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Hamburg – The Energ y zing City Peter Burger Universität Hamburg Unterlagen:www.chemie.uni-hamburg.de/ac/burger Hanseatisches.

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Präsentation zum Thema: "Hamburg – The Energ y zing City Peter Burger Universität Hamburg Unterlagen:www.chemie.uni-hamburg.de/ac/burger Hanseatisches."—  Präsentation transkript:

1 Hamburg – The Energ y zing City Peter Burger Universität Hamburg Unterlagen:www.chemie.uni-hamburg.de/ac/burger Hanseatisches Stiftungskolleg

2 Hamburg – The Energ y zing City Ausgangssituation Entstehung & Struktur Ausbildungsprogramm Forschungsthemen Planungsstand Zusammenfassung

3 Weltenergieverbrauch Primärenergie [EJ/a] Quelle: WGBU/Shell 2005 Jahr 1 EJ (6 sec Sonnenergie = 277,778 Mrd. kWh Biomasse Gas Solarstrom 2100 Anstieg: linear Biomasse Solarstrom GDP Verbrauch nicht allein Bruttosozialprodukt USA: Ė = N(BSP/N)(Ė/BSP) N: Weltbevölkerung, BSP/N: Bruttosozialprodukt/Kopf Ė/BSP: Energieintensität Quelle: PNAS 103, 2006, Beispiel: Dow Chemical Company Massives Delta!! Faktor 2! Linearer Anstieg  Naturgesetz? !!Nicht-Linearität!! Wissenschaft Belletristik

4 Weltenergieverbrauch Primärenergie [EJ/a] Jahr 2100  Beitrag der Hamburger Forschung zur Lösung des Problems Hamburg – The Energ y zing City „It is difficult to make predictions, especially about the future.“ N. Bohr, M. Twain...

5 Weltenergierat – Rom 2007 Strong and coordinated steps are needed to educate all people in the world about energy, from basic prin- ciples to explanations of the criti- cal decisions that must be made by society.... A new level of wise energy policy, energy regulation, and energy in- vestment is required now and in the next few years if we are to achieve energy sustainability in the timeframe."

6 International Energy Agency "Es bedarf konzertierter Aktionen zur Bewältigung der globalen Energieheraus- forderungen.Was auf unserem Planeten am knappsten ist, sind nicht etwa natür- liche Ressourcen oder Geld sondern es ist Zeit." „The Stone Age did not end because we ran out of stones, and the fossil energy age is not going to end any time soon because we‘ve run out of cheap fossil Energy. Don‘t wait for that to happen. „Powering the Planet“, MRS 2007 Nathan Lewis, Caltech Center for Sustainable Energy Research.

7 Was kann die Wissenschaft? Kernfusion Iter-Projekt (50/50 Jahre) „Manhattan- oder Apollo-Projekt des 21. Jahrhunderts“

8 Was kann die Wissenschaft? Ganzseitige Annoncen in der „Zeit“ Prof. Matthias Beller Leibniz-Institut für Katalyse »Die Spaltung von Wasser könnte unser Energieproblem lösen.« Prof. Ferdi Schüth MPI Mülheim »Nur mit der Chemie werden wir neue Energiequellen erschließen können.« Prof. Christian Jung Universität Kiel »Mit Gentechnik können wir die Sonnenenergie besser nutzen.«

9 Hamburg – The Energ y zing City Ausgangssituation Entstehung & Struktur Ausbildungsprogramm Forschungsthemen Planungsstand Zusammenfassung

10 Entstehung Antragsskizze Exzellenzinitiative Sept. 06   Nomen est Omen! H Wasserstoff gehört nach Hamburg!

11 FEYRHFCT Future Energy Resources fundamental & applied research Hydrogen and Fuel Cell Technology applied & fundamental research, applications TUHH,UHH, HAW, HSU, BFH TUHH, UHH, HAW, HSU, GKSS EECO Economy resource projections & management training HWWI,TUHH, UHH, HAW REAP Resource Efficiency in Architecture and Planning applications & applied research HCU SIEEE System Integration & Energy Efficiency/Economization HAW, TUHH, HCU Entstehung Graduate School Foundation Patronage: First Mayor Hamburg – The Energ y zing City

12 Chairman: Burger Panel: Chairman, Graduate Dean, Coordinators, Student Representative, Gender Equality Rep. REAP Research Field Coordinators FEYRHTECEECON PetersLiese Fröba Straubhaar International Advisory Board Academic & Industrial Members Management 2 Manager (100%) & 2 Secretary (100 %) Graduate Dean: NN Scientific Manager: W. Kaminsky Personell/Financial Mentor: H. Schmidt Researchers PIs, Staff, Postdocs, Graduate Students SIEEE Winkler Struktur Begutachtung der Forschungsanträge

13 Vergleichbare Projekte USA: DOE LBL & University of California Berkeley Finanzierung: PPP; Staat & BP (500 Mio. $!!!)

14 Vergleichbare Projekte USA: California Institute of Technology (Caltech) Forschung – Chemie: - Photovoltaik = neue Materialien - artifizielle Photosynthese - neue Brennstoffzellen Finanzierung: u.a. Moore Stiftung (6,5 Mio. $)

15 Vergleichbare Projekte UK: Imperial College London Forschung – Ingenieure, Stadtplaner, Biotechnologie Finanzierung: BP, Shell (mehrere Mio. $£)

16 Hamburg – The Energ y zing City Ausgangssituation Entstehung & Struktur Ausbildungsprogramm Forschungsthemen Planungsstand Zusammenfassung

17 Talente & Talente „Welt“ vom Interview mit Frank Pagelsdorf, Trainer von Hansa Rostock „Wir wollen die besten Talente der Republik ausbilden. Wirtschaftlich haben wir keine andere Möglichkeit, als auf die Schiene Ausbildung zu setzen.“

18 Talentsuche Weltweite Rekrutierung - onsite Interviews in Indien - EU & Nordamerika Auch Hamburg liegt auf diesem Planeten! Große Chance für unsere besten Absolventen! Promotionskolleg/-studiengang Stipendien/Jahr

19 Ausbildung - Architektur/Stadtplanung - BWL/VWL - Jura, Soziologie Promotionskolleg/-studiengang Stipendien/Jahr - Biologie - Chemie - Physik - Ingenieurwissenschaften  gemeinsame Kurse & forschungsorientiert  Bereich a) Bereich b) „Kritische Masse“ & Kursbereiche a) + b) notwendig!

20 Graduiertenschule Zulassung einmal pro Jahr Gemeinsame Kurse/Bereich B (Natur-/Ingenieurwiss.) - „zukünftige“ Energieressourcen - „Lab Rotation“ - Energiewirtschaft - Projektmanagement - Scientific Information and Communication - Deutsch/Englisch Fachspezifische Kurse 4 Jahre

21 Graduiertenschule Qualitätsmanagement!

22 Hamburg – The Energ y zing City Ausgangssituation Entstehung & Struktur Ausbildungsprogramm Forschungsthemen Planungsstand Zusammenfassung

23 „Die Welt ist voller Leute, die Wasser predigen und Wein trinken“ Giovanni Guareschi ital. Journalist und Schriftsteller Forschung & Mittelvergabe Forschungsmittel nur auf Projektantrag ! peer review !

24 Umsetzung a Management Stipendiaten Projekte Ausbildung Stiftungskolleg Q4Q4Q4Q4 "Hamburger Exzellenzinitiative" 4 Qualität  Qualität  Qualität  Qualität = Qualität 4

25 Grundlagenforschung Angewandte Forschung Produkt- entwicklung Nach- haltigkeit Hamburg – The Energ y zing City" Forschung & Mehr

26 WindSolarBio/Org.-Masse Energieeffizienz/-einsparung Energieequellen Energiewirtschaft Hochleistungs- batterietechnologie Wasserstoffspeicher Wasser-Elektrolyse/Brennstoffzelle Energiespeicherung Forschungsübersicht

27 Energiewirtschaft

28 Geothermische Potenziale Heizen und Kühlen mit geologischen Quellen und Senken  wichtiger Platz im Energiemix Abschätzung der Potenziale und effektive Umsetzung erfordert –Geologie –Bauingenieurwesen –Maschinenbauwesen –Stadt- und Regionalplanung –Architektur

29 Virtuelle Kraftwerke & Intelligente Stromnetze Digitale Stromzähler:  Kontrolle und Reduktion von Verbrauch & Versorgung Kappung der Verbrauchspitzen:  Integration & Beförderung von dezentralen Quellen und Erneuerbaren Energien Forschung/Entwicklung in: –Informatik –Elektroingenieurwesen –BWL –Recht

30 Erdgas - Wasserstofferzeugung Dampfreformierungsanlage Brunsbüttel 48% H 2 weltweit aus Erdgas, Methan (CH 4 ) 1)CH 4 + H 2 O  CO + 3 H 2 sehr hoher Energieaufwand! 2) CO + H 2 O  CO 2 + H 2 Vorteil: zentrale Erzeugung denkbare CO 2 -Sequestrierung (CSS) Gajewski, Kather, Winkler CH H 2 O  CO H 2 Netto: Katalyseforschung Prosenc, Burger, Heck, Weller Mikroreformer

31 Methan und H 2 aus Biomasse Biotechnologie Stegmann, Scherer neue mikrobiologische Systeme Stegmann, Antranikian, Liese, Streit Thermochemische Erzeugung Kather, Willner

32 Katalyse & Energieeffizienz Methanol CH 4 + ½ O 2  CH 3 OH  CO n + n+1 H 2 Methanol

33 H 2 aus Biomasse: Ackerflächen ? Aktuelle Studie: Ludwig Bölkow Systemtechnik GmbH vom H 2 : Wind/PV Ertrag [GJ/ha] Methan, Biodiesel etc. „Produziert man Wasserstoff aus Photovoltaik oder Wind auf einem Acker, anstatt auf der gleichen Fläche Biokraftstoffe zu produzieren, so erhält man 10-mal mehr Kraftstoff....“

34 MIT, Department of Chemistry Science 315, 2007, 789 PNAS 103, 2006, „ I’m not sure what the winner will be that is able to make energy without adding extra CO 2 to the atmosphere.” A failing of energy R&D for the last 30 years in the United States has been that it has been treated as an engineering problem, with a little ‘r’ component and big ‘D.’ There needs to be an ‘R’ bigger than the ‘D.’ There are whole new areas of science and engineering that need to be discovered to solve this problem.”

35 Solare Wasserstofferzeugung Burger, Heck, Luinstra, Prosenc, Weller Artifizielle Photosynthese (Katalysatoren) H 2 O + Licht  H 2 + ½ O 2 Photosynthese Photobiologische H 2 -Erzeugung Streit ca. 1 Milliarde Jahre Entwicklungszeit

36 Wasserstofferzeugung/Brennstoffzelle H 2 O + Strom  H 2 + ½ O 2 PEM Wasser-Elektrolyseur Membrane Nunes, Luinstra J. Müller, Heck, Prosenc, Burger Edelmetall-reduzierte/ -freie Elektroden Lolland, Dänemark WELCOME TO HYDROGEN COMMUNITY LOLLAND FC‘s Elektrolyseur H2H2 Wärme Speicherung!! Elektrolyse  Brennstoffzelle Brennstoffzellen Winkler

37 „Wasserstoffspeicher „neue Materialien“ Carbon Nanotubes Weller, Mews, Bormann, Keil „Mesoporöse Materialien“ Fröba Luinstra, Burger Organische Polymere

38 Gasspeicher Metal-Organic Frameworks, MOFS Fröba, Burger nicht nur H 2 : CO 2 Bedeutung: z.B. CCS-Verfahren

39 Wer die Umwelt schützen will, friert Bücher ein. Exploratives & Neue Ideen Anzeige in der „Zeit“ am

40 CO 2 -Sequestrierung/Oxyfuel-Prozess Gips SO x Kessel Dampfturbine Elektrizität Kohle Luft H2OH2O H2OH2O CO 2 konventionelles Kohlekraftwerk 80% N 2 20% O 2 N2N2 CO 2 -Abtrennung schwierig CO 2 -Abtrennung einfach reiner O 2 Oxyfuel-Prozess Luft N2N2 vorgeschaltete Lufttrennung: -25% Energieeffizienz  CO 2 -Abtrennung/-Speicherung/-Transport:-15% Energieeffizienz AquifereGasfeld Meer

41 Sonne Wind Biomasse Elektrolyse vor Ort am Kohlekraftwerk! O 2 : Oxyfuel  H 2 : Methanol  Methanol : CH 3 OH DMFC: PKWs Burger, Winkler,Prosenc, Weller, Heck CO 2 als C 1 -Baustein (Rohstoff)

42 CO 2 Einbau in Kunststoffe Polypropylencarbonat (PPC) Ressourceneinsparung < 45% aus Erd ö l Gr ü ne Chemie: PE/PP-Ersatz Luinstra, Prosenc

43 Fossile Quellen – neue Fragestellungen Erdgas heutige Quellen: < 1% H 2 S (toxisch) neue Quellen bis 40% H 2 S! „unvorstellbare“ Menge Schwefel:  Suche nach neuen Produkten & Märkten  Polymere, Baumaterial...

44 Methan-Clathrate (H 2 O) n. CH 4 n=5-10 Meeresgrund fest bei 4°C, 60 bar Übersteigt „klassische“ fossile Methanvorkommen um Faktor 10+ ! Fossile Quellen – neue Fragestellungen Exploration, Förderung: Geophysiker, Geologen, Ingenieure

45 Hamburg – The Energ y zing City Ausgangssituation Entstehung & Struktur Ausbildungsprogramm Forschungsthemen Planungsstand Zusammenfassung

46 Startschuss der Institutionen HCU  GKSS  HWWI TUHH  UHH  HSU  HAW  Letters of Intent 

47 Finanzbedarf Finanzierung PPP-Modell gesichert : Institutionen, Wissenschaftler (jeweils 1/6) in Vorbereitung : 1/3 Hansestadt 1/3 Sponsoren matching funds

48 Startschuss der Wissenschaftler! „Hamburg – The Energ y zing City”

49 Politik Bürgerschaftsfraktionen: Unterstützung 

50 „Hamburg – The Energ y zing City” Politik Behörden: BSU, BWF, Senatskanzlei

51 Hamburg – The Energ y zing City Ausgangssituation Entstehung & Struktur Ausbildungsprogramm Forschungsthemen Planungsstand Zusammenfassung & Ausblick

52 Zusammenschluss: 5 Hochschulen und 2 außer- universitäre Einrichtungen (LOI) Forschung und Lehre: Energiethemen "Hamburger Exzellenzinitiative" Promotionsstipendien: pro Jahr weltweite Rekrutierung der Talente Teilnehmer: 80 Hamburger Arbeitsgruppen - Architektur/Stadtplanung - Biologie, Chemie, Physik - Ingenieurwissenschaften - BWL/VWL Finanzierung: PPP-Modell - Industrie/Sponsoren & Hansestadt jeweils 1/3 - Einrichtungen und Wissenschaftler jeweils 1/6 Stiftungskolleg: Hamburg – The Energ y zing City

53 Ziele - weltweit führende Absolventen - Start-Up Unternehmen - Hamburg an der Spitze des wichtig- sten Themas des 21. Jahrhunderts Stiftungskolleg: Hamburg – The Energ y zing City"

54 Norddeutsches Netzwerk Oldenburg Kiel Chance für Norddeutschland:


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