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Ursprungsbeitrag: %C3%9Cbersicht-ueber-studien-zur-energieversorgung-p623320.html#p623320

Beschränkte natürliche Ressourcen und Solarzellenausbau im Terawattbereich

Vorsichtig mit solchen Studien.

Abgesehen davon, dass es noch Dünnschicht Si gibt: Die weltweite PV Produktionskapazität liegt ja bereits bei 50 GWp PV. Wenn man diese Studie ernst nehmen wollte, dann könnte die Produktionskapazität höchstens noch verdoppelt bis vervierfacht werden. Das erscheint höchst zweifelhaft.
Das BIP der Welt liegt momentan bei ca. $70'000 Mrd. Angenommen die Welt leistet sich 1% für PV (bleiben immer 99% für Luxusgüter, Zigaretten, Bier, Energieverschwendung etc.) dann sind das bei $1 /W 700 GWp pro Jahr. Oder aber die PV-Module kosten zukünftig $3.5 /W weil mehr als 200 GWp angeblich nicht möglich sind, weil die Silberleitbahnen zukünftig $3 /W ausmachen sollen...

Apropos unglaubwürdige, absurde Studien: Gemäss dieser Studie liegt das Windenergiepotential bei maximal 1 TW (angeblich wegen der Windabbremsung der Windturbinen): http://www.sciencedirect.com/science/ar ... 1511004836
Wenn man aber zurückrechnet und die Fläche sämtlicher Gebirgszüge, Städte, Wälder etc. mit der Rotorfläche von 1 TW Windturbinen vergleicht, dann würde Wind gar nicht erst existieren, weil der Luftwiderstand der Gebirgszüge etc. viel höher ist...

irgendwer hat geschrieben:Vorsichtig mit solchen Studien.

Ja - aber die Studie gibt eben begründete Hinweise für weiteren Bedarf an Grundlagenforschung - analog zu den Li-Akkus - die Vorräte sind begrenzt und bestimmter Verbrauch ist sinnvoller, als anderer.
Die Rohstoffpreise für Indium, Tellur, Ruthenium und Silber sind bestimmt nicht nur wegen der Solarzellenproduktion angestiegen.

irgendwer hat geschrieben:Abgesehen davon, dass es noch Dünnschicht Si gibt: Die weltweite PV Produktionskapazität liegt ja bereits bei 50 GWp PV. Wenn man diese Studie ernst nehmen wollte, dann könnte die Produktionskapazität höchstens noch verdoppelt bis vervierfacht werden. Das erscheint höchst zweifelhaft.
Das BIP der Welt liegt momentan bei ca. $70'000 Mrd. Angenommen die Welt leistet sich 1% für PV (bleiben immer 99% für Luxusgüter, Zigaretten, Bier, Energieverschwendung etc.) dann sind das bei $1 /W 700 GWp pro Jahr. Oder aber die PV-Module kosten zukünftig $3.5 /W weil mehr als 200 GWp angeblich nicht möglich sind, weil die Silberleitbahnen zukünftig $3 /W ausmachen sollen...

Geht die Beschränkung bei der jährlichen Modulproduktion nicht auf gegenwärtige "Erz"Förderungen zurück und/oder Energiebedarf für die Siliziumwafer ? Selbst mit "1% BIP" würde doch eine Mehrproduktion auch einen höheren Energieverbrauch zur Folge haben (10% Weltenergieverbrauch im Text bei X Produktion zB für 700GWp müssten wieviel Kohle/Kernkraftwerke in China gebaut werden? ). Das Silber und Ruthenium beschränkt sind (und somit auch PV theoretisch - unabh. welche konkrete Höhe limitieren) steht doch indirekt in den anderen 2 verlinkten Nachrichten über Silber/Rutheniumeinsparung.
Mit einer veränderung des mittleren Wirkungsgrades ergibt sich auch eine Erhöhung der Gesamtzahl zb.

irgendwer hat geschrieben:Apropos unglaubwürdige, absurde Studien: Gemäss dieser Studie liegt das Windenergiepotential bei maximal 1 TW (angeblich wegen der Windabbremsung der Windturbinen): http://www.sciencedirect.com/science/ar ... 1511004836
Wenn man aber zurückrechnet und die Fläche sämtlicher Gebirgszüge, Städte, Wälder etc. mit der Rotorfläche von 1 TW Windturbinen vergleicht, dann würde Wind gar nicht erst existieren, weil der Luftwiderstand der Gebirgszüge etc. viel höher ist...

Während bei der PV Herstellung die Grundzüge relativ nachvollziehbar sind (Rohstoffinput, Energie - Module mit X% Wirkungsgrad, Globalstrahlung), ist das bei der Windenergie doch komplizierter - insofern wurde das Paper auch bei Energy Policy angenommen und vlt. nicht anderswo, wo strengere peer review Kriterien herrschen (natürlich auch bezogen auf mögliche Schwächen im ersten Text).
Der 1TW Ansatz ist aufbauend auf dem umstrittenen Gans et. al von 2010 (Kommentar zb:hier) eben ein Top-Down Ansatz. Damit man ein kompliziertes System (Wind auf der Erde, Klima ...) versteht, bewähren sich in der Forschung immer mehrere Modelle in direkter Konkurrenz - die Parameter sind genauso aufgebaut wie die Dyson Gleichung zu den bewohnten Planeten in der Milchstraße (vgl Blog Beitrag hier) - man kann also allein durch eine geringe Verschiebung der Faktoren schöne Effekte erzielen. (Sie wählen am Anfang bereits aus einer Spanne von 300...

Estimates of the total kinetic energy dissipation in the atmosphere vary from 340 TW to 3600 TW.

- d.h. in den Ausgangdaten gibt es einen Faktor 10 usw.

Allerdings ist bei der Windenergie doch auch klar, dass es eine "Extraktion" im globalen(!) Maßstab sicher nicht ohne Folgen ist (ebenso wie eine Erhöhung des CO2) - Bedeutend mehr PV würde die Albedo in bestimmten Regionen ebenso verändern und hätte sicher auch weitere Folgen - ob die Windfarmen wie Gebirge mit Regenschatten wirken .... Wind ist eben etwas komplizierter, da er ein Ausgleichsmechanismus/Energietransport auf der Erde darstellt - somit einen dynamischen Prozess im Gegensatz zu örtlich "fester" Globalstrahlung (wenn man Bewölkung "herausmittelt").

PS: Danke für den Link mit den 1TW - wir werden es vlt. noch erleben wieviel GW/TW insgesamt ausgebaut wird (ob an den veränderten Wetter dann CO2 oder die Windturbinen schuld sind wird ein schöner Streit)

Geht die Beschränkung bei der jährlichen Modulproduktion nicht auf gegenwärtige "Erz"Förderungen zurück und/oder Energiebedarf für die Siliziumwafer ?

Die Silziumförderung ist jedenfalls nicht beschränkt. Es wird nur so viel gefördert wie auch benötigt wird.

Und der Silberbedarf lässt sich reduzieren oder eben durch Alternativen ersetzen, sollte der Silberpreis zukünftig zu höheren Modulkosten führen.

Und der Energiebedarf ist auch kein Problem: Der Produktionsenergiebedarf von PV-Anlagen liegt bei etwa 10 MJ/Wp (bei einer Paybacktime von 3 Jahren). Für 200 GWp wird demnach eine Produktionsenergie von etwa 2 EJ benötigt. Die Welt verbratet momentan jedoch etwa 500 EJ. Ausserdem ist höchstens die Ölproduktion wenig flexibel und PV benötigt kaum Öl zur Produktion und die restliche Energieproduktion könnte noch wesentlich erhöht werden (bzw. Verschwendung eingedämmt werden) und die installierten PV-Anlagen produzieren ausserdem auch wiederum Energie (im Gegensatz zu den Zigaretten, Luxusgütern etc.)

Die 1TWe Windkraft sind lt. Diskussion wohl als Grundlastwindkraft (dh 8760h) anzunehmen

Natürlich, wobei dass die Studie nicht weniger absurd macht. Es bleibt die Schlussfolgerung, dass der Einfluss der Rotorflächen auf die Windabbremsung wesentlich höher sein muss, als der Einfluss der Gebirgszüge, Wälder und Städte. Das ginge dann schon Richtung Esoterik a la Wasser mit Erinnerungsvermögen: http://de.wikipedia.org/wiki/Belebtes_Wasser
Nur dass sich hier der Wind hier nach hunderten Kilometern erinnern können müsste, dass er nicht nicht etwa von einem Wald oder einer neuen Stadt, sondern von einer Windfarm abgebremst wurde. Merkwürdigerweise merkt der Wind das aber nicht einmal in Dänemark bzw. kaum in einer Windfarm selbst, wo die Windturbinendichte wesentlich höher und der Abstand von Windturbine zu Windturbine wesentlich kürzer ist...

Bei den Solarzellen dürfte es vermutlich ähnlich sein....

Nein leider nicht:

Paper hat geschrieben:Annual production of current commercial solar cells would be limited to 100–200 GWp/year.

Das heisst gemäss diesem Paper sollte die PV-Produktion bei einer weiteren Verdoppelung der Produktionskapazität bereits am Anschlag sein - weil die Erzförderung nicht nachkommt oder der Energiebedarf nicht getragen werden können sollte - das ist doch ein schlechter Witz.

Mit Erzförderung meinte ich eben nicht Silizium sondern höchstens Silber (ich geh mal davon aus, dass die anderen Dünnschichttechnologien mit Cd,Te,GaAs etc. aufgrund von Patenten nicht so schnell nachgebaut werden und die Rohstofflimitierung nicht greift).

Über die Zahlen streiten sich die Forscher sicherlich auch untereinander - gute Zahlen sind sicher Geschäftsgeheimnisse der Produzenten (obwohl vlt. so etwas im Jahresbericht auftauchen könnte)
- die 10MJ von dir genannt vs. >20 (aus Konferenzpräsentation 2009) wären eine Verdopplung
Die 500EJ sind wohl der momentane Primärenergieverbrauch (jedenfalls in der Region Beispiel Kernkraft Weltweit 30EJ - davon 2EJ = 6% das sind schon recht viele KKW Blöcke (bei 440 lt wikipedia dann 26 Stück )
Von den 500EJ kann man 1/2 sicherlich abziehen, da kein Strom davon produziert wird (Verbrauch in Verkehr etc.)

Außerdem scheint das mit dem Silber angesichts der Nachrichten inzwischen nicht mehr ein ganz großes Problem zu sein (wie noch als der Artikel vor ~1 Jahr entstand - review Zeit usw...)
ABER wikipedia als unseriöse quelle sagt bei PV eben auch nur 600t silber/jahr - eine Verzehnfachung (von 50GWp (?) auf 500GWp pro Jahr dann?) würde 6000t pro Jahr abziehen - ob das dann realistisch ist im vgl. zu den anderen Silberverbrauchern oder ein mögliches "Peak Silber" .... naja abwarten und Tee trinken

Der Windansatz beruht (bis auf umstrittene Faktoren) auf dem Energieinput der Sonne in die Atmosphäre und deren dynamischen Energiegehaltes. Insofern kann natürlich nicht mehr Energie entnommen werden.
Das manche Annahmen nicht so sinnvoll sind (nur bis 200m Meerestiefe, obwohl bereits schwimmende Plattformen existieren ....) .... naja ...
Der Ansatz ist aber eben auch dadurch interessant, dass eine Windentnahme der Atmosphäre im globalen Maßstab dann zB Auswirkungen ähnlich dem Klimawandel haben müsste.
Gans Miller Kleidon haben es immerhin mit 3 papers mit dem Ansatz in ein peer review paper "geschafft" (Link) - mit einem Unterschied von 1700TW potential Jetstream vs. ihrer 7.5TW. Die Ausbremsung des Jetstreams durch Windextraktion und Folgen wurde doch simuliert. Bei vielen Kleinanlagen ist der Effekt eben aufgrund der chaotischen Atmosphäre vermutlich kaum noch modellierbar. Wie soll das Luftteilchen, nachdem es abgebremst wurde denn wieder an Energie gelangen (die Arbeit muss doch dann wieder am Teilchen verrichtet werden)-die Energie würde wieder nur aus der Atmosphäre kommen, wo eben der Input begrenzt ist.

Third, we perform general circulation model simulations in which we extract different amounts of momentum from the atmospheric boundary layer to obtain a maximum estimate of how much power can be extracted, yielding 18–34 TW. These three methods consistently yield maximum estimates in the range of 18–68 TW and are notably less than recent estimates that claim abundant wind power availability. Furthermore, we show with the general circulation model simulations that some climatic effects at maximum wind power extraction are similar in magnitude to those associated with a doubling of atmospheric CO2.

18TW nutzbar ist nur eine Größenordnung (Gans et. al siehe link) entfernt von 1TW (und das bei 6 Faktoren mit potentiellen Unsicherheiten/Annahmen)

Das Problem mit der Windabbremsung sehe ich nicht so - es gibt eine turbulente Bodenschicht, in der Wind lokal entstehen kann : Häuserschluchten in Städten ... Die Windturbine versucht doch mit der Bauhöhe außerhalb dieser turbulenten Strömungen (zB durch Reibung/Geländerauhigkeit) zu kommen. Ebenso können stabile lokale Windsysteme Land/See , Tal/Berg von Vorteil sein. Die Einflüsse von Windextraktion ist eben nur allgemein beschreibbar - beim Klimawandel spricht man genauso von Wahrscheinlichkeiten und nicht "Hitze in Europa=CO2 Schuld(Kohlekraftwerk)" "Hitze in Asien= Methan Schuld(Nassreisanbau)"

da kein Strom davon produziert wird (Verbrauch in Verkehr etc.)

Wie gesagt: Es gibt keinen Grund weshalb die Welt nicht mehr Strom produzieren können sollte oder weniger Strom verschwenden können sollte. (Höchstens die Ölproduktion ist limitiert aber die ist für den Stromsektor kaum relevant).

von dir genannt vs. >20 (aus Konferenzpräsentation 2009) wären eine Verdopplung

Wobei sich dieses Paper teilweise auf Zahlen aus den 1990er Jahren bezieht. Es kann ja nicht sein, dass die heutigen PV-Module, welche ein Bruchteil der PV-Module aus den 1990er Jahren kosten, die gleiche Herstellungsenergie benötigen. Ausserdem müssten dann auch die Paypack-Time Angaben der PV-Modul-Hersteller durchwegs falsch sein.

das sind schon recht viele KKW Blöcke (bei 440 lt wikipedia dann 26 Stück )

Die EU stellt weniger als 10% der Weltbevölkerung hat alleine letztes Jahr über 50 GW an Kraftwerkskapazität zugebaut: http://ewea.org/fileadmin/ewea_document ... s_2010.pdf

Der Windansatz beruht (bis auf umstrittene Faktoren) auf dem Energieinput der Sonne in die Atmosphäre und deren dynamischen Energiegehaltes. Insofern kann natürlich nicht mehr Energie entnommen werden.

Die Erde hat eine Fläche von 510,072,000 km2. Die Sonne buttert auf die Hälfte dieser Fläche ständig 1.3 GW /km2 ein (eigentlich noch etwas mehr, weil die Atmosphäre ja noch etwas mehr Fläche ausweist). Das sind schon mal über 300'000 TW. Auch wenn ein Teil davon reflektiert wird und natürlich auch nicht in Windenergie umgewandelt wird, ist dass eine ganz andere Grössenordnung als die 1 TW, welche angeblich die Atmosphäre bereits zum Stillstand bringen sollen...

18TW nutzbar ist nur eine Größenordnung (Gans et. al siehe link)

Leider ist auch dieses Paper voller signifikanter Fehler:
http://www.earth-syst-dynam-discuss.net ... lement.pdf

- Der Stromverbrauch ist natürlich "egal" - solanger er regenerativ ist ^^.
Die Module/Zellen/Waferkosten haben sich vlt. auch durch Ausschussquoten, Abfall/Recycling, Sägetechnik, Economy of Scale bei späteren Prozessschritten (in 90ern war der Siliziumabsatz bei Computern auch geringer) etc. verändert - so ein Siliziumblock müsste immer bei gleicher Temperatur schmelzen - vielleicht sind die Unterschiedlichen Zahlen auch nur unterschiedliche Messungen an unterschiedlichen Schritten (quasi Energie/Brutto oder Nettosilizium) und keiner außer den Originalautoren weiß es noch ^^
(Bezüglich der Silberknappheit: http://www.ecn.nl/docs/library/report/2011/m11020.pdf Seite 4 Text/Tabelle via google gefunden (es geht nicht um c-Si sondern um andere Technologie) - "better avoid their use if possible." dem kann man sich nur anschließen )

Vermutlich gehen mit den neuen Kraftwerken auch alte Kapazitäten vom Netz.

Wenigstens werden durch die Wissenschaftsdiskussion die Modelle hoffentlich weiter verfeinert - die Antwort auf das Gans et. al von Archer spricht ja von
fehlenden komplexen Strömungsmodellen etc. d.h. vermutlich viel Zeitslots am Supercomputer (da ist sicher Archer in Stanford im Vorteil).
Archer selbst zählt beim Bottom Up Verfahren auch nur die Windmessdaten zusammen (jedenfalls 2004 ich habs nur überflogen) - eine Änderung bei singulärer Extraktion im Jetstream ist für mich eher nachvollziehbar (und prüfbar), als mögliche diffuse Effekte von weltweiten Großinstallation im ~ 70TW Bereich (den zB Archer selbst sieht und der über der Grenze von Gans et al liegt).

An der Atmosphäre wird schon so lange geforscht, und trotzdem gibt es scheinbar immer noch große Spielräume ("claim is unsupported by the literature, (...) ranging from 450‐3800 TW" - siehe Christina et al comment). Bis Klärung ist die Windindustrie schon fertig mit dem Bau
Europa und China würden jedenfalls die ersten sein, bei denen man mögliche Windveränderungen weiter studieren könnte (inklusive Änderungen der oberen Atmosphäre usw...). Also erst einmal 1TW bauen und dann den Forschern die lange Nase zeigen

so ein Siliziumblock müsste immer bei gleicher Temperatur schmelzen

Allerdings werden die Wafer immer dünner, die Schnittbreite immer dünner, der Ausschuss immer kleiner und der Wirkungsgrad immer höher. Das alles reduziert die MJ/Wp.

Die 20 MJ/Wp sind nur schon aus betriebswirtschaftlicher Sicht nicht möglich: Angenommen der Energieinhalt würde tatsächlich 20 MJ/Wp betragen und man rechnet mit Energiekosten von €0.1/kWh, dann kostet alleine die PV-Modul-Herstellungsenergie gegen €0.6/Wp. Das würde bedeuten, dass der Hersteller des PV-Moduls inzwischen kaum die Stromrechnung mit dem Verkauf eines PV-Moduls bezahlen könnte (geschweige denn die Löhne, Fabrikkosten, Wasserkosten, Verwaltung, Marketing etc.).

Vermutlich gehen mit den neuen Kraftwerken auch alte Kapazitäten vom Netz.

Gemäss obigen Link hat die EU alleine im letzten Jahr über 50 GW neue Kraftwerkskapazität ans Netz geschlossen und lediglich 2 GW vom Netz genommen.

Also erst einmal 1TW bauen und dann den Forschern die lange Nase zeigen.

Stimmt, darauf wird's wohl hinauslaufen.

@irgendwer
vermutlich musst du mit 3-5ct/kWh rechnen, zudem könnte ich mir vorstellen das die den Gesammtenergiebedarf inkl. Rahmen usw. meinen.
Die Module selber sind ja auch größer geworden was vermutlich auch den Materialbedarf fürs Rahmenmaterial reduzieren dürfte.

Gruß
Jörg

Zur Herstellung von Si PV-Modulen inkl. Zellen und Rohmaterial wird insbesondere Strom benötigt. Den werden die PV-Fabriken auch in China nicht für 5 cents/kWh erhalten.

Und der Alu-Rahmen (auch dessen Herstellung benötigt vor allem Strom) muss natürlich in der Energierechnung mit drin sein (sonst wär's ja noch schlimmer). Hat hier nicht jemand was gesagt von €0.58 /Wp PV-Modulen?

Durch den starken Si-Preisverfall sind die Entwicklungsprioritäten doch völlig verschoben worden. Da ist einiges an Einsparpotential erstmal wieder in die Entwicklungssschublade gewandert. Und das hat sich bis heute noch nicht so wirklich geändert. Ich denke da ist auch noch Potential.