Energierohstoffe. Themen. Globale Bedeutung Situation Schweiz Gesamtressourcen Uran Wasserkraft Geothermie. Rohstoffe der Erde.

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1 Energierohstoffe Rohstoffe der Erde Werner Leu 4. Nov Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 1 Themen Rohstofftypen Globale Bedeutung Situation Schweiz Gesamtressourcen Uran Wasserkraft Geothermie Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 2 1

2 Definition Energierohstoffe Natürlich vorkommende Stoffe, die die Grundlage bilden für die Gewinnung von Energie in jeder Form (thermisch, elektrisch, mechanisch). Erdöl Erdgas Kohle Teersande/Ölschiefer Gashydrate Kernbrennstoffe Wasserkraft Sonne Wind Geothermie Biomasse Fossile Erneuerbare Auch Primärrohstoffe für andere Produkte Unkonve entionelle Neue Energiequellen (z.b. Wasserstoff etc.) Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 3 Bedeutung der Energierohstoffe Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 4 2

3 Ohne Energie läuft heute gar nichts mehr!!!! Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 5 Übung Schätze Endenergieverbrauch Schweiz heute (in %): Erdölbrennstoffe (Heizöl etc. ) Treibstoffe (Benzin, Kerosin ) Elektrizität Gas Erneuerbare (Wind, Sonne, Geothermie) Rest (Kohle, Fernwärme, Holz, Abfälle ) 22.0 % 33.1 % 23.5 % 12.3 % 1.3 % 8.8 % Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 6 3

4 Energieverbrauch Schweiz Bundesamt für Energie : nie zuvor wurde in der Schweiz mehr Energie verbraucht als im Jahr 2008 absolute Rekordmenge + 4.1% wegen kalter Witterung wegen positiver Wirtschaftsentwicklung wegen anhaltendem Bevölkerungswachstum Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 7 Endenergieverbrauch Erneuerbare Fernwärme Elektrizität Gas Erdöltreibstoffe Erdölbrennstoffe Kohle Abfälle Holz (BFE 2008) Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 8 4

5 Brutto Netto Energie Schweiz (BFE 2008) Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 9 Energiemix USA (nach Press & Siever 2001) Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 10 5

6 Masseinheiten Energievergleiche Der Energieverbrauch wird in in Terajoules (TJ) angegeben = 0,2778 GWh = 0,2778 x 10 6 kwh). Die einzelnen Energieträger werden dabei nach folgendem Schlüssel umgerechnet: Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 11 Energiefluss Schweiz 2007 Abfälle/Kohle Haushalte 28.2% Rohöl Import Erdölprodukte Gas Industrie 19.9% Dienstleistung 15.9% Kernbrennstoff Wasserkraft Elektrizität Verkehr 34.5% Erneuerbare (BFE 2008) Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 12 6

7 Gesamtressourcen Energierohstoffe Erde Stehen wir vor einem Kohle-Uran Zeitalter? Gesamtressourcen Reserven Ressourcen (nach Press & Siever 2001) (nach Press & Siever 2001) Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 13 Energierohstoffe - Wie lange?? Die Gesamtressourcen der wichtigsten heute genutzten Energieträger sind endlich!!! Prognosen wie lange die Gesamtressourcen global ausreichen werden von folgenden Faktoren bestimmt: Menge Konsum/Verbrauch Förder- und Nutzungstechnologie Politik (Siehe auch Skript der 2. Vorlesung Rainer Kündig) Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 14 7

8 Globaler Energieverbrauch Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe (Wikipedia 2008) 15 Energiemix: Global Schweiz Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 16 8

9 Szenarien Reichweite (BGR 2003) Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 17 Beispiel: Peak Oil Peak (Oil & Gas Journal 2007) Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 18 9

10 Beispiel: Peak Oil Peak Öl (nach AAPG/Geopower 1997) Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 19 Versorgungslücke Strom Schweiz ab 2020? (Sonnenklar 2005) (AXPO 2006) Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 20 10

11 Szenarien.. aber Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 21 Kernbrennstoff - Uran/Thorium Verbrauch Vorkommen Lagerstättentypen Abbau Probleme Rabbit Pit, Kanada Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 22 11

12 Kernenergie: U-Verbrauch nach Regionen t U Jahresverbrauch der 440 Kernkraftwerke weltweit = tu (2006) >> 150 kg U/Kraftwerk/Jahr Asien- Pazifik Europa-Eurasien Nordamerika (abgeändert nach BP 2008) Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 23 Uran - Verbrauch (Quelle: Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 24 12

13 Uran - Produktion (Quelle: Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 25 Uran - Ressourcen (Quelle: Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 26 13

14 Uran: Bauwürdigkeit - Lagerstättentypen Bildungsprozesse: siehe Vorlesung Prof. Chr. Heinrich (Manuskript 2.8.8) Lagerstättentypen: Dislordanzlagerstätten (Athabasca-District, Canada) Brekzienlagerstätte (Olympic Dam, Auastralien) Sandsteinlagerstätten (Wind River Basin, Wyoming) Konglomeratlägerstätten (Witwatersrand, RSA) magmatische Lägerstätten (Rössing, Namibia) Disseminierte/Ganglagerstätten i i tätt (M.Central/Erzgeb.) Calcrete-Lagerstätten (Yelirrie, Westaustralien) Bauwürdigkeitsgrenze: Gehalt an U 3 O 8 > 0.2% (Abbau bergmännisch) Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 27 Uran: Abbau Wyoming, USA Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 28 14

15 Beispiel Abbau Sandsteinlagerstätte Uran-Sandsteinlagerstätte Königstein/Sachsen (Abbau , 18 ktu) (Pohl 2005) Lösungsbergbau (oder in-situ Laugung, kann auch wirtschaftlich sein bei Urangehalten < 0.15%) Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 29 U Exploration neu wieder in Schweiz Pechblende-Mineralisierung auf Schieferungs- und Kluftflächen, sporadisch. In Muskovit-Chloritgneisen der Bernhard-Decke und im Aiguille-Rouge Massiv. Salvan Martigny Isérables %, nicht zusammenhängend (Gilleron et al. 1988) Kanadische Firma AuroValis erhält 2008 drei Konzessionen im Unterwallis Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 30 15

16 Probleme Nutzung Uran/Thorium Strahlenbelastung Mitarbeiter Strahlenbelastung Umgebung (Abraumhalden, Aquifere etc.) Verwahrung/Abschluss stillgelegter Bergwerke Entsorgung radioaktiver Abfall (Nagra etc.) Abbau (Tagbau) in sensiblen Gebieten Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 31 Erneuerbare Energien Wasserkraft Geothermie Sonne Wind Biomasse Island Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 32 16

17 Wasserkraft Island Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 33 Global genutzte Rohwasserkraft Mio. toe Asien- Pazifik Afrika-Mittl. Osten Europa-Eurasien Süd-Zentral Amerika (BP 2008) Nordamerika Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 34 17

18 Wasserkraft - Potenzial ( Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 35 Kraftwerkstypen Speicherkraftwerk Pump-Speicherkraftwerk Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 36 18

19 Kraftwerkstypen Laufwasserkraftwerk Gezeitenkraftwerk Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 37 Potenzialnutzung - Limiten Die Kapazität der Wasserenergie könnte weltweit um das fünffache ff gesteigert werden (Neubau, effizientere Anlagen) Situation Schweiz: 506 Wasserkraftwerke produzieren 55% des erzeugten Stroms (Kaum Steigerung möglich, Restwassermengen!). Oft wären die Neuanlagen nicht in der Nähe des Verbrauchers (Wirtschaftlichkeit). Die Umweltverträglichkeit muss fallweise betrachtet werden (z.b. umstrittenes Drei-Schluchten-Projekt in China). Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 38 19

20 Geothermie Stromproduktion Wärmenutzung Anwendungsmethoden Island Island Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 39 Informationsquellen Geothermie Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 40 20

21 Geothermische Energie «Geothermische Energie» auch als Erdwärme bezeichnet ist die in Form von Wärme gespeicherte Energie unterhalb der Erdoberfläche. Im Erdinnern sind immense Wärmemengen gespeichert, deren Ursprung grösstenteils in der Zerfallsenergie natürlich radioaktiver i Isotope liegt. 99 % sind heisser als 1000 C 0,1 % sind kühler als 100 C (Geopower Basel AG) Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 41 Stromproduktion mit Geothermie Schweiz (BFE 2003) Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 42 21

22 Direkte Wärmenutzung mit Geothermie Die Schweiz ist bei der direkten Wärmenutzung an vorderster Front! ( ) (Rybach et al. 2000) Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 43 Nutzungsmethoden Geothermie Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 44 22

23 Erdwärmesonde - Erdwärmeregister (BFE 2003) Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 45 Erdwärmesonden Schweiz Über Anlagen in Betrieb, 2005 Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 46 23

24 Geostrukturen - Energiepfähle/Schlitzwände (BFE 2003) Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 47 Tiefe Aquifere / Thermalwässer / Tiefe EWS (BFE 2003) Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 48 24

25 Nutzung warmer Tunnelwässer (BFE 2003) Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe 49 Stimulierte tiefe Geothermie - Stromproduktion Rohstoffe der Erde ( L) - Energierohstoffe (GeoPower 2007) 50 25

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