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

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 AbraumAbfälle 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, 253-264, (Werte für 2002)

Energieversorgung der Zukunft der Beitrag der Chemie* Gesellschaft Kunden Endverbraucher Bürger Politik NGOs Forschung Medien Kraftstoffe konventionell Biofuels Wasserstoff nicht konventionell Speicherung stofflich Batterien, Supercaps stat. Stromspeicher Effizienz Beleuchtung Supraleiter Leichtbau Schaumstoffe Strom Solare Systeme Brennstoffzellen Thermoelektrik Kraftwerkstechnik Sonne, Wind, Wasser, Fossile Träger, Biomasse, Kernkraft Primärenergien Voraussetzungen Werte Lebensstile Zeitachse Kosten Wissen Dialog natürliche Grenzen Produktionsprozesse Verbund Katalyse Prozessführung Wärme Kollektoren Bereitstellung Nutzung *Positionspapier des Koordinierungskreises Chemische Energieforschung 2007 der DBG, Dechema, DGMK, GDCh, GVC und des VCI

Energieversorgung der Zukunft der Beitrag der Chemie* Gesellschaft Kunden Endverbraucher Bürger Politik NGOs Forschung Medien Kraftstoffe konventionell Biofuels Wasserstoff nicht konventionell Speicherung stofflich Batterien,Supercaps stat. Stromspeicher Effizienz Beleuchtung Supraleiter Leichtbau Schaumstoffe Strom Solare Systeme Brennstoffzellen Thermoelektrik Kraftwerkstechnik Sonne, Wind, Wasser, Fossile Träger, Biomasse, Kernkraft Primärenergien Voraussetzungen Werte Lebensstile Zeitachse Kosten Wissen Dialog natürliche Grenzen Produktionsprozesse Verbund Katalyse Prozessführung Wärme Kollektoren Bereitstellung Nutzung *Positionspapier des Koordinierungskreises Chemische Energieforschung 2007 der DBG, Dechema, DGMK, GDCh, GVC und des VCI

IPCC: Key Mitigation Technologies and Practices – chemierelevante Auswahl heute verfügbar 2030 kommerziell Energie Transport Gebäude Industrie Landwirt- schaft Forstwirt- Abfall Effizienztechnologien, Kohle  Gas (Kernkraft,) EE, CCS CCS, fortschrittliche EE (z.B. PV und Solar) Biokraftstoffe 2.Generation, Elektro- und Hybridfahrzeuge, neue Batterien, effizientere Flugzeuge Hybridfahrzeuge, Biokraftstoffe Beleuchtung, Kühlung, Isolierung, alternative Kühlflüssigkeiten, Rück-gewinnung von HFCs Integrierte Solarbauweise, intelligenter Verbund Energierückgewinnung, Recycling, Materialsubstitution, „Advanced energy efficiency“, CCS für Zement, NH3 und Fe, inerte Elektroden für Al Energiepflanzen, verbesserte Dünger, Wiederherstellung degradierter Flächen, Energieeffizienz „Improvements of crops yields“ Auf-, Rückforstung, optimierte Abfallverbren-nung, Biomasse als Roh- und Brennstoff Fortschrittliche Boden und Wald-analytik (z.B. „remote sensing“) Methan aus Deponien, optimierte Abfall-verbrennung, Kompostierung, Abwasser-management, Recycling und Abfallminimierung Optimierte Methanoxidation („biocovers, biofilters“) Nach: IPCC Fourth Assessment Report Working Group III, Summary for Policymakers, 04.05.07

Hebelwirkung der Chemie auf Branchen, die vom Klimawandel betroffen sein werden Natur 1) Doppelte Gewinner Bauwirtschaft und verwandte Branchen Maschinen-bau, Elektro-technik Land- und Forst-wirt-schaft Erneuer- bare Energien Chemie Auto- industrie Energie-wirtschaft fossile Energie- träger Baustoffe Papier Metall Textil Markt 2) Doppelte Verlierer Quelle: Deutsche Bank Research, „Klimawandel und Branchen: Manche mögen´s heiß!“, 04.06.07, www.dbresearch.de. Graphik Seite 29 auf chemierelevante Branchen reduziert, Definition der Dimensionen S.6 1) Natur: klimatisch-natürliche Dimension, 2) Markt: regulatorisch marktwirtschaftliche Dimension

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

Energieverbrauch der Chemie in Deutschland Effizienz Ideen Chemie Kunden Gesellschaft Energieverbrauch der Chemie in Deutschland Quelle: VCI Energien: Chemiewirtschaft in Zahlen 2006, S. 68-71 Rohstoffe: Fakten.Analysen.Perspektiven Chemie 2006, S.13 (runde Prozentangaben Jahreszahlen nicht angegeben)

Energie und Chemische Industrie Mineralöl 36% Kohle 24% Kernenergie 13% Erdgas 23% Erneuerbare 5,3% Primärenergieverbrauch 100% Nichtenergetischer Verbrauch 8% Chemie ~5% Umwandlungsverluste Eigenverbrauch Energiesektor 28% 2005: 14464 PJ Endenergieverbrauch 64% 100% Industrie 17% Verkehr 18% Haushalte 19% Gewerbe, Handel, Dienstleistungen 10% Chemie 3% 5% 27% 29% 29% 16% Prozentzahlen Verbrauch: Energieflussbild Deutschland 2005, AGEB Prozentzahlen Energien: AGEB 2006

Chemie und Klimaschutz in Deutschland „Die deutsche Chemie ist Spitzenreiter beim Klimaschutz. Um über 30 Prozent hat sie ihre CO2-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: 1990  2012: 91,2 Mio t CO2-eq  50- 46 Mio t CO2-eq

Bayer: HCl-Elektrolyse mit Sauerstoffverzehrkathoden Effizienz Ideen Chemie Kunden Gesellschaft Bayer: HCl-Elektrolyse mit Sauerstoffverzehrkathoden Cl2 H2 Brenn- stoff- zelle O2 Strom Cl2 H2 H+ 2 Cl- 2H+ HCl O2 HCl Cl2 H+ 2 Cl- H2O 2H+ Anode 2HCl  Cl2 +2H+ +2e- Kathode 2e- +2H+  H2 Gesamt 2HCl  Cl2 +H2

Bayer: HCl-Elektrolyse Sauerstoffverzehrkathoden im Verbund CO2 H2 Stromerzeugung im Kraftwerk verringert Elektrolyse mit Sauerstoff-verzehrkathoden O2 Gas, Kohle H2-Bedarf im Verbund anders gedeckt „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 Photo der neuen Anlage in Brunsbüttel mit freundlicher Genehmigung von Bayer

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[CO2-eq]: 3,9 Mio t Wasser: 1,2 Mio m³/d (438Mio m³) Energieeinsatz: 87 PJ [3,0 Mio t SKE] davon Erdgas 54,8 PJ Kohle 18,1 PJ Flüssigbrennstoffe 2,5 PJ Abfall 0,3 PJ Andere (z.B. H2**) 0,9 PJ Strom (Zukauf) 16,7 PJ Dampf aus Abwärme 7,5 PJ Abzüglich Verkauf Dampf 12,3 PJ Kälteenergie 1,3 PJ BASF in Ludwigshafen 2006*** Produkte: 9,1 Mio t Abfälle: 0,01Mio t Emissionen****: 0,02 Mio t CO2-eq: 10,4 Mio t Entwicklung des Energiebedarfs und der Treibhausgasemissionen PJ CO2-eq 2000: 178 9,7 2004: 150 5,6 Bayer 97 4,2 Lanxess 53 1,4 2005: 87 3,9 *Bericht erscheint alle 2 Jahre; ** Wasserstoff aus der Elektrolyse; ****Emissionen Luft, *** Rheinpfalz, 23.03.07

Mögliche Hebelwirkung für die Chemie Effizienz Ideen Chemie Kunden Gesellschaft Mögliche Hebelwirkung für die Chemie Weltweit gibt es 7887 industrielle Emissionsquellen mit jeweils mehr als 0,1 Mio t CO2 pro Jahr1). Strom, Raffinerien, Eisen & Stahl, Petrochemie, Bioethanol, Bioenergie andere Jährliche Gesamtemission 13466 Mio t CO2 Effizienzsteigerung: 5%  Einsparung: ~700 Mio t 1) IPCC 2001: IPCC-CCS_standardpresentation_final.ppt Energieeinsparung durch Bayer-Materialien: Kühlschrankisolierung: 11 Mio t CO2 Gebäudeisolierung: 80-175 Mio t CO2 Nachhaltigkeitsbericht, S.38 BASF: Technologiesprung in die nächste Lichtgeneration BASF-Kurzbericht 2006, Thema OLED-Forschung, S. 20-21

Beleuchtung: Tradition und Lebensstil

Beleuchtung: Technologie und modernes Design

MOFs – ein neuer Weg zu Gasspeichern Effizienz Ideen Chemie Kunden Gesellschaft MOFs – ein neuer Weg zu Gasspeichern 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 Beispiel: K = Zn4O6+ S = Terephthalat K S Energierelevante Anwendungen: Speicherung von Wasserstoff Speicherung von Methan Entschwefelung von Erdgas CO2-Entfernung aus Biogas

Elektrochemische MOF-Synthese DC- - M ++ H2 DCH2 M ++ MOF Elektrochemische MOF-Synthese am Beispiel eines zweiwertigen Metalls und einer Dicarbonsäure: Anode: Metall (M) + Dicarbonsäure (DCH2)  M++DC- - Kathode: 2H+  H2 MOF Metal- Organic Framework BASF, DAS 103 55087, 2005

Regenerativer Wasserstoff Kraftstoff oder Kraftstoffkomponente? Biomasse ist „notorisch wasserstoffarm“. 2 CHxOy x -CH2- + y CO2 Sonne Strom aus regenerativen Quellen Elektrolyse CH1,4O0,7 -0,7 H2O +H2 -CH2- +2H2  CH4 Kraftstoffe Biogas-erzeugung Biomasse CH4 + CO2 H2 Biofuels 1. Generation Biofuels 2. Generation Kraftstoffalternativen H2 EtOH,Biodiesel… Synfuels MeOH CH4

Die Rolle des Wasserstoffs: Chancen für Katalyse und Elektrochemie Photoelektro-(bio)katalyse Elektrokatalyse Electrochem. Engineering Sonne Elektrolyse Biogas-erzeugung Biomasse CH4 + CO2 H2 H2-Speicher Biofuels 2. Generation Kraftstoffalternativen Fuel Cell (Elektro)katalyse Synfuels MeOH CH4

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

Einige Stromspeichersysteme Typus Pumpspeicherkraftwerk Druckluftspeicher Stationäre Batterien: H2/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 0,000002 MW

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

Schema der NAS-Batterie Gas Tight Seal (TCB -- thermal compression bonding) high efficiency ( > 80%) due to Beta Alumina tube Sulfur electrode design Insulator (alpha-Alumina) High durability ( > 10 a) due to Corrosion protection layer Sulfur electrode design Sodium Safety Tube High energy density due to Cell properties and design Beta-Alumina Sulfur Electrode Intrinsic safety due to Incorporation of safety tube Sulfur Housing (with corrosion protection layer) Quelle: NGK Insulators Ltd., Nagoya, Japan

Der größte deutsche Stromspeicher Typus Pumpspeicherkraftwerk Druckluftspeicher Stationäre Batterien: H2/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 0,000002 MW Unser Kraftfahrzeugpark (45 Mio PkW): 90000 MW

Das Auto als Strompuffer? Ankündigung auf der Konferenz: „Alternative Propulsion Systems for Automobiles“, am 15/16.05.07, in Berlin: Toyoto intensiviert seine Forschung an Plug-in-Hybriden. (VDI-Nachrichten 25.05.07) Kohle Gas Kernkraft Verbraucher Industrie Haushalte Verkehr, Infrastruktur Handel & Gewerbe Landwirtschaft Stationäre Strom- speicher Smart Grid PHEV als Puffer PHEV: Plug-In Hybrid Electric Vehicle Wind Photovoltaik Wasser Biomasse FCV als Kraftwerk H2 FCV: Fuel Cell Vehicle J.J. Romm, Der Wasserstoff-Boom, Wiley-VCH, Weinheim 2006

Das Batterie-Auto als Strompuffer? 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 25.08.07 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 13.08.07 Kohle Gas Kernkraft Verbraucher Industrie Haushalte Verkehr, Infrastruktur Handel & Gewerbe Landwirtschaft Unter Stromern – Elektromobile kommen Neue Energie, Juli 2007, Titelstory S. 22-43 S. 4 „Batterie ist der entscheidende Kostenfaktor“, Interview mit Wolfgang Steiger, Chef der Antriebsforschung bei VW. Er sagt: Dem Elektroantrieb gehört die Zukunft. Stationäre Strom- speicher Smart Grid Wind Photovoltaik Wasser Biomasse Elektro-Smart für London Rheinpfalz 22.08.07 Nun thront unter den Sitzen eine Batterie, die etwa 80000 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. PEV als Puffer 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 24.08.07 PEV: Plug-In Electric Vehicle

Die Grenzen unserer Möglichkeiten Natürliche Grenzen1): 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? Effizienz Ideen Chemie Kunden Gesellschaft Effizienz Ideen Chemie Kunden Gesellschaft Effizienz Ideen Chemie Kunden Gesellschaft Wirtschafliche, politische und technologische Grenzen: Kosten, F&E-Politik, Entwicklungsstand, regionale Gegebenheiten, Gesetze… Ethische Grenzen: Fairness, Verantwortung, Nachhaltigkeit, Sustainable Development, Bewahrung der Schöpfung….

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. Benzin statt Brot Financial Times Deutschland 11.09.07 Uno befürchtet Aufstand der Armen. www.ftd.de/unruhen B A D C Anspruch Verteilung A B C D D) Welt-bevölkerung C) Energie-angebot B) Autofahrer A) Erneuerbare Energien

WBGU: Energiewende zur Nachhaltigkeit1) 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“

Verteilung des Energieaufkommens 5 t RÖE/Kopf Bevölkerung Transforma- tionsländer faire Energieversorgung Energieeffizienz Industrie- länder 2000 Entwicklungsländer 6 Mrd Hauptkonkurrenten für das Auto um Energie: Stromverbrauch Wohnen Essgewohnheiten Wasser/Nahrung restlicher Verkehr t RÖE/Kopf 3 9 Mrd Entwicklungsländer 2050 Industrie- und Transformati-onsländer 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

Biomasse: Grenzenloses Potenzial? Stuttgarter Zeitung, 13.04.07 Regenwälder müssen Palmölplantagen weichen Umweltschäden durch die Nutzung nachwachsender Rohstoffe Ökobilanz fällt nur unter bestimmten Bedingungen positiv aus Rheinpfalz 05.08.06 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. Neue Zürcher Zeitung, 02.05.07 Brasilien setzt auf Biotreibstoff-Boom Ungenügende Rahmenbedingungen für Umwelt, Soziales und Markt Financial Times Deutschland 19.04.07 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, 14.05.07 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.

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-Studie1) Financial Times Deutschland 05.07.07 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 CO2-Emissionen errechnen sich Subventionen von 165$ bis 4520$. Neue Zürcher Zeitung 12.09.07 über die OECD-Studie über Biokraftstoffe 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 17.08.07 1)EMPA, Schweiz: Ökobilanz von Energieprodukten: Ökologische Bewertung von Biotreibstoffen Schlussbericht, 22.05.07, 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 2007-

Erzeugung alternativer Kraftstoffe heute in den USA Hydrogen Input Output Delta electrolysis 1,4 kWh 1 kWh -40% power generation (coal) 3 kWh -200% total 4,2 kWh -320% Ethanol corn 38 MJ/kg 27 MJ/kg wood 42 MJ/kg -56% Biodiesel sunflower 81 MJ/kg 37 MJ/kg -118% canola 61 MJ/kg -65% soybean 49 MJ/kg -32% Zum Vergleich Erdöl: 100% Mineralöle 85% Produkte: 10% Delta: -5% Daten nach AGEB: Energieflussbild Deutschland Raffinerien 6,6 billion people; 3,7 billion malnourished 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 25.-28.09.07

Verfügbare Biomasse in Tonnen trockene Biomasse tdm nachwachsende Biomasse gesamt 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? 170 Mrd tdm3)/a ?? Ernährung konventioneller Verbrauch2) alternative Energien Green Chemistry heute genutzt: 6 Mrd t1) in Zukunft für Menschen nutzbar ?? 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

Biomasse – Primärenergie – Endenergie die Wirkungsgradkette Ablauf der Biomassegewinnung 1) Anbau Konfektionie-rung Umwandlung in Endenergien Wirkungsgrad 30-70% „Primär- Energie“ Transporte Förder-prozesse Ernte Trocknung Konservierung Für 1 GJ „primäre“ Bioenergie müssen ca. 2 GJ Biomasse wachsen End- Energie Lagerung Energieeinsatz und Masseverluste Für 1 GJ End- energie müssen ca. 4 GJ Biomasse wachsen Biomasse Anbau Ernte Konfektion. Trocknung Lagerung Transporte Aus technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Gründen wird nur ein Teil der Biomasse geerntet Zum Vergleich: Weltweiter Energiefluss heute2) Primärenergie (100%) Endenergie (75%) 1) M. Kaltschmitt, H. Hartmann, Energie aus Biomasse, Springer Verlag, Heidelberg 2001, Kap. 5-7 2) K. Heinloth, Die Energiefrage, Viehweg Verlag, Braunschweig, 2003, S. 91

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

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

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!