# Alternative Energie

- Nicht so häufig genutzt
- Weil: Nachteile/Nicht Rentabel/Praktikabel/Nicht bekannt
- Da manch außergewöhnlich: Kurze Einleitung zur Einteilung von Energiemengen

# Kardaschow-Skala

### →Simon

- Nikolai Semjonowitsch Kardaschow 1963
- Ziel: Klassifizierung Außerirdischer Zivilisationen
- Auch für Einteilung von Möglichkeiten zur Stromerzeugung nützlich
- Anhand nutzbarer Energie

# Typ 1 (1016W)

Geothermie, Biogas, Gezeitenkraft

# Typ 2 (4·1026W)

Dyson-Sphäre*

# Typ 3 (4·1036W)

Spiegel um Supermassives Schwarzes Loch

- Forscher haben Skala erweitert; bis 3 ist von Kardaschow
- 3 Typen erklären
- Komplette Energie von Erde, Stern, Galaxie
- Ende von Typ 1: Menschheit heute: Typ 0.72

# Geothermie

### →Jacob

- Nutzung von thermischer Energie in der Erde

## Hochenthalpie-Lagerstätten

- Nutzung in vulkanischen Gebieten
- Hohe Gesteinsschichten (wenige 100 m)
- Fluid wird vom natürlichen Druck nach oben gedrückt
- Erzeugung von Strom; Fernwärmenetzspeisung
- Beispiel: Island

## Niederenthalpie-Lagerstätten

- Nutzung in nicht vulkanischen Gebieten
- Tiefere Gesteinsschichten (bis 1 km)
- Meist nur für Wärme genutzt

## Petrothermale Systeme (Fracking)

- Wenig durchflüssiges Gestein
- wird mit eingeleitetem Gas oder Flüssigkeit aufgesprengt
- → Fließwege werden frei

## Funktionsweise

- Wasserdampf (weit über 100 °C) wird aus Erde geleitet
- Turbinen wandeln thermische Energie in elektrische Energie um
- Wasser kondensiert
- Rückleitung in Erde
- Erneute Erwärmung
- Geschlossener Kreislauf
- → Immer wieder anwendbar bei keinen Emissionen

## Vorteile

- Überall vorhanden
- Regenerativ
- Langzeitlösung
- Kostengünstig möglich

1. - Könnte Überall genutzt werden
   - Wirtschaftlichkeit nicht immer vorhanden
2. Es ist immer wieder möglich, das Wasser zu erwärmen
3. Emissionsfrei
   - Erde hat unvorstellbare Energiemengen gespeichert
   - Forscher schätzen:
   - Energie der ersten 3km Erdkruste würden für 100.000 Jahre reichen
4. - Erdwärme kostet nichts
   - Kosten nur für Instandhaltung der Anlagen

## Risiken

- Landabsenkung (Fracking)
- Umweltbelastungen
- Übernutzung

1. - Speichergestein kann brechen und Gebiete sacken ab (Basel 2009)
   - Möglichkeit von Gebäudeschäden
2. Belastung der Umgebung mit Schwefel, falls Dampf nach der Nutzung abgeleitet wird (nur selten)
3. - Gegenseitiges Abpumpen von Quellen
   - Absenkung der Temperaturen → weniger wirtschaftlich

# Biogas

### →Jannik

## Funktionsweise

## Vorteile

- Nach Bedarf erzeugbar
- Keine CO2-Emmision
- Aus dauerhaft anfallendem biologischen Abfall

## Nachteile

- Anbau für Biogas statt als Futtermittel
- Mais als Hauptsubstrat
- Entwicklung von Monokulturen

# Gezeitenkraftwerk

### →Eric

## Funktion

- Antrieb einer Turbine durch vom Tidenhub verursachte Strömungen
- Generator erzeugt Strom

## Vorteile

- Funktioniert in beide Richtungen (Ebbe und Flut)
- Geringe Betriebskosten
- Keine Erzeugung von CO2
- Keine Sicht-, Geruchs- oder Lärmbelästigung

## Nachteile

- (Sehr) starke Standortabhängigkeit (nur 7 Kraftwerke in Betrieb)
- Abhängigkeit von Gezeiten
- Ökoligische Beeinflussung

# Dyson-Sphäre* / Spiegelkonstruktion

### →Simon

- Wohl unbekanntestes der 4 (weil nicht genutzt)
- Freeman Dyson
- Sphäre eigentlich falsch, mehr später

## Dyson-Hülle

- Dyson-Hülle
- Science-Fiction
- Radius 1 AU (was ist AU)?
- so groß, um Wirkungsgrad von bis zu 95% erreichen
- Erde wäre am Rand
- Infrarotstrahlung
- Wie umsetzen?

## Probleme der Dyson-Hülle

- Oberfläche: 2.72·1017 km2
- Materialvolumen: 8.16·1014 km3
- Masse: ~ 4.43·1027 kg

- Imploision durch Gravitation des Sternes
- Verschiebung durch Aussetzung starker Kräfte
- 2.72·1017 km² Oberfläche (~ 600 Mio. Erdoberfläche)
- Bei 3 m Dicke: 8.16·1014 km³ Materialvolumen (über 600 Tsd. mal Oberflächenwasser der Erde)
- Bei ~ 5400 kg/m³ Dichte (Merkur): ~ 4.43·1027 kg (über 740 Erdmasse/2.3 Jupiter)
- Ziemlich unmöglich

## Dyson-Schwarm

Veröffentlicht als Search for Artificial Stellar Sources of Infrared Radiation in Science

- Originale Idee von Dyson
- 1960 als Search for Artificial Stellar Sources of Infrared Radiation in Zeitschrift Science
- Suche nach Außerirdischen (gezielt danach suchen, durch Wissen über Struktur)
- ca. 100k Unabhängige Kollektoren in Umlaufbahn
- ca. 1 Mio. km dick (nahezu 150tel von Radius der -Hülle)
- kabellose Energieübertragung
- wahrscheinlich beste Möglichkeit einer Dyson-Sphäre (Stück für Stück)

## Dyson-Blase

- wie Dyson-Schwarm
- aber Balance durch Gleichgewicht von Gravitation und Sonnenwind
- statt Umlaufbahn

## Ausblick

### Wann können wir eine Dyson-Sphäre bauen?

- Brauchen:
- Fortgeschrittene Materialen
- Autonome Roboter (Merkur abbauen (Hämatit), Kollektoren bauen)
- (etwas Ironisch:) Energie
- Vorteil bei Dyson-Schwarm/Blase: schrittweise Energiegewinnung

## Spiegel um Schwarzes Loch

- Kurz zu Möglichkeit für Typ-3-Zivilisation
- Hört sich nicht so an, aber einfacher zu bauen, weil kleiner
- Material von Asteroid für Schwarzes Loch mit Sonnenmasse ausreichend
- Aber: weiter weg

## Penrose-Prozess

- Schwarzes Loch dreht sich
- Ereignishorizont: weg; Ergosphäre: spezielle Eigenschaften aber nicht verloren
- „füttern“ mit Masse (Asteroid/Müll)
- „klauen“ Rotationsenergie
- mehr Energie zurück als rein

## Verstärkung von Strahlen

- Verstärkung von Strahlen (superradiant scattering; Superstrahlenzerstreuung)
- Benötigt Spiegel um Schwarzes Loch
- (Am Bild Erklären)
- Teil fält durch den Ereignishorizont und ist (für uns) verloren
- Größerer Teil: wird durch Ergosphäre verstärkt
- Fazit: Noch nicht zu bewerkstelligen (v.a. weil zu weit weg)

# Ende

### Quellen

- 500px: Jan Bambach‡
- YouTube: Kurzgesagt (de) (wWSJYr1Lr0E)#$
- Encyclopedia of Science: Kardashev civilzations✝$

- Unsplash: Frank Denney§
- Wikimedia Commons: Geothermie verfahren.png#§: Jkrieger
- Wikipedia (de): Geothermie✝‡

- Wikimedia Commons: Biogas.jpg: Volker Thies‡
- Neue Energien Forum Feldheim: Biogas✝#$
- Gas-Magazin: Biogas: Vorteile und Nachteile im Überblick✝$

- Wikimedia Commons: Barrage de la rance.jpg‡: Oliver H
- …

- YouTube: Kurzgesagt (de) (wWSJYr1Lr0E)#$
- YouTube: Kurzgesagt (en) (ulCdoCfw-bY)#$
- Gizmodo: How to build a Dyson sphere in five (relatively) easy steps✝$
- Daniel Tillet: Carnot Efficient Dyson Spheres are Undetectable by Infrared Surveys✝$

- ✝ Archiviert vom Original
- # Bild angepasst
- ‡ CC-BY-SA 3.0
- § Public Domain
- $ Zitat nach § 51 UrhG

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