Werkstoffe für effiziente Energiespeicherung

Transkript

1 SS Beispiele physikalischer Grundverfahren Grundverfahren mechanisch elektrisch und thermisch Umformung Energie mechan. Pendel Uhr Generator 2 elektrisch Elektro- Transmotor formator 3 thermisch Stirling-Motor Thermoeffekt MHD-Gener. 4 chemisch Verbrennungsmotor Brennstoff- zelle 5 Kernenergie 6 Strahlung Strahlungsdruck Reibung Verlustwärme 1. Hauptsatz Reaktionswärme Kernreaktion Fotozelle Absorption Fotoreakion Umformung Transport Speicherung 1 mechanisch begrenzt Rollen + pot./kin. E. + 2 elektrisch sehr gut Kabel ++ Kondensator - 3 thermisch schlecht Fernwärme o Isoliergefäß + 4 chemisch gut Rohre ++ Behälter ++ 5 Kernenergie nur über 3 Risiko - - Risiko Strahlung begrenzt Transmission + schlecht - - Elektrolyse Beschleuniger Plasma Elektrolum. chemische T-Emission Reaktion 2. Haupt- Chemosatz lumineszenz Kern- Spalt- g-strahlung umwandlung produkte Fluoreszenz VDI-Innovationklima Index ( ) Umwelttechnik 26,1 Energietechnik 2,6 Nanotechnik 16,9 Biotechnologie 13,8 Fahrzeugtechnikl 6,1 Mikrosystemtechnik 4,4 Medizintechnik 3,4 Automatisierung 3,2 opt. Technologien 3,2 Haustechnik 1,5 Andere, Anteil (%) 1,61% 12,9% 18,7% Stromerzeugung Netznutzung Messung Konzessionsabgabe Ökosteuer EEG-Abgabe Mehrwertsteuer 9,68% 1,3% 4,84% 41,9% Anteil Kosten. Gesamtkosten 15 Cent/kWh

2 SS Anteile der Regerativernergien 26 Biomasse Wärme 44,5 biogene Kraftstoffe 9,8 Windenergie 16,1 Wasserkraft 11,4 Solarthermie Fotovoltaik Geothermie 1,8 1,1 1, Anteil (%) Regenerative Energie in Anteil (TWh) Steigerung 25-6 (%) Anteil (TWh) Summe Bioenergie Wind Wasser solar Geothermie

3 Stromhandel 1996 (effiz. Energienutz. 1 - Energie allgemein Europ. Gasverbund (Effiz. Energienutzung 1- Energie allgemein) Werkstoffe für effiziente Energiespeicherung SS 211 Frankreich Dänemark Schweiz Irland Österreich Spanien Portugal Griechenland Finnland Belgien Luxemburg Schweden Norwegen Niederlande Großbritanien Italien Stromhandel 1996 [1 9 kwh] 3 Umrechnung Energie Einheit W kw kcal/ kcal/ kp PS en s h m/s 1 W=1 1,1 2,39,86,12,136 J/s kw 1 1, , , ,69 kcal/s 1 1,16 1,16 2,8 1,119,158 kcal/h ,81 9,81 2,34 8,43 1,133 kp m/s PS 736,736, Anteil [%] Erdgasversorgung in Erdgas in Deutschl. (Effiz. Energienutz. 1 - Energie allgemein) Maßeinheiten (Prognose) DK/GB N NL Rußland Inland Verbrauch 1996: m 3 21: m 3 1 Ws = 1 J (1 cal = 4,166 Ws) ab verboten 1 kwh = 3,6 MJ 1 kg SkE = 29,3 MJ (Steinkohleeinheiten) 1 kg Rohöleinheit (RÖE) = kj = 11,63 kwh 1 m 3 Erdgas = kj = 8,816 kwh 1 barrel Öl = 159 L Abkürzungen: 1 3 k kilo 16 3 M mega 1 9 G giga 1 12 T tera 1 15 P peta 1 18 E exa Europäischer Gasverbund 1997 Verbrauch je Einwohner 1989 [ t RÖE] Energieverbrauch Welt (Effiz. Energienutzung 1 - Verbrauch) Bevölkerung (1 9 Menschen) spez. Energieverbrauch (kwa/kopf) Gesamtenergieverbrauch Bevölkerung (TWa) mittlerer Verbrauch Welt Kanada Norwegen Schweden Australien DDR Niederlande Belgien/Lux. UdSSR Finnland BR Schweiz Frankreich GB Österrreich Japan Dänemark Italien Spanien China Entwicklung Energieverbrauch und Weltbevölkerung Gesamtverbrauch Bevölkerung kwa/kopf Quelle: Hering et al.: Phys. Techn. Taschenbuch, VDI-Verlag, Düsseldorf 1995

4 Förderung/Verbrauch Gas 92 (Effiz. Energienutzung - Vorräte) Werkstoffe für effiziente Energiespeicherung SS Primärenergieverbrauch in ,4% 14,7% 35% 8,76% Mineralöl Naturgas Steinkohle Braunkohle Kernenergie Wasserkraft Sonstige 1,6% 12,6% Anteile Energie D 1995 (Effiz. Energienutzung - Verbrauch) Anteile 17,3% Anteile in % Energieverbrauch in Haushalte und Kleinverbraucher Industrie Verkehr Förderung/Verbrauch [1 6 t RÖE] Förderung und Verbrauch von Gas in der Welt Förderung Verbrauch ehem. UdSSR Kanada Niederlande Indonesien Großbritannien Algerien Saudi-Arabien Mexiko Norwegen Japan Frankreich Italien Energieverbrauch D (effiz. Enernutzung 1 - Energieverbrauch) Quelle: VDI-Nachrichten Nr.46 (1995) S5

5 Förderung/Verbrauch Uran 92 (Effiz. Energienutzung - Vorräte) Werkstoffe für effiziente Energiespeicherung SS 211 Förderung und Verbrauch von Stein- und Braunkohle in der Welt , Förderung/Verbrauch [1 6 t] China ehem. UdSSR Indien Australien Südafrika Polen Großbritannien 4 Nordkorea 242 ehem. UdSSR ehem. CSFR Steinkohle Braunkohle Polen Griechenland Australien Türkei Bulgarien Kanada Förderung Stein/Braunkohle 92 (Effiz. Energienutzung - Vorräte) Förderung und Verbrauch von Uran in der Welt 1992 Förderung/Verbrauch [1 3 t] ,9 9,4 7,9 3 2,7 2,7 2,62,7 2,3 2,1 1,4 1,8 1,7 1,7 Kanada Niger Kasachstan Usbekistan Rußland Australien Frankreich Manibia Südafrika 7 Japan Förderung Verbrauch 3,5 2,4 1,6 1,4 1,3 Großbritannien Ukraine Schweden Südkorea Gasreserven in Europa Weltweite Gasreserven: 133 Tm (= 1,53 EkWh) 3 Gasreserven Europa (Vorlesung effiz. Energienutzung) aus: VDI Nachrichten , S. 21 nach Ruhrgas Preis [DM/t SKE] Importkohle deutsche Kohle Entwicklung Kohlepreis Kohlepreis (effiz. Energienutzung - Vorräte) Weltweite Energievorräte und -reserven Quelle: BGR, Vorrat [Mrd. t SKE = 29,3 EJ] Ölschiefer, Teersand Erdöl Erdgas Braunkohle Steinkohle Energievorrat (effiz. Energienutzung - Vorräte)

6 SS Edelmetalle, Preisentwicklung Quelle: Quelle: Wikipedia Quelle:

7 SS andere Emissionen CH 4 durch Energieumwandlung erzeugte Emissionen CO 2 1% 5% 11% CO 2 CO 2 CH 4 + N 2 O 15% 29% Zusammensetzung Luft (Vol.-%): FCKW 2% 1% CH 4 Kraftwerke Wärme&Transport Erdgasförderung chem. Produkte Landwirtschaft Urwald CO2 Urwald CH4 Stickstoff 78,9 Ursache CO2-Emission (Efiz. Energienutzung - Auswirkungen) Sauerstoff 2,95 Argon,93 Kohlendioxid,33 Neon,16 Helium,52 Krypton,11 Wasserstoff, Entwicklung CO 2 -Emissionen nach Regionen OECD ehem. UdSSR+Osteuropa Rest Welt Xenon,8 Anteil [%] Entwicklung CO2-Emission (Effiz. Energienutzung - Auswirkungen) Transmission CO 2 Transmission Wasserdampf Temperaturänderung von 1974 bis 1993 ( C) Quelle: dkrz/mpi f. Met./VDI-Nachrichten , S. 23

8 SS 211 Erhöhung der Bodentemperatur bis 285. A: keine Veränderungen, D: gezieltes Gegensteuern (Enquete-Kommission Deutscher Bundestag) 8 Durch Meeresspiegelanstieg gefährdete Küstenzonen in Europa (Enquete-Kommission Deutscher Bundestag)