Die LENR-Technologie

Siehe den Originalartikel auf WayBackMachine

Die LENR-Technologie, die die Grundlage für die im Kern des E-Cat ablaufenden Reaktionen bildet, hat einen großen Vorteil gegenüber bestehenden Energiequellen, da sie die im Atomkern gebundene Energie nutzt. Früher wurde diese Energie nur in Kernreaktoren auf Basis der Kernspaltung genutzt.

Gegenüber bestehenden Kernreaktoren hat die LENR-Technologie mehrere Vorteile dadurch, dass keine radioaktiven Stoffe beteiligt sind und dass aus dem Prozess keine Radioaktivität und kein radioaktiver Abfall resultieren. Gleichzeitig weist sie ähnliche Energiedichten wie andere nukleare Energiequellen auf, die im Vergleich zu chemischen Energieträgern wie Öl, Kohle und Gas diesen weit überlegen sind.

Die Überlegenheit der LENR-Technologie liegt in der Energiedichte der zugrunde liegenden Reaktion. Die chemische Reaktion für die Verbrennung von Kohle in Luft z. B. beträgt

[math]C + O_2 \to CO_2 + 4.1 \,[/math][math]eV[/math],

wobei die [math]4.1 \, eV (= 6.6 \, \cdot \, 10^{-19} \, [/math][math]J[/math][math])[/math] als Wärme freigesetzt werden. Dies ist mit dem Rossi-Effekt zu vergleichen, bei dem die wichtigsten LENR-Prozesse im E-Cat-Kern

[math]Li_7 + H_1 \to Be_8 \to 2He_4 + 17.3 \, MeV[/math]

sind, wobei die [math]17.3 \, MeV (= 2.8 \, \cdot \, 10^{-12} \, J)[/math] ebenfalls als Wärme abgegeben werden. Daher ist die Wärmemenge, die durch den Haupt-LENR-Prozess beim Rossi-Effekt freigesetzt wird, pro Kernreaktion etwa 5 Millionen mal größer als diejenige, die man aus einer chemischen Reaktion wie der Verbrennung von Kohle erhält.

Aufgrund dieser Tatsache hat der LENR-Brennstoff einen so großen Vorteil gegenüber chemischen Brennstoffen wie Kohle, Öl und Gas.

Fakten zum Brennstoff des E-Cat – ein Vergleich mit Öl

• Die Kosten betragen 1 / 1000 der des Öls (tatsächlich liegen die Kosten für den E-Cat-Brennstoff unter denen der Transportkosten für das Öl).
• Die Energiedichte des E-Cat-Brennstoffes liegt über dem 100 000-fachen der von Öl, die Leistungsdichte liegt bei über [math]100\,kW/\,l[/math].
• Reserven bestehen für 10 Milliarden Jahre (für Öl 150 Jahre).
• Keine Emissionen, keine Verschmutzung, kein Lärm.

Abbildung 1: Ein Barrel E-Cat-Brennstoff entspricht einem vollen Supertanker

Es sei darauf hingewiesen, dass das genaue Verhältnis aller LENR-Reaktionen in der E-Cat-Technologie nicht vollständig ausgewiesen wird oder nicht bekannt ist, weshalb ein genauer Wert der spezifischen Energie nicht berechnet werden kann. Als Richtwerte ergeben alle LENR-Reaktionen 1 bis 6 Millionen mal mehr Energie pro Kernreaktion im Vergleich mit Kohle, während die Massen von ¹/₃ der Kohle [math](D + D)[/math] bis zum 6-fachen der Kohle [math](Ni + Li + 2H)[/math] variieren, was eine Gesamtspanne von 100 000 bis 10 000 000 000 mal mehr Energie pro Masseneinheit ergibt. Die volumetrische Energiedichte wird auf das 1 000 000 bis 10 000 000-fache der Energiedichte von Öl und Kohle geschätzt. Bei allen weiteren Vergleichen werden die jeweils niedrigeren Zahlen als Schätzwerte verwendet, um auf der sicheren Seite zu sein.

Um mit einem auf LENR basierenden Produkt kommerziell erfolgreich zu sein, muss neben der überlegenen Energiedichte auch Folgendes nachgewiesen werden:

• eine ausreichend hohe spezifische Leistung (Leistungsdichte oder Leistungsgewicht),
• ein ausreichend hoher COP (Coefficient of Performance / Leistungszahl),
• eine ausreichend hohe Arbeitstemperatur.

Die spezifische Leistung schränkt mehr oder weniger ein, für welche Anwendungen die Energiequelle genutzt werden kann. Weiter unten finden Sie eine Tabelle mit ungefähren Untergrenzen für verschiedene Nutzanwendungen:

• Wärme, Kraft-Wärme-Kopplung, Strom, Schiffe, Züge > [math]0,1\,kW/\,kg[/math]
• Lkw, Pkw > [math]1\,kW/\,kg[/math]
• Flugzeuge > [math]10\,kW/\,kg[/math]

Um all diese Anwendungen mit einem LENR-Prozess betreiben zu können, muss daher eine spezifische Leistung der LENR-Technologie gefunden werden, die [math]10\,kW/\,kg[/math] übersteigt.

Als Referenz im Validierungsbericht erreichte der E-Cat [math]4,7\,kW/\,kg[/math] für den Reaktor und [math]2,1\,MW/\,kg[/math] für den Brennstoff ([math]4,7\,kW/\,kg[/math] ist die richtige Zahl, wenn es um den Vergleich mit den oben genannten Nutzanwendungen geht, die beispielsweise den gesamten Motor umfassen, wenn es um Autos geht).

Abbildung 2: Ragone-Diagramm der E-Cat-Energiequelle mit herkömmlichen Energiequellen

Der COP (Coefficient of Performance) ist ein Maß für das Verhältnis von abgegebener zu zugeführter Energie. Die Leonardo Corp. garantiert einen COP von 6 für den ECAT 1 MW, d. h. es werden [math]166\,kW[/math] Eingangsleistung benötigt, um [math]1\,MW[/math] Wärme zu erzeugen. Beachten Sie auch, dass der E-Cat-Hochtemperatur-Testprototyp derzeit bei einem COP von 3,7 arbeitet, siehe die E-Cat-Berichte.

Die Arbeitstemperatur ist ein wichtiges Konzept für die Grundlage von Produktanwendungen, die auf einer Wärmequelle wie dem E-Cat-Kern basieren. Man muss die physikalischen und mechanischen Grenzen bei der Umwandlung von Wärme in Arbeit kennen (Arbeit kann z. B. Elektrizität oder die Bewegung eines Autos sein). Die physikalische Grenze des Wirkungsgrades bei der Umwandlung von Wärme in Arbeit wird durch den Carnot-Wirkungsgrad definiert,

[math]\eta_c = \left( 1 - \frac{T_c}{T_h} \right)[/math]

wobei [math]T_c[/math] die Temperatur des kalten Wärmespeichers (die Temperatur des Kühlmittels) und [math]T_h[/math] die Temperatur des heißen Wärmespeichers (die Heiztemperatur der Wärmequelle) ist. Beide Temperaturen müssen in der natürlichen Temperatureinheit Kelvin angegeben werden. Zum Beispiel hat der aus einer Wärmequelle bei [math]327\,^\circ C[/math] und einem Kühlmittel bei [math]27\,^\circ C[/math] gewonnene Strom einen Carnot-Wirkungsgrad von

[math]\eta_c = \left( 1 - (27 + 273) \, / \, (327 + 273) \right) = ( 1 - 300 / 600 ) = 50 \, \%[/math],

was das physikalische Maximum an Elektrizität ist, das man aus einem solchen thermodynamischen Prozess gewinnen kann (273 ist die Differenz zwischen Grad Kelvin und Grad Celsius).

Wie aus der Formel ersichtlich ist, erhöht sich der Carnot-Wirkungsgrad, wenn die Temperatur der Wärmequelle steigt und/oder die Temperatur des Kühlmittels sinkt.

Neben der physikalischen Begrenzung haben alle mechanischen Prozesse Energieverluste, und als Faustregel gilt, dass in der Praxis meist nur 60% bis 70% des Carnot-Wirkungsgrades erreicht werden können. Unter der Annahme eines mechanischen Wirkungsgrades von 65% ergibt sich eine Formel für den erreichbaren Netto-Stromwirkungsgrad unter Berücksichtigung der Eingangsleistung, die zum Betreiben des Prozesses verwendet wird, nämlich [math]1 / COP[/math]:

[math]\eta_e = 0.65 \, \cdot \, \left( 1 - \frac{T_c}{T_h} \right) - 1/COP[/math].

Sollte der Netto-Stromwirkungsgrad (in der obigen Formel) negativ sein, lautet die Interpretation, dass nicht genügend Strom aus der Wärmequelle erzeugt wird, um den eigenen Bedarf an Eingangsleistung zu decken.

Dennoch ist Wärme auch ein Produkt, so dass, selbst wenn eine Wärmequelle mit Elektrizität nicht kostendeckend arbeiten kann, sie dennoch als Produkt Wärmequelle rentabel sein könnte. Im Folgenden wird die Netto-Effizienz-Formel in eine Wärmequellen-Nutzwertkarte eingesetzt, die in praktikable Produkte wie Wärme, Kraft-Wärme-Kopplung (KWK / CHP - Combined Heat and Power) und Strom unterteilt ist.

Abbildung 3: Wärmequellen-Nutzwertkarte (Heat Source Utility Map)

Der E-Cat-Hochtemperatur-Testkern arbeitet bei Temperaturen bis zu [math]1300\,^\circ C[/math], [Validierungsbericht 3]. Wenn also ein COP über 4 erreicht werden kann, können die meisten Energieprobleme der Welt gelöst werden.

Die Leistungselastizität ist der Begriff, der mit der Reaktionszeit der Leistungsabgabe zusammenhängt und je nach Anwendung auch ein begrenzender Faktor sein kann. Beispielsweise benötigt ein Auto eine kurze Reaktionszeit für plötzliche Leistungsänderungen im einstelligen Sekundenbereich, d. h. [math]\approx 1\,s[/math], während beispielsweise Heizanwendungen aufgrund der Wärmeträgheit im System Reaktionszeiten von [math]\approx 10 000\,s[/math] problemlos handhaben können. Als Anhaltspunkt für Anwendungen mit Leistungslastdifferenzen von [math]MaxLoad = 10\cdots100 \times MinLoad[/math] sind folgende Reaktionszeiten zulässig:

• Wärme, KWK, Strom: [math]\approx 10 000\,s[/math]
• Schiffe: [math]\approx 100\cdots1000\,s[/math]
• Züge: [math]\approx 10\cdots100\,s[/math]
• Autos, Lastkraftwagen, Flugzeuge: [math]\approx 1\,s[/math]

Die Leistungselastizität kann natürlich auch durch die verschiedenen Hybridlösungen mit externem Energiespeicher wie einem Akku für das Auto oder einem Wassertank für die Heizungsanlage usw. verbessert werden.

Wenn all diese technologischen Hürden genommen sind, blicken wir bei allen angetriebenen Produkten für die Brennstoffladung auf völlig unterschiedliche Reichweiten und Betriebszeiten.

Produkt	Übliche Reichweite	Übliche Betriebsdauer	LENR-Reichweite	LENR-Betriebsdauer
Auto, Lkw	500 - 1000 km	5 - 10 Stunden	100 Millionen km	100 Jahre
Schiffe	50 000 km	1 - 2 Monate	5 Milliarden km	10 000 Jahre
Züge (Diesel)	5000 km	1 - 2 Tage	500 Millionen km	300 Jahre
Flugzeuge	10 000 km	10 Stunden	1 Milliarde km	100 Jahre
Laptop, Tablet		10 Stunden		100 Jahre
Handy		24 Stunden		250 Jahre