Amand Faessler Tübingen

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1 Amand Faessler Tübingen
Soll und Haben: Gibt es in Deutschland (u. Österreich) genügend Erneuerbare Energie ? Amand Faessler Tübingen

2 Warum wird heute die Energiepolitik so intensiv diskutiert?
Fossile Brennstoffe wie Kohle, Öl und Gas sind endliche Rohstoffe. Wie lang reichen sie noch? Selbst wenn wir genügend Kohle, Öl und Gas weltweit haben, wollen wir Energiesicherheit. Wir wollen uns nicht von den arabischen Ölländern oder von den „Putins“ erpressen lassen. Fossile Brennstoffe erzeugen Kohlendioxyd (CO2). Mit hoher Wahrscheinlichkeit beeinflusst (erwärmt) das Gewächshausgas CO2 das Klima. Amand Faessler. Tübingen

3 Amand Faessler. Tübingen
CO2-Konzentration in der Atmosphäre in Millionstel von nach Ch. bis heute. Von 1769 (Watt‘sche Schieber) bis 2006 ist der Kohleverbrauch um das 800fache gestiegen. Amand Faessler. Tübingen

4 Amand Faessler. Tübingen
CO2-Umsatz weltweit Biosphäre (Pflanzen u. Lebewesen) Tonnen (440 Gigatonnen) in Atmosphäre und zurück. Ozeane Tonnen (330 Gigatonnen) in Atmosphäre und zurück. Menschen (andropogene Erzeugung von CO2): 26 Gigatonnen (+ NH4 und N2O 34 Gigatonnen Gewächshausgas) in Atmosphäre. Amand Faessler. Tübingen

5 Wer erzeugt wie viel Tonnen CO2 pro Kopf pro Jahr?
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6 Die größten Sünder weltweit im September 2008
CO2-Emission pro Kopf und Jahr in Tonnen D 10,2 t 6,2 Frankreich Schweiz 6,0

7 Erneuerbare Energie: Soll (heute) und Haben (maximal)
Verbrauch und mögliche Erzeugung: kWh/[Person x Tag]= kWh/pd Wir kümmern uns nicht um die Kosten. Amand Faessler. Tübingen

8 Amand Faessler. Tübingen
SOLL: Autos (Fahren) Flugzeuge (Fliegen) Heizung Licht Kleinigkeiten (TV, ….) Essen und Landwirtschaft Gekauft und weggeworfen Industrie u. Gewerbe Haben: Wind Sonne Wasserkraft Erdwärme Wellen, Ebbe und Flut in D:< 0.1 kWh/Person x Tag Amand Faessler. Tübingen

9 Energie ist nicht gleich Energie
Hochwertige Energie: Elektrizität [kWh]  Chemisch 30% (z.B. Baterie oder Aluminium) Hochwert. Energie: Chemisch (Öl;Baterie) 2,5 kWh Öl  1 kWh Elektrizität 40% Geringwertigen Energie: Wärme Elektizität; Wirkungsgrad 30% Amand Faessler. Tübingen

10 Welche Erneuerbare Energien stehen wo zur Verfügung?
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11 Buchhaltung: Soll für Auto 2009
8Liter /100 km; km/Jahr; 50 km/Tag; 1Liter Benzin = 10 kWh Energie; 1 Liter Diesel/Öl = 11 kWh Energie; Auto: Energie pro Tag = 40 kWh/d pro typischen Fahrer Amand Faessler. Tübingen

12 Buchhaltung: HABEN vom Wind
In D im Mittel Windgeschwindigkeit: v ~ 5 m/sec; Leistung ~ v3 Gemessen bei Windfarmen: 1,2 Watt/ qm Amand Faessler. Tübingen

13 Maximale erzeugbare Energie durch Wind in D pro Person
Mittlere Fläche pro Person in D: qm/p 4300 qm x 1,2 Watt  125 kWh/pd 10% maximal abdecken:  Maximale Windleistung = 12,5 kWh/pd 10% windigsten: 15 kWh/pd (5 kWh/pd) D: 82 Millionen Einw.: 1200 Millionen kWh/d Installierte Windleistung: 550 Millionen kWh/d Amand Faessler. Tübingen

14 Amand Faessler. Tübingen
Installierte Windleistung in D: 562 Millionen kWh/d etwa 1/20 des Energievergrauchs in D Amand Faessler. Tübingen

15 Verteilung der Windkraft-anlagen in Deutschland.
Amand Faessler. Tübingen

16 Amand Faessler. Tübingen
Unsere Buchführung: Soll: 40 kWh/pd (Auto) Haben D: 15 kWh/pd (Haben A: 5 kWh/pd) (maximal Wind) Amand Faessler. Tübingen

17 Soll: Fliegen 20 000km/p Jahr
Boing mit 416 Sitzplätzen (Jumbo-Jet) Liter Kerosin auf km Boing Airbus Amand Faessler. Tübingen

18 Amand Faessler. Tübingen
Ein Flug San Francisco oder nach Kapstadt hin und zurück voll: 817 Liter/p  8170 kWh/p Bei 80% Auslastung Energiesoll pro Tag pro Person: Soll Fliegen: 28 kWh/pd Amand Faessler. Tübingen

19 Wie vergleicht Auto mit Fliegen? Energie in kWh pro Person pro 100 km
Auto (4 Personen) kWh/100 pkm Auto (1 Person) kWh/100 pkm Ryanair (B , voll) kWh/100 pkm Bombardier Q400 voll kWh/100 pkm Jumbo-Jet 747 voll kWh/100 pkm Jumbo-Jet % voll kWh/100 pkm 1 kWh Benzin  CO2: 0,26 kg CO2 2xFrankfurt-Kapstadt: 2,7 Tonnen CO2/p (1/3) Amand Faessler. Tübingen

20 Amand Faessler. Tübingen
Soll und Haben: Soll: Auto 40 + Fliegen 28 = 48 kWh/pd Haben: Wind an Land: 15 kWh/pd (50% mehr Wind als in A: 5 kWh/pd) Amand Faessler. Tübingen

21 Amand Faessler. Tübingen
Haben: Sonnenenergie Gemittelt über Tag und Nacht und über Sommer und Winter in D (Hamburg): 100 Watt/qm horizontale Fläche 110 Watt/qm nach Süden geneigte Fläche Solar-Heizung (Thermische Ernergie; 50%) Solar-Strom (Photozellen; < 20%) Biomasse (Holz, Mais, Soya, Bohnen, Raps,…) Essen (Biomasse ernährt Menschen oder Tiere) Amand Faessler. Tübingen

22 Thermische Stromerzeugung
Spiegel von Parabolrinnen. In der Brennebene eine Leitung mit Flüssigkeit, die aufgeheizt wird. Amand Faessler. Tübingen

23 Concentrating Solar Power (CSP) +Stirling-Motor
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24 Solarturm: Concentrating Solar Power (CSP)
in Portugal Amand Faessler. Tübingen

25 In Deutschland u. Österreich: Solare Heizung auf dem Dach
Jede Person10 qm Süddach 110 Watt/qm 50 % Wirkungsgrad  Wärme: 50% x 10 qm x 110 Watt/qm  13 kWh/pd Speicherung; Wärme = mindere Energie Amand Faessler. Tübingen

26 Direkte Stromerzeugung durch Photovotaische (PV) Zellen
Amorphe kristalline Zellen: Wirkungsgrad = Sonnenenergie  Elektrizität = 10 % Etwa 20% teurere kristalline Zellen; Wirkungsgrad bis 20% (Shokley-Queisser limit 31 %) 20% x 10 qm/p x 110 Watt/qm = 220 Watt/p 220 Watt x d/pd = 220 Watth x 24/pd = 5 kWh/pd Es geht nur eines der beiden: Wärme oder Elektrizität Amand Faessler. Tübingen

27 Haben: Solare Energie (Verzweiflungstat; Solarfarm)
4300 qm /p in D ( qm/p in A) % Gebäude u. Strassen % 1/3 PV Landwirtschaft % soll bleiben Wald % soll bleiben Wasser % soll bleiben Erholung (Gärten+Parks) 2% soll bleiben 4 % PV, Wirk. 10% in D und in A (10 Watt/qm): In D: 40 kWh/pd; in A: 80 kWh/pd

28 Solarpark in Bayern/Mühlhausen 5Watt/qm (Sun Power)
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29 Amand Faessler. Tübingen
Soll und Haben: Soll: Auto 40 + Fliegen 28 = 48 kWh/pd Haben: Wind an Land 15 (5) + Solarwärme 13 + Solarfarm 40 (80) = 68 (98) [kWh/pd] Amand Faessler. Tübingen

30 in den Tropen bis 1,2 Watt/qm
Biomasse Kultiviere Pflanzen und verbrenne sie (Kohle-Substitution) 2) Raps, Zuckerrohr, Mais, Soya  Biodiesel (Öl-Substitution, Lebensmittel  Hunger ???) 3) Verbrenne Bioabfall (Stroh, HühnermistBioenergie der zweiten Generation) 4) Füttere Pflanzen direkt an Menschen und Tiere In Europa max 0,5 Watt/qm, in den Tropen bis 1,2 Watt/qm

31 Miscanthus ist am erfolgreichsten; wächst sehr schnell 0,5 Watt/qm
50 % der ganzen Fläche. Doch auf diesem Land keine Lebensmittel

32 Amand Faessler. Tübingen
Energie aus Biomasse 50 % der Fläche mit Biomasse: 4300 qm/p x 0,5 = qm/p 2 200 qm/p x 0,5 Watt/qm = 1 100 Watt/p 26 kWh/pd (26 kWh/pd) Amand Faessler. Tübingen

33 Amand Faessler. Tübingen
Soll und Haben: Soll: Auto 40 + Fliegen 28 = 48 kWh/pd Haben: Wind an Land 15(5) + Solar 53 (93) + Biomasse 26 = 94 kWh/pd (124) Amand Faessler. Tübingen

34 Amand Faessler. Tübingen
Soll: Bad Bad: Temperatur von 10°  50 ° Celsius heizen Badewanne: 110 Liter 1 Liter um 1 Grad benötigt : 1kcal = 4200 Joule 110 Liter x 4200 Joule x 40°~ 18 MJ = 5 kWh Bad: ~5 kWh; Duschen: ~ 1 kWh Amand Faessler. Tübingen

35 SOLL: Energie für Baden, Kochen und WaschenkWh/pd
Duschen Mikrowelle ,5 Elektr. Herd ,6 Elektr. Ofen ,5 Waschmasch Trockner Geschirrspül ,5 Kühlschrank ,5 Tiefgefrierfach ,3 Zusammen: 12 kWh/pd Amand Faessler. Tübingen

36 Amand Faessler. Tübingen
Soll: Heizung 1 kW pro Person im Winter (x 0,5) 0,5(Wint.)x1 kW/p x24 h = 12kWh/pd Offener Sitzplatz+Heizdecke+…. = kWh/pd lassen wir weg. SOLL: Bad+Küche 12 + Heizung 12 = 24 kWh/pd Amand Faessler. Tübingen

37 Amand Faessler. Tübingen
Soll: Heizung 1000 Liter Öl pro Jahr pro Person 28 kWh/pd SOLL: Bad+Küche 12 + Heizung 28 = 40 kWh/pd Amand Faessler. Tübingen

38 Haben: Wasserkraft (EnBW)
Jetzt: 19 TWh/a = 19 x 109 kWh/a Max: 25 TWh/a = 25 x 109 kWh/a 73 % ausgeschöpft Wasser: 0,8 kWh/pd Amand Faessler. Tübingen

39 Amand Faessler. Tübingen
Maximum Wasserkraft: Energie = Masse x Erdbeschleunigung x Höhe = m g h [Joule = Newton Meter] Masse= m: 700 Liter/qm  700 kg/qm Erdbeschleunigung = g = 10 Meter/sec2 Fläche/Einwohner = 4300 qm/p ; Höhe = 150 Meter; Verdunstung u. Reibung: ¼ 700 (kg/qm) x10 (Meter/sec2)x150Meter x 4300 Meter/p /4  kWh/pa  0,86 kWh/pd ~ 1 kWh/pd Amand Faessler. Tübingen

40 Haben: Wasserkraft (A)
Energie = m g h ; g = 10 Meter/sec2 Fäche/Einwohner = qm/p 50 % der Fläche h = 600 Meter 50 % der Fläche h = 150 Meter 50 % der Fläche Liter/qm 50 % der Fläche Liter /qm 50% Verdunstung + 50 % Reibung: ¼ Wasser-Energie/Person x Tag = 7 kWh/pd Amand Faessler. Tübingen

41 Amand Faessler. Tübingen
Soll und Haben: Soll: Auto 40 + Fliegen 28 + Bad-Küche 12 + Heizung 28 = 108 kWh/pd Haben: Wind an Land 15 (5) + Sonne 53 (93) + Bio 26 + Wasser. 1(7) = 95 (in A: 131) kWh/pd Amand Faessler. Tübingen

42 Amand Faessler. Tübingen
Soll: Licht Daheim + Arbeit (4 Lichtquellen a 100 Watt 5 Stunden/d):  2 kWh/pd Mit Sparlampen: 0,5 kWh/pd Mischung: 1 kWh/pd Amand Faessler. Tübingen

43 HABEN: Wind auf See; Off-Shore Windkraft
Leistung durch Windkraft ~ v3 = Windgeschwindigkeit 3 Amand Faessler. Tübingen

44 Windparks im Meer (geplant) 100 bis 120 Meter hoch 63 Meter Flügel
Hier: Windpark 8,6 km vor Themsemündung: 2,6 Watt /qm. Wind fluktuiert und Energie muss gespeichert werden. Transport von Nordsee nach Süden. Neue hochvoltige Überlandleitungen. Amand Faessler. Tübingen

45 Haben: Windparks im Meer [Nordsee] 2,6 W/qm 8,5 km vor Themse-Mündung
20 000 km2; 3 W/qm; Hälfte 30 Millionen kW; 9kWh/pd Amand Faessler. Tübingen

46 Haben: Windparks im Meer [Ostsee]
10 000 km2; 3 W/qm; Hälfte 15 Millionen kW; 5kWh/pd Amand Faessler. Tübingen

47 Zwischenbilanz: Soll und Haben:
Soll: Auto 40 + Fliegen 28 + Bad-Küche 12 + Heizung 28 + Licht 1 = 109 kWh/pd Haben: Wind an Land 15 (5) + Solar 53 (93) + Biomasse 26 (26) + Wasserkraft 1 (7) + Meer-Windparks 14 (0) = 109 kWh/pd (A: 131 kWh/pd) Amand Faessler. Tübingen

48 Soll: „Jede Kleinigkeit zählt.“
BBC : „How can we keep Britains lights on? % of UK consumers leave chargers on.“ Die bösen Objekte: die Handy-Ladegeräte. Das Ladegerät verbraucht 0,01 kWh/pd weniger als eine Sekunde Autofahren/d. Amand Faessler. Tübingen

49 Plakat der englischen Grünen:
Unplug: If every London Household unplugged their mobile-phone charger when not in use, we would save tonnes of CO2 and 7,75 Million pounds per year. Pro Kopf pro Jahr: 1 kg CO2/pa 38 Pennies /pa Richtig gerechnet: 7000 Tonnen CO2 3 Millionen Pfund Amand Faessler. Tübingen

50 Plakat der englischen Grünen:
Unplug: If every London Household unplugged their mobile-phone charger when not in use, we would save … pro Kopf pro Jahr: 1 kg CO2/pa 38 Pennies /pa Amand Faessler. Tübingen

51 Welche Energie fressen die kleinen elektronischen Ungeheuer? [Watt]
Computer und Umgebung: on on+inaktiv St-by off Personal Computer Kathoden-Bildschirm Flachbildschirm Beamer Laser-Drucker Wireless Modem Laptop-Computer ,5 Amand Faessler. Tübingen

52 Weitere Kleinigkeiten an [Watt]:
Tragbarer CD-Spieler 2 Radio-Wecker Digitaler Radio Kassettenspieler Stereo-Verstärker Fernseher Video-Recorder Staubsauger „Kleinigkeiten“: 5 kWh/pd Amand Faessler. Tübingen

53 Zwischenbilanz: Soll und Haben
Soll: Auto 40 + Fliegen 28 + Bad-Küche 12 + Heizung 28 + Licht 1 + „Kleinigkeiten“ 5 = 114 kWh/pd Haben: Wind/Land 15 (5) + Sonne 53 (93) + Biomasse 26 (26) + Wasserkraft 1 (7) + Meer-Windparks 14 (0) = 109 kWh/pd (A: 131 kWh/pd) Amand Faessler. Tübingen

54 Haben: Wellen 172 km Am Atlantik in den Wellen 40 kW/m
Durch England abgeschirmt Amand Faessler. Tübingen

55 Pelamis-Wellenenergiekollektor in Potugal 6 kW/m, bei uns viel weniger
172 km: 0,3 kWh/pd bei uns viel weniger Wir vergessen die Wellen. Amand Faessler. Tübingen

56 Andere Technik: Vawegen/Schottland
In Testphase 100 kW von Siemens Amand Faessler. Tübingen

57 Amand Faessler. Tübingen
Haben: Ebbe und Flut Nur am Atlantik interessant. Mindestens 5 Meter Tidenhub. Nordsee max 3 Meter Atlantik/Frankreich bis 14 Meter Gezeiten Kraftwerk bei St. Malo Amand Faessler. Tübingen

58 Soll: Essen, Landwirtschaft, Dünger
2600 „Kalorien“ /pd = 2600 kcal/pd 2600 kcal = 3 kWh (Minimum für 65 kg) Doch die 2600 kcal muessen produziert werden: Düngung, Kuh (Milch, Käse:1,5 kWh/pd), Schwein (Fleisch: 8kWh/pd), Eier (1 kWh/pd), ....  12 kWh/pd Katze 2, Hund 9, Pferd 17 kWh/(Tier x d) Soll: 15 kWh/pd Amand Faessler. Tübingen

59 Amand Faessler. Tübingen
Soll und Haben: Soll: Auto 40 + Fliegen 28 + Bad-Küche 12 + Heizung 28 + Licht 1 „Kleinigkeiten“ Essen = 129 kWh/pd Haben: Wind an Land 15 (5) + Solar 53 (93) + Biomasse 26 + Wasserkraft 1 (7) + Meer-Windparks 14 (0) = 109 kWh/pd (A: 131 kWh/pd) Amand Faessler. Tübingen

60 Soll: Kaufen und wegwerfen: „Zeug“
Rohmaterial Produktion Nutzung Abfall (Rohmaterial ?) Amand Faessler. Tübingen

61 Amand Faessler. Tübingen
Büchsen (Cola, …) Verpackung 400 g/pd Computer Batterien Zeitungen Häusser Autos Transport (Schienen) u. Straßen 12 kWh/pd Soll: 60 kWh/pd und mehr Amand Faessler. Tübingen

62 Amand Faessler. Tübingen
Soll und Haben: Soll: Auto 40 + Fliegen 28 + Bad-Küche 12 + Heizung 28 + Licht 1 „Kleinigkeiten“ Essen + 60 Zeug = 189 kWh/pd Haben: Wind an Land 15 (5) + Solar 53 (93) + Biomasse 26 + Wasserkraft 1 (7) + Meer-Windparks 14 (0) = 109 kWh/pd (131) Amand Faessler. Tübingen

63 Amand Faessler. Tübingen
Haben: Erdwärme 1) Aus Erdinnern 10 mW/qm 2) Radioaktivität aus Kruste 40 mW/qm Erdoberfläche: Fluß = 50 mW/qm Temp. = 5° 40 km Tiefe: Fluß = 10 mW/qm Temp. = 500° Opt. Fluß u. Temp.: Tiefe 15 km Fluß = 17 mW/qm Temp = 200° Amand Faessler. Tübingen

64 Geothermie in Island und in D Gross Schönebeck/Geoforschungszentrum Potsdam
Abbau von Erdwärme in D Island gewinnt 300 MW (24kWh/pd) für die Einwohner Amand Faessler. Tübingen

65 Temperatur und Tiefe Wasser verdamft nicht, Druck
Amand Faessler. Tübingen

66 Stromgewinnung in Groß Schönebeck (30 km nördl. Berlin)
Turbine Amand Faessler. Tübingen

67 Geothermie: Optimale Tiefe 15 km (ohne Berücksichtigung der Kosten)
Wärmefluß: 17 mW/qm 4300 qm pro Person in D 73 W/p  2 kWh/pd (104 qm in A: 4kWh/pd) Amand Faessler. Tübingen

68 Amand Faessler. Tübingen
Soll und Haben: Soll: Auto 40 + Fliegen 28 + Bad-Küche 12 + Heizung 28 + Licht 1 „Kleinigkeiten“ Essen + 60 Zeug = 189 kWh/pd Haben: Wind an Land 15 (5) + Solar 53 (93) + Biomasse 26 + Wasserkraft 1(7) + Meer-Wind 14 (0) + Geo 2 (4) = 111 kWh/pd (135) Amand Faessler. Tübingen

69 Amand Faessler. Tübingen
SOLL: Öffentlicher Dienst und Verteidigung (Zahlen von Groß-Britannien) Ausbildung an Univ ,4 kWh/pd Betriebliche Ausbildung ? 1,6 kWh/pd Schulen+öffentl Dienst? kWh/pd Verteidigung (England) kWh/pd ____________________________________ Total (GB) kWh/pd Amand Faessler. Tübingen

70 Endstand: Soll und Haben:
Soll: Auto 40 + Fliegen 28 + Bad-Küche 12 + Heizung 28 + Licht 1 „Kleinigkeiten“ Essen + 60 Zeug + Öffentl. 11 = 200 kWh/pd Haben: Wind an Land 15 (5) + Solar 53 (93) + Biomasse 26(26) + Wasserkraft 1(7) + Meer-Wind 14(0) + Geo 2(4) = 111 kWh/pd (135 kWh/pd) Amand Faessler. Tübingen

71 Endresultat: SOLL und HABEN
200 kWh/pd 131 kWh/pd 111 kWh/pd Amand Faessler. Tübingen

72 Können wir im eignen Land von Erneuerbarer Energie leben?
Sehr wahrscheinlich nicht. Wir müssen wie heute Öl oder Gas dann Erneuerbare Energie vielleicht aus der Sahara „Concentrating Solar Power“(CSP) importieren. Die Politik muss ein gutes Verhältnis zu den südlichen Anrainern ans Mittelmeer aufbauen. Amand Faessler. Tübingen

73 Solarturm: Concentrating Solar Power (CSP)
in Portugal Amand Faessler. Tübingen

74 Amand Faessler. Tübingen
Leistungsverluste 6 % pro 100 km bei 110 Tausend Volt 0.5 % pro 100 km bei 800 Tausend Volt Sahara  Deutschland ~5000 km bei 800 kV Leitungen 25 % Verlust Amand Faessler. Tübingen

75 Welche Erneuerbare Energien stehen wo zur Verfügung?
Amand Faessler. Tübingen

76 „Concentrating Solar Power“ in der Sahara
Deutschland 350 Millionen Tonnen Öl(eq.)/a D: 4x1012 kWh/a = 4 Billionen kWh/a Rabat: 217 Watt/qm  1900 kWh/a qm Mit 50% für Wärme und 30% für Elektizität und 25 % Leitungsverlusten Benötigt: km2 = 140km x 140 km ?? Kühlung, Hochspannungsleitung: 800 kV Photovoltaic: 170 km x 170 km (keine Kühlung) Amand Faessler. Tübingen

77 Solarstrom Projekt der Münchner Rück Strom aus der Sahara
400 Milliarden Investition bis 2050 15 % des Deutschen Stromverbrauchs 100 Gigawatt; 80 km x 80 km (Photo-Voltaic) Gewünschte Partner: Siemens (800 Volt-Leitungen, EON, RWE, Schott-Solar, …) Verlangen vom Steuerzahler garantierte Einspeisevergütung für das Projekt Firmen: Interessant, doch Machbarkeit prüfen. ENDE Amand Faessler. Tübingen

78 Was halten Sie vom Kyoto-Protokoll ?
“Die Steinzeit ist nicht durch eine internationale Vereinbarung über den Verzicht auf Steine zu einem vorzeitigen Ende gebracht worden. Die Steinzeit ist zu Ende gegangen, weil es eine technologische Alternative gab. Das wird wohl auch für das fossile Zeitalter gelten.“ Amand Faessler. Tübingen

79 Kostenüber dem Marktwert durch das Stromeinspeisegesetz