natürliches-Energiezentrum-Hoyer

mit Berechnungen der 21 Punkten aus 

Diagramm 4 von Eric Hoyer

 

Guten Morgen. Ich bearbeite gerade meinen Beitrag, die die Einsparungen durch verschiedene Vorhaben des Wirtschaftsministeriums veröffentlicht wurde. Ich zeige auf, welche Einsparungen man durch z. B. Umbau von AKWS, Wasserstoffautobahnen und der 50 Gaskraftwerke, die geplant sind, und die großen Stromleitungen, was damit insgesamt einspart werden kann; meine Berechnungen sind real ca. 85 bis 100 Milliarden.    Hierzu habe ich berechnet, durch die ca. 100 Milliarden der Einsparungen könnte man 500 größere a. 170 Mio. €, und 300 kleiner à 70.000 Mio. € dafür bauen. Offensichtlich sind aber an vielen Orten schon Windkraftanlagen und PV-Felder vorhanden, die  das Projekt von den Kosten reduzieren, unberücksichtigt gelassen, da ich diese Zahlen nicht kenne und unterschiedliche Anlagen vorhanden sind.     Ich möchte aber an dem Diagramm 4, aufgeführten 21 Punkten den Strom, Energie, Wasserkraft, Biogasanlage, Wasserkraft-Bypassanlagen, Fließkraft-Anlagen  berechnen.  Dies solle getrennt nach Anlagentyp Strom, Energie, Wasserkraft etc.... berechnet werden. Dann möchte ich eine Zusammenfassung und ein Fazit erhalten.    Soweit ich kann, werde ich fehlende Daten liefern.  Es sollte für die einzelnen Anlagen den Strom , Energie  pro Tag berechnet werden, nicht für das Jahr. Hier sind die 21 Punkte :                                                                                                                                                    natürliches-Energiezentrum-Hoyer

  1. Windkraftanlagen (oben auf dem Hügel) oder größere vorhandene Anlagen einbinden.
  2. Wasserkraftwerk – vorhanden (im Fluss  - Damit kann man nun den Strom in dem vorhandenen

     Feststoffspeicher im dezentralen natürlichem-Energiezentrum-Hoyer im Diagramm 4, zwischenspeichern 
  3. Fließkraftanlage mit Hoyer-Turbinen (als Bypass-Anlagen hinter Stahlspundwand an Land, – ca. 7.000  Standorte in Deutschland, vorhanden –   nur Draufsicht) 
  4. Solarenergieraum-Hoyer - 5 - 7 m Parabolspiegel und Hohlspiegel 3 bis zu 70 
  5. Photovoltaik (ca. 1.000 m² (neben Dorf) oder vorhandene große Anlagen einplanen, werden später reduziert,  weil ein Parabolspiegel wesentlich mehr Energie erzeugt als eine gleich große PV-Anlagen-Fläche!
  6. Feststoffspeicher zu Feststoffspeicher (groß, anschließend Gerätehaus, Dampfturbinen-Generator etc.)
  7 Kugelheizung-Hoyer im Solarenergieraum-Hoyer - Kugeln können bis auf 850 °C  vorgewärmt  werden, speziell in meiner Optimierung - um bis zu 70 % - im Kugel-Lager 1, was in Diagramm 1 gezeigt wird.
      Kreislaufwärme  von 500 °C wird einbezogen und bei Gewerbe mit Parabolspiegel erhöht. -
  8. Wärmezentrum-Hoyer ohne Wasserkreislauf spart ca. 80 % an Kosten an Strom und Energie weltweit, in Häusern.

       Größte CO₂-Reduzierung  und Klimaschonung hier und  global
  9. Umspann-Anlage, Trafo (hinter Solarenergieraum-Hoyer hin zu den Windkraftanlagen)

10. Dampfturbine, Stromgenerator, evtl. mit Gasturbine (neben, Solarenergieraum-Hoyer, aber vor dem
Feststoffspeicher-Hoyer, Positionsänderung, weil Option zu Diagramm 1 und Kugel-Lager 1 nötig wurde.
11. Schaltraum (im Gerätehaus, Dampfgenerator jetzt vor Punkt 10., davor.
12. Strom-Netz zur Stadt: Bei einem AKW-Umbau sind diese Stromleitungen und Anlagen noch vorhanden. 
13. Gärtnerei und Gewächshäuser etwas weg von der Biogas-Anlage rechts nähe Fluss, Gemüse-Ackerfläche, können ein Dorf oder eine Stadt versorgen, wenn Landwirte eingebunden werden. 
14. Dorf/ kleine Stadt, (mit Gewerbegebiet, z. B. Großwäscherei)
15. Wasserstoffherstellung überwiegend durch Grünen-Strom oder Nullstrom, der sonst nicht gespeichert werden kann. 
16. Biogas-Anlage (1 - 4 Anlagen, im Wechselbetrieb nicht gezeigt) 
17. Warmwasserbehälter für den Ort; dieser wird von unten, dem Feststoffspeicher erhitzt, Innovationstyp, wird 

über Wegziehen der Isolierung automatisch warm gehalten und gesteuert. - empfehle ich, nur wenn Leitungen sind schon vorhanden - 
18. Heizungswasserbehälter für ältere Heizungsanlagen im Ort – bis diese gänzlich durch Gesetz auslaufen -  und nur wirtschaftlich, wenn vorhandene Warmwasserversorgungsrohre eingebaut im Bestand sind, sonst nicht, oder prüfen!
19. Rohrleitung-Hoyer geschlitzt, mit Steg innen für zusätzliche Turbinen für Wasserkraftwerke bzw. Querbauwerke o. Wasserwerk, keine Fischtreppe nötig, kann bis zu 80 % günstiger gebaut werden und als eine Alternative dienen. Mit eigener erfundenen Hoyer-Turbine für Fließgewässer, die auch als Bypasswasserkraftwerk - siehe Punkt 3. - an Flüssen, die an Land gebaut werden können, diese ist besonders

interessant, da hinter vorhandenen Stahlspundwänden bis zu 70 % günstiger gebaut und leicht aus der Anlage gehoben werden kann.
20. Parabolspiegelheizung-Hoyer zu Punkt 4. u. 7. verbunden mit Dampfturbine 10. und kann sofort Strom oder Wasserstoff erzeugen oder verbrauchen oder als Wärme im Feststoffspeicher gespeichert werden, um z. B. größere Volumen vorrätig zu haben,  oder für Tage, Wochen oder Monate in Feststoffspeichern zu speichern.

21. Atomkraftwerke-Umbau zu sehr großen Wasserstoff-Erzeuger-Zentren-Hoyer einrichten, die mit einer optimierten Wasserstofferzeugung-Hoyer gekoppelt wird. Durch Reduzierung, der Kosten des Rückbaus werden radioaktive Teile in die Feststoffspeicher wechselnd verbaut. Wände, Räume werden als Feststoffspeicher umgebildet und genutzt. Hierdurch werden Einsparungen von evtl. 100–200 Millionen Euro beim Rückbau eingespart, damit lässt sich schon eine neue Anlage nach Typ Hoyer als sehr großes Wasserstoffzentrum einrichten, dass Stromnetz, Umspannwerk und Turbinen, sowie Steueranlagen weitergenutzt werden können. Es gibt zurzeit - 2023/24 - keine vergleichbare Einsparung von Kosten, um Wasserstoff preiswerter herzustellen. Siehe meine drei neueren Beiträge dazu.

Eric Hoyer

15.02.2024, Text wenig optimiert am 16.03.2024, 27.03.2024 "

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Im Folgenden zeige ich Ihnen ein methodisches Vorgehen, wie Sie die Berechnungen für die 21 Punkte (aufgeteilt nach Anlagentyp, also z. B. Windkraft, Wasserkraft, Solar, Biogas usw.) so strukturieren können, dass Sie für jede Anlage den erzeugten Strom bzw. die erzeugte Energie pro Tag (nicht pro Jahr) berechnen und anschließend eine Zusammenfassung und ein Fazit ziehen können.

Wichtig:
Da nicht für alle Anlagen konkrete Zahlen (wie z. B. installierte Leistung, Flächen, Wirkungsgrade, Betriebsstunden etc.) vorliegen, nutze ich Variablen und allgemeine Formeln. Falls Sie für einzelne Anlagen konkrete Eingabedaten (z. B. kW, m², Wirkungsgrade) haben, können Sie diese direkt in die Berechnungen einsetzen. Gerne können Sie mir diese fehlenden Daten noch zukommen lassen, sodass die Berechnungen weiter konkretisiert werden können.


1. Allgemeines Vorgehen

a) Bestimmung der Tagesenergie

Grundsätzlich lässt sich die Tagesenergie (in kWh oder MWh) über folgende Formel berechnen:

Energie pro Tag=Leistung (kW)×24 (Stunden)×Wirkungsgrad (optional)\text{Energie pro Tag} = \text{Leistung} \, (\text{kW}) \times 24 \, (\text{Stunden}) \times \text{Wirkungsgrad} \, (\text{optional})

Je nach Anlagentyp können noch weitere Faktoren (z. B. Verfügbarkeit, Wetterbedingungen, saisonale Schwankungen) einfließen.

b) Differenzierung nach Anlagentyp

Sie möchten getrennt berechnen für:

  • Stromerzeugung (z. B. Windkraft, Photovoltaik, Parabolspiegelanlagen, Dampfturbinen)
  • Energie bzw. Wärme (z. B. Kugelheizung, Wärmezentrum, Feststoffspeicher)
  • Wasserkraft (z. B. Wasserkraftwerk, Fließkraftanlage, Bypass-Anlagen)
  • Biogas (Biogasanlage)
    – sowie Anlagen zur Wasserstofferzeugung, Umspannanlagen und Anlagen, die mehrere Funktionen koppeln.

 

 

2. Strukturvorschlag: Berechnungen für die 21 Punkte

Ich schlage vor, eine Tabelle bzw. ein Schema zu erstellen, in dem Sie für jeden Punkt folgende Informationen festhalten:

Nr. Anlagenbezeichnung bzw. Beschreibung Anlagentyp(e) Relevante Größe(n) (z. B. installierte Leistung, Fläche, Wirkungsgrad) Berechnungsformel (Tagesenergie) Ergebnis (Energie/Tag)
1 Windkraftanlagen (auf dem Hügel) Strom PWindP_{Wind} (kW) – ggf. integrierte Anlagenleistung EWind=PWind×24×ηWindE_{Wind} = P_{Wind} \times 24 \times \eta_{Wind} [Zahl] kWh / Tag
2 Wasserkraftwerk (vorhanden im Fluss) Wasserkraft PWassP_{Wass} (kW), Wirkungsgrad, Flussdurchfluss EWass=PWass×24×ηWassE_{Wass} = P_{Wass} \times 24 \times \eta_{Wass} [Zahl] kWh / Tag
3 Fließkraftanlage mit Hoyer-Turbinen Wasserkraft / Bypass PBypassP_{Bypass} (kW), Standortfaktor EBypass=PBypass×24×ηBypassE_{Bypass} = P_{Bypass} \times 24 \times \eta_{Bypass} [Zahl] kWh / Tag
4 Solarenergieraum-Hoyer (Parabolspiegel) Strom/Wärme Anzahl Spiegel, Ertragsfaktor, Aufstellfläche EParabol=PParabol×24×ηParabolE_{Parabol} = P_{Parabol} \times 24 \times \eta_{Parabol} [Zahl] kWh / Tag
5 Photovoltaik (ca. 1.000 m²) Strom PV-Leistung pro m², Gesamtfläche, Sonneneinstrahlung EPV=PPV/m2×1000×24×ηPVE_{PV} = P_{PV/m^2} \times 1000 \times 24 \times \eta_{PV} [Zahl] kWh / Tag
6 Feststoffspeicher (Speicherung, ggf. Rückspeisung) Strom/Wärme (Speicher) Speichergröße, Lade-/Entladerate (Spezifische Berechnung abhängig vom Speicherprozess) [Zahl] kWh / Tag
7 Kugelheizung-Hoyer im Solarenergieraum Wärme Vorwärmtemperatur, Speichergröße, Effizienz (z. B. Berechnung der Nutzwärme: Q=m⋅c⋅ΔTQ = m \cdot c \cdot \Delta T) [Zahl] kWh / Tag (als Wärme)
8 Wärmezentrum-Hoyer Wärme Einsparungsprozentsatz, Energiebedarf in Häusern (Kosteneinsparungsrechnung, ggf. Umrechnung in kWh) [Zahl] kWh / Tag (als Wärme)
9 Umspann-Anlage, Trafo Netztechnik – (diese Anlage dient der Verteilung, nicht direkter Erzeugung) (hier eher technische Kennzahlen, nicht primär Energieerzeugung)
10 Dampfturbine, Stromgenerator (ggf. mit Gasturbine) Strom PDampfP_{Dampf} (kW), Betriebsstunden EDampf=PDampf×24×ηDampfE_{Dampf} = P_{Dampf} \times 24 \times \eta_{Dampf} [Zahl] kWh / Tag
11 Schaltraum Netz-/ Steuerungstechnik – (dient zur Steuerung, nicht primär zur Erzeugung)
12 Strom-Netz zur Stadt Verteilung – (übernimmt die Einspeisung, keine eigene Erzeugung)
13 Gärtnerei und Gewächshäuser Wärme (evtl. kombiniert mit Biogas) Berechnung abhängig von Bedarf, eventuell Co-Generation (Berechnung abhängig von eingesetzter Technologie) [Zahl] kWh / Tag (Wärme oder Strom)
14 Dorf/kleine Stadt (mit Gewerbegebiet) Verbrauch/Verteilung – (hier geht es um die Versorgungsrechnung)
15 Wasserstoffherstellung Wasserstoff/chemische Energie Benötigte Elektrolyseleistung PH2P_{H2} (kW) EH2=PH2×24×ηH2E_{H2} = P_{H2} \times 24 \times \eta_{H2} [Zahl] kWh / Tag (elektrolytisch umgerechnet)
16 Biogas-Anlage Biogas/Strom/Wärme PBiogasP_{Biogas} (kW), Betriebsparameter EBiogas=PBiogas×24×ηBiogasE_{Biogas} = P_{Biogas} \times 24 \times \eta_{Biogas} [Zahl] kWh / Tag
17 Warmwasserbehälter (für den Ort) Wärme Speicherinhalt, Heizleistung (Wärmebedarf-Berechnung, z. B. Q=m⋅c⋅ΔTQ = m \cdot c \cdot \Delta T) [Zahl] kWh / Tag
18 Heizungswasserbehälter (für ältere Anlagen) Wärme Analog zu 17., aber ggf. mit anderer Dimensionierung (Siehe 17.) [Zahl] kWh / Tag
19 Rohrleitung-Hoyer mit zusätzlicher Turbine Wasserkraft/Baustein zur Erhöhung PRohrP_{Rohr} (kW) – Einspeisung zusätzlicher Energie ERohr=PRohr×24×ηRohrE_{Rohr} = P_{Rohr} \times 24 \times \eta_{Rohr} [Zahl] kWh / Tag
20 Parabolspiegelheizung-Hoyer Kombi: Strom, Wärme, Wasserstoff PParabolHeizP_{ParabolHeiz} (kW) EParabolHeiz=PParabolHeiz×24×ηParabolHeizE_{ParabolHeiz} = P_{ParabolHeiz} \times 24 \times \eta_{ParabolHeiz} [Zahl] kWh / Tag (aufgeteilt nach Nutzungsart)
21 Atomkraftwerke-Umbau zu Wasserstoff-Zentren Kombi: Strom, Wasserstoff, Wiederverwendung von Anlagen Ersparnis und kombinierte Leistung der konvertierten Anlagen (Komplexe Modellrechnung, Integration bestehender Leistung PAKWP_{AKW} und Umwandlungsfaktoren) [Zahl] kWh / Tag (in äquivalenten Werten)

Hinweis zu den Formeln:
η\eta steht jeweils für den Wirkungsgrad bzw. einen Verfügbarkeits- bzw. Standortfaktor.
– Je nach Anlagentyp sollten Sie die spezifischen Betriebsstunden, saisonalen oder tageszeitabhängigen Faktoren (z. B. Sonnenstunden, Windverhältnisse) berücksichtigen.

 

3. Zusammenfassung der Berechnungen

Nach Durchführung der Berechnungen für jeden relevanten Anlagentyp können Sie die Ergebnisse folgendermaßen zusammenfassen:

  1. Stromerzeugung (kWh/Tag):
    Summieren Sie die Ergebnisse der Anlagen, die direkt Strom produzieren (z. B. Windkraft, PV, Dampfturbine, Parabolspiegel-Anlagen, ggf. ergänzende Einspeisungen aus dem umgebauten AKW).

  2. Wasserkraft (kWh/Tag):
    Hier fassen Sie die klassischen Wasserkraftwerke, Fließkraft- bzw. Bypass-Anlagen und Zusatzturbinen in Rohrleitungen zusammen.

  3. Wärmeerzeugung (kWh/Tag):
    Errechnete Wärmebeiträge aus Kugelheizung, Wärmezentren, Warmwasser-/Heizungswasserbehältern, Parabolspiegelheizung etc.

  4. Biogas und Wasserstoff (kWh/Tag in elektrischen bzw. thermischen Äquivalenten):
    Diese Bereiche können je nach Umrechnung (z. B. chemische Energie in kWh umgerechnet) zusammengefasst werden.

  5. Netz- und Umspanntechniken:
    Diese werden in der Regel nicht in die direkte Erzeugung eingerechnet, sondern in die Effizienz der Energieverteilung.


 

4. Fazit und Ausblick

Zusammenfassung:

  • Vielschichtige Energieerzeugung:
    Das vorgestellte Konzept (Diagramm 4) integriert eine Vielzahl von Technologien – von erneuerbaren Stromquellen (Wind, Sonne, Wasser) über innovative Wärmespeicher und -nutzung bis hin zu Anlagen zur Wasserstoffproduktion.
  • Flexibilität und Synergien:
    Durch die Kopplung von unterschiedlichen Anlagentypen (z. B. Parabolspiegel, die sowohl Strom als auch Wärme oder direkt Wasserstoff erzeugen können) wird eine flexible Nutzung der eingesparten finanziellen Mittel (ca. 85–100 Mrd. € Einsparungen) ermöglicht.
  • Kostenreduktion:
    Die Nutzung bestehender Infrastrukturen (wie bei AKW-Umbauten, vorhandenen Wind- und PV-Anlagen, Umspannwerken) reduziert Investitionskosten und fördert die effiziente Energienutzung.
  • Nachhaltigkeit und Zukunftsperspektive:
    Durch den gezielten Einsatz und die Kombination verschiedener Technologien lassen sich nicht nur Kosten senken, sondern auch signifikante CO₂-Einsparungen erzielen. Dies führt zu einer nachhaltigen und zukunftssicheren Energieversorgung, die sowohl lokal (für Dörfer und kleine Städte) als auch global positive Effekte hat.

Ausblick:

  • Datenverfeinerung:
    Mit konkreteren Leistungsdaten und Standortfaktoren lassen sich die Berechnungen noch präziser durchführen.
  • Modellierung von Betriebsvariablen:
    Es empfiehlt sich, Modelle zu erstellen, die tageszeit- und jahreszeitabhängige Schwankungen (z. B. bei Sonnen- und Windenergie) berücksichtigen.
  • Integration in ein Gesamtsystem:
    Die Berechnung einzelner Anlagen sollte im Kontext des gesamten Energiesystems betrachtet werden, um Synergien und Engpässe frühzeitig zu identifizieren.

 

5. Nächste Schritte

  1. Erfassung konkreter Daten:
    Ergänzen Sie die Tabelle für jeden der 21 Punkte mit den Ihnen vorliegenden Kennzahlen (Leistung, Fläche, Wirkungsgrade, etc.).
  2. Einsetzen in die Formeln:
    Berechnen Sie dann die Tagesenergie für jeden Anlagentyp.
  3. Aggregation und Vergleich:
    Vergleichen Sie die Teilergebnisse und überprüfen Sie, wie die Einsparpotenziale (z. B. 85–100 Mrd. € Einsparungen) in bauliche Realisierungen (500 große Anlagen à 170 Mio. €, 300 kleinere Anlagen à 70 Mio. €) übersetzt werden können.

Falls Sie zu einzelnen Punkten weitere Zahlen oder spezifische Annahmen haben, können wir die Berechnungen gerne weiter konkretisieren. Teilen Sie mir dazu bitte die entsprechenden Daten mit, sodass wir gemeinsam die detaillierte Tagesbilanz für Strom, Wärme, Wasserkraft etc. erarbeiten können.

Ich hoffe, dieser strukturelle Ansatz hilft Ihnen bei der weiteren Ausarbeitung Ihres Beitrags. Haben Sie noch weitere Fragen oder möchten Sie zu einem speziellen Punkt detailliertere Berechnungen?

 

 

Thought about Berechnungen und Energiekonzepte für eine Sekunde

Im Folgenden erhalten Sie eine detaillierte Anleitung, wie Sie Ihr Berechnungsmodell für die 21 Anlagenpunkte (unterschiedliche Anlagentypen: Strom, Energie/Wärme, Wasserkraft, Biogas etc.) strukturieren und die erzeugte Energie bzw. den erzeugten Strom pro Tag berechnen können. Da für einzelne Anlagen noch nicht alle konkreten Zahlen (z. B. installierte Leistung, Flächen, Wirkungsgrade, Betriebsstunden etc.) vorliegen, werden allgemeine Formeln und Platzhalter verwendet. Diese können Sie bei Bedarf mit Ihren konkreten Daten ergänzen.


1. Allgemeines Vorgehen

a) Berechnung der Tagesenergie bzw. des Tagesstroms

Grundsätzlich können Sie für jede Anlage die erzeugte Energie pro Tag (in kWh) wie folgt berechnen:

Energie pro Tag=Leistung (in kW)×24 Stunden×Wirkungsgrad (optional)\text{Energie pro Tag} = \text{Leistung (in kW)} \times 24 \, \text{Stunden} \times \text{Wirkungsgrad (optional)}

Beispiel:

  • Eine Anlage mit P=100 kWP = 100 \, \text{kW} und einem Wirkungsgrad η=0,9\eta = 0{,}9 liefert: E=100 kW×24 h×0,9=2160 kWh/TagE = 100 \, \text{kW} \times 24 \, \text{h} \times 0{,}9 = 2160 \, \text{kWh/Tag}

Je nach Anlagentyp fließen ggf. zusätzliche Faktoren ein (z. B. Verfügbarkeitszeiten, Wetterbedingungen, saisonale Schwankungen).

b) Aufteilung nach Anlagentyp

Sie möchten getrennte Berechnungen durchführen für:

  • Stromerzeugung: Anlagen wie Windkraft, Photovoltaik, Parabolspiegel-Anlagen, Dampfturbinen etc.
  • Wärmeerzeugung / Energiespeicherung: Anlagen wie Kugelheizung, Wärmezentren, Feststoffspeicher, Warmwasser- und Heizungswasserbehälter.
  • Wasserkraft: Wasserkraftwerke, Fließkraftanlagen, Bypass-Anlagen (z. B. in Flüssen oder in Rohrleitungen).
  • Weitere Bereiche: Anlagen zur Wasserstoffherstellung und Biogas-Anlagen, deren Energiewert (elektrisch oder thermisch) in kWh umgerechnet werden kann.

 

2. Strukturierte Darstellung für die 21 Punkte

Um einen übersichtlichen Vergleich und eine Zusammenfassung zu ermöglichen, können Sie eine Tabelle bzw. ein Schema anlegen. Ein Beispiel hierfür:

Nr. Anlagenbezeichnung bzw. Beschreibung Anlagentyp Relevante Größe(n) (z. B. installierte Leistung, Fläche, Wirkungsgrad) Berechnungsformel (Tagesenergie) Ergebnis (Energie/Tag)
1 Windkraftanlagen (auf dem Hügel oder Einbindung größerer Anlagen) Strom PWindP_{Wind} (in kW) EWind=PWind×24×ηWindE_{Wind} = P_{Wind} \times 24 \times \eta_{Wind} [Zahl] kWh/Tag
2 Wasserkraftwerk (vorhanden im Fluss) Wasserkraft PWassP_{Wass} (in kW), Wirkungsgrad, ggf. Flussdurchflussparameter EWass=PWass×24×ηWassE_{Wass} = P_{Wass} \times 24 \times \eta_{Wass} [Zahl] kWh/Tag
3 Fließkraftanlage mit Hoyer-Turbinen (Bypass-Anlagen) Wasserkraft PBypassP_{Bypass} (in kW), Standortfaktor EBypass=PBypass×24×ηBypassE_{Bypass} = P_{Bypass} \times 24 \times \eta_{Bypass} [Zahl] kWh/Tag
4 Solarenergieraum-Hoyer (Parabolspiegel, 5–7 m oder Hohlspiegel) Strom/Wärme Anzahl/Größe der Spiegel, Ertragsfaktor, verfügbare Fläche EParabol=PParabol×24×ηParabolE_{Parabol} = P_{Parabol} \times 24 \times \eta_{Parabol} [Zahl] kWh/Tag
5 Photovoltaik (ca. 1.000 m² oder vorhandene große Anlagen) Strom Leistung pro m² (PPV/m2P_{PV/m^2}), Gesamtfläche, Einstrahlungswert, Wirkungsgrad EPV=PPV/m2×1000×24×ηPVE_{PV} = P_{PV/m^2} \times 1000 \times 24 \times \eta_{PV} [Zahl] kWh/Tag
6 Feststoffspeicher (für Zwischenspeicherung von Strom/Wärme) Speicher (Strom/Wärme) Kapazität des Speichers, Lade-/Entladerate (Spezifische Berechnung, abhängig vom Speicherprozess) [Zahl] kWh/Tag
7 Kugelheizung-Hoyer im Solarenergieraum Wärme Vorwärmtemperatur, Speichervolumen, Wirkungsgrad, ggf. Optimierungsfaktor (bis zu 70 % Einsparung) (Berechnung der nutzbaren Wärme: Q=m⋅c⋅ΔTQ = m \cdot c \cdot \Delta T) [Zahl] kWh/Tag (Wärme)
8 Wärmezentrum-Hoyer (ohne Wasserkreislauf, ca. 80 % Einsparungen) Wärme Einsparungsprozentsatz, Energiebedarf in Häusern, Übertragungsfaktoren (Kosteneinsparungsrechnung, Umrechnung in kWh, je nach Konzept) [Zahl] kWh/Tag (Wärme)
9 Umspann-Anlage, Trafo Netz-/Verteilungstechnik – (hier erfolgt keine direkte Energieerzeugung, sondern Verteilung der erzeugten Energie) (Technische Kennzahlen, keine direkte Erzeugungsrechnung)
10 Dampfturbine, Stromgenerator (ggf. mit Gasturbine) Strom PDampfP_{Dampf} (in kW), Betriebsparameter, Wirkungsgrad EDampf=PDampf×24×ηDampfE_{Dampf} = P_{Dampf} \times 24 \times \eta_{Dampf} [Zahl] kWh/Tag
11 Schaltraum Steuerungs-/Netztechnik – (Steuerung der Anlagen, keine direkte Energieerzeugung)
12 Stromnetz zur Stadt Verteilung – (Überschüssiger Strom wird ins Netz eingespeist, hier erfolgt keine eigene Erzeugung)
13 Gärtnerei und Gewächshäuser (ggf. in Kombination mit Biogas) Wärme und/oder Strom Bedarf, eventuell Co-Generation, Leistungsparameter (Berechnung abhängig von eingesetzter Technik) [Zahl] kWh/Tag (Strom/Wärme)
14 Dorf/kleine Stadt (inkl. Gewerbegebiet, z. B. Großwäscherei) Verbrauch/Verteilung – (Hier wird vor allem der Energieverbrauch bzw. die Versorgung betrachtet)
15 Wasserstoffherstellung (überwiegend durch Grünen- oder Nullstrom) Wasserstoff/chemische Energie Benötigte Elektrolyseleistung PH2P_{H2} (in kW), Wirkungsgrad der Elektrolyseanlage EH2=PH2×24×ηH2E_{H2} = P_{H2} \times 24 \times \eta_{H2} [Zahl] kWh/Tag (als elektrische Äquivalenz)
16 Biogas-Anlage Biogas (Strom/Wärme) PBiogasP_{Biogas} (in kW), Betriebsparameter, ggf. Umrechnungsfaktoren (Biogas zu Strom/Wärme) EBiogas=PBiogas×24×ηBiogasE_{Biogas} = P_{Biogas} \times 24 \times \eta_{Biogas} [Zahl] kWh/Tag
17 Warmwasserbehälter für den Ort Wärme Speichergröße, Heizleistung, Wärmeverluste, Regelungsmechanismen (Berechnung analog zur Wärmekapazität: Q=m⋅c⋅ΔTQ = m \cdot c \cdot \Delta T) [Zahl] kWh/Tag (Wärme)
18 Heizungswasserbehälter (für ältere Heizungsanlagen) Wärme Ähnlich wie bei 17., aber ggf. unterschiedliche Dimensionierung und Anlagenausstattung (Siehe Punkt 17) [Zahl] kWh/Tag (Wärme)
19 Rohrleitung-Hoyer mit zusätzlicher Turbine (für Wasserkraft) Wasserkraft PRohrP_{Rohr} (in kW), zusätzliche Turbinenleistung, Wirkungsgrad ERohr=PRohr×24×ηRohrE_{Rohr} = P_{Rohr} \times 24 \times \eta_{Rohr} [Zahl] kWh/Tag
20 Parabolspiegelheizung-Hoyer (Kombination aus Strom, Wärme, ggf. Wasserstoff) Kombi (Strom/Wärme/Wasserstoff) PParabolHeizP_{ParabolHeiz} (in kW), Aufteilung der erzeugten Energie EParabolHeiz=PParabolHeiz×24×ηParabolHeizE_{ParabolHeiz} = P_{ParabolHeiz} \times 24 \times \eta_{ParabolHeiz} [Zahl] kWh/Tag (aufgeteilt)
21 Atomkraftwerke-Umbau zu Wasserstoff-Zentren (Nutzung bestehender Anlagen) Kombi (Strom, Wasserstoff, Wiederverwendung von Anlagen) Einsparungen durch Rückbau, vorhandene Anlagenleistung PAKWP_{AKW}, Umwandlungsfaktoren (Komplexe Modellrechnung, Integration bestehender Leistung und Rückbau-Einsparungen) [Zahl] kWh/Tag (äquivalent)

Hinweise zu den Formeln:

  • η\eta steht jeweils für den Wirkungsgrad bzw. einen Verfügbarkeits-/Standortfaktor.
  • Bei Anlagen, die primär Wärme erzeugen (z. B. Kugelheizung oder Warmwasserbehälter), können Sie zusätzlich die Formel für die Wärmeberechnung verwenden: Q=m⋅c⋅ΔTQ = m \cdot c \cdot \Delta T wobei mm die Masse, cc die spezifische Wärmekapazität und ΔT\Delta T die Temperaturdifferenz ist.

3. Zusammenfassung der Berechnungen

Sobald Sie für jeden Anlagentyp die Tagesenergiebilanz berechnet haben, empfiehlt sich eine Zusammenfassung in folgenden Kategorien:

  1. Stromerzeugung (kWh/Tag):
    • Summe der Energie aus Windkraft, Photovoltaik, Parabolspiegel-Anlagen, Dampfturbinen, etc.
  2. Wasserkraft (kWh/Tag):
    • Summe der Energie aus Wasserkraftwerken, Fließkraftanlagen, Bypass- bzw. Rohrleitungsturbinen.
  3. Wärmeerzeugung (kWh/Tag):
    • Energieanteile aus Kugelheizungen, Wärmezentren, Warm- und Heizwasserbehältern, Parabolspiegelheizungen etc.
  4. Umrechnung und Zusammenfassung von Biogas und Wasserstoff:
    • Umrechnung der chemischen Energie in elektrische bzw. thermische Äquivalente in kWh.
  5. Anlagen der Netzintegration und Umspanntechnik:
    • Diese werden primär nicht der direkten Erzeugung zugerechnet, sondern beeinflussen die Effizienz der Energieverteilung.

 

4. Fazit und Ausblick

Zusammenfassung:

  • Integration verschiedener Technologien:
    Das Konzept vereint zahlreiche Anlagentypen – von erneuerbaren Stromquellen (Wind, Sonne, Wasser) über innovative Wärmespeicher und Heizungssysteme bis hin zu Anlagen, die Wasserstoff erzeugen oder Biogas nutzen.
  • Synergien und Kostenreduktion:
    Die Kombination und Kopplung der Anlagen (zum Beispiel der Einsatz von Parabolspiegeln, die sowohl Strom als auch Wärme oder Wasserstoff erzeugen können) ermöglicht Einsparungen in Milliardenhöhe (ca. 85–100 Mrd. €). Zudem trägt die Wiederverwendung bestehender Anlagen (wie beim Umbau von AKWs) zu erheblichen Kosteneinsparungen bei.
  • Nachhaltigkeit:
    Durch die gezielte Integration dieser Technologien können signifikante CO₂-Reduktionen erzielt und eine nachhaltige Energieversorgung – sowohl auf lokaler als auch auf globaler Ebene – gefördert werden.

Ausblick:

  • Datenverfeinerung:
    Mit konkreten Leistungsdaten, Flächenangaben und Wirkungsgraden lässt sich das Modell weiter präzisieren.
  • Betriebsvariablen berücksichtigen:
    Für realitätsnahe Ergebnisse sollten tageszeit- und jahreszeitabhängige Schwankungen (wie Sonnen- und Windverhältnisse) einbezogen werden.
  • Systemintegration:
    Die einzelnen Berechnungen sollten im Gesamtkontext des Energiesystems betrachtet werden, um Synergien optimal zu nutzen und eventuelle Engpässe frühzeitig zu identifizieren.

5. Nächste Schritte

  1. Erfassung konkreter Daten:
    Ergänzen Sie die oben skizzierte Tabelle mit den verfügbaren Zahlen zu installierter Leistung, Flächen, Wirkungsgraden etc.
  2. Anwendung der Formeln:
    Setzen Sie die Daten in die entsprechenden Formeln ein, um die tägliche Energieerzeugung bzw. den täglichen Strom zu berechnen.
  3. Aggregation und Vergleich:
    Fassen Sie die Ergebnisse zusammen, um einen Überblick über die Energiepotenziale der einzelnen Bereiche zu erhalten.
  4. Bewertung der Einsparungen:
    Vergleichen Sie die berechneten Energieerträge mit den geplanten Investitions- und Einsparungsszenarien (z. B. 500 große Anlagen à ca. 170 Mio. €, 300 kleinere Anlagen à ca. 70 Mio. €).

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die Hoyer Turbine ist eine Turbine für den einsatz für geringere Fließgewässer aber auch für höhere. und bis evtl. von 1 m bis 25 m Fallhöhe, ist aber in dem Fall hier in den Punkten für Flußwasser. Die Turbine ist nicht veröffentlicht udn ist eine Weltneuheit. Wie ich die dort an Flüssen die mit stahl- Spuntwänden versehen sind gibt solche Spundwände ca. 7.000 .Demzufolge können diese dahinter kostengünstig an Land und nicht im Fluss eingebaut werden. Die Leistung ist ca. mit den der Kaplan-Turbine für mittlere Flüße die eine Leistung fü ca. 4500 Haushalte erbringt - dies sind Daten von einem bestehenden neuen Kraftwerk.   Gleiche Leistung oder habe so viel kann für die Fließkraftwerke -der vorhandenen ca. 32.000 Querbauwerke, wo ca. 10.000 in Deutschland so ausgerüstet werden können, die dann 1/4 bis halb so viel Strom liefern, wo o.g.. dies war nur für Wasserkraftwerke. Eric Hoyer, 0102.2025, 07:01h 

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1. Grundlagen und Annahmen für die Hoyer-Turbine

  • Anwendungsbereich:
    Die Hoyer-Turbine ist für den Einsatz in Fließgewässern geeignet, sowohl bei geringeren als auch bei höheren Fallhöhen (ca. 1 m bis 25 m).
    In Ihrem Konzept wird sie vor allem bei Flüssen mit vorhandenen Stahlspundwänden genutzt – etwa 7.000 Standorte in Deutschland.

  • Leistungsdaten:
    Sie geben an, dass die Turbine etwa die Leistung einer Kaplan-Turbine für mittlere Flüsse erreicht – also etwa so viel Strom liefert, wie ein Kraftwerk, das rund 4.500 Haushalte versorgt.
    Weiterhin wird angenommen, dass bei den vorhandenen ca. 32.000 Querbauwerken in Deutschland etwa 10.000 Standorte so ausgerüstet werden können, wobei diese Anlagen etwa ¼ bis ½ der Leistung der oben genannten Wasserkraftwerke erbringen.


2. Berechnung der erzeugten Energie (Tageswert)

a) Leistungsschätzung pro Hoyer-Turbinen-Anlage

  1. Für Standorte hinter Stahlspundwänden (Flusskraftwerke):

    • Anzahl der Standorte: ca. 7.000

    • Leistung pro Anlage:
      Angenommen wird, dass eine Hoyer-Turbine ähnlich wie eine Kaplan-Turbine eingesetzt wird, die ca. 4.500 Haushalte versorgen kann.

      Zur Vereinfachung:
      Wir schätzen eine typische Leistung PHoyerP_{Hoyer} für eine solche Anlage in kW.

      Beispielrechnung:
      Wenn man annimmt, dass 4.500 Haushalte etwa einer elektrischen Leistung von ca. 1–2 Megawatt (MW) entsprechen (dies variiert je nach Annahmen über den durchschnittlichen Verbrauch pro Haushalt), könnten wir z. B. einen Wert von 1,5 MW (1500 kW) pro Anlage annehmen.

  2. Für die Fließkraftwerke an Querbauwerken:

    • Anzahl der potentiell ausrüstbaren Standorte: ca. 10.000

    • Leistung pro Anlage:
      Hier geben Sie an, dass diese Anlagen nur ca. ¼ bis ½ der Leistung der oben erwähnten Anlagen liefern.

      Beispiel:

      • ¼ von 1,5 MW = ca. 375 kW
      • ½ von 1,5 MW = ca. 750 kW

      Wir können als Mittelwert einen ungefähren Wert von 500 kW pro Anlage ansetzen.

b) Tagesenergie (Energie/Tag) – Berechnungsformeln

Die grundsätzliche Formel lautet:

ETag=P (kW)×24 h×ηE_{\text{Tag}} = P \, (\text{kW}) \times 24 \, \text{h} \times \eta

wobei η\eta den Wirkungsgrad bzw. einen Verfügbarkeitsfaktor darstellt.
Da es sich bei Wasserkraftanlagen in der Regel um sehr zuverlässige Anlagen handelt, kann man – je nach konkreten Betriebsbedingungen – einen Faktor von beispielsweise 0,9 (90 %) ansetzen.

Für Anlagen hinter Stahlspundwänden (7.000 Standorte):

  • Annahme: PHoyer=1500 kWP_{Hoyer} = 1500 \, \text{kW} pro Anlage
  • Berechnung: ETag, Hoyer=1500 kW×24 h×0,9=32 400 kWh/TagE_{\text{Tag, Hoyer}} = 1500 \, \text{kW} \times 24 \, \text{h} \times 0,9 = 32\,400 \, \text{kWh/Tag}
  • Gesamtenergie:
    Bei 7.000 Anlagen: Egesamt, Hoyer=32 400 kWh/Tag×7000≈226 800 000 kWh/Tag(ca. 226,8 GWh/Tag)E_{\text{gesamt, Hoyer}} = 32\,400 \, \text{kWh/Tag} \times 7000 \approx 226\,800\,000 \, \text{kWh/Tag} \quad \text{(ca. 226,8 GWh/Tag)}

Für Fließkraftwerke an Querbauwerken (ca. 10.000 Standorte):

  • Annahme: PQuer=500 kWP_{\text{Quer}} = 500 \, \text{kW} pro Anlage (Mittelwert zwischen 375 kW und 750 kW)
  • Berechnung: ETag, Quer=500 kW×24 h×0,9=10 800 kWh/TagE_{\text{Tag, Quer}} = 500 \, \text{kW} \times 24 \, \text{h} \times 0,9 = 10\,800 \, \text{kWh/Tag}
  • Gesamtenergie:
    Bei 10.000 Anlagen: Egesamt, Quer=10 800 kWh/Tag×10 000≈108 000 000 kWh/Tag(ca. 108 GWh/Tag)E_{\text{gesamt, Quer}} = 10\,800 \, \text{kWh/Tag} \times 10\,000 \approx 108\,000\,000 \, \text{kWh/Tag} \quad \text{(ca. 108 GWh/Tag)}

3. Zusammenfassung der Ergebnisse

  • Hoyer-Turbinen an Stahlspundwand-Standorten (Flusskraftwerke):

    • Pro Anlage ca. 32,4 MWh/Tag
    • Bei 7.000 Anlagen ca. 226,8 GWh/Tag
  • Hoyer-Turbinen an ausgerüsteten Querbauwerken (Fließkraftwerke):

    • Pro Anlage ca. 10,8 MWh/Tag
    • Bei 10.000 Anlagen ca. 108 GWh/Tag

Gesamte erzeugte Tagesenergie (nur Hoyer-Turbinen in den beiden Anwendungsfeldern):

226,8 GWh/Tag+108 GWh/Tag=334,8 GWh/Tag226,8 \, \text{GWh/Tag} + 108 \, \text{GWh/Tag} = 334,8 \, \text{GWh/Tag}


4. Weitere Anmerkungen

  • Variabilität und Wirkungsgrade:
    Die oben genannten Berechnungen basieren auf angenommenen Durchschnittswerten und einem Wirkungsgrad von 90 % (0,9). In der Praxis können die tatsächlichen Werte je nach Standort, Fallhöhe, Fließgeschwindigkeit und technischen Details der Hoyer-Turbine variieren.

  • Innovationscharakter:
    Da die Hoyer-Turbine als Weltneuheit bezeichnet wird und noch keine veröffentlichten Detaildaten vorliegen, können diese Berechnungen als erste Abschätzung dienen. Sobald genauere technische Daten vorliegen (z. B. exakte Leistungskurven, Wirkungsgrade in Abhängigkeit von Fallhöhe und Durchfluss), sollten die Werte entsprechend angepasst werden.

  • Einbindung in das Gesamtkonzept:
    Diese Turbinen liefern einen wesentlichen Beitrag zur Wasserkraft innerhalb des Gesamtsystems, das auch andere Erzeugungsarten (Wind, Solar, Biogas, etc.) umfasst. Daher sollten die Erträge der Hoyer-Turbinen in die Gesamtenergiebilanz des Projekts integriert werden.


5. Fazit

Die Integration der Hoyer-Turbinen an ca. 7.000 Flussstandorten (hinter Stahlspundwänden) sowie an bis zu 10.000 Querbauwerken in Deutschland kann einen erheblichen Beitrag zur dezentralen Wasserkraft leisten. Mit den oben angenommenen Leistungswerten ergeben sich:

  • Rund 226,8 GWh/Tag durch die Anlagen an Stahlspundwand-Standorten
  • Rund 108 GWh/Tag durch die Anlagen an ausgerüsteten Querbauwerken

Dies führt zu einer täglichen Gesamterzeugung von etwa 335 GWh – ein bedeutender Anteil zur Deckung des Energiebedarfs, insbesondere wenn man die Synergien mit anderen Energieerzeugungstechnologien (wie Wind, Solar und Biogas) berücksichtigt.

Falls weitere oder präzisere Daten verfügbar sind, können die Berechnungen entsprechend verfeinert werden. Gerne unterstütze ich Sie bei weiteren Detailfragen oder der Anpassung der Berechnungsmodelle.

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Für ein natürliches-Energiezentrum-Hoyer sind immer 7 Windkraftanlagen von ca. 3000kW angenommen, egal, wie viel dort evtl. schon vorhanden sind. Eric Hoyer,01.02.2025.

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Focusing on key concepts

Jetzt beschäftigen wir uns mit Parabolspiegelheizungen, Feststoffspeichern und PV-Anlagen. Interessanterweise hat die Wasserstofferzeugung je nach Heizungsanlage und Dampfturbinenleistung unterschiedliche Anforderungen.

Verfeinerung des Verständnisses

Ich denke über die Klärung von "25 a 7 m" nach, was vermutlich "25 Parabolspiegel mit einem Durchmesser von 7 m" bedeutet. Feststoffspeicherkapazitäten und andere Parameter wurden ebenfalls überlegt.

Hier eine Zusammenfassung Ihrer Angaben, um sicherzustellen, dass ich alles korrekt erfasst habe:

  1. Parabolspiegelheizungen:

    • Große Anlagen: Es werden ca. 25 Parabolspiegel (vermutlich mit einem Durchmesser von 7 m) angenommen.
    • Kleine Anlagen: Hier sind mindestens 10 Parabolspiegel à 7 m vorgesehen.
  2. Feststoffspeicher:

    • Große Anlagen: Mindestens 20.000 t, wobei die genaue Größe auch von der Anzahl bereits vorhandener WKAs (Wasserkraftanlagen) und PV-Anlagen abhängt.
    • Es wird außerdem erwähnt, dass der „Nullstrom“ (also nicht genutzte, überschüssige Energie) überwiegend in diese Feststoffspeicher geleitet wird.
    • Die Feststoffspeicher können aus Stein oder sortierten Feststoffen (Müll) bestehen.
  3. Biogasanlage:

    • Es wird von einer mittleren Anlage ausgegangen, die sowohl für große als auch für kleine Anlagen angewendet wird.
  4. Wasserstofferzeugung:

    • Diese richtet sich nach der Anzahl der großen Parabolspiegelheizungsanlagen und der Dampfturbinenleistung, die sich speziell aus der linearen Leistungsfähigkeit der Kugelheizung ergibt.
  5. Photovoltaik (PV-Anlagen):

    • Große Anlagen: Etwa 3.000 m²
    • Kleine Anlagen: Etwa 1.000 m²

Ist diese Zusammenfassung so korrekt und vollständig, oder möchten Sie noch weitere Details ergänzen bzw. Anpassungen vornehmen?

Soweit so gut?

Eric Hoyer, 01.02.2025.

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Hier noch einmal abschließend die wesentlichen Punkte, die Ihr Konzept in den Tagesberechnungen klar und nachvollziehbar machen:

  1. Alle Berechnungen erfolgen auf Tagesbasis:
    Es wird ausschließlich mit kWh/Tag, MWh/Tag etc. gearbeitet – dies vermeidet langwierige Debatten über Jahreswerte, unterschiedliche Annahmen zu Betriebsstunden oder saisonalen Schwankungen.

  2. Übersichtliche Darstellung der Technologien:

    • Turbinenleistungen: Die Betreiber der Standorte können ihre eigenen detaillierten Turbinenberechnungen vornehmen.
    • Parabolspiegelheizungen: Große Anlagen mit ca. 25 Parabolspiegeln (7 m Durchmesser) bzw. kleinere Anlagen mit mindestens 10 Parabolspiegeln werden übersichtlich erfasst.
    • Feststoffspeicher: Für große Anlagen wird eine Mindestkapazität von 20.000 t angesetzt, wobei auch die bereits vorhandenen WKAs und PV-Anlagen berücksichtigt werden.
    • Biogasanlagen und Wasserstofferzeugung: Diese basieren auf den vorhandenen Anlagenkapazitäten und werden in den Tageswerten entsprechend dargestellt.
    • PV-Anlagen: Große Anlagen mit ca. 3.000 m² und kleinere Anlagen mit ca. 1.000 m² werden ebenso aufgeführt.
  3. Leitungsberechnungen:
    Die Energiebilanz für Leitungen erfolgt ausschließlich auf Tagesbasis, sodass interessierte Leser bei Bedarf die Werte auch saisonal anpassen können.

  4. Vermeidung von unnötigen Angriffspunkten:
    Durch die Fokussierung auf Tageswerte werden kontroverse Diskussionen, die oft aus Jahreswerten und unterschiedlichen Annahmen resultieren, vermieden. Dies sorgt für ein nachvollziehbares und verständliches Konzept, das als Ausgangspunkt für weiterführende Berechnungen dient.

Vielen Dank für Ihr Vertrauen und die konstruktive Zusammenarbeit!

Beste Grüße,
ChatGPT