Beitrag der Kraftstoffe zur CO 2 -Reduzierung bei Kraftfahrzeugen

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1 Beitrag der Kraftstoffe zur 2 -Reduzierung bei Kraftfahrzeugen Vortrag anlässlich der Abschlussfeier der Kfz-Meisterschüler an der ohentwiel-gewerbeschule Singen 2. März 2007 Prof. Dr.-Ing. Klaus Schreiner TWG Konstanz Bild 1 Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen

2 2 und Klimaänderung Bei der Verbrennung von konventionellen Kraftstoffen in Motoren entsteht immer Kohlendioxid ( 2 ). Dieses 2 ist nach Meinung der Klimaforscher mitverantwortlich an der globalen Erderwärmung. Die Automobilindustrie und die Automobilnutzer müssen ihren Beitrag zur Reduzierung der Klimaänderung leisten. Bild 2 Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen

3 Verursacher der 2 - Emissionen in Deutschland 43,2 Kraft- und Fernheizwerke 13 Privathaushalte übriger Verkehr 24,8 11,9 7,1 Pkw-Verkehr Industrie, Gewerbe, andel Bild 3 Quelle: Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung (DIW) 2004 Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen

4 Freiwillige Selbstver- pflichtung der AEA von Emission in g/km reale Werte 120 Prognose Grenzwerte: Jahr 2008: 140 g/km (ca. 5,3 l Diesel pro 100 km oder 5,8 l Benzin pro 100 km) 2012: 120 g/km Wegen seiner größeren Dichte entsteht bei der Verbrennung von Diesel weniger 2 pro Liter als bei Benzin Bild 4 Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen

5 2 - Emissionen bei Pkws weltweit USA Die europäischen 2 - Grenzwerte gehören zu den strengsten Werten weltweit. 2 -Emission in g/km Kanada hina Kalifornien Australien Japan EU reale Werte Prognose Jahr Quelle: AMS 5/2007 Bild 5 Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen

6 Wege, um die 2 Emissionen von Kfz zu senken Verschiedene Wege, mit denen man die 2 -Emissionen von Kraftfahrzeugen senken kann: Fahrzeuggewicht Erdgas, Wasserstoff Biokraftstoffe ptimierungen an Motoren und Fahrzeugen eue Technik wie beispielsweise ybridtechnik Bild 6 Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen

7 2 - Emissionen und Fahrzeug- gewicht 2 -Emissionen in g/km 100 kg mehr Fahrzeugmasse führen zu einem Mehrverbrauch von ca. 0,5 l / (100 km) im EFZ VW Golf V 1,9 TDI VW Golf V 1,6 FSI Smart ForTwo cdi VW Lupo 3l Porsche 911 arrera BMW 520i Aktuelle Fahrzeuge aus dem europäischen Markt in MB S 500 BMW 318 d Touring pel Astra 1,6 G Toyota Prius VW Touareg V10 TDI Fahrzeugmasse in kg Quelle: Bosch Bild 7 Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen

8 Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen Bild 8 Verbrennung Verbrennung von Kohlen von Kohlenwasserstoff wasserstoff- Kraftstoffen Kraftstoffen Kraftstoff (z.b. etan) Luft ormales Abgas Schadstoffe Stickstoff Sauerstoff Restsauerstoff Stickstoff Kohlendioxid Wasser Kohlenmonoxid unverbrannte Kohlenwasserstoffe wie Methan oder Isopentan Stickoxide wie Ruß

9 Relative 2 -Menge bei der Verbrennung typischer Kraftstoffe etan Propan und Butan Methan etan (dieselähnlich) 100 % Wasserstoff Propan/Butan (Flüssiggas) 89 % Methan (Erdgas) 75 % Relative 2 -Masse pro Energie Wasserstoff 0 % Bild 9 Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen

10 Vergleich von verschiedenen Kraftstoffen hinsichtlich Tankvolumen und Tankgewicht Batterien haben nur ca. 1 % der Energiedichte von flüssigen Kraftstoffen und sind unverhältnismäßig teuer Flüssigkeiten Masse Volumen RME, Diesel Benzin Ethanol Methanol Flüssiggas Erdgas Wasserstoff (flüssig) 20 Wasserstoff (Metallhydrid) 150 Batterie (Blei) 35 Annahmen: Gleiche Reichweite (Pkw-Betrieb) Realistische Wirkungsgrade des Antriebes Angaben zum Kraftstoff einschließlich Tank Quelle: RWT Aachen Bild 10 Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen

11 Ökobilanz mit Well-to to- Wheel- Analysen Die ökologische Bewertung eines Kraftstoffes muss den kompletten Prozess der Kraftstoffgewinnung und umwandlung umfassen. Quelle: Bosch 2005 Bild 11 Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen

12 Ökobilanz mit Well-to to- Wheel- Analysen 2 -Gas (Wind), Brennstoffzelle 2 -Gas (olz), Brennstoffzelle 2 -Gas (Erdgas), Brennstoffzelle flüss. 2 (Erdgas), Brennstoffzelle Die regenerative Gewinnung von Wasserstoff ist die 2 -günstigste Form der Energieversorgung. G (Erdgas), tto-ybrid G (Erdgas), ttomotor Diesel, Diesel-ybrid Benzin, tto-ybrid Diesel, DieseImotor Benzin, ttomotor Well-to-Tank Tank-to-Wheel Bild Emissionen in g/km Quelle: EUAR 2004 / Bosch 2005 Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen

13 Kosten der 2 - Reduktion bei Kraft- fahrzeugen 2 -Emission in g/kwh Benzin / Diesel Methanol (Erdgas) - 2 (Erdgas) TL (Kohle) Benzin / Diesel inkl. Steuern G (Erdgas) 100 G- 2 (Wind) G- 2 (solarthermisch) G- 2 (Photovoltaik) 0 0 G- 2 (Wasserkraft) 0,05 0,15 0,3 0,5 250 / t 2 ) 500 / t 2 ) 750 / t 2 ) Kraftstoffherstellkosten in /kwh Bild 13 Quelle: Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen

14 erstellungs- pfade ver- schiedener Kraftstoffe Aus verschiedenen Rohstoffen können die unterschiedlichsten Kraftstoffe hergestellt werden. Bild 14 Quelle: Bosch 2005 Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen

15 2 - Kreisläufe ffener 2 -Kreislauf Geschlossener 2 -Kreislauf Beim offenen 2 -Kreislauf wird das 2 im Motor produziert, das die Pflanzen vor Jahrmillionen aus der Atmosphäre entnommen haben. Beim geschlossenen 2 -Kreislauf mit Biokraftstoffen verkürzt sich diese zeitliche Differenz auf wenige Monate. Bild 15 Quelle: Volkswagen AG Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen

16 Kraftstoffe aus Biomasse Biomasse: holzartig oder Biogas oder Energiepflanzen Wärme und Strom Kraftstoffe Biodiesel (RME), Pflanzenöl (PÖ) Methanol Ethanol Sun-Fuel (BTL) Wasserstoff Erdgas- Substitut (SG) Dimethylether (DME) Aus Biomasse können ganz unterschiedliche Kraftstoffe hergestellt werden. Bild 16 Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen

17 Sunfuel: Kraftstoff aus Biomasse Zurzeit werden neben horen weitere Sunund Synfuelanlagen errichtet: horen: t / Jahr (BTL) Malaysia/Shell: t / Jahr (GTL) Qatar/hevron (2009): 6 Mio t / Jahr (GTL) Qatar/Shell (2010): 4 Mio t / Jahr (GTL) Lubmin/Greifswald (?): (BTL) horen Industries (Sachsen): Kooperation von Volkswagen und Daimlerhrysler Quelle: AMS 19/2003; D; TP 30/2005; MTZ 10/2005 Bild 17 Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen

18 erstellung von Bioethanol aus Weizen Produktion von jährlich m 3 Bio- Ethanol aus Tonnen Weizen in Zeitz (Sachsen-Anhalt): 1: Weizen 2: Weizenschrot 3: Zugabe von Wasser und Enzymen 4: Zucker (Glukose) 5: Zugabe von efe 6: Bio-Ethanol und 2 7: Entzug von Wasser durch Rektifikation Stoffwerte im Vergleich: Benzin Ethanol eizwert: 42,9 26,8 MJ/kg eizwert: 32,2 21,2 MJ/l ktanzahl: Dichte: 0,75 0,79 kg/l Luftbedarf: 14,7 9,0 Bio-Ethanol hat eine korrosive Wirkung. Deswegen muss das Kraftstoffsystem geändert werden. Bild 18 Quelle: AMS 4/2006 Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen

19 Kosten der 2 - Reduktion bei Kraft- fahrzeugen 2 -Emission in g/kwh Benzin / Diesel Methanol (Erdgas) - 2 (Erdgas) TL (Kohle) Benzin / Diesel inkl. Steuern G (Erdgas) Ethanol RME Rapsöl Biogas BTL G- 2 (Wasserkraft) 0,05 0,15 0,3 0,5 250 / t 2 ) BTL: Biomass-to-Liquid G- 2 (Wind) 500 / t 2 ) G- 2 (solarthermisch) 750 / t 2 ) G- 2 (Photovoltaik) Kraftstoffherstellkosten in /kwh Die kostengünstigste Variante zur 2 -Einsparung bei Kraftstoffen ist die Verwendung von Erdgas. Mit Biokraftstoffen der 2. Generation und regenerativ erzeugtem Wasserstoff lässt sich am meisten 2 einsparen. Quelle: Bild 19 Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen

20 Ökobilanz mit Well-to to- Wheel- Analysen 2 -Gas (Wind), Brennstoffzelle 2 -Gas (olz), Brennstoffzelle 2 -Gas (Erdgas), Brennstoffzelle flüss. 2 (Erdgas), Brennstoffzelle BTL (olz), Diesel Ethanol (Zuckerrüben), tto RME (Raps), DieseI GTL (Erdgas), Diesel G (Erdgas), tto-ybrid G (Erdgas), ttomotor Diesel, Diesel-ybrid Benzin, tto-ybrid Diesel, DieseImotor Benzin, ttomotor Well-to-Tank Tank-to-Wheel Bild Emissionen in g/km Quelle: EUAR 2004 / Bosch 2005 Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen

21 Kraftstoff- strategie von Volkswagen Bild 21 Quelle: Volkswagen AG 2003 Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen

22 Einige weitere Gedanken zu Kraftstoffen Wenn man den kompletten Dieselbedarf Deutschlands durch heimischen Biodiesel abdecken möchte, wären 2/3 der Landesfläche durch Rapsfelder bedeckt. (Quelle: UFP) In Mexiko haben sich Anfang 2007 die Preise für Tortilla in wenigen Wochen verdoppelt, weil der Bedarf an Mais für die erstellung von Bioethanol gestiegen ist. (Quelle: Süddeutsche Zeitung) Weltweit werden bei der Erdölförderung riesige Mengen an Erdgas abgefackelt. Die Menge entspricht 25 % des weltweiten Dieselbedarfs. (Quelle: Shell) Die erstellkosten für Sunfuel (BTL) werden ca. 1 EUR pro Liter betragen. (Quelle: Shell) Es ist effizienter, ausheizungen von eizöl auf Erdgas umstellen und das frei werdende eizöl für den mobilen Einsatz verwenden, als Fahrzeuge auf den Betrieb mit gasförmigen Kraftstoffen umzurüsten. (Quelle: Umweltbundesamt) Bild 22 Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen

23 Zusammen- fassung Die notwendige drastische Reduzierung der 2 - Produktion durch den Straßenverkehr lässt sich nur durch ein Bündel von Maßnahmen erreichen. Am effektivsten ist der Wechsel zu kleineren und leichteren Fahrzeugen. Weiterhin ist eine ptimierung der Fahrzeuge, der Motoren, der Antriebstechnik und der Kraftstoffe notwendig. Die Speicherung von elektrischer Energie für rein elektrisches Fahren ist im mobilen Einsatz nahezu unmöglich. Flüssige Kraftstoffe sind für den mobilen Einsatz deutlich besser geeignet als gasförmige Kraftstoffe. Die Verwendung von Wasserstoff ist nur dann ökologisch sinnvoll, wenn er regenerativ hergestellt wird. Die Speicherung in Fahrzeugen ist aber immer schwierig, egal ob das Fahrzeug einen Wasserstoffmotor oder eine Brennstoffzelle verwendet. Durch Biokraftstoffe kann ein weitgehend geschlossener 2 -Kreislauf erreicht werden. Bild 23 Vortrag an der ohentwiel-gewerbeschule in Singen

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