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Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert?

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Am 04.08.2015 um 23:19 schrieb Sieghard Schicktanz:
> Hallo Christoph,
> Du schriebst am Tue, 4 Aug 2015 13:56:39 +0200:

>>> kriegst aber, weil in dieser Hohlkugel das Strahlungfeld homogen und
>>> isotrop ist, _nirgends_ mehr Strahlung auf Dein Kügelchen. Auch nicht
>>> mit einem "konzentrierenden System" - es ist einfach nicht mehr da. Was
>>> an einer Stelle durch Konzentration mehr "abgeschöpft" wird, fehlt
>>> dementsprechend anderswo.
>>
>> Ich dachte jetzt etwa an einen Spiegelring mit einer projezierten Fläche
> 
> Denk' lieber mal nach, was mit den Photonen der Strahlung in diesem Umfeld
> passiert. Oder auch im Umfeld einer (geschlossenen und idealen) Ulbricht-
> oder Spiegelkugel: Jedes emittierte Photon hat genau zwei Möglichkeiten,
> wieder absorbiert zu werden - entweder von der Quelle, aus der es kam, oder
> von dem anderen Körper.

Im Idealfall ist das Richtig. Ist aber das Ziel kleiner als die Quelle,
dann kommen auf dem Ziel auch weniger Photonen an, weil diese nicht von
der Quelle auf das KLEINERE Ziel fokussiert wird. Da geht einfach zu
viel daneben als dass im Ziel die Leistungsdichte höher werden könnte
als auf der Quelle. Schließlich herrscht in deinem Versuchsaufbau
überall spiegelbildlich die gleiche Strahlungsdichte.

> Es gibt also vier Fälle, was einem Photon
> widerfahren kann:
>  1.- Wird es von der Quelle reabsorbiert, ist es irrelvant für die
>      Empfängerkugel.

Ja.

>  2.- Wird es von der Empfängerkugel absorbiert, erhöht es deren
>      Energieinhalt.

Ja.

>  3.- Wurde es von der Empfängerkugel emittiert und wieder reabsorbiert,
>      ist es wieder irrelevant.

Ja.

>  4.- Wurde es von der Empfängerkugel emittiert und wird es von der Quelle
>      absorbiert, reduziert es den Energieinhalt der Empfängerkugel.

Ja.

Nicht berücksichtigt ist hier allerdings der Fall, dass aufgrund der
kleineren Geometrie der Kugel gegenüber der Quelle wesentlich weniger
Photonen die Kugel überhaupt erreichen werden. Die Strahldichte dürfte
in deinem Experiment symmetrisch sein. Die Quell- und Zielgröße jedoch
nicht.

> Baust Du jetzt eine Optik in diese Umgebung, verändern sich die
> Verhältnisse für die herumschwirrenden Photonen im Mittel überhaupt nicht.

Im Prinzip kann die Ulbrichtkugel oder der Ovalkörper mit Einbauten
teilweise abgeschattet werden. Die Photonen, die in deinem Aufbau das
Ziel verfehlten, können dann zusätzlich auf dieses gerichtet werden.
Weil das Ziel aber eine kleinere Oberfläche hat, kann es nicht mehr so
viele Photonen aussenden. Also steigt die Temperatur so lange, bis trotz
der kleineren Fläche wieder alle eingestrahlten Photonen abgestrahlt
werden können. Dann ist die Temperatur im Zielkörper höher als in der
Quelle.

> Schließlich entstehen keine Photonen aus dem Nichts (oder der Optik),

verlangt auch niemand. In deinem Beispiel werden auf der Quelle deutlich
mehr Photonen ankommen als auf dem Ziel, weil das Ziel viel kleiner ist.
Folglich wird das Ziel viel öfters verfehlt als die Quelle. Werden aber
die ansonsten vorbeifliegenden Photonen mit konzentrierenden Einbauten
zusätzlich auf das Ziel geleitet, dann steigt dessen Temperatur, um die
eingestrahlten Photonen wieder los werden zu können (Gleichgewichtszustand).

> die
> dann die Empfängerkugel zusätzlich bestrahlen könnten.

Die vorbeifliegenden können aber auf das Ziel gerichtet werden.

> Die würden dann
> _zudem_ auch noch die Quelle genauso bestrahlen, so daß sich einfach der
> gesamte Energieinhalt der Anordnung erhöhen würde.

Wegen der kleineren Fläche nicht. Da kommen bei gleicher Temperatur
nicht genauso viele Photonen raus sondern viel weniger.

> D.h. _mehr_ Strahlung als mit einem solchen Strahlungsfeld kann von einer
> thermischen Quelle nicht auf einen Absorber gelangen

Die Menge der Photonen ist das Eine. Die PhotonenDICHTE das Andere.

> - hat man nur einen
> Teil der Strahlung zur Verfügung, muß man dieses Strahlungsfeld möglichst
> exakt nachbilden und kann dann beliebig nahe an dieselbe
> Einstrahlintensität kommen. Mehr geht nicht.

Ein Laser hat keine paar 10.000K und kann trotzdem Luft auf solche
Temperaturen bringen, bis diese ionisiert. Die PhotonenDICHTE macht's!

>> Wg. der endlichen Größe der Sonne ist der Brennpunkt zwar größer als das
>> Kügelchen. Dem kann allerdings mit konischen Röhrchen abgeholfen werden,
> 
> Nein, kann nicht. Mal' Dir die Strahlenwege innerhalb dieser "konischen
> Röhrchen" mal aus (oder auch auf). Es geht nicht alles am "dünnen" Ende
> wieder 'raus, was am "dicken" Ende 'reingeschickt wird.

Muss auch nicht. Es reicht, wenn mehr auf der Kugel ankommt als bei
6000K abgestrahlt werden kann.

>> so dass von den 50 kW vielleicht noch 40 kW auf dem Kügelchen ankommen.
> 
> Über die gesamte Oberfläche bleiben Dir im Idealfall ca. 23kW innen.

Das ist jedenfalls mehr als die 15 kW, die die Kugel bei 6000K
abstrahlen kann. Somit muss die Temperatur über 6000K steigen, um wieder
ins Gleichgewicht kommen zu können.

>> Dieses kann bei 6000K aber nur rund 15 kW abstrahlen, womit 25 kW übrig
> 
> Wo kommen jetzt die 15kW her?

Hat hier mal einer gerechnet. Ich hab's nicht nachgerechnet, aber der
Rechenweg schien plausibel.

> Ist Dein Taschenrechner kaputtgegangen, daß
> der so wild schwankende Werte liefert?

Ich hatte mich mit zu legerer Berechnung verhauen gehabt. Das wären um
36 kW gewesen. Bin dann aber korrigiert worden. Dann waren's nur noch 15 kW.

Also dann halt nochmal ein Versuch. Jetzt aber hoffentlich richtig:

Kugeloberfläche: A = 4*pi*r² = 4*pi*0,0001m² = 0,1256m²
Kirchhoff: P = epsilon * Sigma * A * T^4
Schwarzer Körper: epsilon = 1
Sigma = 5,67E-08
P = 1 * 5,67E-08 * 0,1256 * 6000^4 = 9.229.489,92 Watt
Sagt Excel.

Jetzt fall' ich vom Glauben ab :-(
Bin gespannt, welche Ergebnisse jetzt noch alles auftauchen. Mit der
vierten Potenz ist halt wirklich nicht zu spaßen.

Na ja - am Grundproblem ändert das aber trotzdem nichts. Ist es möglich,
mit konzentrierenden Systemen auf kleine Flächen eine höhere
Flächenleistung bzw. Strahlungsdichte zu bekommen als eine große Quelle
liefern kann? Ich meine noch immer, dass das gehen müsste.

> ...
>>> die quasi-parallele Sonnenstrahlung auf den gesamten Raumwinkel
>>> verteilen und so lenken, daß die gesamte Kugeloberfläche wenigstens
>>> annähernd in dieser Art Strahlung liegt.
>>
>> Wozu soll das gut sein?
> 
> Siehe oben. Du brauchst zumindest die isotrope Einstrahlung auf die
> Oberfläche Deiner Empfängerkugel,

brauche ich für meinen Versuch nicht. Da genügt es, wenn PRO
FLÄCHENHEINHEIT mehr Leistung einstrahlt als temperatur- und
flächenbedingt bei Quellentemperatur abgestrahlt werden kann. Die
Einstrahlung darf dabei ruhig gerichtet sein. Die temperaturbedingte
Abstrahlung erfolgt dann entsprechend einem schwarzen Strahler in alle
Richtungen.

> und die kriegst Du natürlich nur durch
> eine Optik, die den Winkelbereich der Einstrahlung entsprechend umsetzt.

Halte ich für unnötig.

> Damit wird aber zwangsläufig die Leistungsdichte gegenläufig beeinflußt,
> und das genau so, daß die gesamte Einstrahlung maximal derjenigen des
> thermischen Strahlungsflusses der Quellentemperatur an der
> Empfängeroberfläche entspricht.

Interessant, dass du jetzt von Leistungsdichte schreibst. Wenn obige
Berechnung stimmt, dann strahlt die Kugel bei Quellentemperatur (Sonne)
mit 9,2 MW (wer einen besseren Wert hat - bitte den statt dummer Sprüche
liefern). Um 9,2 MW von der Sonne einzusammeln, braucht man etwa 10.000
Quadratmeter Sammelfläche, also etwas 100x100 Meter. Nehmen wir mal
200x200 Meter. Damit werden dann 40 MW eingesammelt. Die Hälfte geht
verloren. Bleiben 20 MW. Was passiert jetzt mit den überschüssigen 10,8 MW?

Denke, das Einzige Argument, das du hast, ist, dass die Verluste
mindestens um diese 10,8 MW größer sind als hier angenommen. Desweiteren
gehst du davon aus, dass die Verluste mit größer werdender Sammelfläche
auch anteilig immer größer werden, so dass besagte 9,2 MW (so sie denn
richtig sind) niemals überschritten werden können.

Wie man den Wirkungsgrad des Sammlers in die Höhe bringen kann - darüber
wurde hier schon diskutiert. Denkbar ist im Innenbereich eine
"Satellitenschüssel". Weiter außen könnten weitere Satellitenschüsseln
mit Faseroptik im Fokus platziert sind, so dass deren Strahlungsenergie
damit "angeliefert" wird.

Am Ende zählt nur eins: Ist es möglich, auf einem (noch so kleinen)
Fleck einen höhere Leistungsdichte hin zu bekommen als die Quelle im
Mittel aufweisen kann?

Einen Hinweis darauf, dass das gehen könnte, gibt es vielleicht hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Kirchhoffsches_Strahlungsgesetz#Au.C3.9Ferhalb_des_thermischen_Gleichgewichts

>> Ich habe den begründeten Verdacht, dass es sehr wohl möglich ist, per
>> Strahlung höhere Temperaturen zu erzeugen als die der Quelle.
> 
> Ja, sicher, daß das _unter geeigneten Bedingungen_ möglich ist, wurde ja
> schon angesprochen.

Aber nur von mir.

Ansonsten ist DAS jetzt allerdings neu hier im Thread! Bislang wurde nur
behauptet, dass es nicht mal theoretisch möglich wäre, eine höhere
Temperatur als die der Quelle zu realisieren. Dem widerspreche ich
andauernd.

> Nur ist die direkte Bestrahlung mit einer thermischen
> Strahlungsquelle eben _keine_ geeignete Bedingung dafür.

Von "direkt" hat ja auch niemand was gesagt. Es ging schon immer um ein
konzentrierendes System. Also eines, das Leistung aus einer großen
Fläche auf eine kleine lenkt.

> Stromerzeugung

dass es mit Strom geht, hat nie jemand bezweifelt. Ist deshalb auch nie
näher betrachtet worden.

> und Umwandlung in eine andere Strahlung wäre eine,

braucht dann halt wegen der Verluste mehr Fläche. Außerdem wär's kein
Sonnenlicht mehr, sondern schon irgendwas Umgewandeltes.

> oder auch
> die Umwandlung der Strahlung auf optischem Weg (es gibt AFAIR auch Laser,
> die mit Sonnenlicht gepumpt werden können).

Wäre auch eine Möglichkeit. Allerdings vielleicht auch schon wieder
umstritten, weil's dann ja kein Sonnenlicht mehr wäre.

> (Es müßte dafür schon reichen, nur einen Teil des thermischen Spektrums
> zu benutzen, z.B. alles ab Grün. Das ist dann eben auch keine thermische
> Strahlung mehr. Und der "weggeworfene" Teil der Strahlungsleistung heizt
> das Universum auf und liefert damit die anderwärts reduzierte Entropie.)

Das wäre egal. Hauptsache, die Flächenleistung ist höher als auf der
Quelle. Dann kann auch eine höhere Temperatur auf der Quelle erzeugt
werden. So zumindest meine These, der hier oft und leidenschaftlich
widersprochen wird.

-- 
Servus
Christoph Müller
http://www.astrail.de

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