Das Physikstudium ist durchaus vorhanden (zumindest die Thermodynamikveranstaltungen die man für ein Maschinenbaustudium benötigt), nur die von dir angenommenen adiabaten Betrachtungssysteme ohne Entropieerhöhung existieren in der Realität eben nicht - da ich dir unterstelle das zu wissen musste ich annehmen, dass diese Argumentation nur der "du liegst mit allem immer grundsätzlich falsch"-Strategie dient (so der Eindruck den deine Posts auf mich vermitteln).
Das ist nie das Ziel meiner Posts. Mit Leuten, bei denen ich grundsätzlich davon ausgehe, dass sie Scheiße erzählen, diskutiere ich i.d.R. schon lange nicht mehr. Aber ja, natürlich gehe ich davon aus, dass ich mit etwas, dass ihr hier poste, recht habe. I.d.R. mache ich mir ja auch diverse Gedankenn und recherchiere ggf., ich schreibe: "Das ist so". Wenn dann jemand was gegenteiliges postet, mit einer inexistenten oder im Vergleich zu meinem Netz von logischen Schlüssen winzigen Ansatz einer Erklärung, gepart mit so wie geschrieben doch recht offensichtlich fehlerhaften Aussagen, bei wem vermute ich dann wohl zuerst Oberflächlikeit
?
Und das mache ich, soviel Arroganz kann man mir zu Recht vorwerfen, tatsächlich unabhängig von Fachbereichen, rein nach Logik. Die funktioniert nämlich immer gleich und steht jedem offen. Und es wäre, gerade bei technischen Fragestellungen, auch nicht das erste Mal, dass Außenseiterüberblick auf Betriebsblindheit stößt, wenn es um Neuerungen geht. Umgekehrt schätze ich es überigens sehr, wenn mir jemand neue, bislang übersehene Informationen/Bezugspunkte/etc. im Rahmen so einer Begründung mitteilt.
Für Arbeit überschaubar (5,2% seit Kriegsbeginn, inflationsbereinigt dürfte das ziemlich nahe Null sein), für Rohstoffe/Energie (was im Falle von alter Route mit Koks dasselbe ist) dagegen teilweise extrem. Kokskohle kostete vor dem Krieg rund 100 Dollar pro Tonne, kurz nach Kriegsausbruch dann ~280 und heute eingependelt auf rund 200 Dollar, also effektiv +100% Kosten. Erze sind nach kurzem +100% Peak bei Kriegsbeginn heute wieder da wo sie vorher waren.
Der Industriestrompreis lag lange Zeit vor 2020 bei etwa 15 cent/kWh, bei uns (weil zusätzliches eigenes Kraftwerk) bei ~9 cent/kWh. Ab 2021 gings schon stark nach oben (21 cent) und bei Kriegsbeginn warens dann mal >50 cent, aktuell sinds wieder ca. 20 cent/kWh - langfristig nach Abklingen des Kriegspeaks also grob +35%. Für die klassische Stahlherstellung die große Strommengen nur für mechanische Bearbeitung braucht ist das irgendwie machbar, für Elektrostahlwerke sind solche Preise ruinös. Um den aktuellen Weltmarktpreis von Stahl mit nem E-Stahlwerk mitgehen zu können darf der Strom dafür nur etwa 4-5 cent/kWh kosten (der supergünstige erneuerbare Strom der immer versprochen wird wäre hier tatsächlich mal benötigt).
Dann gibts noch Legioerungsmittel als großen Kostenfaktor, wie die sich entwickelt haben weiß ich aber auch nicht.
Thx. Hast du auch die Zahlen für die 5-10 Jahre vor Kriegsbeginn? Hier geht es ja um die Energiewende im Sinne von "weg von fossilen, hin zu erneuerbaren". Das seit 2022 die (unvollständige) Wende "weg von Putin, hin zu USA und Katar" in Verbindung mit Spekulationen und z.T. Profitmaximierung in der Energiebranche zu einem massiven Anstieg der Energiepreise gesorgt hat, sieht ja selsbt der Kleinverbraucher auf der Rechnung. Aber das ist nicht eine Folge dessen, dass Energiewende stattfindet, sonderne eine Folge davon, dass diese viel zu langsam abläuft. Hätten wir schon in den 2020ern auf >90% EE-Strom umgestellt und die Wärmeumstellung in Angriff genommen, hätte uns Putin deutlich weniger in der Hand gehabt. (Ggf. hätte ihm sogar das nötige Geld für seinen Imperialismus gefehlt, genauso wie diversen Troublemakern in Nahost, die von Petroeuros leben.)
Daher nochmal die Frage: Wie sah die Entwicklung bei euch 2000/2005/2010/2015/2020 aus, als es zumindest ein Energiewendchen in Deutschland gab und noch keinen Krieg?
Ob sowas für den Fall ungeplanter viel zu hoher Drücke als Sicherheit eingerechnet wird weiß ich nicht aber für den Normalbetrieb sicher nicht. Pipelines sind da aus Sicherheitsgründen ziemlich stramm überdimensioniert von der Wandstärke her - entsprechend überdimensioniert wurde bei Nordstream2 auch die Sprengladung gewählt um sicherzugehen dass es auch ja reicht^^
Klar wird sowas mit ordentlich Sicherheitsaufschlag geplant, sodass im Normalbetrieb die äußeren 2/3 des Materials im Prinzip nutzlos in der Landschaft rumliegen. Worauf ich hinauswill: Wenn der Betonteil der Pipelines die nötigen Eigenschaften aufweist, um im Notfall plötzlich auftretende Zuglasten aufzunehmen (obwohl alles plötzliche sonst nicht die Stärke von Beton ist), dann stehen die Chancen gut, dass man schon die nötige Technik hat, um auch Regellasten von Beton tragen zu lassen und nicht einmal entwickeln müsste. Aktuell ist Stahl halt billig im Einkauf, praktisch in der Verarbeitung, sehr gut für die Art auftrender Lasten und bräuchte sowieso einen dichtenden Schicht innen. Also baut man eine Stahlpipeline mit Sicherheitsummantelung. Stattdessen die Doppelte bis dreifache Menge an Beton zu nehmen würde die Transportkosten steigern, es würde die dichte Verbindung der Rohre insbesondere bei unterseeischen Pipelines dramatisch erschweren (entweder bräuchte man einen im Vergleich zu heute gigantischen Stinger für die möglichen Biegeradien oder man müsste unter Wasser vergießen) und vermutlich würde allein der für die Dichtigkeit nötige z.B. PTFE-Liner pro Meter soviel kosten, wie heute das gesamte Rohr.
ABER: Das alles sind "es geht billiger"-Argumente. Nicht "ist technisch unmöglich". Das muss man streng unterscheiden, wenn man ein Szenario plant, in dem Stahl drastisch teurer wird, die bislang unökonomischen Alternativen aber nicht oder weniger.
Das Zeug ist übrigens kein Federstahl weil der fast nicht zu einem Rohr einformbar/verarbeitbar wäre und im tatsächlichen Schadensfall unkontrolliert spröde reißen würde bzw. Federstahl kaum Rissauffangeigenschaften hat. Pipelinestahl ist eine stark modifizierte Variante von thermomechanisch gewalztem höherfestem Baustahl.
Thx für Details. Das es was anderes ist, war mir klar - dass es mit Baustahl verwandt ist, nicht. Zyklische Streckung gehört ja normalerweise nicht zu letzterem Aufgabengebiet (oder ist "Baustahl" nicht der für Armierung, sondern der für selten gewordende Stahl-only-Hochhäuser und Türme?). Da hätte ich eher Schiffbauverwandtschaft erwartet.
Federstahl habe ich jedenfalls erwähnt, weil hohe zyklische Belastungen ohne Ermüdungsbruch echt eine Spezialität von Stahl sind. Es gibt Titanlegierungen, die das auch können (auch genauso gut?), aber die muss man erstmal verarbeiten können und z.B. Aluminium oder Kunststoffe kennen Dauerfestigkeit überhaupt nicht. Die ermüden immer und Überdimensionierung ist in vielen Fällen keine gangbare Option. Da wird man imho also immer Eisen basierte Legierungen nutzen, auch wenn diese den Preis von H2-Stahl haben. Nur sind das halt im Vergleich zu Baustahl winzige Mengen und ich würde mich nicht wundern, wenn eine 1:1 Umstellung der deutschen Kapazitäten ein Vielfaches des Weltmarkts bedienen könnte.
Nur dass in den ganzen Beispielen eben noch kein brutaler Kostendruck von außen da war und keine Horden von "Gelehrten" schon alles rausgeholt haben was im Rahmen der Physik und Wirtschaftlichkeit machbar ist.
Doch, nicht wenige dieser Beispiele hatten einen brutalen Kostendruck und es war bereits alles herausgeholt - aus der damaligen Sicht. Die misst ihre Kosten nämlich immer an dem, was sie vorher gezahlt hat und ihre Möglichkeiten an dem, was sie schon entwickelt hat. Eine vergleichbare Umstellung hat die Eisenverarbeitung z.B. schon mal vor ettlichen Jahrhunderten gemacht, als die Wälder weg waren (mit entsprechend katastrophalen ökologischen Folgen) und man nicht mehr in großem Stil mit Holzkohle verhütten konnte, sondern die komplette Koks-basierte Technik neu entwickeln musste. Auch damals war der neue Brennstoff unglaublich teuer, musste mit einer eigens zu schaffenden Hilfsindustrie überhaupt erst einmal produziert werden, und die Entwicklung ging von Materialien aus, die aus Sicht der seit langem ausentwickelten Schmiedetechnik (wörtlich zu nehmen) für viele Zwecke unbrauchbar war.
Das heißt nicht dass da nicht doch noch jemand ne super Idee haben könnte aber an manchen Stellen ist eben einfach die Grenze erreicht, beispielsweise beim alten Hochofenprozess - natürlich würde man da liebend gerne weniger Koks einsetzen und CO2 vermeiden aber da ist man nunmal schon bis auf 0,x% Abweichungen am chemisch notwendigen Minimum nach Bouduard dran dass überhaupt Rohstahl unten rauskommt.
Da sollten ja eigentlich die Milliardengeschenke von Habeck für H2-Stahl drangehen: Alles, was vom Koks als CO2 wieder aus dem dem Hochofen rauskommt, dient ja eigentlich nur dazu, Sauerstoff zu entziehen. Das geht auch mit Wasserstoff. Alles, was vom Koks als C im Stahl bleibt, produziert keine CO2-Emissionen und ist unkritisch.
Bitter^^
Aber ja, wir sind da weiter - zwingend, sonst gäbs uns schon lange nicht mehr. Wir müssen zwingend energieeffizienter als der Wettbewerb sein weil letzterer meist viel geringere Energiekosten hat. Die Nummer mit dem Energiesparen begann in der Ölkrise in den 70ern und wurde seitdem langsam aber kontinuierlich verfolgt - alleine schon dass wir überhaupt ein eigenes Kraftwerk haben statt Hochofengas abzufackeln ist ja eine größere Maßnahme gewesen vor längerer Zeit (die, Funfact, zeitweise stillgelegt wurde weils billiger war, Gas abzufackeln als Strom draus zu machen weil man dann ja fossile Energieträger in nem Kraftwerk verbrennt und dafür dann Zertifikate kaufen muss...
).
Ich sags ja: Energie ist VIEL zu billig
.
(Und vor allem wird viel zu selektiv bestimmt, welche Energie billig ist und welche nicht. Mit einer simplen Steuer auf Kohlenstoff, sowohl bei Öl als auch bei der Kohlestromerzeugung als auch bei der Koksproduktion wäre man nie auf die gekommen, brennbare Gase nicht zu nutzen)
Dort wo die richtig dicken Energiemengen genutzt werden wird schon viel versucht/gemacht (warmeinsetzen, warmabstapeln, Prozessenergierückgewinnung uvm), aber die wirtschaftliche Machbarkeit ist da am Ende bei vielen Dingen begrenzt, die großen Potentiale sind da frei nach Pareto halt schon eingesammelt.
Siehe oben: "Wirtschaftliche Machbarkeit" ist kein absoluter Ausdruck und hat nichts mit technischen Möglichkeiten zu tun. Das ist immer nur ein Euphemismus für "im Moment geht es billiger".
Ein knallhartes Beispiel war halt Restwärmenutzung: Afaik haben die Endprodukte ganz am Ende der Stahlverarbeitung keine wesentlich geringere Masse als das Erz, das vorne rein ging. Rein chemisch-physikalisch betrachtet ist die Erhitzung des Erzes von 20 auf 2000 °C und die Abkühlung des Stahls am Ende auf 20 °C also ein Nullsummenspiel. Auch im Walzwerk wird kein einziges Bisschen der Wärme "verbraucht", die gesamte Energie geht derzeit am Ende in Athmosphäre. Würde man sie stattdessen in einem Gegenstromverfahren im Prozess kreisen lassen, läger der Energieverbauch auf Schulbuch-Theorieniveau ("kugelförmige Kühe in Schwerelosigkeit") bei Null respektive wäre geringer als die Wärmeenergie, die bei der Reduktion ohnehin frei wird.
Auch etwas komplexer betrachtet kann man diesem Ideal immer noch nahe und fast ohne Energiezuschuss auskommen. Für den Wärmeübergang zwischen Feststoffen muss man zwar in einem mehrstufigen Verfahren Querstromabschnitte mit einem Zwischenmedium einführen (z.B. zirkulierendes Gebläse, besser aber Flüssigkeitsstrom, vom heißen Coil zum kalten Erz), der für einen unendlich kleinen Temperaturunterschied im Ein- und ausgehenden Zweig unendlich viele Stufen und damit Platz (und unendlich viel Energie für die Gebläse
) bräuchte. Aber eine Annäherung, die z.B. zweimal 100 K Unterschied zwischen Edukt und Produkt akzeptiert und in zwei Stufen (einmal zwischen Hochofen und Walzwerk, einmal danach) ansetzt, müsste eine Abkühlung um 1800 °C und umgekehrt eine Aufheizung 1800 °C, also 90 des gesamten Energieaufwandes, bewerkstelligen könnte. (Davon abzuziehen der zusätzliche Energieaufwand für die Umwälztechnik.)
WENN man den enormen Planungs- und Konstruktionsaufwand für so ein Werk (u.a. müsste es, inklusive Wartung, komplett automatisiert sein, da eben teilweise in >1000 °C Umgebung "gearbeitet" wird) und dessen Baukosten, die ebenfalls primär Arbeitsstunden repräsentieren, in die Hand nimmt. Was heute natürlich eine absolute ökonomische Katastrophe wäre, weil Arbeitszeit schweineteuer ist und Energie, trotz allem, spottbillig. Selbst wesentlich einfachere Systeme, z.B. ein hitzefeste Erzzufuhr räumlich über einer hitzefesten Produktabfuhr (Gegenstrom von vielleicht 400 °C => 40 °C beim Produkt reicht für 20 °C => 250 °C beim Edukt?) ist aus heutiger Sicht absolut unrentabel respektive aus der derzeitigen Wirtschaftsperspektive undenkbar.
Aber das ist nicht das gleiche wie "unmöglich". Und es ist keine 25 Jahre her, da haben mir noch Leute, die letzteres Wort genauso fehlerhaft verwenden, mir erklären wollen, dass mehr als 5% erneuerbare im Stromnetz "unmöglich" sind. (Zugegeben: Das wirklich doofe Leute, aber vor 35 Jahren war das in der Industrie afaik noch Mehrheitsfähig und nur ideologische "Spinner", die ja von nichts ne Ahnung haben, haben gegenteiliges behauptet.)
Wenn sowohl Wasserstoff als auch Elektrizität in riesigen Mengen günstig verfügbar ist ist das technisch so (immer noch nicht einfach aber) umsetzbar. Nur ist bisher weder Strom günstig geworden noch Wasserstoff verfügbar (weswegen die kommenden Anlagen schon auf mögliche Erdgasverwendung statt H2 ausgelegt werden... das ist immerhin ein bisschen besser als Koks). Sobald die Versprechen der neuen grünen Welt eintreten mit der günstigen erneuerbaren Energie in großen Mengen gibt es kein Problem mehr. Die Frage ist nur wann (und ob) das so sein wird.
Wenn politisch gewollt, könnte das bis 2050 der Fall sein. In Anbetracht der aktuellen politischen Entwicklung rechne ich aber damit, dass wir bis dahin auch nur alle Kohlekraftwerke abschalten. H2-Produktion wird in den zunehmenden Überschusszeiträumen zwar schon vorher anlaufen, aber ehe wir genug für eine Umstellung der Gas-Spitzenlastkraftwerke haben, könnte es 2060-65 werden (hängt stark vom Bedarf ab - mit EU-Netzausbau könnte man sehr viel erreichen, kümmert sich aber aktuell niemand drum und deswegen ist das nicht einplanbar). DANN wird aber noch die chemische Industrie schlangestehen und die Luftfahrt ist auch ein naheliegenderer, zahlungskräftiger Verbraucher. Also vor 2080-2100 dürfte real für die Stahlindustrie keine deckende heimische Produktion zu erwarten sein.
Vorher geht es nur mit Importen. Habackes Wunschvorstellungen diesbezüglich sehe ich sehr kritisch (politisch, ökonomisch und klimatologisch); die Milliardensubventionen für die Umstellung der Produktionsanlagen schon jetzt wären/sind in meinen Augen ein reines Lobbygeschenk. Aktuell sind wir auf einem Level beim Ausbau, da macht ein H2-Netz schon Sinn (das war eine gute, richtige und wichtige Entscheidung), weil da wortwörtlich alles andere dran hängt. Aber die einzelnen Verbraucher, insbesondere die hinteren in der Verwertungskette wie Montanindustrie, können die nächsten 10 Jahre imho im Labormaßstab das "wie" verfeinern, ehe die erste Kleinanlagen das ausprobieren. Kommerzieller Einsatz für Spezialzwecke vielleicht 2050. Und ob das dann eben noch in Deutschland Sinn macht, wenn man ohnehin neu bauen muss und die Primärenergieproduktion am Äquator stattfindet, neben den Schifffahrtsrouten die das Erz herschaffen?
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