Ableitung der Erderwärmung

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Ludo Solberg
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1 Ableitung der Erderwärmung Strahlungsbilanz der Erde als energetische Leistungsbilanz Atmospheric Window: Maßgebliche Größe zur Bestimmung des Einflusses der Energiefreisetzung auf das Klima Quelle: K. E. Trenberth, J. T. Fasullo, and J. Kiehl, 2009: Earth's Global Energy Budget. Bull. Amer. Meteor. Soc., Vol. 90 (3),

2 Der natürliche organische Kohlenstoffkreisprozess Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, die Hauptelemente der fossilen Brennstoffe und des Kohlenstoffkreisprozesses mit den Prozessstufen Photosynthese und Verrottung und den Zwischenprodukten Biomasse, CO 2 und Wasser. 2

3 CO 2 und Vegetation CO 2 + H 2 O + E solar = CH 2 O + O 2 3

4 Abhängigkeiten in der organischen Materie N C O Bestand an organischer Materie H 4

5 Herausbildung der Potenziale an Flora und ihrer Derivate Fauna und fossile Brennstoffe Entwicklung des Sauerstoffgehaltes der Atmosphäre Erste Expansion Flora 2. Erste Expansion Fauna (Erdgas) 3. Erstes Absterben Fauna (Erdöl) und zweite Expansion Flora 4. Erstes Absterben Flora (Steinkohle) 5. Dritte Expansion Flora 6. Zweite Expansion Fauna 7. Zweites Absterben von Flora und Fauna (Braunkohle) Quelle: 5

6 Klima ist die Lage der Erde im labilen Gleichgewicht des Kohlenstoffkreisprozesses Erwärmung Abkühlung CO 2 + H 2 O + E Solar CH 2 O + O 2 Flora Flora, Fauna, fossile Brennstoffe Das Wachstum der Bevölkerung führt durch Einflussnahme auf Flora und Fauna (z.b. Versiegelung, Bebauung, Fisch- und Fleischproduktion usw.) zur Verschiebung des Kohlenstoffkreisprozesses, und damit zum Abbau der Energiepotentiale. 6

7 Entlastung des natürlichen Kohlenstoffkreisprozesses durch Aufbau eines energetischen Kohlenstoffkreisprozesses 7

ermöglicht die chemische Speicherung von Sonnenergie an

8 Erneuerbare gasförmige und flüssige synthetische Kraftstoffe Das SunFire-Verfahren Das SunFire-Verfahren ermöglicht die chemische Speicherung von Sonnenergie an fernen Orten und den Transport zu den Bedarfsträgern. Quelle: SunFire GmbH 8

9 Veredlung von Biomasse durch Vergasung Carbo-V-Verfahren: 3-stufige Vergasung von Biomasse Quelle: CHOREN Industries GmbH 9

Biomassevergasung für die Strom- und Kraftstofferzeugung Alfa-Anlage der Choren Industries (Biomass to Liquid) Umwelt- und Energietechnik Freiberg GmbH 2003: Erste Herstellung erneuerbarer

10 Biomassevergasung für die Strom- und Kraftstofferzeugung Alfa-Anlage der Choren Industries (Biomass to Liquid) Umwelt- und Energietechnik Freiberg GmbH 2003: Erste Herstellung erneuerbarer synthetischer Kraftstoffe aus Biomasse 20 t synthetisiertes Methanol für Brennstoffzellenfahrzeuge 20 t synthetisierter Dieselkraftstoff Produktion der ersten Kraftstoffe aus Kohlendioxid geliefert an VOLKSWAGEN AG und an DAIMLER-CHRYSLER AG Quelle: UET Umwelt-und Energietechnik Freiberg GmbH 10

F&E-Ergebnisse in die industrielle Nutzung durch CHOREN Einsatzstoff:

11 Erneuerbare gasförmige und flüssige synthetische Kraftstoffe Beta-Anlage der Choren Industries Erste industrielle BtL-Anlage Überleitung der F&E-Ergebnisse in die industrielle Nutzung durch CHOREN Einsatzstoff: Holzhackschnitzel Kapazität: t/a Quelle: CHOREN Industries GmbH 11

Brennstoffeinsatz in der deutschen Energiewirtschaft Quantitative Einordnung: Der Anteil von Raumwärme und Warmwasserversorgung am Brennstoffeinsatz verdeutlicht das Potential für die Nutzung der

12 Brennstoffeinsatz in der deutschen Energiewirtschaft Quantitative Einordnung: Der Anteil von Raumwärme und Warmwasserversorgung am Brennstoffeinsatz verdeutlicht das Potential für die Nutzung der thermischen Speicherung als Regelgröße für das Stromnetz. Mechanische Energie 43 % davon etwa die Hälfte für Stromerzeugung Beleuchtung 3 % Raumwärme 26 % Sonstige Prozesswärme 23 % Warmwasser 5 % Brennstoffeinsatz in der deutschen Energiewirtschaft 12

13 Verfahren zur Trocknung wasserhaltiger Brennstoffe Biomasse Quelle:

Braunkohle Technologie IfE/ZRE Leipzig 1990 Anlage der SECV/Australien

14 Veredlung von Braunkohle durch Trocknung DWT-Trocknung von Braunkohle und Klärschlämmen 1980/90 Entwicklung von DWT-Anlage zur Trocknung von Braunkohle Technologie IfE/ZRE Leipzig 1990 Anlage der SECV/Australien gebaut von LURGI, unter Lizenz des Instituts für Energetik, Leipzig 14

15 Prinzip der Pyrolyse Quelle: Thermische Verwertung fester Bioenergieträger, BWK Bd. 59 (2007) Nr. 10, S

16 Prinzip der Torrefaction Quelle: 16

17 Brennstoffe im Thermodynamischen System C-H 2 -O 2 H H 2 O x 0 O O 1 1 Uratmosphäre x 0 C 2 Biomasse Torf CO 2 4 Braunkohle 5 Steinkohle 6 Anthrazit 3 4 x 0 H 5 6 Umwandlung von Kohlehydrat durch Dehydratisierung in Kohle C 17

Effektive Nutzung der Reststoffe aus der Land-, Forst- und Nahrungsmittelwirtschaft durch Veredlung zur Transport- und Lagerfähigkeit Die CarboREN-Technologie Das CarboREN-Verfahren wandelt Biomasse

18 Effektive Nutzung der Reststoffe aus der Land-, Forst- und Nahrungsmittelwirtschaft durch Veredlung zur Transport- und Lagerfähigkeit Die CarboREN-Technologie Das CarboREN-Verfahren wandelt Biomasse durch Abspaltung von Wasser in Kohle. Für die Umwandlung wird die Differenz zwischen Verbrennungswärme und Heizwert erschlossen, so dass keine Heizwertverluste auftreten. Quelle: SunCoal Industries GmbH 18

19 Effektive Nutzung der Reststoffe aus der Land-, Forst- und Nahrungsmittelwirtschaft durch Veredlung zur Transport- und Lagerfähigkeit SunCoal -Produkte Quelle: SunCoal Industries GmbH 19

Kohlevergasung Industrielle Versuchsanlage zur Flugstromvergasung von Braunkohle im GSP 1976/90 GSP Schwarze Pumpe: Flugstromvergasung von Salzkohlebrennstaub

20 Kohlevergasung Industrielle Versuchsanlage zur Flugstromvergasung von Braunkohle im GSP 1976/90 GSP Schwarze Pumpe: Flugstromvergasung von Salzkohlebrennstaub zu Synthesegas Quelle: Archivbild Lausitzer Rundschau Technologie: Deutsches Brennstoffinstitut Freiberg (heute im Technologie-Portfolio bei Siemens und LURGI) 20

21 Verfahrensvergleich Technology Chemical efficiency [%] Thermical + chemical precond. Gasification total Pressure Gasification [bar] O2 demand [t per t biomass, dry ] CO + H2 [m³ per t Biomass, dry ] Relation factor BTL-production A Carbo-V ,152 1 B Pyrolysis + Gasification C Torrefaction + Gasification , D Hydrotherm. Carbonizisation ~ , Quelle: CHOREN Industries GmbH 21

22 Caterpillar-Motorkraftwerk Quelle: UET Umwelt- und Energietechnik Freiberg GmbH 22

23 Substitution von Hüttenkoks durch Reduktionsgas im Hochofenbetrieb (Auftrag von SMS AG) Quelle: Quelle: 23

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