Siedlungsabfälle. Pflanzenöl. Bioethanol. Heizöl. Biogas. Kohle. Strom. Bioabfälle. Wärme. Holz&Stroh. Motor Generator Gasturbine - Generator

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Lorenz Hertz
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1 Motor Genertor Gsturbine - Genertor Kohle eizöl Anlgen Erdgs der kleinen Krft Wärme Strom Kopplung Pflnzenöl Siedlungsbfälle zur technischen Entwicklung Pflnzenöl olz Bioethnol Erdgs eizöl Kohle Biogs Brennstoff & Stroh KWK - Aggregt Biobfälle Ein Überblick Bioethnol Wärme Biogs olz&stroh Dmpfturbine - Genertor Brennstoffzelle Stirling - Motor Bild 1

2 Einführung Umweltprobleme Versorgungsprobleme Inhlt Anlgen zur Stromerzeugung Konventionelles Krftwerk Zentrle Krft Wärme Kopplung Klein Krft Wärme Kopplung Gesetzliche Förderrichtlinien Klein KWK Technologien Verbrennungsmotor Gsturbine Dmpfmotor Stirlingmotor Brennstoffzelle Ökologische Bewertung Ökonomische Bewertung Ausblick Bild 2

3 Einführung Umwelt- und Versorgungsproblemtik Primärenergie Kohle Erdöl Erdgs Urn Sekundärenergie Strom eizöl Krftstoffe Probleme Erderwärmung (O 2 ) Sommersmog (NO X, ) Feinstub (PM) Begrenzte Verfügbrkeit Energiepreise Unsichere Versorgung Lösungs - Ansätze Sprsmer Umgng mit Energie Effiziente Energienutzung Regenertive Energien Bild 3

4 Einführung Globle Anteile n O 2 Emissionen in der Atmosphäre Verbrennung von Biomsse < 1% Anthropogene - O 2 - Emissionen 3,5% Boden 27% Vegettion 27% Anthropogen 3,5% Energieerzeugung 25,9% Forstwirtschft 17,4% Verkehr 13,1% Ozene 41,5% Wohnen / Arbeit 7,9% Industrie 19,4% Quelle: UNO-Weltklimrt Lndwirtschft 13,5% Abfll / Abwsser 2,8% Bild 4

5 O 2 - Gehlt in der Atmosphäre 400 Einführung 380 O 2 - Konzentrtion [ppm] Quelle: UNO-Weltklimrt Jhr Bild 5

6 Bild 6 A Kohle Erdöl Erdgs oronen : = 0,5 : 1 Decn : = 2 : 1 Methn : = 4 : 1 Verhältnis und O 2 Bildung fossiler Brennstoffe O 2 O 2 O 2 Einführung

Einführung Sttische Reichweite für Primärenergien

Nchgewiesene und und vermutete Vorräte, Vorräte,

7 Einführung Sttische Reichweite für Primärenergien b 2000 Kohle Erdöl Erdgs Urn Sonne Geothermie Jhre Sicher verfügbre und und wirtschftlich gewinnbre gewinnbre Vorräte Vorräte Nchgewiesene und und vermutete Vorräte, Vorräte, derzeit derzeit nicht wirtschftlich nicht wirtschftlich gewinnbr gewinnbr Quelle: ASUE Bild 7

Einführung Weltweite Erdölproduktion 1930-2050 Mx.

8 Einführung Weltweite Erdölproduktion Mx. Förderung zwischen erwrtet Konventionelles Erdöl (inkl. sehr geringer Anteil n Schweröl) Quelle: Munck, FAL Brunschweig Bild 8

9 Einführung Entwicklung der Rohölpreise heute Rohöl Öl Bild 9

Anlgen zur Stromerzeugung Konventionelles Krftwerk 58%

Übertrgungsverluste 40% Gesmtnutzung 40% Nutzenergie

Investitionskosten - Beliebige Stndortwhl Nchteile -

10 Anlgen zur Stromerzeugung Konventionelles Krftwerk 58% Umwndlungsverluste Primärenergie 100% 2% Übertrgungsverluste 40% Gesmtnutzung 40% Nutzenergie Vorteile - Große Leistungen - Spezifisch niedrige Investitionskosten - Beliebige Stndortwhl Nchteile - Niedrige Wirkungsgrde - ohe Emmisionen - Wärmeuskopplung erfolgt kum Bild 10

Anlgen zur Stromerzeugung Zentrle Krft Wärme

100% 79% Gesmtnutzung 6% Übertrgungsverluste

Energie 50% Fernwärme Vorteile - Einfche

11 Anlgen zur Stromerzeugung Zentrle Krft Wärme Kopplung 15% Umwndlungsverluste Primärenergie 100% 79% Gesmtnutzung 6% Übertrgungsverluste ( 1% elektrisch, 5% Fernwärme ) 29% el. Energie 50% Fernwärme Vorteile - Einfche Stndortwhl - Niedrige Investitionskosten Nchteile - ohe Übertrgungsverluste - Leitungsnetze usgedehnt und teuer - Reserveleistung notwendig Bild 11

12 Anlgen zur Stromerzeugung Klein Krft Wärme Kopplung Primärenergie 100% 10% Umwndlungsverluste 90% Gesmtnutzung 30% el. Energie Vorteile Dezentrles KWK - oher Gesmtwirkungsgrd - Verbruchernhe Stromerzeugung - Kurze Leitungsnetze - Überschubre Technik 60% Nutzwärme Nchteile - Sommerbetrieb - Instndhltung, Wrtung - Brennstofflgerung Bild 12

13 Gesetzlicher Rhmen Gesetzliche Förderrichtlinien Krft Wärme Kopplung Gesetz (KWKG April 2002) - Ziel: Erhltung, Modernisierung und Ausbu von Klein KWK Anlgen - Zuschläge z. B. für Klein KWK Anlgen bis 50 kw el. von 5,11 ent / kwh Erneuerbre Energien Gesetz (EEG August 2004) - Ziel: Nchhltige Energieversorgung mit regenertiven Energien - Steigerung des Anteils n erneuerbren Energien 12,5% bis 2010 und 20% bis Gesetzlich geregelte Zuschläge Bild 13

14 Klein KWK - Technologien Kohle eizöl Erdgs Motor Genertor η e,ges = % Gsturbine - Genertor η e,ges = % Strom Siedlungsbfälle olz Bioethnol Pflnzenöl Erdgs eizöl Kohle Biogs Brennstoff & Stroh Pflnzenöl Bioethnol Biogs olz&stroh η e,ges = % KWK - Aggregt Wärme η e,ges = c. 85 % η e,ges = c. 85 % Dmpfmotor Genertor Brennstoffzelle Stirling - Motor Bild 14

15 Auswhl Kriterien für eine Klein KWK Anlge Klein KWK - Technologien Stndortfrge Investitionskosten Abnhmegrntie Festgelegter Preis Wirtschftlicher Nutzen Klein - KWK - Anlge Ökologischer Nutzen Einfche ndhbbrkeit Sichere Brennstoffversorgung Bild 15

16 Klein KWK - Technologien Überblick zur Technik der Strom erzeugenden eizung (Se) KWK Technik Verbrennung Dmpfexpnsion Brennstoffzelle Interne Verbrennung externe Verbrennung Gs turbine Verbrennungs Motor Stirling Motor Dmpfturbine PEM / SOF Bild 16

17 Ökologische Bewertung O 2 Emissionen von Stromerzeugungssystemen KWK - Systeme Quelle : GEMIS Bild 17 Brunkohle-Krftwerk Steinkohle-Krftwerk Erdgs GUD-Krftwerk Erdgs GUD KWK 50 MW Erdgs BKW 5kW Fotovoltik Wsser-Krftwerk Biogs BKW 500kW TG - Emissionen/ O2-Äquivlent [g/kwh]

18 Ökonomische Bewertung Bild 18

19 Ökonomische Bewertung Verkufte Geräte [1000 Stk.] Verkufte Geräte Umstz Umstz [Mio. ] Jhr Bild 19

20 Ausblick Quelle : Europen ommission ommunity reserch Europen SmrtGrids technology pltform Bild 20

21 Kontkt Prof. Dr.- Ing. L. Petry Leiter Zentrum Forschung und Entwicklung Fchgebiet Energieversorgung / Regenertive Energien Tel. : Mobil : Mil : petry@eit.h-d.de Prof. Dr.- Ing. D. Ueberschär Fchgebiet Verbrennungskrftmschinen Tel. : Mil : ueberscher@h-d.de ochschule Drmstdt rdtring Drmstdt Bild 21

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