Kleine "Kritik" am Blocktrainer bzgl. überproduzierter Energie

Also ein Pilotprojekt bei Exxon, und sonst?

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Ja, sie werden gebremst. Somit hast Du für den Moment der Bremsung Recht. Aber man muss sich ja die Frage stellen, welchen Sinn hätte es dass sich das Windrad dauerhaft dreht. Die Flügel werden ja zum Stillstand gebremst und dann die Flügelanstellung so gestellt, dass die Flügel keinen Auftrieb mehr haben. Manche Windräder haben auch so eine Art Landeklappen zur Bremsung.
Wenn ich es drehen lassen würde, würde permanent Bremsenergie in Wärme umgewandelt und ein hoher Verschleiß an den bewegten Teilen erzeugen.
Im Normalbetrieb wirkt das Generatorprinzip für den Widerstand für das Flügelrad, sodass es sich nicht immer schneller dreht. (und die Flügelverstellung) Je mehr Strom abgenommen wird, desto mehr meschanische Leistung muss aufgebracht werden um den Generator zu drehen. Wird die abgenommene elekrtrische Leistung geringer, so wird das Flügelrad schneller, wo man mit der Flügelverstellung nachregeln kann.

Die meisten Stromerzeuger / Generatoren arbeiten mit dem Generatorprinzip. Wasserkraft, Windkraft, Kohlekraft, Atomkraft, … Umwandlung von (Wärme in) meschanischer Bewegung in Rotation des Generators.

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Du hast recht, dass bei Windkraft „Überschüssige“ Energie größtenteils nicht in Wärme gewandelt wird. Im Gegenteil, sie wird gar nicht erst aufgenommen. Die Energie strömt ins System und ungenutzt wieder heraus. Trotzdem hätte sie potentiell in Strom umgewandelt werden können und ist damit auch überproduzierte Energie die mit Bitcoin genutzt werden könnte.

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Ich habe mal zu dem Thema eine dumme Frage, die ich schon immer stellen wollte aber ich wusste nicht an wen.
Jetzt spüre ich gute Vibes und Kompetenz diesbezüglich in diesem Thread

Wo geht die Sonnenergie bei einem Solarpanel hin, wenn keine Leistung abgerufen wird (sprich: kein Verbraucher ist angeschlossen)? Wird diese in Wärme umgewandelt, sprich: ein Solarpanel mit angeschlossenem Verbraucher bleibt kühler als ein unbelastetes Solarpanel?

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Genau dahin wo die Energie hingeht, wenn sie auf einen Stein, auf Blätter/Wälder oder dem Ozean treffen.

Sonnenenergie kommt in Form von elektromagnetischer Strahlung zur Erde. Diese kann auf jeder Oberfläche (auch in Luft) entwerder transmitiert (durchgelassen), reflektiert (wieder zurückgestrahlt oder umgelenkt) oder absorbiert (aufgenommen, meist in Form von Wärme) werden.

Jedes Objekt, auf das Licht trifft teilt das eintreffende Licht in genau diese 3 teile auf aber wie die Verhältnisse sind hängt vom Stoff ab auf das das Licht fällt. Spiegel zum Beispiel reflektieren bis zu 99% der einfallenden Strahlung während Schwarzkörper diese sehr gut absorbieren (und damit schnell warm werden). Das gleiche passiert natürlich auch mit einer Solarplatte wobei es auch hie vom Material der Solarplatte abhängt, wie viel reflektiert wird.
Der Vollständigkeit halber sollte ich noch erwähnen dass die Reflexions/Transmissions/Absorbtionsskoeffizienen auch von der jeweiligen wellenlänge abhängt. Ein Spiegel reflektiert gut im sichtbaren Bereich, aber für andere Wellenlängen, zb. Infrarot kann er durchlässig sein.

Also zusammenfassend: Auch bei einer Solarzelle, die das Licht nicht oder weniger absorbiert weil es nur in Wärme gewandelt wird anstatt in elektrischen Strom gibt es auch Reflexionen und Transmisionen.

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Ich bin kein Experte für Photovoltaik, aber wenn man mal über die grundsätzliche Physik nachdenkt, gehe ich nicht davon aus, dass eine Kühlung durch angeschlossene Verbraucher möglich ist.
Strom erzeugt beim Fluß durch einen Leiter immer Wärme durch Reibung auf Molekülebene.
(ausgenommen sogenannte Supraleiter)
Das heißt, ist ein Verbraucher angeschlossen, fließt Strom. Je höher der Strom desto höher die Temperatur.
Photovoltaik ist meines Wissens meist auf Kristalliner Basis. Die Kristalle werden durch die Sonnenenergie in Schwingung versetzt und dadurch müßten theoretisch auch leichte Wärmeverluste in der Zelle selber entstehen.
Gerade gelesen: Wirkungsgrad einer PV Zelle liegt bei 11-16%
Was wohl bedeutet, dass der Rest in Reflektion und Absorption verloren geht…
(warum schreibt man absorbieren mit b und Absorption mit p ?)

Du hast natürlich volkomen recht, im Normalfall kühlt der Stromfluss die Solarzelle nicht selber. Man könnte sie durch den thermoelektrischen Effekt kühlen aber das ist auch nur eine Art von Wärmetransport, also woanders wird es dann heiß durch Aufbringung der elektrischen Energie.

Was ich nur meine ist, dass die Solarzellen Immer Energie Aufnemen und sich dadurch erwärmen. Wenn die Energie abgenommen wird, dann gibt es einen Energietransport aus dem System der Solarzelle heraus in Form von elektrischer Energie. Wenn es aber keinen Abnehmer gibt, dann bleibt diese eintreffen Energie im System der Solarzelle. Das bedeutet sie wird entweder Wärmer oder absorbiert weniger → reflektiert oder transmittiert also mehr Energie. Im Endeffekt: Irgendwo muss die nicht abgenommene Energie einfach hin und das ist meistens einfach Wärme (Was gleichzeitig auch eine erhöhte Wärmestrahlung verursacht).

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Vielleicht reden wir aneinander vorbei… :wink:
Aber ich glaube mit dem Energietransport bist Du etwas auf dem Holzweg.
So gesehen wird keine Energie aus dem System transportiert.
Strom darf man sich nicht wie eine Wasserleitung vorstellen, wo man den Hahn auf macht und es kommt Wasser raus.

Stell Dir lieber einen Hydraulikkreis vor. z.B. bei einem Baggerfahrwerk.
Du hast eine Pumpe (PV Element), eine Hochdruckleitung zum Hydraulikmotor (Plusleitung von PV zum Verbraucher) und natürlich muss das Öl wieder zurück zur Pumpe (Minusleitung zur PV).
Das Öl muss im Kreis fließen, so auch der Strom. Das heißt auch die Wärmeenergie durch die Reibungsverluste im Leiter ist im Kreislauf gleich, da ja der Strom an jeder Stelle im Kreislauf gleich hoch ist. (ich vernachlässige hier die durch verschiedene Materialien und Leiterquerschnitte unterschiedlichen Wärmeverluste)

Theoretisch hast du recht, Strom selber ist ein Kreislauf. Hier werden im Gleichstromfall wie bei Solarzellen die Elektronen in der Solarzellean einer Kathode zusammengesammelt. Damit erhällt man eine positiv geladene Seite und eine negativ geladene Seite. Der Fluss der Elektronen von der negativen zur positiven Seite ist der Stromfluss.

Ich habe aber vom Energietransport gesprochen und das ist kein Kreislauf. Wenn du einen Toaster an die Solarzelle anschließt fließen zwar die Elektronen von der Solarzelle durch den Toaster, erwärmen diesen durch Widerstände und fließen wieder zurück zur Solarzelle um dort durch Elektromagnetischer Strahlung wieder zur Negativen Seite getoßen zu werden. Der Energiegehalt in dieser Betrachtung fließt aber nur in eine Richtung: Von der Solarzelle zum Toaster und nicht wieder zurück.

Genauso in deiner Hydraulikanalogie. Du hast eventuell einen Kreislauf der Hydraulikflüssigkeit, die Energie wird aber vom Motor zur Baggerschaufel übertragen um dort Arbeit zu verrichten, zb. Erde hochzuheben. Diese Energie fließt nicht wieder zurück in den Motor.

Ja, so gesehen hast Du Recht, aber es ging ja um die Wärmeenergie in der PV Anlage. Diese kann meiner Meinung nach nicht durch den Transport von Strom aus der PV raus geholt werden.
Die Frage war ja ob die PV kühler wird, wenn ein Strom fließt.
Das halte ich für physikalisch nicht möglich, da der Strom an sich auch wieder für Wärmeverluste sorgt.

Die schon vorhandene Wärme in der Solarzelle wird nicht direkt abfließen außer durch normalen Wärmetransport (Abstralung, Kovektion über Luft oder Wärmeabgabe über die Gestelle).

Ich wollte nur betonen dass eine Solarzelle in Betrieb mit Abnahme sich weniger stark erhitzt als eine Solarzelle ohne Abnahme, da die eintreffende Energie die selbe ist, aber die Abnahmeenergie nicht mehr aus dem System fließt. Ich kann aber spontan nicht sagen, wie groß der Effekt ist weil ich spontan nicht weiß ob die eintreffende Strahlungsenergie durch die fehlende Last mehr reflektiert wird oder trotzdem absorbiert wird.

Generell: Wenn die Strahlung absorbiert wird, dann kann sie entweder durch Wärme oder Strom das System der Solarzelle verlassen. Fällt der Stromtransport weg bleibt halt nur die Wärme, zB. bei einer kurzgeschlossenen Solarzelle.

Sicher kann man die erzeugte Energie speichern. Die Speicherung ist aber verlustbehaftet: Der Akku entlädt sich und altert, hochgepumptes Wasser verdunstet, mechanische Speicherung (Rotation schwerer Massen) verliert durch Reibung und die Speicherung in Form von Wärme ist nicht frei von Verlusten. Außerdem ist der Rückumwandlungsprozess auch wieder mit Verlusten versehen, da die Wirkungsgrade eben nicht 100% sind. Das macht die temporäre Speicherung im Vergleich zur Umwandlung in Bitcoin ineffizient.

Allerdings erreiche ich mit der Umwandlung in Bitcoin nicht das Gleiche: Denn eine Rückumwandlung ist nicht möglich. Für den Gegenwert würde schlicht neue Energie erzeugt. Oder habe ich hier einen Denkfehler? :slight_smile:

Nein kein Denkfehler, total korrekt analysiert. Bitcoin ist ein Wertespeicher und kein Energiespeicher.

Generell sollte man halt immer zwischen Energie und Energieerhaltung und Wert und Werterhaltung unterscheiden. Energieerhaltung != Werterhaltung.

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Das hier ist mir bei dem Thema wieder eingefallen. Ist schon was älter, aber dürfte sich nicht viel dran geändert haben.

Wie viel Zappelstrom verträgt das Netz?

stimmt. Ist dasselbe wie beim Abbau von Gold. Deshalb stimmt Michael Sayer’s Aussage „Bitcoin is digital energy“ auch nicht.

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Boah ne, jetzt kommt nich schon wieder dieses Video :face_vomiting:

Wegen solchem Gerede haben wir die Energiewende stocken lassen und sind nicht führend in der erneuerbaren Energieindustrie…

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Interessanter Gedanke… Nach einigen Überlegungen kann ich hier vielleicht Sinnvolles beitragen:

MMn wäre auch „überinstallierte Leistung“ korrekter als „überproduzierte Energie“ (oder eben mit Überkapazität, weil es das Wort überinstalliert nicht gibt), weil „überproduzierte Energie“ halt nicht produziert wird. Aber ich denke auch, dass es Jeder richtig verstehen kann, wenn er/sie will.

Wenn ich die PV Artikel richtig verstanden habe, würde folgendes bei nicht angeschlossenen Zellen passieren:

  1. Die Abnehmerkontakte würden sich wie bei einem Kondensator aufladen.
    Da diese aber wahrscheinlich keine großen Kapazitäten haben, dürfte es nicht zu Blitzen kommen, da die Spannung wegen den anderen Effekten zu gering bleibt.
  2. Die elektrische Feldstärke der Raumladungszone nimmt ab, da die Elektronen nicht über die n-Schicht weiter abgeleitet werden können (analog bei der p-Schicht).
  3. Die Häufigkeit der Rekombinationen in dem oder gegen den Raumladungszonenwiderstand steigt an bis keine Elektron-Loch-Paare mehr gebildet werden.
  4. Die Zelle würde ein bisschen wärmer werden. Da der Wirkungsgrad aber eh nur 12 - 20 % beträgt, glaube ich, dass der Effekt vielleicht messbar, aber nicht unbedingt spürbar ist. Ein Toaster bspw. braucht deutlich mehr Strom als eine Solarzelle auf gleicher Fläche erzeugen kann und die Erhitzung müsste etwa (aber über) in der Größenordnung liegen wie eine Elektroheizung schafft, die gleich viel Strom und Fläche verbraucht.

Dazu 2 Zitate von Leifi-Physik:
„Salopp könnte man sagen, dass die durch das Licht entstandenen Elektron-Loch-Paare lieber über den Stromkreis rekombinieren, da der Widerstand der zu durchdringenden n- bzw. p-Schicht und der Widerstand des äußeren Stromkreises kleiner ist als der Widerstand der Raumladungszone.“
„Da nicht jedes „Lichtteilchen (Photon)“ ein Elektron-Loch-Paar bildet und ein Elektron mit einem Loch wieder rekombinieren kann und dabei nur Wärme produziert (die Rekombination steigt mit der Betriebstemperatur), ist der Wirkungsgrad einer Solarzelle begrenzt.“

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Sehr interessantes Thema, da würde ich auch gern eine doofe Fragen stellen. Kenne mich halt nur oberflächlich aus, aber Logik hilft mir hier ein bisschen (hoffe ich).
Ich frage mich, warum eigentlich nur Miner die überschüssige Energie nutzen können und kein anderer Abnehmer (sicher ein technischer Aspekt)?
Gibt es nicht evt. vergleichbare stromverbrauchende Techniken (z. B. andere Computer), die man an der Stelle einsetzen könnte?
Wenn das Argument lautet: Bitcoin fördert grüne Energie (was voll logisch ist), warum ist Bitcoin technisch das einzige Produkt, dass diese überschüssige Energie nutzen kann?
Ich hoffe ich konnte mich verständlich ausdrücken (technisch kognitiv Begrenzt).

Schön zusammengefasst.
Um die überproduzierte Energie etwas genauer zu definieren: Es ist die Energie, die das System Solarzelle in Strom umwandeln könnte wenn sie nicht abgeschaltet wäre.
ZB. Wenn die Solarzelle einen Wirkungsgrad von 15% hat und gerade Photonen im Wert von 10kWs auf die Solarzelle kommt, dann könnte die Solarzelle 1,5kWs Energie umwandeln. Tut sie es nicht weil das Stromnetz es gerade nicht braucht, Stände diese Energie aber trotzdem gerade Potentiell zur Verfügung, wird aber nicht genutzt. Sobald sich ein weiterer Verbrachter einschaltet, zb irgendjemand fährt seinen PC hoch, dann kann die Solarzelle sofort anspringen (Vorausgesetzt die entsprechende Schaltelektronik dafür ist vorhanden)

Und theoretisch hast du recht, dass Strom meistens in Leistung, also Energie pro Zeit angegeben wird.
In unserem Fall macht es aber warscheinlich keinen großen Unterschied ob du in Leistung oder Energie die thermodynamischen Betrachtungen machst, weil durch die Zeit das System nur linear skaliert.
In den thermodynamischen Modellen geht man davon aus, dass das System energetisch und somit auch thermisch im Gleichgewicht ist. Wenn das der Fall ist, dann gilt auch einströmende Energie/Leistung = ausströmende Energie/Leistung. Zu beginn ist das natürlich nicht gegeben da die Energie immer eine gewisse Zeit braucht um durch das System zu wandern. Wartet man aber hinreichend lange ab, dann hat sich ein ein Gleichgewicht zwischen Eintreten und Austreten der Energie im System gebildet. Vereinfacht man das System in 3 Schritte: Photon trifft ein, Elektron-Loch-Paar bildet sich, Eine Einheit Strom fließt (Elektron fließt ab, aber auf der anderen Seite kommen neue Elektronen auch wieder an), dann ist klar, dass es zu Beginn nicht im Gleichgewicht ist. Denn lässt man erstmalige Photonen eintreffen, dann gibt es noch keine angeregten Elektronen, die das System verlassen können um einen Stromfluss zu bilden. Erst nach einiger Zeit, wenn all diese 3 Prozesse lang genug abgelaufen sind, dann bildet sich ein Gleichgewicht von eintreffenden Photonen und Stromfluss.

Wenn du also im thermischem Gleichgewicht bist, was im laufendem Betrieb von Maschinen größtenteils der Fall ist, dann kann man die Betrachtung zeitlich auf einen Punkt fixieren und danach einfach in der Zeit skalieren. Das klappt natürlich nicht für alle Prozesse, einen Motor zb unterteilt man nochmal in 4 verschiedene thermodynamische Zustände, die dann hintereinander ablaufen (Kreisprozesse). Da bildet sich also nie ein Gleichgewicht, da nach dem Prozess sofort das System wieder verändert wird. In unserem Solarzellensystem gehe ich aber davon aus, dass es schnell ein Gelichgewicht findet.

Du kannst jeden Abnehmer, der dynamisch in seinem Verbrauch schnell hoch und runter geregelt werden kann, nutzen. Nur muss dieser Abnehmer natürlich auch mit der Nutzung des Stroms ein Produkt schaffen, welches sich nach Abzug der Kosten für den Strom und alle weiteren Produktionsfaktoren gewinnbringend verkaufen lässt.
Je seltener der Abnehmer (z. B. BITCOIN Miner, Wasserstoff Herstellung, Power to X, Batteriespeicher, Wärmepumpe,…) günstigen oder kostenlosen Strom aus einem Energieüberschuss erhält, desto schwerer wird es die Fix- und Investitionskosten des Abnehmers zu decken. Eine Anlage zur Synthese von Wasserstoff muss, um profitabel betrieben zu werden, eine gewisse Größe haben (Economies of scale). Diese kann folglich nicht in viele kleine Anlagen zerteilt werden und verteilt an vielen Standorten Überschüsse einsammeln, um profitabel zu werden. Das könnte einer der Vorteile von Bitcoin sein, dass die Mindest Anlagengröße und damit die Mindestabnahmemenge relativ gering ist. Da aber auch hier bei Neugeräten eine sehr hohe Anfangsinvestition vorliegt, die die Anlage unprofitabel machen kann, verweist Roman gerne darauf, dass man ja auch günstige gebrauchte Asics nutzen kann. Leider wird hier nicht faktenbasiert Argumentiert, da wir nicht wissen wie viele funktionstüchtige AltMiner mit welcher Leistung zu welchem Preis es gibt, um auch nur abschätzen zu können, ob wir damit einen Impact bei der Erneuerbaren Energieerzeugung schaffen. Außerdem lösen wir damit nicht das Problem, dass moderne teure ASICS gegebenenfalls nicht mit Strom aus erneuerbaren Energien betrieben werden.

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