Von der aktuellen Kohlendioxid-Problematik zum MSL Vergaser

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1 Von der aktuellen Kohlendioxid-Problematik zum MSL Vergaser Prof. Dr. Gernot K. Brueck

2 Die Kohlendioxidproblematik Der Ursprung des Lebens - aus mineralischem Kohlenstoff und - Wasserstoff ( durch Aufspaltung des Wasser ) bilden sich an den heißen Schloten die ersten Kohlenwasserstoffe. Später bindet sich noch - Sauerstoff ein und es entstehen die ersten Karbonsäuren - Über die Addition von Ammoniak ( Stickstoff aus der Lufthülle oder aus Stickstoffmineralien [z.b. Chilesalpeter] führt dies zu den ersten Aminosäuren. Als dann auch noch - Schwefel eingebunden wurde, standen alle 20 Aminosäuren zur Verfügung, welche die Bausteine jeden Lebens darstellen.

3 Eine Anmerkung zum Kohlenstoff Jeder Kohlenstoff entstand aus den Supernovae explodierender Sonnen. Aus dem Staub der untergegangenen Sonnensysteme bildete sich auch unsere Welt und der mineralische Kohlenstoff, wie z.b. Graphit oder Karbonatgestein. Jeder Mensch besteht zu ca. 25% aus Kohlenstoff und da nach Avogadro pro Mol C (12gr) 6*10 23 Atome vorhanden sind, versammeln sich damit ca. 1,5*10 26 Kohlenstoff Atome. Damit dürfte jeder Mensch zumindest ein Kohlenstoffatom jeder jemals untergegangen Sonne in sich tragen.

4 Ansammlungen der Organik Der Weg zum Erdöl und Erdgas Die kompletten organischen Abfälle, die über Jahrmillionen zum Meeresboden abgesunken sind, wurden abgedeckt und in Erdschichten eingelagert. Hieraus entstand im Laufe der Zeit Erdöl und gas Der Weg zur Kohle Auf den Landmassen sind es die Holz- und Pflanzenabfälle die sich wiederum in Schichten anlagerten und dann durch den Druck der darüber liegenden Erdmassen zu Kohle wurden.

5 Der Kohlenstoffkreislauf Mit der Entstehung der Pflanzen zuerst im Meer und später auf dem Land begann der CO 2 Kreislauf. Alle Pflanzen synthetisieren ihre gesamte Organik aus CO 2 und Sonnenenergie. Nur das Wasser und die notwendigen Elemente N,P und K werden aus dem Boden gezogen. Der überflüssige Sauerstoff wird abgetrennt und an die Umwelt abgegeben. Abgestorbene Pflanzenteile kompostieren im Erdreich und mineralisieren durch Umwandlung der Organik in CO 2. Die Elemente N,P und K verbleiben als Dünger im Boden. So wird CO 2 von den Pflanzen in Organik umgewandelt und die abgestorbene Organik gibt den Kohlenstoff wieder frei in Form des Kohlendioxids. Aber auch die pflanzenfressenden Lebewesen geben einen großen Teil der aufgenommenen Organik als Atemluft wieder ab.

6 Darstellung des Kreislaufs MS Licence BV

7 Einige Zahlen zur Relativierung Jährliche Sonneneinstrahlung 1,5 * 10^18 Weltenergieverbrauch 1,4 *10^14 Davon 86,5% aus fossilen Energieträgern Entsprechend 0,008% der Sonnenenergie Gesamte Lufthülle ( Stratosphäre ) 15 Mrd. km³ Gesamtvolumen aller Gebäude auf der Welt inkl. Straßen 1650 km³ Entsprechend 0,00001% der Lufthülle

8 Der fortgesetzte Kreislauf MS Licence BV Stabilität Im Laufe der Millionen von Jahren baute sich ein Gleichgewicht auf aus Kohlendioxidaufnahme und Kohlendioxidentstehung. Die Kohlenstoffmenge ist damit hinreichend konstant. Regelung Bei zunehmenden CO 2 Gehalt, z.b. auch aus vulkanischen Aktivitäten, reagiert der Weltorganismus indem mehr Grünmasse produziert wurde. Um dies zu erzeugen bedarf es einer höheren Temperatur zur Beschleunigung der Umsetzungsprozesse. Geringe CO 2 Mengen führen zu einem reduzierten Pflanzenwachstum, aber auch die Temperatur kann abgesenkt werden.

9 Folgen aus dem Verbrauch fossiler Kohlenstoffe wegen erhöhter CO2 Konzentration

10 Der Weg zu alternativen Energien 1. Vermeidung der hohen CO2 Konzentration in der Lufthülle 2. Druck der steigenden Preise für Energie daraus folgt die Hinwendung zu erneuerbaren Energien. I. Windkraftwerke a. nur Stromproduktion b. unvorhersehbare Stromproduktion c. schlechtes Kosten-Nutzen-Verhältnis ( zu teuer ) II. Fotovoltaik a. niedrigste Effizienz mit max. 6,5W/m², real 3W/m² b. nicht grundlastfähig wegen Tag- und Nachtwechsel III. Bio-Energie

11 Herkömmliche Bio-Energie-Systeme Biogas anaerober Prozess = Methangas zu ca. 50% Stickstoffeintrag = Geruch nur max. ca. 60% Nutzung des Gehalts große Mengen organischen Abfalls (> 18MJ/kg) Bioalkohol Gärung = Ethanol ( flüssig ) nur Nutzung von Zucker und Stärke große Mengen organischen Abfalls (>18MJ/kg) Biodiesel Pressung und Extraktion = Öl mittlere Nutzung des Gehalts ( ca. 30%) große Mengen an Presskuchen (>20MJ/kg) Holzgas störanfällig sehr schwaches Gas

12 Der MSL Vergaser MS Licence BV

13 Ergebnisse der Pyrolyse MS Licence BV hohe Effizienz mit ca. 95% Umsetzung einfach Konstruktion = geringe Störanfälligkeit jede Organik kann umgesetzt werden kompakte Bauweise (inkl. Silo ca. 25m²) hohe Betriebsstundenzahl mit ca p.a. Anlagen von 0,6 bis 5MW geringe Betriebskosten ( Strom ca. 25MWh ) automatische Ventilsteuerung variabler Lieferdruck

14 Optimierung von Biogasanlagen Vorhandene Anlagen D (2007) EU (2007) Durchschnittliche elektr. Leistung = 330kW Nutzung der Organik ca. 60% Überschuß p.a. = ca Optimierung mit MSL Vergaser Zusätzliche elektr. Leistung = 200kW Komplett Nutzung der Organik Zusätzlicher Überschuß für den Biogasproduzent = ca !

15 Bei Betrieben kann ein jährlicher Mehrgewinn von insgesamt 0,5 Mrd. generiert werden

16 Ergebnisse der Pyrolyse in Zahlen I Energiegehalt fester Stoffe Holz: ca. 16 MJ/kg = 4,4 kwh/kg (wegen der Luft und Wassereinschlüsse) Stroh: ca. 21 MJ/kg = 5,8 kwh/kg Sonnenblumenkerne: ca. 28 MJ/kg = 7,8 kwh/kg Steinkohle: ca. 30 MJ/kg = 8,3 kwh/kg Abfallkunststoff: ca. 40 MJ/kg = 11,1 kwh/kg Energiegehalt flüssiger Stoffe Bioalkohol: 27 MJ/kg = 7,5 kwh/kg Biodiesel: 37 MJ/kg = 10,3 kwh/kg Benzin: 41 MJ/kg = 11,4 kwh/kg Diesel: 43 MJ/kg = 11,9 kwh/kg Energiegehalt verschiedener Gase

17 Ergebnisse der Pyrolyse in Zahlen II Energiegehalt verschiedener Gase (hierbei muss bewusst sein, dass pro Kubikmeter immer nur 44,6mol eines Gases vorhanden sind (Standarddruck und temperatur vorausgesetzt) Erdgas / Methan 49 MJ/kg oder 28 MJ/m³ = 7,7 kwh/m³ Biogas bei 50% Methan und Rest CO2 = 3,8 kwh/m³ Stadtgas ca. 12,5 MJ/m³ = 3,5 kwh/m³ Holzgas ca. 5 MJ/m³ = 1,4 kwh/m³ MSL Gas von 10 MJ/m³ (2,8 kwh/m³) bis 25MJ/kg (6,9kWh/m³) abhängig vom Brennstoff, Stroh über Sonnenblumenkerne bis zum Abfallkunststoff ( immer in Wasserdampfatmosphäre) Ergebnis der MSL Vergaser liefert verlässlich Gas, wenn die dargestellte Begrenzung akzeptabel ist

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!