Energie


© August 2021, Letzte Änderung 12.12.21

Übersicht

Begrifflichkeiten

Energie

Meine erste Assoziation mit Energie ist eine typische Handbewegung von
Captain Picard auf der Enterprise. Doch was genau ist Energie?
Energie kan in verschiedenen Formen gespeichert werden.
Die Differenz zwischen Anfangs- und End-Energie wird häufig auch Arbeit genannt.

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Leistung

Ein bestimmter Energieumsatz pro Zeit wird Leistung P [W] genannt.
An Glühlampen kann man schön sehen, wieviel elektrische Leistung aufgenommen wird
im Verhältnis zum abgegebenen sichtbaren Licht.

Bezeichnung elektrische Leistung Licht-
Leistung
Lichtausbeute
lm / W
E14 Kugel-Glühbirne frosted
1000 h;   2700°K   240 V
25 W 215 lm 8,6
E27 Kugel-Glühbirne klar
2000 h;   2800°K Halogen   240 V
42 W 630 lm 15
E27 Energiesparlampe 2U
6000 h;   2700°K   240 V
11 W 540 lm 49
MR16 LED-Lampe mit Kaltlichtspiegel
? h;   3000°K   10..30 V DC von Delock
2,5 W 210 lm 84
G4 LED-Lampe von Livrano
30.000 h;   2700°K   12 V
0,7 W 68 lm 97
LED-Streifen CRI 95
? h;   2700°K   24 V von led-konzept.de
10,8 W / m 900 lm / m 83
E40 Elektrox Super Bloom NDL 150 W
ist eine Hochleistungs-Natriumdampflampe
32.000 h;   2000°K   240 V siehe growmart.de
nur mit Vorschaltgerät betreibbar
150 W 16.500 lm 110

Da eine Glühlampe meist im Einschaltmoment ausfällt,
kann man die Lebensdauer signifikant durch soft einschaltende Dimmer verlängern.
Als nicht mehr günstigen Dimmer setze ich bevorzugt
den Stromstoß-Schalter findernet.com   FINDER 15.51.8.230.0400  ein.

Eine Energiesparlampe ist letztendlich eine kompakte Leuchtstofflampe,
welche ich wegen nicht Dimmbarkeit und Quecksibler vermeide.

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Energieverbrauch bei mir

Als sich die Diskussion um den Energieverbrauch von Glühlampen entfachte,
stellte ich mir die Frage wie hoch ist denn überhaupt der Verbrauch?
Also begann ich überall wo es mir möglich war Messungen vorzunehmen.
Nun meine jährlichen Verbräuche von 2015 - 2018.
Sicherlich sind diese Werte nicht repräsentativ, da ich
z.B. lt. statista.com statt 2 h täglich, den Fernseher wochenlang ausgeschaltet habe.
Dafür laufen mehrere PC's rund um die Uhr…

Bezeichnung Liter kWh % kWh Euro % Euro
Strom 21 ct/kWh + 91,- 1.508..1.758 10..11% 380..506 16..21%
Wasser & Heizung via Gas
5,12 ct/kWh + 142,80
8.120..9.211 53..60% 851..963 36..41%
davon Warmwasser
15°C → 65°C
502..841 8,61..14,41 m3 6..10%
Diesel 8005..11.274 km 498..632 l4.878..6.198 32..40% 524..968 22..41%
jährliche Summe 15.359..16.694 1.903..2.353

Ich hoffe man kann sehen, daß bei mir jeweils
etwa   2/5   für Heizung
und     2/5   für Transport  ausgegeben wird
und ca. 1/5   für alle restlichen elektrischen Verbraucher
wie Gefriertruhe, Kühlschrank, Herd, Waschmaschine, Wasserkocher, Licht, etc.
(in fallender Reihenfolge).

Während Gas bei meinen Verbrauch und Fixkosten ca. 10..11 ct/kWh kostet,
schlägt der stark versteuerte Diesel mit ca. 11..18 ct/kWh zu buche
und der Strom ist mit ca. 25..30 ct/kWh → ca. 3 Mal teuerer als Gas.

In diesem Zusammenhang ist noch folgender Artikel interessant.
finanztip.de   CO2-Preis auf Erdgas, Heizöl und Sprit

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Gleichzeitigkeitsfaktor

Aus der Bestimmung meines Energieverbrauches kann ich sehen,
daß ich lediglich 1.600 kWh / Jahr verbrauche.
Rechne ich das in einen durchschnittlichen Dauerstrom um, entspricht das etwa
1.633 kWh / 8760 h / 240 V = 0,78 A   also einer kontinuierlichen Leistung von ca. 186 W.
Der Wohnungsanschluss hat einen 3 Phasigen FI-Schutzschalter mit jeweils 40 A was ca. 28,8 KVA entspricht.
Laut wikipedia.org und DIN 18015-1 Anhang A wird mir 15 kVA zugestanden.
Mein persöhnlicher Gleichzeitigkeitsfaktor liegt bei sehr kleinen   186 / 28,8 k = 6,5 x 10-3

Laut Wiki wird täglich 37 km gefahren.
Im Vergleich dazu bin ich zurzeit täglich nur 27 km = 10.000 km/ 365 Tage   unterwegs.

Die 37 km entsprechen ca. 7 kWh elektrischer Energie.
Auf mind. 7 Stunden verteilt ergibt das eine Leistung von 1000 W
bzw. einen Einphasigen Strom von 4,17 A .
Und die 37 km täglich sind bei 27,5 ct/kWh   7 kWh x 0,275 €/kWh = 1,93€.
Das entspricht dann bei mir einem Gleichzeitigkeitsfaktor von
(4,17 A x 7 h / 24 h + 0,78 A) / 120 A = 0,017   Der Wert ist zwar "noch" niedrig.
Aber wenn jeder sein Elektroauto laden würde, reicht die bestehende Infrastruktur nicht mehr aus.

Zum Vergleich mit meinen jetzigen Auto und 37 km täglich bin ich bei
37 km/Tag   /   ((8005 + 11274) km /2 /365 Tage)   x   (524 + 968)€ /2 /365 Tage
= 37 / 26,4 x 2,04 €/Tag = 2,86 €/Tag
Mein jetziger täglicher Verbrauch hochskaliert auf 37 km wäre also schon höher als rein elektrisch.
Leider ist die Reichweite und Ladezeit meiner Meinung nach noch nicht akzeptabel.
Desweiteren müsste man mal gucken wann ca. mind. 1000 Ladezyklen erreicht sind.
Denn der Akku ist nicht nur das Schwerste, sondern auch das Teuerste am Elektroauto.

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Balkonkraftwerk

Um mal ein wenig Gefühl für die Materie zu bekommen, habe ich mir ein 100 W Solarpanel gekauft.
Bei den monokristallinen Panel ESM100M36 von der mittlerweile liquidierten Bremer Firma
Enjoysolar war ich mit knapp 60€, also ca. 577 €/kW dabei.
Das Einfachste wäre es nun einen sogenannten Solarladeregler zu kaufen,
um z.B. einen Autoakku damit zu laden.
Den günstigsten für gerade mal 12€ ist ein 10 A Solarladeregler für 12 V.
Er kann ca. 12 A x 14,4 V = 140 W umsetzen .
Diese Regler sind erforderlich, da die Spannung aus solchen Panel im Leerlauffall bis 23 V geht
und im Kurzschlussfall fließen bei diesem Panel 5,8 A.
Bei mehr Leistung würde ich einen sogenannten Maximum power point tracker empfehlen.
Ein MPPT verändert ständig seine Last (mehr Strom → weniger Spannung) am Panel,
um zu gucken wo zurzeit am meisten Leistung entnehmbar ist.
Ein Dauerverbrauch von 186 W entspricht einer Jahres-Energiemenge von 1633 kWh.
Laut echtsolar.de entspricht das dann 1,7 kWp bzw. bei mir 17 stk 100 W Panels → 1020€.
Allgemein entsprechen 1,7 kWp ca. 8,6 m2 Panelfläche, mit besseren η.

Wollte man die bei mir verbrauchte Leistung von 186 W zur Überbrückung nur der Nacht speichern,
ist mind. eine Speicherkapazität von 186 W x 12 h = 2,2 kWh nötig.
Ein PYLONTECH LiFePO4 Speicher 48V - 2,4 kWh liegt bei 885€   Siehe greenakku.de

Zusätzlich zu den oben genannten Komponenten, kommen noch Halterungen, Kabel, Umrichter, etc. dazu.
Und es sollte nicht unerwähnt bleiben das man damit voraussichtlich
ca. das halbe Jahr ohne externen Verbrauch auskommt.
Die Winterzeit und Regentage sind schon ausgeschlossen…
Rechne ich über den Daumen mit einer jährlichen Ersparniss von
ca. 200€ (hälfte der Zeit zu 100% abgedeckt) bei optimistischen Gesamtkosten von 2000€
muss alles mind. 10 Jahre halten, damit es eine schwarze Null wird.
Voraussichtlich wird das in Zukunft interessanter, da die Panelkosten stetig fallen,
die zukünftige ZEBRA-Batterie nur die Hälfte kosten soll und
die Energiepreise, politisch motiviert, weiter steigen werden.

Passend zum Thema, habe ich heute (17.09.21) einen Artikel in meinem Provinzblatt
"Mittwochsjournal" gefunden.   "E-Auto mit eigenem Strom laden"
1 KWp   (1KW peak) entspricht 800..1000 kWh/à, welche ca.
1600€   einmalige Fixkosten in die Fotovoltaikanlage bedeuten
+ 150€/à   für Wartung, Stromzähler, Versicherung
+ 800..1400€   je kWh Kapazität für einen Energiespeicher
Warum da wesenlich höhere Kosten entstehen, entzieht sich mir…
Und das konkrete Thema habe ich nicht
auf der verwiesenen Seite verbraucherzentrale-energieberatung.de gefunden.

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Quellen

batterieforum-deutschland.de   Natrium-Nickelchlorid-Batterie - ZEBRA-Batterie
chemie-schule.de   Zebra-Batterie
meridian-int-res.com   The Sodium Nickel Chloride “Zebra” Battery.pdf
bluesky-energy.eu   (angeschrieben → nicht auf meine Fragen eingegangen)
alumina.systems   Die „grüne Batterie“ - der nachhaltige Natrium-Nickelchlorid Energiespeicher
sandia.gov   Better batteries for grid-scale energy storage
reuters.com   CATL's new sodium ion battery to help ease lithium shortages
wissenschaft.de   Sitzt im Mittelpunkt der Erde ein natürlicher Kernreaktor? - 2007
artgerecht.com   Hormesis – Die Dosis macht das Gift

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