Autos mit 8 kWh täglicher Energieaufnahme... unwahrscheinlich, oder TWIZY Urban 45...
eine Batteriekapazität von 85 kWh installiert. Soll die also zwischen 30% und 80% nachgeladen werden, dann sind ~40 kWh zu laden. Die Ladesäule muß also in 3/4 h 40 kWh ergänzen... muß also 60 kW Ladeleistung anbieten. Was das bedeutet, wenn mehrere Fahrzeuge dieser Leistungsklasse nachladen müssen, das kann man sich gut im Kopf ausrechnen. Die Wahrscheinlichkeit dafür steigt aber, wenn man die volle Reichweite möglichst gar nicht nutzen sollte... dann muß man eben öfter 'ran; schließlich ist man noch unterwegs und nicht am Ziel, wo die Ladezeit eine wesentlich geringere Rolle spielt.
