Zitteraale als Basis für Energiequelle?
Zitteraale erzeugen ja durch "umgebildete Muskelzellen" Strom. Wäre es möglich diese Muskelzellen technisch oder biologisch nachzubilden um konstant Strom zu erzeugen?
7 Antworten
Ja das würde gehen.
Dies entspräche der Energiewandlung von chemischer in elektrische Energie.
Das Fachgebiet heißt Bionik, das versucht Phänomene aus der Natur zur Lösung von Problemen in die Technik zu übertragen.
Die Frage die sich dann stellt ist wieviel kWh bekommt man pro Tag aus einem kg Zitteraal. Zudem wäre zu untersuchen wie effizient die Wandlung von statten geht.
Ob ein Aalkraftwerk damit realisiert werden könnte müsste auch geprüft werden.
Und was soll das Bewirken? Auch da muss die Energie für den Strom ja irgendwoher kommen. Der Zitteraal kann den ja nicht aus dem Nichts erzeugen. Diese Zellen müssen ja auch mit etwas "gefüttert" werden. Man bräuchte also irgendeine Form der für Zellen verfügbaren Energie (z.B. Zucker) um daraus Strom zu machen.
Diese Energie müssen wir auch erstmal irgendwie bereitstellen. Die wenigsten Zellen könnten Abfall-Biomasse vom Feld einfach so verstoffwechseln.
Es ist also die Frage ergibt es überhaupt Sinn, in diese Richtung zu forschen... Diese Zelle müsste um einiges bessere Wirkungsgrade erreichen als das heutige Prozesse tun. Und ob das möglich ist ohne die Substrate einzuschränken, kann ich nicht einschätzen... ich stelle es mir aber sehr, sehr schwierig vor.
Coole Idee: ein "Aalkraftwerk". Macht Lust das mal zu überschlagen.
Zunächst einmal wäre zu fragen, wieviel Energie dabei überhaupt' rüberkommt.
Ein Zitteraal erzeugt laut wikipedia eine Spannung von ca. 500V bei einem max. Strom von ca. 0.8A. Das wären schonmal rund 0.4kW.
(an anderer Stelle liest man von 800V. Also sagen wir zw. 400 und 600 Watt).
Allerdings nur in einem sehr kurzen Impuls, von einigen wenigen Millisekunden. Nach jedem Impuls braucht er eine gewisse Erholungszeit. In der Literatur finden sich unterschiedliche Angaben - von bis zu 100 Pulsen pro Sekunde bis hinunter zu 150 Pulsen/h. Vermutlich kommt es auf die Stärke der Impulse an.
Schätzen wir mal größzügig mit 10 Pulsen a 5ms und 600Watt pro Sekunde, im "Dauerbetrieb" (Achtung: sicher viel zu optimistisch gerechnet!). Die armen Aale!
Also kämen wir auf optimistische 5 * 10^-3 s * 5 * 600 W = 30 J/s = 30 W.
Kohle- und Gaskraftwerke leisten zwischen 10 und 2000 MW,
Kernkraftwerke zw. 400 und 1500 MW,
Müllverbrennungsanlagen zw. 10 und 50 MW,
Bioanlagen zw. 0.5 und 20 MW,
und Solaranlagen zw. 10 und 170 MW.
https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_deutscher_Kraftwerke
https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_Kernreaktoren_in_Deutschland
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Man bräuchte also rund 1 Million Aale, um die Leistung eines sehr kleinen Kraftwerks zu erhalten (30MW).
Der Deckungsbeitrag (=Erzeugerkosten) pro kWh liegt aktuell bei etwa 14 Cent, also 14EUR/MWh.
Bei 30MW sind das 30*14EUR / h = 420EUR/h = 10.080EUR/d = 3.588.480EUR/Jahr.
(http://energieinitiative.org/preis-kwh-strom/
sowie https://www.efzn.de/uploads/media/Fachforum2_Ritzau.pdf)
Damit das Aalkraftwerk wirtschaftlich ist, sollte maximal der Deckungsbeitrag an Kosten auflaufen. Dauerbetrieb vorrausgesetzt.
Dies beinhaltet natürlich die Investitionskosten (die wir auf 20Jahre zinsfrei abbezahlen) + die laufenden Kosten.
Die Elektrik-Investitionskosten des Aalkraftwerks sind vermutlich vergleichbar mit denen von Solarkraftwerken. Wechselrichter, Elektronik, Kabel usw. werden auch in Solarkraftwerken benötigt.
Deren Investitionskosten liegen bei rund 1500EUR/kW, also 45Mio bei 30MW.
Dazu kommen beim Aalkraftwerk Investitionen in Wasseraufbereitung, Pumpen, Filter, Fütterungsablagen etc. Ich schätze mal nochmal den selben Betrag.
Also 90Mio; auf 20Jahre abgeschrieben, macht das 4.5Mio/Jahr.
Womit eigentlich schon alles klar wäre, denn wir liegen über dem obigen Beitrag von 3,6Mio/Jahr.
Das waren aber nur die reinen Investitionskosten.
Dazu kommen noch laufende Kosten. Das Solarkraftwerk braucht ja weder Futter, noch viel Wartung (zuweilen mal putzen wird wohl das meiste sein).
Die Frage, was und wieviel die Aale fressen, wieviel Aufwand die Frischwasseraufbereitung etc. kann ich nicht beantworten, sicher aber nochmal einiges an Personal, Strom (Wasserpumpen/Aufbereitung), Verbrauchsmaterial (Filter).
Außerdem brauchen wir eine Jungaal Zuchtanlage, ärztliche Versorgung, Kläranlagen usw.
Da könnte locker nocheinmal soviel zusammenkommen.
Also ich würde darüber nochmal nachdenken, wenn wir bei einem kWh-Preis von 1.50 bis 2EUR angekommen sind. Und selbst dann müssten nochmal alle Kosten richtig und genau zusammengerechnet werden (und auch die optimisitische Energieausbeute genauer rechnen). Es waren ja oben alles grobe Schätzungen
Vermutlich sieht die Sache noch viel viel schlechter aus.
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Falls es den Biologen gelingt (Gentechnik?), Aalfleisch ohne Aal so zu züchten, daß es wartungsfreundlich z.B. in Röhren gedeiht, und vielleicht sogar mit biologischen Abfällen "gefüttert" werden könnte, sähe die Sache u.U. etwas anders aus, und eine Wirtschaftlichkeit schon bei einem Strompreis von 0.5 bis 1EUR/kWh erreichbar.
Aber davon sind wir weit entfernt - und wer sollte bei Konkurrenz von Solar- und Bioanlagen mit Aalkraftwerksforschung beginnen? Insbesondere da Solarstrom weit günstiger ist als obige 14Cent, und nur politisch künstlich verteuert ist, um alte Anlagen quer zu subventionieren.
PS: frag' auch mal die Tierschützer, was die davon halten, die Aale im Dauerstress zu halten ;-D
Macht keinen Sinn, denn man bräuchte sehr viele Z.aale, um auch nur ein klein wenig Strom zu bekommen, von fehlender Kontinuität ganz zu schweigen.
Die Elektro-Organellen nachzubauen geht nicht, denn das wäre viel zu kompliziert und auch zu kostenaufwendig.
Fazit: die Bionik kann uns keinen großen Nutzen bringen, denn die Natur arbeitet völlig anders als unsere menschliche Kultur in Sachen Technik, wo Metalle und Kunststoffe sowie Silizium bestimmend sind, zudem Räder eine maßgebliche Rolle spielen. Glasperlenspiele haben ihren Reiz, mehr aber meist auch nicht.
sehr schwer, da der aal eine ganze reihe von "stromdrüsen" hat, die müsste man alle seperieren, damit man auch den strom daraus nutzbar machen könnte... ganz zu schweigen davon dass es ungefähr so wirtschaftlich wäre wie mit dem kleinen Boschhammer nach Öl für die Heizung zu bohren....
lg, Anna
Also ich denke schon, das die Bionik einen großen Nutzen bringt. Z.B. Flossen, zählen doch auch zur Bionik?