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

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

Amand Faessler. Tübingen CO2-Konzentration in der Atmosphäre in Millionstel von 1000 nach Ch. bis heute. Von 1769 (Watt‘sche Schieber) bis 2006 ist der Kohleverbrauch um das 800fache gestiegen. Amand Faessler. Tübingen

Amand Faessler. Tübingen CO2-Umsatz weltweit Biosphäre (Pflanzen u. Lebewesen) 440 000 000 000 Tonnen (440 Gigatonnen) in Atmosphäre und zurück. Ozeane 330 000 000 000 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

Wer erzeugt wie viel Tonnen CO2 pro Kopf pro Jahr? Amand Faessler. Tübingen

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

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

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

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

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

Buchhaltung: Soll für Auto 2009 8Liter /100 km; 18 000 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

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

Maximale erzeugbare Energie durch Wind in D pro Person Mittlere Fläche pro Person in D: 4 300 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

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

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

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

Soll: Fliegen 20 000km/p Jahr Boing 747-400 mit 416 Sitzplätzen (Jumbo-Jet) 170 000 Liter Kerosin auf 10 000 km Boing747-400 Airbus340-600 Amand Faessler. Tübingen

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

Wie vergleicht Auto mit Fliegen? Energie in kWh pro Person pro 100 km Auto (4 Personen) 20 kWh/100 pkm Auto (1 Person) 80 kWh/100 pkm Ryanair (B737-800, voll) 37 kWh/100 pkm Bombardier Q400 voll 38 kWh/100 pkm Jumbo-Jet 747 voll 42 kWh/100 pkm Jumbo-Jet 747 80% voll 53 kWh/100 pkm 1 kWh Benzin  CO2: 0,26 kg CO2 2xFrankfurt-Kapstadt: 2,7 Tonnen CO2/p (1/3) Amand Faessler. Tübingen

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

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

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

Concentrating Solar Power (CSP) +Stirling-Motor Amand Faessler. Tübingen

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

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

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

Haben: Solare Energie (Verzweiflungstat; Solarfarm) 4300 qm /p in D (10 000 qm/p in A) 100 % Gebäude u. Strassen 12 % 1/3 PV Landwirtschaft 54 % soll bleiben Wald 30% soll bleiben Wasser 2% 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

Solarpark in Bayern/Mühlhausen 5Watt/qm (Sun Power) Amand Faessler. Tübingen

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

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

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

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

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

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

SOLL: Energie für Baden, Kochen und WaschenkWh/pd Duschen 1 Mikrowelle 0,5 Elektr. Herd 1,6 Elektr. Ofen 1,5 Waschmasch. 2 Trockner 2 Geschirrspül. 1,5 Kühlschrank 0,5 Tiefgefrierfach 2,3 Zusammen: 12 kWh/pd Amand Faessler. Tübingen

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+…. = 12 kWh/pd lassen wir weg. SOLL: Bad+Küche 12 + Heizung 12 = 24 kWh/pd Amand Faessler. Tübingen

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

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

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  1200 kWh/pa  0,86 kWh/pd ~ 1 kWh/pd Amand Faessler. Tübingen

Haben: Wasserkraft (A) Energie = m g h ; g = 10 Meter/sec2 Fäche/Einwohner = 10 000 qm/p 50 % der Fläche h = 600 Meter 50 % der Fläche h = 150 Meter 50 % der Fläche 1200 Liter/qm 50 % der Fläche 800 Liter /qm 50% Verdunstung + 50 % Reibung: ¼ Wasser-Energie/Person x Tag = 7 kWh/pd Amand Faessler. Tübingen

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

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

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

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

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

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

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

Soll: „Jede Kleinigkeit zählt.“ BBC : „How can we keep Britains lights on?...... 65% 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

Plakat der englischen Grünen: Unplug: If every London Household unplugged their mobile-phone charger when not in use, we would save 31 000 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

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

Welche Energie fressen die kleinen elektronischen Ungeheuer? [Watt] Computer und Umgebung: on on+inaktiv St-by off Personal Computer 80 55 2 Kathoden-Bildschirm 110 3 0 Flachbildschirm 34 2 1 Beamer 150 5 Laser-Drucker 500 17 Wireless Modem 9 Laptop-Computer 16 9 0,5 Amand Faessler. Tübingen

Weitere Kleinigkeiten an [Watt]: Tragbarer CD-Spieler 2 Radio-Wecker 2 Digitaler Radio 9 Kassettenspieler 3 Stereo-Verstärker 13 Fernseher 100 Video-Recorder 13 Staubsauger 1600 „Kleinigkeiten“: 5 kWh/pd Amand Faessler. Tübingen

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

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

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

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

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

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

Amand Faessler. Tübingen Soll und Haben: Soll: Auto 40 + Fliegen 28 + Bad-Küche 12 + Heizung 28 + Licht 1 „Kleinigkeiten“ 5 + 15 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

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

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

Amand Faessler. Tübingen Soll und Haben: Soll: Auto 40 + Fliegen 28 + Bad-Küche 12 + Heizung 28 + Licht 1 „Kleinigkeiten“ 5 + 15 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

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

Geothermie in Island und in D Gross Schönebeck/Geoforschungszentrum Potsdam Abbau von Erdwärme in D Island gewinnt 300 MW (24kWh/pd) für die 300 000 Einwohner Amand Faessler. Tübingen

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

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

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

Amand Faessler. Tübingen Soll und Haben: Soll: Auto 40 + Fliegen 28 + Bad-Küche 12 + Heizung 28 + Licht 1 „Kleinigkeiten“ 5 + 15 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

Amand Faessler. Tübingen SOLL: Öffentlicher Dienst und Verteidigung (Zahlen von Groß-Britannien) Ausbildung an Univ. 1,4 kWh/pd Betriebliche Ausbildung ? 1,6 kWh/pd Schulen+öffentl Dienst? 4 kWh/pd Verteidigung (England) 4 kWh/pd ____________________________________ Total (GB) 11 kWh/pd Amand Faessler. Tübingen

Endstand: Soll und Haben: Soll: Auto 40 + Fliegen 28 + Bad-Küche 12 + Heizung 28 + Licht 1 „Kleinigkeiten“ 5 + 15 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

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

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

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

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

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

„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: 19 000 km2 = 140km x 140 km ?? Kühlung, Hochspannungsleitung: 800 kV Photovoltaic: 170 km x 170 km (keine Kühlung) Amand Faessler. Tübingen

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

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

Kostenüber dem Marktwert durch das Stromeinspeisegesetz