Zukunft Erde, Energie heute und morgen Ein Ausblick

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1 Zukunft Erde, Energie heute und morgen Ein Ausblick Prof. Volkmar Bleicher, Transsolar Energietechnik GmbH, Stuttgart - München - New York 1 Energie- und CO 2 -Verbrauch, CO 2 -Entwicklung Treibhauseffekt Global warming! CO 2 -Ausstoß Bild 1: Die Frequenz von Unwetterkatastrophen hat sich in den letzten 30 Jahre vervierfacht Bild 2: Historic Atmospheric CO 2 concentration in Mauna Loa, Hawaii

2 Bild 3: Weltenergieverbrauch

3 Bild 4: Energieanstieg innerhalb 10 Jahren ( ) Quelle: OECD/IEA, Energy Balance von Nicht-OECD Ländern und OECD Ländern 1.1 Entwicklung bedeutet Energieanstieg Bild 5: Nach 2020 wird der größte Teil an CO 2 -Emissionen aus den Entwicklungsländern kommen

4 Bild 6: CO 2 -Emissionen pro Person, IEA 2006 Bild 7: Status der Standards (Quelle: Busch 2000)

5 1.2 Wohin führt der Weg? Wohlstand gegen CO 2 -Ausstoß Bild 8: CO 2 -Ausstoß einzelner Länder Tafel 1: Primärenergieverbrauch nach Energieträgern Deutschland in Petajoule (PJ=10 15 ) Energieträger Mineralöl 5'499 5'577 5'381 5'286 5'214 5'106 Steinkohle 2'021 1'949 1'927 2'010 1'940 1'841 Braunkohle 1'550 1'633 1'663 1'639 1'647 1'596 Naturgase 1) 2'996 3'158 3'157 3'201 3'280 3'309 Kernenergie 1'851 1'868 1'798 1'801 1'823 1'779 Wasser- und Windkraft 2) 4) Sonstige 3) Gesamtverbrauch 14'401 14'679 14'427 14'460 14'408 14'236 Anteile in % Energieträger Mineralöl Steinkohle Braunkohle Naturgase 1) Kernenergie Wasser- und Windkraft 2) 4) Sonstige 3) % 12.5 % 4.2 % 1) Erdgas, Erdölgas, Grubengas 2) Windkraft ab ) u.a. Brennholz, Brenntorf, Klärschlamm, Müll, sonstige Gase sowie Außenhandelssaldo Strom 4) incl. Fotovoltaik Quelle: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen, Stand: Dezember 2006

6 2 Szenario für CO 2 -Reduktion 2.1 Reduktion des Energieverbrauchs Effizienzsteigerung - regenerative Systeme Behaglichkeit Bild 9a: U-Wert, Temperatur, g-wert, Lichttransmission, Direktstrahlung, Transparenz, Frischluft, Schallschutz Bild 9b: Temperatur, Farbe (Lichtreflexion), Oberflächenbeschaffenheit (gespachtelt, Metall, Beton, Holz, Teppich), Raumakustik Bild 9c: Farbe (Lichtreflexion), Transparenz, Schallschutz

7 2.1.3 Standortanalyse outside temperature < 10 C wind rose: Typical Meteorological Year boston_ma_ v_wind >0 m/s v_wind >3 m/s v_wind >6 m/s v_wind >9 m/s 300 v_wind >12 m/s west observation range: -100 C< Tamb <10 C 180 heigth: 10 m; wind velocity profile exponent: 0.22 outside temperature > 10 C wind rose: Typical Meteorological Year boston_ma_ v_wind >0 m/s v_wind >3 m/s 500 v_wind >6 m/s v_wind >9 m/s 300 v_wind >12 m/s west observation range: 10 C< Tamb 180 heigth: 10 m; wind velocity profile exponent: 0.22 Bild 10: Standortanalyse m/s N Bild 11: Standortanalyse

8 m/s N Detail 3 Downdraft and redirection of the air flow due to high building Section for the next figure Bild 12: Standortanalyse Bild 13: Standortanalyse

9 2.2 Effizienzsteigerung 40 % Effizienzsteigerung Bild 14: Szenario für Energiereduktion 2.3 Szenario für CO 2 -Reduktion regenerative Systeme Bild 15: Geothermie

10 Bild 17: Photovoltaik Transparenz, Farbe Bild 18a: Standard Photovoltaik Zelle Bild 18b: Farbige PV Zelle Bild 18c: Transparente Zellen Bilder 18d-f: Semitranspartente Zellen Bild 18e Bild 18f

11 2.4 Solarkraftwerke Bild 19: Parabolrinnenkraftwerk (Foto Scholl) Bild 20: Fresnellinsen

12 2.5 Windenergie Bild 21: Windenergie 2.6 Thermische Kollektoren Bild 22: Thermische Kollektoren 2.7 Biomasse Bild 23: Biomasse

13 3 Projekt: Essen Design School Bild 24: Design School, Essen (Foto: SANAA) Ziele: Sichtbeton (Innen und Außen) Sichtbeton fugenlos Fassade tragende Struktur weitgehend stützenfrei keine dicke Außenwand Lösungen: aktive Dämmung Nutzung vorhandenes Grubenwasser Entwicklung Bauteiltemperierung in BubbleDecke (Reduzierung Deckengewicht)

14 Bild 23: Grubenwasser Bild 26: Schacht 1/2/8

15 3.1 Aktive Dämmung Bild 27: Aktive Dämmung Innen Außen Temperaturverlauf Feuchteverlauf Bild 28: Temperatur- und Feuchteverlauf Es kommt zur Kondensatbildung zwischen den Schichten Dämmung und Wand. Die Kondensatmenge (16 g/m², Verdunstungsmenge 30 g/m²) liegt unter dem Höchstwert der DIN 4108 von 500 g/m². Innen Außen Temperaturverlauf Feuchteverlauf Bild 29: Temperatur- und Feuchteverlauf In der gesamten Schichtenfolge tritt keinerlei Kondensat auf. Es handelt sich um eine bauphysikalisch einwandfreie Konstruktion.

16 Bild 30: Bild 31: Aktive Dämmung Bild 32: Entwicklung einer BubbleDecke mit Bauteiltemperierung

17 Bild 33: Cobiax-Decke mit Bauteilaktivierung Bild 34: Cobiax-Decke mit Bauteilaktivierung

18 Bild 35: (Quelle: SANAA) Bild 36: Innenansicht Design School, Essen Bild 37: Außenansicht Design School, Essen

19 Bild 38: Detail Außenansicht Design School, Essen Bild 39: Detail Innenansicht Design School, Essen

20 4 Fazit 4.1 Energieversorgung - morgen Der Anstieg der Bevölkerungszahlen und des Wohlstands und des damit verbundenen CO2-Anstiegs muss zum Umdenken in der Energiefrage führen. Die Energieversorgung von morgen sollte folgende Aspekte berücksichtigen: - Reduktion des Energieverbrauchs - Effizienzsteigerung - regenerative Energiesysteme Die zukünftige Energieversorgung muss durch einen optimierten Mix von regenerativen Energien sichergestellt werden. Lokale Gegebenheiten müssen berücksichtigt werden. Städtebauliche Dichte ist wichtiges Kriterium. Autor Prof. Dipl.-Ing. Volkmar Bleicher TRANSSOLAR Energietechnik GmbH Stuttgart - München - New York Curiestraße 2 D Stuttgart Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) bleicher@transsolar.com Hochschule für Technik Stuttgart University of Applied Sciences Schellingstraße 24 D Stuttgart volkmar.bleicher@hft-stuttgart.de