Prof. Dr. Dirk Uwe Sauer

 

Energiegespräch mit Prof. Dr. Dirk Uwe Sauer

Das vollständige Gespräch mit Prof. Dr. Dirk Uwe Sauer auf YouTube:

Im Energiegespräch mit Prof. Dr. Eduard Heindl teilt Prof. Dr. Dirk Uwe Sauer, führender Experte für Batterietechnologien, Einblicke in die Entwicklung und Anwendung von Speichersystemen. Das Gespräch beleuchtet den Übergang von traditionellen Blei-Batterien zu modernen Lithium-Ionen-Systemen, zukünftige Alternativen und die Rolle von Speichern in der Energiewende.

Blei-Batterien: Zuverlässig und etabliert

Blei-Batterien dominieren weiterhin in Anwendungen wie Starterbatterien in Fahrzeugen aufgrund ihrer hohen Zuverlässigkeit und einfachen Handhabung ohne Elektronik. Sauer erklärt, dass Blei ein stabiler Katalysator ist, der die Selbstentladung minimiert, und weltweit recycelbar. Trotz einer globalen Kapazität von etwa einer Terawattstunde verlieren sie in stationären Speichern an Boden, da der Wirkungsgrad niedriger und die Lebensdauer kürzer ist als bei Lithium-Systemen. Früher machten sie zwei Drittel der Hausspeicher aus, heute sind es fast nur noch Lithium-Batterien durch Economies of Scale aus der Elektronikbranche.

Lithium-Ionen-Batterien: Funktionsweise und Vorteile

Lithium-Ionen-Batterien basieren auf Interkalation, bei der Lithium-Ionen zwischen Kristallstrukturen wandern, ohne die Elektroden aufzulösen – im Gegensatz zu Blei-Systemen. Dies ermöglicht höhere Energiedichten und Langlebigkeit. Sauer beschreibt den Elektrolyten als organische Lösungsmittel, die brennbar sind, aber sicherer als metallisches Lithium. Probleme wie Volumenausdehnung (bis 10%) führen zu Alterung, besonders bei tiefen Entladungen. Im Vergleich zu Blei eignen sie sich besser für mobile Anwendungen, wo Gewicht und Volumen entscheidend sind, und erreichen Wirkungsgrade von über 90%.

Zukünftige Technologien: Festkörper und Natrium-Ionen

Festkörperbatterien versprechen höhere Sicherheit durch nicht-brennbare Elektrolyte, ermöglichen aber nur bei hohen Temperaturen (z. B. 80°C) gute Leitfähigkeit. Sauer skeptisch: Produktion ist komplex, da dünne Keramikschichten fehlerfrei sein müssen. Natrium-Ionen-Batterien, ähnlich zu Lithium, nutzen günstiges Natrium und vermeiden Kobalt/Nickel; sie eignen sich für mittlere Reichweiten (300-350 km) und stationäre Speicher. Andere Ansätze wie Lithium-Luft oder Zink-Batterien scheitern oft an niedrigen Wirkungsgraden und Aufladbarkeit.

Speicherung in der Energiewende: Batterien vs. Wasserstoff

Batterien eignen sich für tägliche Fluktuationen (Wirkungsgrad bis 97%), während Wasserstoff für saisonale Speicherung (z. B. Dunkelflauten) mit 40% Wirkungsgrad dient. Sauer trennt klar: Kurzfristig Batterien, langfristig Wasserstoff in Kavernen (günstig bei 0,50 €/kWh). Pumpspeicher konkurrieren, aber dezentrale Batterien (z. B. aus E-Autos) bieten Netzentlastung. Flow-Batterien sind teurer und weniger effizient. Insgesamt: Bis 50% Erneuerbare kein Bedarf an Speichern, darüber hinaus wirtschaftlich notwendig.

Rohstoffe, Recycling und globale Herausforderungen

Rohstoffengpässe bei Lithium und Kobalt drohen kurzfristig durch Minenbauverzögerungen, aber Reserven wachsen mit Preisen. Recycling ist machbar (100% bei Lithium), doch bis 2035 nur 25% aus Altmaterial. Sauer betont Economies of Scale in China (95% Produktion) und Europas Aufholjagd (z. B. VW-Fabriken). Energiewende bis 2030: 80% Erneuerbare machbar, aber mit Gas-Übergang und Importen (z. B. aus Südeuropa). Kernenergie sieht er ökonomisch unrentabel.

Ausblick: Erneuerbare Dominanz bis 2100

Bis 2050 dominieren Erneuerbare durch Geschwindigkeit; Fusion oder Kernkraft zu langsam und teuer. 2100: Photovoltaik als Hauptquelle, effizienter Stromnutzung priorisiert. Batterien decken Speicherbedarf, ergänzt durch Wasserstoff für Industrie und Fernverkehr.

Sie finden alle Videos unter https://energiespeicher.blogspot.com/p/energiegesprache-mit-eduard-heindl.html

Batterietechnologien, Lithium-Ionen, Energiewende, Wasserstoff, Recycling

Stimmt das Badewannenmodel

Einführung in das Badewannenmodell

Prof. Dr. Eduard Heindl, Physiker und Professor für Wirtschaftsinformatik, analysiert in seinem Vortrag das Badewannenmodell, das ursprünglich von Professor Wolfgang Eberhard entwickelt wurde und von Professor Ganteför popularisiert wurde. Dieses Modell beschreibt, wie CO2-Emissionen die Atmosphäre beeinflussen und wie natürliche Senken wie die Biosphäre und Ozeane diese Emissionen teilweise absorbieren. Ziel des Vortrags ist es, die physikalischen Grundlagen des Modells verständlich zu machen und die Zuschauer zu einer eigenen Bewertung anzuregen. „Nur wenn man versteht, was dahinter steckt, können wir das beurteilen und jeder kann natürlich sich selbst sein Urteil bilden“, betont Heindl.

Den vollständigen Vortrag finden Sie auf YouTube: 

Grundprinzip des Modells

Das Badewannenmodell vergleicht die Atmosphäre mit einer Badewanne, in die jährlich etwa 40 Milliarden Tonnen CO2 durch menschliche Emissionen eingeleitet werden. Gleichzeitig gibt es zwei „Abläufe“: die Biosphäre (Bäume, Pflanzen) und die Ozeane, die CO2 aufnehmen. Laut Heindl absorbieren die Biosphäre und die Ozeane jeweils etwa 10 Milliarden Tonnen CO2 pro Jahr, sodass nur 20 Milliarden Tonnen in der Atmosphäre verbleiben. Diese Zahlen sind durch Messungen der CO2-Konzentration und der verbrannten fossilen Brennstoffe gut belegt. Das Modell zeigt somit, dass die Atmosphäre nicht die gesamte CO2-Menge speichert, sondern natürliche Prozesse die Konzentration dämpfen.

Kritik am Modell

Kritiker des Badewannenmodells argumentieren, dass die Absorptionsfähigkeit der Senken von den Emissionen abhängt: Weniger Emissionen führen zu geringerer Absorption, mehr Emissionen zu höherer. Zudem wird diskutiert, ob die Senken irgendwann erschöpft sein könnten, was ein Kohlenstoffbudget notwendig machen würde – eine strikte Obergrenze für CO2-Emissionen. Heindl weist darauf hin, dass solche Diskussionen oft politisch-ideologisch geprägt sind: „Manche sagen, diese Reduktion um 50%, die wirkt ja verharmlosend und dann sieht man ja gar nicht, wie schlimm es ist.“ Er betont jedoch, dass sein Fokus auf der Physik liegt, nicht auf ideologischen Debatten.

Erweiterung des Modells

Heindl erweitert das Badewannenmodell, indem er drei „Gefäße“ betrachtet: die Atmosphäre (3200 Gigatonnen CO2), die Biosphäre (9000 Gigatonnen gebundenes CO2) und die Ozeane (140.000 Gigatonnen gelöstes CO2). Diese Gefäße stehen in einem ständigen Austausch. Die Ozeane, die 72% der Erdoberfläche bedecken, haben eine enorme Kapazität zur CO2-Aufnahme, da CO2 als Carbonat gespeichert wird. Die Biosphäre profitiert von höheren CO2-Konzentrationen durch besseres Pflanzenwachstum, was jedoch langfristig durch Sättigung begrenzt sein könnte. „Die Ozeane sind ja im Schnitt um die 5000 m tief. Das heißt, die Wassermenge des Ozeans ist extrem groß“, erklärt Heindl.

Szenarien: Reduktion oder Stillstand?

Heindl untersucht zwei Szenarien: eine radikale Reduktion der CO2-Emissionen auf null und eine Halbierung auf 20 Gigatonnen pro Jahr, wie von Ganteför vorgeschlagen. Bei einem Emissionsstopp würde sich nach etwa 100 Jahren ein Gleichgewicht einstellen, bei dem die CO2-Konzentration in der Atmosphäre auf etwa 282 ppm sinkt. Bei einer Halbierung der Emissionen bleibt die Konzentration stabil, da die Senken die verbleibenden 20 Gigatonnen absorbieren. Langfristig könnten jedoch die Biosphäre und die Ozeane an ihre Grenzen stoßen, insbesondere die Biosphäre durch Prozesse wie Verrottung.

Fazit und Ausblick

Das Badewannenmodell zeigt, dass eine Halbierung der Emissionen die CO2-Konzentration in der Atmosphäre stabilisieren könnte, während ein vollständiger Emissionsstopp die Konzentration senken würde. Heindl betont, dass die physikalischen Prozesse gut verstanden sind, aber die Umsetzung ambitionierter Reduktionen schwierig ist, da unsere Zivilisation stark von fossilen Brennstoffen abhängt. Er plädiert dafür, die Diskussion auf wissenschaftliche Fakten zu stützen und Spekulationen über ferne Zukunftszenarien zu vermeiden. Der Vortrag regt dazu an, die komplexen Zusammenhänge zwischen Emissionen, Senken und Klima selbst zu bewerten.

Den vollständigen Vortrag finden Sie auf YouTube: [Link zum Video]

Sie finden alle Videos unter https://energiespeicher.blogspot.com/p/energiegesprache-mit-eduard-heindl.html

Stichworte: Badewannenmodell, CO2-Emissionen, Biosphäre, Ozeane, Kohlenstoffbudget

Wilfried Hahn

 

Gespräch mit Wilfried Hahn

Das vollständige Gespräch mit Wilfried Hahn auf YouTube:

Prof. Dr. Eduard Heindl spricht mit Wilfried Hahn, einem erfolgreichen Unternehmer und ehemaligen Leiter des Handwerkzeugherstellers Wiha, über die Herausforderungen der Energieversorgung in der Industrie, die Bedeutung stabiler Energiequellen und die vielversprechende Zukunft von Thorium-basierten Molten-Salt-Reaktoren. Hahn, der inzwischen im Aufsichtsrat von Copenhagen Atomics tätig ist, teilt seine Einblicke aus seiner unternehmerischen Erfahrung und seinem Engagement für innovative Energielösungen.

Energieversorgung in der Industrie: Herausforderungen und Kosten

Wilfried Hahn betont, wie essenziell eine zuverlässige und kostengünstige Energieversorgung für die Industrie ist. Sein Unternehmen Wiha, ein weltweit führender Hersteller von Handwerkzeugen, betreibt energieintensive Prozesse wie Härtereien und Spritzgussanlagen. Diese Prozesse erfordern stabile Strom- und Gasquellen. In Deutschland sind die Energiekosten in den letzten Jahren stark gestiegen, was die Wettbewerbsfähigkeit beeinträchtigt, insbesondere im Vergleich zu Ländern wie Polen oder Vietnam, wo Energiekosten deutlich niedriger sind. Hahn hebt hervor, dass die Energiekrise und die Abhängigkeit von Gas die Produktionskosten erheblich erhöht haben. Eine Unterbrechung der Stromversorgung wäre für ein Unternehmen wie Wiha katastrophal, da Produktion und Kommunikation vollständig zum Erliegen kämen.

Globale Standorte und Energiepolitik

Wiha betreibt Produktionsstätten nicht nur in Deutschland, sondern auch in Polen und Vietnam. Hahn erklärt, dass die Energieversorgung in Vietnam zwar verbessert wurde, aber immer noch nicht die Stabilität westlicher Länder erreicht. Dennoch ist Vietnam ein attraktiver Standort, da viele Unternehmen aufgrund steigender Löhne in China dorthin ausweichen. In Deutschland hingegen ist die Versorgungssicherheit derzeit noch hoch, doch die hohen Energiepreise belasten die Industrie. Hahn betont, dass eine stabile Energiepolitik entscheidend ist, um im globalen Wettbewerb mit Ländern wie den USA oder China konkurrenzfähig zu bleiben, wo Energie oft günstiger verfügbar ist.

Der Atomausstieg in Deutschland: Eine kritische Betrachtung

Hahn kritisiert den deutschen Atomausstieg, der nach dem Fukushima-Unfall 2011 beschleunigt wurde. Er sieht darin eine Entscheidung, die unter gesellschaftlichem und medialem Druck gefällt wurde, obwohl Deutschland über einige der sichersten Kernkraftwerke der Welt verfügte. Die Abschaltung dieser Kraftwerke ohne adäquaten Ersatz durch erneuerbare Energien oder andere zuverlässEnergieversorgung, Industrie, Thorium-Reaktoren, Atomausstieg, Copenhagen Atomicsige Quellen gefährdet laut Hahn die langfristige Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands als Industriestandort. Er plädiert dafür, die verbleibenden Kernkraftwerke wieder in Betrieb zu nehmen, da sie eine sichere und effiziente Energiequelle darstellen.

Thorium-Reaktoren: Eine nachhaltige Zukunft?

Ein zentrales Thema des Gesprächs ist Hahns Engagement bei Copenhagen Atomics, einem Unternehmen, das Molten-Salt-Reaktoren mit Thorium entwickelt. Diese Technologie, die in den 1960er Jahren in den USA erforscht, aber aus politischen Gründen eingestellt wurde, bietet mehrere Vorteile: Thorium ist 500-mal häufiger als spaltbares Uran, die Reaktoren produzieren kein Plutonium (was die Gefahr der Waffenproduktion reduziert), und sie können sogar langlebigen Atommüll verbrennen. Hahn erklärt, dass die Reaktoren kompakt (Container-Größe), in Serie produzierbar und kostengünstig sind. Copenhagen Atomics zielt darauf ab, Strom zu weniger als zwei Cent pro Kilowattstunde zu liefern, was die Technologie wirtschaftlich attraktiv macht. Zudem sind die Reaktoren sicherer, da sie unter Normaldruck arbeiten und im Notfall die Reaktion automatisch stoppt.

Anwendungen und Visionen für Thorium-Reaktoren

Die Reaktoren von Copenhagen Atomics könnten vielseitig eingesetzt werden, etwa zur Wasserstoff- und Ammoniakproduktion, als Ersatz für Kohlekraftwerke oder sogar zur Energieversorgung von Schiffen. Hahn betont die Dezentralität dieser Technologie, die unabhängig von großen Stromnetzen funktioniert und damit geopolitische Abhängigkeiten reduziert. Ein weiterer Vorteil ist die Lösung des Endlagerproblems: Die Spaltprodukte der Thorium-Reaktoren haben eine deutlich kürzere Halbwertszeit (10–300 Jahre) im Vergleich zu herkömmlichen Reaktoren, wodurch das Problem langlebiger radioaktiver Abfälle minimiert wird.

Persönliches Engagement und Ausblick

Neben seiner unternehmerischen Karriere ist Hahn auch sportlich aktiv, etwa als Basketballer und Trainer. Sein Interesse an Technik und Wissenschaft treibt sein Engagement für die Kernenergie und den Klimaschutz an. Er plädiert für eine offene, wissenschaftsbasierte Diskussion über Energielösungen, die frei von Ideologien ist. Für die Zukunft sieht Hahn eine Energiewelt, die auf einem Mix aus Solar, Wind und Kernenergie basiert, wobei die Kernenergie eine stabile Grundversorgung bietet. Er betont die Notwendigkeit besserer Bildung, um die nächste Generation auf die Herausforderungen der Energiewende vorzubereiten.

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