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K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 100 % regenerative Energie- ein Konzept für eine ländliche Kommune Prof. Dr.Konrad Scheffer Sitzung.

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Präsentation zum Thema: "K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 100 % regenerative Energie- ein Konzept für eine ländliche Kommune Prof. Dr.Konrad Scheffer Sitzung."—  Präsentation transkript:

1 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR % regenerative Energie- ein Konzept für eine ländliche Kommune Prof. Dr.Konrad Scheffer Sitzung des Rates der Stadt Waldbröl am

2 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Strom Dorf Ausgaben für Energie in eine Einwohner-Kommune o 7,5 Mio 8 Mio 4,5 Mio o EON RWE Wattenfall Ruhrgas Gazprom AggerEnergie ESSO Shell BP X X X Summe: ca. 20 Mio.

3 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Strom Dorf Ausgaben für Energie in einem 1000-Einwohner-Dorf o 7,5 Mio 8 Mio 4,5 Mio o EON RWE Wattenfall Ruhrgas Gazprom ESSO Shell BP X X X Summe: ca. 20 Mio.

4 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Bioenergiedorf Jühnde

5 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Silage Strom Nahwärme- leitung Dorf Block-Heiz- Kraftwerk Strom Technisches Konzept Jühnde Heizanlage Holzhack- schnitzel Biogas- anlage öffentliches Netz

6 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Von Bioenergiedorf zur autonomen Solarenergiekommune Energiequellen: - Biomasse - Wind - Solarthermie - Photovoltaik - (Geothermie)

7 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Verfügbarkeit von Biomasse ist Voraussetzung für Energieautonomie, allerdings müssen folgende Bedingungen erfüllt sein: - höchste Flächen- und Konversionseffizienz - Nutzbarkeit aller Pflanzenarten und Pflanzenabfälle (durch ein neues Nutzungskonzept) - Speicherfähigkeit (Brennstoff und Biogas)

8 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 RME Ethanol Nettoenergieertrag vom Gesamtflächenertrag bei herkömmlichen Anbau- und Konversionsverfahren (Liter Öläquivalent pro ha) WärmeKraftstoffStrom RapsGetreide Biogas aus Mais Energiebilanz Klimabilanz

9 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Anbau und Nutzung einer unbegrenzten Vielfalt von Energiepflanzen

10 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008

11 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008

12 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008

13 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Das neue Nutzungskonzept für Biomasse

14 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 mechanische Entwässerung Presssaft Pressgut BHKW Dünger Wärme Strom Fermentation Biogas CH 4 Vielfalt der Pflanzenarten Stroh und Grünschnitt Silage Pellets Brennstoff Trocknung

15 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 oder Pellets für Einzelheizungen Brennstoff als Häckselgut, für Nahwärme- versorgung

16 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR Nettoenergieertrag vom Gesamtflächenertrag bei verschiedenen Anbau- und Konversionsverfahren (Liter Öläquivalent pro ha) WärmeStrom Biogas aus Mais

17 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR Nettoenergieertrag vom Gesamtflächenertrag bei verschiedenen Anbau- und Konversionsverfahren (Liter Öläquivalent pro ha) WärmeStrom Biogas aus Mais neues Verfahren

18 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Optimierung der Energieausbeute aus Biomasse vereinfachte Biogastechnik vollständige Wärmenutzung Nutzung einer beliebigen Pflanzenvielfalt Brennstoff mit sehr niedrigen Mineralstoffgehalten (z.B. Chlorid, Stickstoff, Phosphor, Kalium) Ortsunabhängigkeit Vorteile des neuen Nutzungskonzeptes für Biomasse

19 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Von Bioenergiedorf zur autonomen Solarenergiekommune Energiequellen: - Biomasse - Wind - Solarthermie - Photovoltaik - (Geothermie)

20 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Biomasse (Silage) Neues Technisches Konzept Solarkollektoren für Warmwasser im Sommer P P P Pressgut Presssaft Biogas Biogas- speicherung 2 BHK Grundlast/Spitzenlast Photovoltaik Wärme zum Trocknen Brennstoffspeicherung

21 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Die autonome Solarenergiekommune Einwohnerzahl: Energiebedarf pro Jahr: Strom: MWh Wärme: MWh = 10 Mio. Liter Heizöl Treibstoff: MWh = 6 Mio. Liter Benzin oder Diesel oder MWh Strom

22 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Verfügbarkeit an Biomasse Landwirtschaftliche Nutzfläche: davon für Energieversorgung: 4000 ha Ackerland davon 1000 ha x 18 t/ha = t TM 2000 ha Grünland davon 500 ha x 8 t/ha = t TM 500 ha Naturschutzflächen, Wegränder und Grünschnitt 500 ha x 4 t/ha = t TM Waldfläche 2500 ha davon Schwachholz x 2 t/ha = t TM

23 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Wärmebereitstellung Jahresbedarf: MWh entspr. 10 Mio. Liter Heizöl Bereitstellung: t Pellets MWh t Holzhackschnitzel MWh Solarthermie MWh Summe: MWh d.h. ca. 20 % Überschuss

24 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Stromversorgung Jahresbedarf MWh Bereitstellung: Biogasanlage Stromproduktion: MWh Windkraft, ca. 8 MW Photovoltaikanlagen, ca kW Summe: MWh Überschuss: MWh

25 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Tagesgang des Stromverbrauchs Uhr 6 Uhr 12 Uhr 18 Uhr 24 Uhr kW pro h

26 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR Uhr 6 Uhr 12 Uhr 18 Uhr 24 Uhr kW pro h Überschuss an Windstrom: 7000 kWh/Tag Überschuss an PV-Strom: 1500 kWh Überschuss an Biogas: m3 / Tag entspr. : kWh Strom täglich produzierbare Menge an Biogasstrom PV - Strom mittlere Menge an Wind - Strom Biogas - Strom der Durchschnittstag Biogas- Strom

27 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Stromversorgung bei Windstille und/oder dichter Bewölkung ??

28 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR Uhr 6 Uhr 12 Uhr 18 Uhr 24 Uhr kW pro h Windstille und dichte Bewölkung Strom aus Biogasproduktion (1. BHKW, Grundlast) Strom aus gespeichertem Biogas (2. BHKW, Spitzenlast)

29 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Bedeutung der Speicherung von Biogas An einem Normaltag beträgt der Überschuss an Biogas m3. Diese Gasmenge wird gespeichert. Sie entspricht einer Strommenge von kWh Im Falle völliger Windstille und ausbleibender Sonneneinstrahlung erfolgt die Stromproduktion ausschließlich über Biogas, d.h.: Gesamtbedarf an Strom kWh Strom aus täglichem Normalbetrieb der Biogasanlage kWh zusätzlicher Bedarf: kWh Fazit: Die aus einem Normaltag resultierende Speicherung einer Biogasmenge von m3 (= kWh Strom) garantiert eine Versorgungssicherheit von 3,9 Tagen bei Ausbleiben von Wind und Sonne. Bei noch länger andauernder Windstille und starker Bewölkung wird das 2. BHKW (Zündstrahlmotor) mit Pflanzenöl betrieben (täglicher Bedarf Liter).

30 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Zusatzinvestitionen für autonome regionale Stromversorgung: BHKW, kWel. mit Zündstrahlmotor Gasspeicher für ca m3 Biogas

31 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Stromversorgung ohne Wind, aber mit viel Sonne Uhr 6 Uhr 12 Uhr 18 Uhr 24 Uhr kW pro h Speicherung und Nutzung von überschüssigem Biogas Biogas-Strom aus 2. BHKW Biogas - Strom aus 1. BHKW PV - Strom

32 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR Uhr 6 Uhr 12 Uhr 18 Uhr 24 Uhr kW pro h Stromproduktion bei guten Windverhältnissen, aber dichter Bewölkung Wind - Strom

33 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 RME Ethanol RapsGetreide Nettoertrag (Liter/ha) Kraftstoffproduktion Kfz x km/Jahr x 8 Liter/100 km = 6 Mio. Liter Die Produktion von 6 Mio Liter Kraftstoff erfordert eine Ackerfläche von mindestens ha. Die Bauern der Solarenergie- Kommune könnten nur noch ha zur Verfügung stellen und müssten außerdem auf die Erzeugung von Lebensmitteln verzichten. Das hat keine Zukunft !!

34 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Die neue Mobilität vom Hybridantrieb zum Elektroantrieb Hybridantrieb: Kraftbedarf bei Umstellung auf Hybridantrieb mit 25% Benzin und 75% Strom: 1,5 Mio. Liter Benzin MWh Strom Elektroantrieb: Bedarf: MWh Strom Aus dem Stromüberschuss von MWh kann der Energiebedarf der PKW bei Elektroantrieb voll gedeckt werden. Der Biodieselbedarf für Traktoren und LKW wird kompensiert durch den Verkauf von ca MWh Strom

35 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Fazit: Durch Biomasse als speicherfähige Solarenergie und nach Umstellung auf Elektrofahrzeuge kann eine Region mit Erneuerbaren Energiequellen energetisch absolut autark werden - ohne Kostensteigerung für den Gesamtenergieverbrauch ! Eine Einwohner-Kommune betreibt durch Energieautarkie eine Wertschöpfung von ca. 20 Mio., d.h. nach Abzug der Betriebs- und Materialkosten könnten Investitionen von mindestens 100 Mio. finanziert werden. An Investitionen sind erforderlich: - Übernahme des Stromnetzes - Windkraftanlagen (ca. 8 MW) - PV – Anlage - Bioenergieanlage - Umstellung auf Elektrofahrzeuge mit zusätzlichen Batterien

36 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 K. Scheffer EUROSOLAR 2008 Ausblick: Nach dem hier vorgestellten Konzept könnte ca. 50% des deutschen Energiebedarfs gedeckt werden. Eine weitere Steigerung dieses Anteils ist durch folgende Optimierungsschritte möglich: Reduzierung des Energieverbrauchs Reduzierung des Biomasseanteils durch Abflachung der Stromverbrauchsspitzen (Land- und forstwirtschaftliche Nutzfläche ist die begrenzende Ressource !!) Regionalverbund Nutzung weiterer Ressourcen: Erdwärme (Geothermie) Stroh, Müll, Klärschlamm Biotonne, Lebensmittelreste Altholz u.a.


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