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Chemie und Energieversorgung Hermann Pütter AKE-Sitzung Bad Honnef 26.10.07.

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Präsentation zum Thema: "Chemie und Energieversorgung Hermann Pütter AKE-Sitzung Bad Honnef 26.10.07."—  Präsentation transkript:

1 Chemie und Energieversorgung Hermann Pütter AKE-Sitzung Bad Honnef

2 Ein typisches deutsches Frühstück Strom Stahl Baustoffe Kunststoffe Nahrungsmittel Papier Glas Textilien Gesamtmaterial- einsatz: 45 t pro Kopf Sand, Steine, Kies, Salze, Mineralien, Energieträger, Bio- masse, Importwaren Abraum Abfälle 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, , (Werte für 2002)

3 Energieversorgung der Zukunft der Beitrag der Chemie* *Positionspapier des Koordinierungskreises Chemische Energieforschung 2007 der 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 Grenzen BereitstellungNutzung Primärenergien Sonne, Wind, Wasser, Fossile Träger, Biomasse, Kernkraft

4 Energieversorgung der Zukunft der Beitrag der Chemie* *Positionspapier des Koordinierungskreises Chemische Energieforschung 2007 der 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 Grenzen BereitstellungNutzung Primärenergien Sonne, Wind, Wasser, Fossile Träger, Biomasse, Kernkraft

5 IPCC: Key Mitigation Technologies and Practices – chemierelevante Auswahl heute verfügbar2030 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, NH 3 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,

6 Hebelwirkung der Chemie auf Branchen, die vom Klimawandel betroffen sein werden Energie- wirtschaft fossile Energie- träger Auto- industrie Baustoffe Papier Metall Textil Chemie Maschinen- bau, Elektro- technik Bauwirtschaft und verwandte Branchen Land- und Forst- wirt- schaft Erneuer- bare Energien Doppelte Verlierer Doppelte Gewinner Markt 2) Natur 1) Quelle: Deutsche Bank Research, Klimawandel und Branchen: Manche mögen´s heiß!, , Graphik Seite 29 auf chemierelevante Branchen reduziert, Definition der Dimensionen S.6 1) Natur: klimatisch-natürliche Dimension, 2) Markt: regulatorisch marktwirtschaftliche Dimension

7 Beiträge der Chemie zur Steigerung der Energie- und Ressourceneffizienz Effizienzsteigerung Chemie selbstKundenbranchen Gesellschaft, Verbraucher Neue Produkte Neue Verfahren Verfahrens- optimierungen Neue Anwendungen Neue Technologien Neue Märkte …. ….. Zahl der Ideen Mobilität Information Bauen Wohnen Freizeit …..

8 Energieverbrauch der Chemie in Deutschland Quelle: VCI Energien: Chemiewirtschaft in Zahlen 2006, S Rohstoffe: Fakten.Analysen.Perspektiven Chemie 2006, S.13 (runde Prozentangaben Jahreszahlen nicht angegeben) Effizienz Ideen Chemie Kunden Gesellschaft

9 Primärenergieverbrauch 100% Nichtenergetischer Verbrauch 8% Umwandlungsverluste Eigenverbrauch Energiesektor 28% Endenergieverbrauch 64% Industrie 17% Verkehr 18% Haushalte 19% Gewerbe, Handel, Dienstleistungen 10% 100% 27%29% 16% Prozentzahlen Verbrauch: Energieflussbild Deutschland 2005, AGEB Prozentzahlen Energien: AGEB 2006 Mineralöl 36% Kohle 24% Kernenergie 13% Erdgas 23% Erneuerbare 5,3% Chemie 3% 5% Chemie ~5% 2005: PJ Energie und Chemische Industrie

10 Chemie und Klimaschutz in Deutschland Die deutsche Chemie ist Spitzenreiter beim Klimaschutz. Um über 30 Prozent hat sie ihre CO 2 -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: : 91,2 Mio t CO 2 -eq Mio t CO 2 -eq

11 Bayer: HCl-Elektrolyse mit Sauerstoffverzehrkathoden Brenn- stoff- zelle O2O2 Strom HCl Cl 2 H+H+ 2 Cl - H2H2 H2H2 2H + Anode 2HCl Cl 2 +2H + +2e - Kathode 2e - +2H + H 2 Gesamt 2HCl Cl 2 +H 2 O2O2 HCl Cl 2 H+H+ 2 Cl - H2OH2O 2H + Effizienz Ideen Chemie Kunden Gesellschaft

12 Bayer: HCl-Elektrolyse Sauerstoffverzehrkathoden im Verbund H2H2 Stromerzeugung im Kraftwerk verringert CO 2 Elektrolyse mit Sauerstoff- verzehrkathoden O2O2 H 2 -Bedarf im Verbund anders gedeckt Gas, Kohle Photo der neuen Anlage in Brunsbüttel mit 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

13 Bayer aktuelle Umweltbilanz Science For A Better Life Nachhaltigkeitsbericht 2005* Produkte: 9,9 Mio t Abfälle:0,9 Mio t Emissionen(Luft):0,03 Mio t Treibhausgase[CO 2 -eq]:3,9 Mio t Wasser:1,2 Mio m³/d (438Mio m³) Energieeinsatz:87 PJ[3,0 Mio t SKE] davon Erdgas54,8 PJ Kohle18,1 PJ Flüssigbrennstoffe 2,5 PJ Abfall 0,3 PJ Andere (z.B. H 2 **) 0,9 PJ Strom (Zukauf)16,7 PJ Dampf aus Abwärme 7,5 PJ Abzüglich Verkauf Dampf12,3 PJ Kälteenergie 1,3 PJ *Bericht erscheint alle 2 Jahre; ** Wasserstoff aus der Elektrolyse; ****Emissionen Luft, *** Rheinpfalz, Entwicklung des Energiebedarfs und der Treibhausgasemissionen PJCO 2 -eq 2000: 1789,7 2004:1505,6 Bayer 974,2 Lanxess 531,4 2005: 873,9 BASF in Ludwigshafen 2006*** Produkte:9,1 Mio t Abfälle:0,01Mio t Emissionen **** :0,02 Mio t CO 2 -eq: 10,4 Mio t

14 Mögliche Hebelwirkung für die Chemie Energieeinsparung durch Bayer-Materialien: Kühlschrankisolierung: 11 Mio t CO2 Gebäudeisolierung: Mio t CO2 Nachhaltigkeitsbericht, S.38 BASF: Technologiesprung in die nächste Lichtgeneration BASF-Kurzbericht 2006, Thema OLED-Forschung, S Weltweit gibt es 7887 industrielle Emissionsquellen mit jeweils mehr als 0,1 Mio t CO 2 pro Jahr 1). Strom, Raffinerien, Eisen & Stahl, Petrochemie, Bioethanol, Bioenergie andere Jährliche Gesamtemission Mio t CO 2 Effizienzsteigerung: 5% Einsparung: ~700 Mio t Effizienz Ideen Chemie Kunden Gesellschaft 1) IPCC 2001: IPCC-CCS_standardpresentation_final.ppt

15 Beleuchtung: Tradition und Lebensstil

16 Beleuchtung: Technologie und modernes Design

17 MOFs – ein neuer Weg zu Gasspeichern K K K K S K S S S S S S S K K K S S S S Beispiel: K = Zn 4 O 6+ S = Terephthalat Energierelevante Anwendungen: Speicherung von Wasserstoff Speicherung von Methan Entschwefelung von Erdgas CO 2 -Entfernung aus Biogas Energierelevante Anwendungen: Speicherung von Wasserstoff Speicherung von Methan Entschwefelung von Erdgas CO 2 -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 Effizienz Ideen Chemie Kunden Gesellschaft

18 Elektrochemische MOF-Synthese am Beispiel eines zweiwertigen Metalls und einer Dicarbonsäure: Anode: Metall (M) + Dicarbonsäure (DCH 2 ) M ++ DC - - Kathode: 2H + H 2 DCH 2 H2H2 MOF M ++ DC - - M ++ M M DC - - M ++ MOF Metal- Organic Framework e-e- BASF, DAS , 2005

19 Regenerativer Wasserstoff Kraftstoff oder Kraftstoffkomponente? Elektrolyse Biomasse CH 4 + CO 2 Biogas- erzeugung Biofuels 1. Generation Biofuels 2. Generation Sonne H2H2 Kraftstoffalternativen H 2 EtOH,Biodiesel… SynfuelsMeOH CH 4 CH 1,4 O 0,7 -0,7 H 2 O +H 2 -CH H 2 CH 4 Kraftstoffe Strom aus regenerativen Quellen Biomasse ist notorisch wasserstoffarm. 2 CH x O y x -CH y CO 2

20 Die Rolle des Wasserstoffs: Chancen für Katalyse und Elektrochemie Elektrolyse Biomasse CH 4 + CO 2 Biogas- erzeugung Biofuels 2. Generation Sonne H2H2 Kraftstoffalternativen Fuel Cell (Elektro)katalyse Synfuels MeOH CH 4 Photoelektro- (bio)katalyse H 2 -Speicher Elektrokatalyse Electrochem. Engineering

21 Strom in Deutschland 2020 Wind Photovoltaik Wasser Biomasse Zeit Bedarf Verbraucher Industrie Haushalte Verkehr, Infrastruktur Handel & Gewerbe Landwirtschaft Strom- speicher Strom- speicher Kohle Gas Kern- kraft Zeit Angebot 73% 27% Effizienz Ideen Chemie Kunden Gesellschaft

22 Einige Stromspeichersysteme Typus Pumpspeicherkraftwerk Druckluftspeicher Stationäre Batterien: H 2 /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, MW

23 Natrium-Schwefel-Batterie der Firma NGK 6MW/48MWh NAS Installation at TEPCOs Ohito Substation 500kW/4MWh NAS Installation at NGKs Head Office Photos mit freundlicher Genehmigung von NGK Insulators Ltd., Nagoya, Japan

24 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

25 Der größte deutsche Stromspeicher Typus Pumpspeicherkraftwerk Druckluftspeicher Stationäre Batterien: H 2 /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, MW Unser Kraftfahrzeugpark (45 Mio PkW): MW

26 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/ , in Berlin: Toyoto intensiviert seine Forschung an Plug-in-Hybriden. (VDI-Nachrichten ) Wind Photovoltaik Wasser Biomasse PHEV als Puffer PHEV: Plug-In Hybrid Electric Vehicle Kohle Gas Kernkraft Smart Grid FCV als Kraftwerk H2H2 FCV: Fuel Cell Vehicle

27 Das Batterie-Auto als Strompuffer? Verbraucher Industrie Haushalte Verkehr, Infrastruktur Handel & Gewerbe Landwirtschaft Stationäre Strom- speicher Wind Photovoltaik Wasser Biomasse PEV als Puffer PEV: Plug-In Electric Vehicle Kohle Gas Kernkraft Smart Grid Elektro-Smart für London Rheinpfalz Nun thront unter den Sitzen eine Batterie, die etwa 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 Plug-In Hybridantriebe Batterien werden zum Erfolgsfaktor Mehr 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 im Bundeskanzleramt verteilt. Mietbatterie treibt Elektroauto an US-Konzern GM plant Leihmodell für sein Modell Volt - Preis soll damit niedrig bleiben Eine Batterieladung reicht für 65 km. Financial Times Deutschland Unter Stromern – Elektromobile kommen Neue Energie, Juli 2007, Titelstory S S. 4 Batterie ist der entscheidende Kostenfaktor, Interview mit Wolfgang Steiger, Chef der Antriebsforschung bei VW. Er sagt: Dem Elektroantrieb gehört die Zukunft.

28 Die Grenzen unserer Möglichkeiten Effizienz Ideen Chemie Kunden Gesellschaft Effizienz Ideen Chemie Kunden Gesellschaft Effizienz 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 Grenzen 1) : 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?

29 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 AnspruchVerteilung A B C D D) Welt- bevölkerung C) Energie- angebot B) Autofahrer A) Erneuerbare Energien Benzin statt Brot Financial Times Deutschland Uno befürchtet Aufstand der Armen.

30 WBGU: Energiewende zur Nachhaltigkeit 1) 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

31 Verteilung des Energieaufkommens t RÖE/Kopf 5 6 Mrd Entwicklungsländer Industrie-länder 2000 Bevölkerung 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 & worldwide 2001 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- und Transformati- onsländer

32 Biomasse: Grenzenloses Potenzial? Stuttgarter Zeitung, Regenwälder müssen Palmölplantagen weichen Umweltschäden durch die Nutzung nachwachsender Rohstoffe Ökobilanz fällt nur unter bestimmten Bedingungen positiv aus Neue Zürcher Zeitung, Brasilien setzt auf Biotreibstoff-Boom Ungenügende Rahmenbedingungen für Umwelt, Soziales und Markt Rheinpfalz Asiatisches Biodesaster Die Schwellenländer Indonesien und Malaisia wollen auf riesigen Planta- gen Palmöl für Biokraftstoffe gewin- nen. Dafür nehmen sie massive Um- weltzerstörungen in Kauf. Financial Times Deutschland Biosprit 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, UN warns on Biofuel Risks In 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.

33 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 CO 2 -Emissionen errechnen sich Subventionen von 165$ bis 4520$. Neue Zürcher Zeitung über die OECD- Studie über Biokraftstoffe Biokraftstoffe der 1. Generation Ökologie 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-Studie 1) Financial Times Deutschland )EMPA, Schweiz: Ökobilanz von Energieprodukten: Ökologische Bewertung von Biotreibstoffen Schlussbericht, , im Auftrag der Bundesämter für Energie, Umwelt und Landwirtschaft 2) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Deutschland: Erneuerbare Energien in Zahlen – nationale und internationale Entwicklungen - Stand: Juni Biosprit gefährdet Wasservorrat 2050 genauso viel Wasser für den Anbau von Bioenergie- rohstoffen wie für die Nahrungsmittel- produktion Jan Lundqvist, Internationales Wasserinstitut Stockholm, zu Beginn der Weltwasserwoche 2007 VDI nachrichten

34 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 HydrogenInputOutputDelta electrolysis1,4 kWh1 kWh-40% power generation (coal)3 kWh1 kWh-200% total4,2 kWh1 kWh-320% EthanolInputOutputDelta corn38 MJ/kg27 MJ/kg-40% wood42 MJ/kg27 MJ/kg-56% BiodieselInputOutputDelta sunflower81 MJ/kg37 MJ/kg-118% canola61 MJ/kg37 MJ/kg-65% soybean49 MJ/kg37 MJ/kg-32% 6,6 billion people; 3,7 billion malnourished Zum Vergleich Erdöl: 100% Mineralöle 85% Produkte: 10% Delta: -5% Daten nach AGEB: Energieflussbild Deutschland Raffinerien

35 Verfügbare Biomasse in Tonnen trockene Biomasse tdm 1) heute werden ca 6 Mrd t/a Biomasse genutzt, davon etwa die Hälfte für Nahrungsmittel 2) 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 Zukunft für Menschen nutzbar ?? Ernährung konventioneller Verbrauch 2) alternative Energien Green Chemistry 170 Mrd tdm 3) /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? ?? heute genutzt: 6 Mrd t 1)

36 Biomasse – Primärenergie – Endenergie die Wirkungsgradkette Zum Vergleich: Weltweiter Energiefluss heute 2) Primärenergie (100%) Endenergie (75%) 1) M. Kaltschmitt, H. Hartmann, Energie aus Biomasse, Springer Verlag, Heidelberg 2001, Kap ) K. Heinloth, Die Energiefrage, Viehweg Verlag, Braunschweig, 2003, S. 91 End- Energie Primär- Energie Anbau ErnteTrocknung Konservierung Konfektionie- rung Transporte Förder- prozesse Umwandlung in Endenergien Wirkungsgrad 30-70% Lagerung Biomasse Anbau Ernte Konfektion. Trocknung Lagerung Transporte 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 primäre Bioenergie müssen ca. 2 GJ Biomasse wachsen

37 Konkurrenz im verfügbare Biomasse nachwachsende Biomasse gesamt 170 Mrd t/a Ernährung konv. Verbrauch alternative Energien Green Chemistry...davon vom Menschen nachhaltig genutzt?

38 Unser Problem Sehen wir manchmal mehr als wir klugerweise sehen sollten?

39 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!


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