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Chemie und Energieversorgung
Hermann Pütter AKE-Sitzung Bad Honnef
26.10.07
Ein typisches deutsches Frühstück
Strom
Stahl
Baustoffe
Kunststoffe
Nahrungsmittel
Papier
Glas
Textilien
Gesamtmaterial-einsatz: 45 t pro KopfSand, Steine, Kies, Salze, Mineralien, Energieträger, Bio-masse, Importwaren
AbraumAbfälle
Inländischer Material-
verbrauch:21 t pro Kopf
oder 58 kg/Tag
Herstellung unserer
Verbrauchs-güter
Wärme
Kraftstoffe
Quelle: U. Lauber, Gesamtwirtschaftlicher Rohstoffeinsatz im Rahmen der Materialflussrechnungen, Statistisches Bundesamt, Wirtschaft und Statistik 3/ 2005, 253-264, (Werte für 2002)
Energieversorgung der Zukunftder Beitrag der Chemie*
*Positionspapier des Koordinierungskreises Chemische Energieforschung 2007der DBG, Dechema, DGMK, GDCh, GVC und des VCI
Kraftstoffe•konventionell•Biofuels•Wasserstoff•nicht konventionell
Strom•Solare Systeme•Brennstoffzellen•Thermoelektrik•Kraftwerkstechnik
Wärme•Kollektoren
Speicherung•stofflich•Batterien, Supercaps•stat. Stromspeicher
Effizienz•Beleuchtung•Supraleiter•Leichtbau•Schaumstoffe
Produktionsprozesse•Verbund•Katalyse•Prozessführung
Gesellschaft•Kunden•Endverbraucher•Bürger•Politik•NGOs•Forschung•Medien
Voraussetzungen•Werte•Lebensstile•Zeitachse•Kosten•Wissen•Dialog•natürliche GrenzenBereitstellung NutzungP
rim
ären
erg
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So
nn
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ind
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Trä
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nkr
aft
Energieversorgung der Zukunftder Beitrag der Chemie*
*Positionspapier des Koordinierungskreises Chemische Energieforschung 2007der DBG, Dechema, DGMK, GDCh, GVC und des VCI
Kraftstoffe•konventionell•Biofuels•Wasserstoff•nicht konventionell
Strom•Solare Systeme•Brennstoffzellen•Thermoelektrik•Kraftwerkstechnik
Wärme•Kollektoren
Speicherung•stofflich•Batterien,Supercaps•stat. Stromspeicher
Effizienz•Beleuchtung•Supraleiter•Leichtbau•Schaumstoffe
Produktionsprozesse•Verbund•Katalyse•Prozessführung
Gesellschaft•Kunden•Endverbraucher•Bürger•Politik•NGOs•Forschung•Medien
Voraussetzungen•Werte•Lebensstile•Zeitachse•Kosten•Wissen•Dialog•natürliche GrenzenBereitstellung NutzungP
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IPCC: Key Mitigation Technologies and Practices – chemierelevante Auswahl
heute verfügbar 2030 kommerziell
Energie
Transport
Gebäude
Industrie
Landwirt-schaft
Forstwirt-schaft
Abfall
Effizienztechnologien, Kohle Gas(Kernkraft,) EE, CCS
Hybridfahrzeuge, Biokraftstoffe
Beleuchtung, Kühlung, Isolierung,alternative Kühlflüssigkeiten, Rück-gewinnung von HFCs
Energierückgewinnung, Recycling, Materialsubstitution,
Energiepflanzen, verbesserte Dünger, Wiederherstellung degradierter Flächen, Energieeffizienz
Auf-, Rückforstung, optimierte Abfallverbren-nung, Biomasse als Roh- und Brennstoff
Methan aus Deponien, optimierte Abfall-verbrennung, Kompostierung, Abwasser-management, Recycling und Abfallminimierung
CCS, fortschrittliche EE (z.B. PV und Solar)
Biokraftstoffe 2.Generation, Elektro- und Hybridfahrzeuge, neue Batterien, effizientere Flugzeuge
Integrierte Solarbauweise, intelligenter Verbund
„Advanced energy efficiency“, CCS für Zement, NH3 und Fe, inerte Elektroden für Al
„Improvements of crops yields“
Fortschrittliche Boden und Wald-analytik (z.B. „remote sensing“)
Optimierte Methanoxidation („biocovers, biofilters“)
Nach: IPCC Fourth Assessment Report Working Group III, Summary for Policymakers, 04.05.07
Hebelwirkung der Chemie auf Branchen, die vom Klimawandel betroffen sein werden
Energie-wirtschaft
fossile Energie-
träger
Auto-industrie
BaustoffePapierMetall
Textil
Chemie
Maschinen-bau, Elektro-technik
Bauwirtschaftund verwandteBranchen
Land-
und
Forst-
wirt-
schaft
Erneuer-bareEnergien
DoppelteVerlierer
DoppelteGewinner
Markt 2)
Natur 1)
Quelle: Deutsche Bank Research, „Klimawandel und Branchen: Manche mögen´s heiß!“, 04.06.07,www.dbresearch.de. Graphik Seite 29 auf chemierelevante Branchen reduziert, Definition der Dimensionen S.61) Natur: klimatisch-natürliche Dimension, 2) Markt: regulatorisch marktwirtschaftliche Dimension
Beiträge der Chemie zur Steigerung der Energie- und Ressourceneffizienz
Eff
izie
nzs
teig
eru
ng
Chemie selbst KundenbranchenGesellschaft, Verbraucher
Neue ProdukteNeue VerfahrenVerfahrens-optimierungen
Neue AnwendungenNeue TechnologienNeue Märkte….…..
Zahl der Ideen
MobilitätInformationBauenWohnenFreizeit…..…..…..…..
Energieverbrauch der Chemiein Deutschland
Rohstoff- und Energieträger in der chemischen Industrie Deutschland
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
Erdgas
Heizöl
Kohle
Erdöl
Nawaros
Summ
e
Mio
t S
KE
energetisch
stofflich
gesamt
Quelle: VCIEnergien: Chemiewirtschaft in Zahlen 2006, S. 68-71Rohstoffe: Fakten.Analysen.Perspektiven Chemie 2006, S.13 (runde Prozentangaben Jahreszahlen nicht angegeben)
Eff
izie
nz
Ideen
Chemie Kunden Gesellschaft
Primärenergieverbrauch
100%
Nichtenergetischer Verbrauch
8%
UmwandlungsverlusteEigenverbrauch Energiesektor
28%
Endenergieverbrauch64%
Industrie17%
Verkehr18%
Haushalte19%
Gewerbe, Handel,Dienstleistungen
10%
100%
27% 29% 29% 16%
Prozentzahlen Verbrauch: Energieflussbild Deutschland 2005, AGEBProzentzahlen Energien: AGEB 2006
Mineralöl36%
Kohle24%
Kernenergie13%
Erdgas23%
Erneuerbare5,3%
Chemie3% 5%
Chemie~5%
2005: 14464 PJ
Energie und Chemische Industrie
Chemie und Klimaschutz in Deutschland
„Die deutsche Chemie ist Spitzenreiter beim Klimaschutz. Um über 30 Prozent hat sie ihre CO2-Emissionen gegenüber 1990 schon gesenkt. Damit hat sie mehr Treibhausgase eingespart als jeder andere Industriezweig in Deutschland. Zum Beispiel, indem sie ihre Energie in modernen Kraft-Wärmekopplungsanlagen erzeugt oder die Abwärme ihrer Produktionsprozesse nutzt.
Deutschland hat sich im Kyoto-Protokoll dazu verpflichtet, von 1990 bis 2012 seine Treibhausgas-Emissionen um 21 Prozent zu verringern. Die Chemie liegt mit ihrem Beitrag schon deutlich über diesem Ziel und hilft damit, die hochgesteckten deutschen Kyoto-Ziele zu erreichen. Chemie kann beim Klimaschutz auch in anderen Bereichen helfen. Zum Beispiel bei der Wärmedämmung von Häusern und im Verkehr gibt es noch große Einsparmöglichkeiten.
VCI-Anzeige „Chemie im Dialog – Chemie beim Klimaschutz vorn“ anlässlich der Klimaschutzkonferenz ,15. bis 26. Mai 2006 in Bonn
Weiterentwickelte Selbstverpflichtung der deutschen chemischen Industrie von Nov. 2000, Senkung der Klimagasemissionen um 45-50% bis 2012:
1990 2012: 91,2 Mio t CO2-eq 50- 46 Mio t CO2-eq
Bayer: HCl-Elektrolyse mit Sauerstoffverzehrkathoden
Brenn-stoff-zelleO2
Strom
HCl
Cl2
H+
Cl2
2 Cl-
H2
H2
2H+
Anode2HCl Cl2 +2H+ +2e-
Kathode2e- +2H+ H2
Gesamt2HCl Cl2 +H2
O2
HCl
Cl2
H+
Cl2
2 Cl-
H2O
2H+
Eff
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nz
Ideen
Chemie Kunden Gesellschaft
Bayer: HCl-ElektrolyseSauerstoffverzehrkathoden im Verbund
H2
Stromerzeugungim Kraftwerkverringert
CO2
Elektrolyse mitSauerstoff-verzehrkathoden
O2
H2-Bedarf im Verbundanders gedeckt
Gas,Kohle
Photo der neuen Anlage in Brunsbüttelmit freundlicher Genehmigung von Bayer
„Im Werk Brunsbüttel nahm BMS im Jahr 2003 die erste nach diesem Ver-fahren arbeitende industrielle Anlage erfolgreich in Betrieb und wurde im Jahr 2005 von den amerikanischen Electrochemical Society (ECS) für diese Innovaton ausgezeichnet.
H. Noerenberg, Science for a Better Life 2005, S.60
Bayer aktuelle Umweltbilanz
„Science For A Better Life“ Nachhaltigkeitsbericht 2005*
Produkte: 9,9 Mio tAbfälle: 0,9 Mio tEmissionen(Luft): 0,03 Mio tTreibhausgase[CO2-eq]: 3,9 Mio tWasser: 1,2 Mio m³/d (438Mio m³)Energieeinsatz: 87 PJ [3,0 Mio t SKE]davon
Erdgas 54,8 PJKohle 18,1 PJFlüssigbrennstoffe 2,5 PJAbfall 0,3 PJAndere (z.B. H2**) 0,9 PJStrom (Zukauf) 16,7 PJDampf aus Abwärme 7,5 PJAbzüglich VerkaufDampf 12,3 PJKälteenergie 1,3 PJ
*Bericht erscheint alle 2 Jahre; ** Wasserstoff aus der Elektrolyse; ****Emissionen Luft, *** Rheinpfalz, 23.03.07
Entwicklung des Energiebedarfs und der Treibhausgasemissionen
PJ CO2-eq2000: 178 9,72004: 150 5,6Bayer 97 4,2Lanxess 53 1,42005: 87 3,9
BASF in Ludwigshafen 2006***Produkte: 9,1 Mio tAbfälle: 0,01Mio tEmissionen****: 0,02 Mio tCO2-eq: 10,4 Mio t
Mögliche Hebelwirkung für die Chemie
Energieeinsparung durch Bayer-Materialien:
Kühlschrankisolierung: 11 Mio t CO2
Gebäudeisolierung: 80-175 Mio t CO2Nachhaltigkeitsbericht, S.38
BASF: Technologiesprung in die nächste
LichtgenerationBASF-Kurzbericht 2006, Thema OLED-Forschung, S. 20-21
Weltweit gibt es 7887 industrielle Emissionsquellen mit jeweils mehr als 0,1 Mio t CO2 pro Jahr1).
Strom, Raffinerien, Eisen & Stahl, Petrochemie, Bioethanol, Bioenergieandere
Jährliche Gesamtemission
13466 Mio t CO2
Effizienzsteigerung: 5%
Einsparung: ~700 Mio t
Eff
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Ideen
Chemie Kunden Gesellschaft
1) IPCC 2001: IPCC-CCS_standardpresentation_final.ppt
Beleuchtung:Tradition und Lebensstil
Beleuchtung: Technologie und modernes Design
MOFs – ein neuer Weg zu Gasspeichern
K K
K KSK
SS
SS
S
SS
K K
K
SS
SS
Beispiel: K = Zn4O6+
S = Terephthalat
Energierelevante Anwendungen:•Speicherung von Wasserstoff•Speicherung von Methan•Entschwefelung von Erdgas•CO2-Entfernung aus Biogas
Energierelevante Anwendungen:•Speicherung von Wasserstoff•Speicherung von Methan•Entschwefelung von Erdgas•CO2-Entfernung aus Biogas
MOFs, Metal-Organic Frameworks, sind dreidimensionale Netzwerke aus Metallionen und Polycarbonsäureionen, in denen die Metalle die Knoten K bilden und die Säuren die Stege S.
Metal-Organic Frameworks sind aufgrund ihrer Hohlraumstruktur und ihrer thermischen Stabilität für die Speicherung, Trennung und Reinigung von Gasen interessant.M. Hilscher, B. Panella, Nachrichten aus der GDCh-Energieinitiative, April 2007, S.12
MOFs, Metal-Organic Frameworks, sind dreidimensionale Netzwerke aus Metallionen und Polycarbonsäureionen, in denen die Metalle die Knoten K bilden und die Säuren die Stege S.
Metal-Organic Frameworks sind aufgrund ihrer Hohlraumstruktur und ihrer thermischen Stabilität für die Speicherung, Trennung und Reinigung von Gasen interessant.M. Hilscher, B. Panella, Nachrichten aus der GDCh-Energieinitiative, April 2007, S.12
Eff
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Ideen
Chemie Kunden Gesellschaft
Elektrochemische MOF-Synthese
Elektrochemische MOF-Synthese am Beispiel eines zweiwertigen Metalls und einer Dicarbonsäure:
Anode: Metall (M) + Dicarbonsäure (DCH2) M++DC- -
Kathode: 2H+ H2
DCH2H2
MOF
M++
DC- -
M++
M++
M++
DC- -
DC
- -
DC
- -
M++
MOFMetal-
OrganicFramework
e-
BASF, DAS103 55087, 2005
Regenerativer WasserstoffKraftstoff oder Kraftstoffkomponente?
Elektrolyse
Biomasse CH4 + CO2
Biogas-erzeugung
Biofuels
1. Generation
Biofuels
2. Generation
Sonne
H2
Kraftstoffalternativen
H2 EtOH,Biodiesel… Synfuels MeOH CH4
CH1,4O0,7
-0,7 H2O
+H2 -CH2-
+2H2 CH4
Kraftstoffe
Strom aus regenerativen
Quellen
Biomasse ist „notorisch wasserstoffarm“.
2 CHxOy x -CH2- + y CO2
Die Rolle des Wasserstoffs:Chancen für Katalyse und Elektrochemie
Elektrolyse
Biomasse CH4 + CO2
Biogas-erzeugung
Biofuels
2. Generation
Sonne
H2
Kraftstoffalternativen
Fuel Cell
(Elektro)katalyse
Synfuels MeOH CH4
Photoelektro-(bio)katalyse
H2-Speicher
Elektrokatalyse Electrochem. Engineering
Strom in Deutschland 2020
WindPhotovoltaikWasserBiomasse
Zeit
Bedarf
Verbraucher•Industrie•Haushalte•Verkehr, Infrastruktur•Handel & Gewerbe•Landwirtschaft
Strom-speicher
Strom-speicher
KohleGasKern-kraft
Zeit
Angebot
73%
27%
Eff
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Ideen
Chemie Kunden Gesellschaft
Einige Stromspeichersysteme
Typus
Pumpspeicherkraftwerk
Druckluftspeicher
Stationäre Batterien:
H2/Brennstoffzelle
Hybridauto
Kraftfahrzeuge
MeOH/Brennstoffzelle
Portable Systeme
Handy
Beispiel
Goldisthal
Huntdorf
Blei; Zn/Cd
Natrium-Schwefel (NAS)
Citaro-Busse
Prius
Bleiakku/PkW
Campingwagen
Laptops: Li-Ion-Batterien
Li-Ion Batterie
Leistung
1060 MW
290 MW
40 MW
0,5-10 MW
0,2 MW
0,03 MW
0,002 MW
0,0001 MW
0,00001 MW
0,000002 MW
Natrium-Schwefel-Batterie der Firma NGK
6MW/48MWh NAS Installationat TEPCO’s Ohito Substation
500kW/4MWh NAS Installationat NGK’s Head Office
Photos mit freundlicher Genehmigung von NGK Insulators Ltd., Nagoya, Japan
Schema der NAS-Batterie
Safety Tube
Beta-Alumina
Sulfur Electrode
Sulfur Housing(with corrosion protection layer)
Sodium
Insulator(alpha-Alumina)
Gas Tight Seal(TCB -- thermal compression bonding) high efficiency ( > 80%) due to
– Beta Alumina tube– Sulfur electrode design
High durability ( > 10 a) due to– Corrosion protection layer– Sulfur electrode design
High energy density due to– Cell properties and design
Intrinsic safety due to– Incorporation of safety tube
Quelle: NGK Insulators Ltd., Nagoya, Japan
Der größte deutsche Stromspeicher
Typus
Pumpspeicherkraftwerk
Druckluftspeicher
Stationäre Batterien:
H2/Brennstoffzelle
Hybridauto
Kraftfahrzeuge
MeOH/Brennstoffzelle
Portable Systeme
Handy
Beispiel
Goldisthal
Huntdorf
Blei; Zn/Cd
NAS
Citaro-Busse
Prius
Bleiakku/PkW
Campingwagen
Laptops: Li-Ion-Batterien
Li-Ion Batterie
Leistung
1060 MW
290 MW
40 MW
0,5-10 MW
0,2 MW
0,03 MW
0,002 MW
0,0001 MW
0,00001 MW
0,000002 MW
Unser Kraftfahrzeugpark (45 Mio PkW): 90000 MWUnser Kraftfahrzeugpark (45 Mio PkW): 90000 MW
Das Auto als Strompuffer?
Verbraucher•Industrie•Haushalte•Verkehr, Infrastruktur•Handel & Gewerbe•Landwirtschaft
Stationäre Strom-speicher
J.J. Romm, Der Wasserstoff-Boom, Wiley-VCH, Weinheim 2006
Ankündigung auf der Konferenz: „Alternative Propulsion Systems for Automobiles“, am 15/16.05.07, in Berlin:Toyoto intensiviert seine Forschung an Plug-in-Hybriden. (VDI-Nachrichten 25.05.07)
WindPhotovoltaikWasserBiomasse
PHEV alsPuffer
PHEV: Plug-In Hybrid Electric Vehicle
KohleGasKernkraft
Smart Grid
FCV alsKraftwerk
H2
FCV: Fuel Cell Vehicle
Das Batterie-Auto als Strompuffer?
Verbraucher•Industrie•Haushalte•Verkehr, Infrastruktur•Handel & Gewerbe•Landwirtschaft
Stationäre Strom-speicher
WindPhotovoltaikWasserBiomasse
PEV alsPuffer
PEV: Plug-In Electric Vehicle
KohleGasKernkraft
Smart Grid
Elektro-Smart für LondonRheinpfalz 22.08.07Nun thront unter den Sitzen eine Batterie, die etwa 80000 km oder zehn Jahre halten soll. Die Sodium-Nickel-Batterie sorgt voll geladen für eine Reichweite von etwa 115 km. Das ist absolut ausreichend für der rein städtischen Betrieb.
In Shanghais neuem Stadtteil Dangton wird kein emissionsbehaftetes Auto fahren..Dongtan auf etwa der Fläche von Manhattan…bietet Neues: Fußgänger, Fahr-radfahrer sowie einige Elektrofahrzeuge…VDI nachrichten 24.08.07
Plug-In HybridantriebeBatterien werden zum ErfolgsfaktorMehr als 20 Transporter des Typs Dodge Sprinter PHEV werden bis Frühjahr 2008 an einem Flottentest in den USA teilnehmen…. Im reinen Batteriebetrieb beträgt die Reichweite bis zu 32 km…. Einige der Dodge Sprinter haben Lithiumionen-Batterien.DaimlerChrysler: Hightechreport – Faszination Forschung& Technik 1/2007 S. 8, am 25.08.07 im Bundeskanzleramt verteilt.
Mietbatterie treibt Elektroauto anUS-Konzern GM plant Leihmodell für sein Modell Volt - Preis soll damit niedrig bleibenEine Batterieladung reicht für 65 km.Financial Times Deutschland 13.08.07
Unter Stromern – Elektromobile kommenNeue Energie, Juli 2007, Titelstory S. 22-43S. 4 „Batterie ist der entscheidende Kostenfaktor“, Interview mit Wolfgang Steiger, Chef der Antriebsforschung bei VW. Er sagt: Dem Elektroantrieb gehört die Zukunft.
Die Grenzen unserer MöglichkeitenE
ffiz
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z
Ideen
Chemie Kunden Gesellschaft
Eff
izie
nz
Ideen
Chemie Kunden Gesellschaft
Eff
izie
nz
Ideen
Chemie Kunden Gesellschaft
Ethische Grenzen:Fairness, Verantwortung, Nachhaltigkeit, Sustainable Development, Bewahrung der Schöpfung….
Wirtschafliche, politische und technologische Grenzen: Kosten, F&E-Politik, Entwicklungsstand, regionale Gegebenheiten, Gesetze…
Natürliche Grenzen1):Wasser, Klima, Biodiversität, Rohstoffe, Abfälle, Bevölkerungsdichte, Ernährung, Ackerfläche…
1) Forum für Verantwortung, 12 Bände zum Thema Nachhaltige Entwicklung, Fischer Taschen-buchverlag 2007, 8 Bände bis heute erschienen, z.B. J. Jäger: Was verträgt unsere Erde noch?
Energie und Mobilität: Entwicklung bis 2050
Das Aufkommen der Erneuerbaren Energien vervielfacht sich.
Die Zahl der Pkws verdreifacht sich.
Das Energieangebot verdoppelt sich.
Die Weltbevölkerung wächst um ein Drittel.
B A
DC
Anspruch Verteilung
A
B
C
D D) Welt-bevölkerung
C) Energie-angebot
B) Autofahrer
A) Erneuerbare Energien
Benzin statt BrotFinancial Times Deutschland 11.09.07
Uno befürchtet Aufstand der Armen.www.ftd.de/unruhen
WBGU: Energiewende zur Nachhaltigkeit1)
Zugang zur modernen Energie für alle Menschen sicherstellen:
2020: 500 kWh/Kopf und Jahr
2050: 700 kWh/Kopf und Jahr
Anteil erneuerbarer Energien steigern:
2020: 20%
2050: 50%
Kioto-Annex-B-Länder, Treibhausgase senken:
2020: -40%
2050: -80%
1) WBGU (Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen): „Welt im Wandel: Energiewende zur Nachhaltigkeit, Zusammenfassung für Entscheidungsträger“
Verteilung des Energieaufkommens
t RÖE/Kopf5
6 Mrd
Entwicklungsländer
Ind
ust
rie- lä
nd
er2000Bevölkerung
Transforma-
tionsländer
faire
Energieversorgung
Energieeffizienz
Hauptkonkurrenten für das Auto um Energie:•Stromverbrauch•Wohnen•Essgewohnheiten•Wasser/Nahrung•restlicher Verkehr
IEA: 30 Key Energy Trends in the IEA & worldwide2001 data OECD: population 1,14 Mrd; toe/capita 4,7
world: population 6,10 Mrd; toe/capita 1,6
t RÖE/Kopf
3
9 Mrd
Entwicklungsländer
2050 Industrie- undTransformati-onsländer
Biomasse: Grenzenloses Potenzial?
Stuttgarter Zeitung, 13.04.07
Regenwälder müssen Palmölplantagen weichenUmweltschäden durch die Nutzung nachwachsender RohstoffeÖkobilanz fällt nur unter bestimmten Bedingungen positiv aus
Neue Zürcher Zeitung, 02.05.07
Brasilien setzt auf Biotreibstoff-BoomUngenügende Rahmenbedingungen für
Umwelt, Soziales und Markt
Rheinpfalz 05.08.06Asiatisches BiodesasterDie Schwellenländer Indonesien und Malaisia wollen auf riesigen Planta-gen Palmöl für Biokraftstoffe gewin-nen. Dafür nehmen sie massive Um-weltzerstörungen in Kauf.
Financial Times Deutschland19.04.07Biosprit erhöht Belastung durch Ozon…Biokraftstoff gilt als ein Weg, die Folgen des Klimawandels zu mildern. Zugleich kritisieren Umweltschützer allerdings die Zerstörung der Natur durch den Anbau von Energiepflanzen.
WRI, 14.05.07UN warns on Biofuel RisksIn ist first mayor report on bioenergy, the United Nations finds that liqiud biofuels such as ethanol and biodiesel offer both opportunities and risks for global livelihood and the environment.
Ungünstige Bilanz für Biotreibstoffe
Mit der gegebenen Technik reduzieren nur die Produktion von Ethanol aus Zuckerrohr oder Zellulose sowie die Herstellung von Biodiesel aus Abfall-produkten wie Tierfett und gebrauchtem Speiseöl die Treibhausgasemissionen im Vergleich zu Benzin und Diesel spürbar.
Je Tonne vermiedener CO2-Emissionen errechnen sich Subventionen von 165$ bis 4520$.
Neue Zürcher Zeitung 12.09.07 über die OECD-Studie über Biokraftstoffe
Biokraftstoffe der 1. GenerationÖkologie mit der Brechstange?
„Kein landwirtschaftliches Produkt, das zu Treibstoffzwecken angebaut wird, hat eine bessere Umweltbilanz als fossile Kraftstoffe.“
Marcel Gauch einer der Autoren bei der Vorstellung der neuen EMPA-Studie1)
Financial Times Deutschland 05.07.07
1)EMPA, Schweiz: Ökobilanz von Energieprodukten: Ökologische Bewertung von BiotreibstoffenSchlussbericht, 22.05.07, im Auftrag der Bundesämter für Energie, Umwelt und Landwirtschaft2) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Deutschland: Erneuerbare Energien in Zahlen – nationale und internationale Entwicklungen - Stand: Juni 2007-
Biosprit gefährdet Wasservorrat2050 genauso viel Wasser für den Anbau von Bioenergie-rohstoffen wie für die Nahrungsmittel-produktionJan Lundqvist, Internationales Wasserinstitut Stockholm, zu Beginn der Weltwasserwoche 2007VDI nachrichten 17.08.07
Erzeugung alternativer Kraftstoffe heute in den USA
Daten nach Prof. David Pimentel, Cornell University, Ethanol versus Envoronmental, Food and Pollution Costs, ILMAC-Forum „Energy and Raw Materials – The Contribution of Chemistry and Biochemistry in the Future“, Basel 25.-28.09.07
Hydrogen Input Output Delta
electrolysis 1,4 kWh 1 kWh -40%
power generation (coal) 3 kWh 1 kWh -200%
total 4,2 kWh 1 kWh -320%
Ethanol Input Output Delta
corn 38 MJ/kg27
MJ/kg -40%
wood 42 MJ/kg27
MJ/kg -56%
Biodiesel Input Output Delta
sunflower 81 MJ/kg37
MJ/kg -118%
canola 61 MJ/kg37
MJ/kg -65%
soybean 49 MJ/kg37
MJ/kg -32%
6,6 billion people; 3,7 billion malnourished
Zum VergleichErdöl: 100%
Mineralöle 85%Produkte: 10%Delta: -5%
Daten nach AGEB: Energieflussbild Deutschland
Raffinerien
Verfügbare Biomassein Tonnen trockene Biomasse tdm
1) heute werden ca 6 Mrd t/a Biomasse genutzt, davon etwa die Hälfte für Nahrungsmittel2) Der konventionelle Verbrauch benötigt Biomasse für Bauholz, Wärme, Papier...3) tdm: tonnes dry matter, Definition siehe R.E.H. Sims, The Brilliance of Bioenergy, James&James, London 2002, S.12
nachwachsende Biomasse gesamt
in Zukunftfür Menschennutzbar ??
Ernährung
konventioneller Verbrauch2)
alternative Energien
Green Chemistry
170 Mrd tdm3)/a
Heute werden etwa 6 Mrd tdm Biomasse jährlich genutzt. 6 Mrd tdm entsprechen 100 EJ. Der Primärenergiebedarf der Menschheit liegt heute bei über 450 EJ
Könnten wir nicht unseren gesamten Primärenergiebedarf einfach über Biomasse decken?
??
heutegenutzt:6 Mrd t1)
Biomasse – Primärenergie – Endenergiedie Wirkungsgradkette
Zum Vergleich: Weltweiter Energiefluss heute2)
Primärenergie (100%)
Endenergie (75%)1) M. Kaltschmitt, H. Hartmann, Energie aus Biomasse, Springer Verlag, Heidelberg 2001, Kap. 5-72) K. Heinloth, Die Energiefrage, Viehweg Verlag, Braunschweig, 2003, S. 91
End-Energie
„Primär-Energie“
Anbau
Ernte TrocknungKonservierung
Konfektionie-rung
TransporteFörder-
prozesse
Umwandlung in Endenergien
Wirkungsgrad30-70%
Lagerung
BiomasseAnbauErnte
Konfektion.TrocknungLagerung
Transporte
Aus technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Gründen wird nur ein Teil der Biomasse geerntet
Aus technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Gründen wird nur ein Teil der Biomasse geerntet
Energieeinsatz und Masseverluste
Ablauf der Biomassegewinnung 1)
Für 1 GJ End- energie müssen ca. 4 GJ Biomasse wachsen
Für 1 GJ End- energie müssen ca. 4 GJ Biomasse wachsen
Für 1 GJ „primäre“ Bioenergie müssen ca. 2 GJ Biomasse wachsen
Für 1 GJ „primäre“ Bioenergie müssen ca. 2 GJ Biomasse wachsen
Konkurrenz im verfügbare Biomasse
nachwachsende Biomasse gesamt
170 Mrd t/a
Ernährung
konv. Verbrauch
alternative Energien
Green Chemistry
...davonvom Menschen
nachhaltiggenutzt?
Unser Problem
Sehen wir manchmal mehr als wir klugerweise sehen sollten?
Vielen Dank
für Ihre
Aufmerksamkeit!