Ressourceneffizienz:

Transkript

1 3. Wissenschaftstag der Metropolregion Nürnberg Amberger Congress Centrum, 26. Mai 2009 Ressourceneffizienz: Herausforderung für Forschung und Entwicklung Prof. Dr.-Ing. Martin Faulstich Dipl.-Ing. Markus Köglmeier Sachverständigenrat für Umweltfragen, Berlin Lehrstuhl für Rohstoff- und Energietechnologie, TU München ATZ Entwicklungszentrum, Sulzbach-Rosenberg

2 Ressourceneffizienz: Herausforderung für F&E Wir über uns Wissenschaftszentrum Straubing Lehrstuhl für Rohstoff- und Energietechnologie, TU München Straubing Î Î ATZ Entwicklungszentrum Verfahren und Werkstoffe für die Energietechnik Sulzbach-Rosenberg Î Sachverständigenrat für Umweltfragen Berlin Î

3 Ressourceneffizienz: Herausforderung für F&E Inhaltsübersicht Ressourceneffizienz als Herausforderung Innovationen als Schlüssel Beispiele aus der Region Zusammenfassung und Ausblick

4 Ressourceneffizienz: Herausforderung für F&E Inhaltsübersicht Ressourceneffizienz als Herausforderung Innovationen als Schlüssel Beispiele aus der Region Zusammenfassung und Ausblick

5 Ressourceneffizienz als Herausforderung Rohstoffverfügbarkeit Reichweite von nichtregenerativen Energierohstoffen Erdöl Erdgas Reserven Reserven + Ressourcen Uran Steinkohle Braunkohle Jahre Quelle: BGR, IW 2008

6 Ressourceneffizienz als Herausforderung Klimawandel Entwicklung der globalen Durchschnittstemperatur Quelle: Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). "Climate change 2007

7 Ressourceneffizienz als Herausforderung Treibhausgasreduktion Politische Ziele Erwärmung auf 2 C begrenzen Emissionen reduzieren IPCC EU D USA %* % - 40% %* %* %* - 80% * Für Industrieländer

8 Ressourceneffizienz als Herausforderung Rohstoffverfügbarkeit Reichweite ausgewählter Metalle Blei 20 Zink 22 Tantal 29 Kupfer 31 Reserven Cadmium 34 Wolfram 39 Nickel Jahre Quelle: IW, 2008

9 Ressourceneffizienz als Herausforderung Rohstoffverfügbarkeit Reichweite ausgewählter Metalle in Jahren (statisch) Blei 20 Cadmium 34 Zink 22 Wolfram 39 Tantal 29 Nickel 44 Kupfer 31 Quelle: IW, 2008

10 Ressourceneffizienz als Herausforderung Rohstoffverfügbarkeit Reichweite ausgewählter Mineralien Baryt 25 Zirkon 33 Fluorit 44 Bentonit 120 Reserven Phosphat 122 Kaolin 210 Kalisalz Jahre Quelle: IW, 2008

11 Ressourceneffizienz als Herausforderung Rohstoffverfügbarkeit Reichweite ausgewählter Mineralien in Jahren (statisch) Baryt 25 Phosphat 122 Zirkon 33 Kaolin 210 Fluorit 44 Kalisalz 269 Bentonit 120 Quelle: IW, 2008

12 Ressourceneffizienz als Herausforderung Rohstoffverfügbarkeit Kriterien zur Risikobewertung Reichweite Regionale Konzentration Unternehmerische Konzentration Ersetzbarkeit Rohstoff Reichweite 3 Länder 3 Unternehmen Substitution [a] [%] [%] Platin Nein Molybdän Nein Zinn 20 80,6 39,5 Ja Quelle: IW, 2008

13 Ressourceneffizienz als Herausforderung Effizienz und Innovationen sind der Schlüssel Energieverbrauch in MWh/Person/Jahr Ressourcenverbrauch in Mg/Person/Jahr 99,8 51,6 13,0 22,7 4,3 2,7 Quelle: Sustainable Europe Research Institute, , US Energy Information Administration, International Energy Annual, 2005

14 Ressourceneffizienz: Herausforderung für F&E Inhaltsübersicht Ressourceneffizienz als Herausforderung Innovationen als Schlüssel Beispiele aus der Region Zusammenfassung und Ausblick

15 Innovationen als Schlüssel Ressourceneffizienz Ansatzpunkte Funktion Lebensdauer Design Ressourcen - effizienz = Rohstoffe Energie Wasser Nutzen maximieren Aufwand minimieren Nutzen Aufwand Material Personal Wartung

16 Innovationen als Schlüssel Ressourceneffizienz Produktivitäten im verarbeitenden Gewerbe Arbeitsproduktivität Materialproduktivität Energieproduktivität Quelle: Statistisches Bundesamt 2002

17 Innovationen als Schlüssel Definition Ökologische Wirksamkeit von Umweltinnovationen Geringe Marktdurchdringung, Nischenmärkte Nationale / globale Marktdurchdringung Radikale Innovation MITTEL STARK Inkrementelle Innovation SCHWACH MITTEL Quelle: Jänicke 2008

18 Innovationen als Schlüssel Inkrementelle Innovationen Entwicklung Kraftwerkswirkungsgrad Quelle: SPG CS 4

19 Innovationen als Schlüssel Inkrementelle Innovationen 1,5 Entwicklung Energieeffizienz PKW Relative Änderung gegenüber ,4 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 96 kw (2007) 1863 cm 3 (2007) 173 g CO 2 /km (2006) 6,694 l/100km (2006) Leistung Hubraum Verbrauch spez. C02-Emissionen SRU/UG 2008/Abb. 3-4; Datenquelle: Europäische Kommission 2006f, S. 12; ACEA 2008; BMU o. J.

20 Innovationen als Schlüssel Inkrementelle Innovationen Entwicklung der Beleuchtung in Großbritannien 1800 =1,0 für alle Indizes. Quelle: Fouquet und Pearson 2006.

21 Innovationen als Schlüssel Definition Ökologische Wirksamkeit von Umweltinnovationen Geringe Marktdurchdringung, Nischenmärkte Nationale / globale Marktdurchdringung Radikale Innovation MITTEL STARK Inkrementelle Innovation SCHWACH MITTEL Quelle: Jänicke 2008

22 Innovationen als Schlüssel Radikale Innovationen Biomassse: Nutzungsoptionen Rohstoffe Nahrungsmittel Energie Reststoffe Stoffe

23 Innovationen als Schlüssel Radikale Innovationen Biomassse: Energieerträge pro Hektar von NaWaRo Getreide Kraftstoff (Ethanol) Schwankungsbereiche Raps Kraftstoff (Diesel) Biogas Strom ohne Wärme (Mais) KUP Kraftstoff (BtL) Biogas Kraftstoff (Mais) Biogas Strom KWK (Mais) KUP Wärme (Verbrennung) KUP = Kurzumtriebsplantagenholz Energieertrag in [GJ/ha] Quelle: verschiedene Studien

24 Innovationen als Schlüssel Radikale Innovationen Elektromobilität η η η KFZ (Verbrennungsmotor) Gas Kohle Öl AKW Raffinerie Tankstelle E-Netz Kraftwerk KFZ (Elektromotor) Sonne Biomasse Ölförderung Wind Wasser

25 Innovationen als Schlüssel Radikale Innovationen Interkontinentales Stromnetz Quelle:

26 Innovationen als Schlüssel Steuerungsinstrumente Europäischer Emissionshandel Quelle:

27 Innovationen als Schlüssel Steuerungsinstrumente Japanisches Top-Runner-Programm Einsparungen Energie-Effizienzstandards für 21 Produktgruppen Orientierung am effizientesten Produkt am Markt 78% 83% 23% 55%

28 Ressourceneffizienz: Herausforderung für F&E Inhaltsübersicht Ressourceneffizienz als Herausforderung Innovationen als Schlüssel Beispiele aus der Region Zusammenfassung und Ausblick

29 Beispiele aus der Region Rohstoffe Urban Mining Quelle: Deponierter Hausmüll: 960 Mio. Mg Fe- + NE-Metalle: 32 Mio. Mg Quelle: Deponierter Klärschlamm: 10 Mio. Mg Phosphat: 1 Mio. Mg Quelle: Regierung der Oberpfalz Deponierte Eisenschlacke: 50 Mio. Mg Zink: Mg; Blei: Mg Quelle: Gebaute Infrastruktur: Menge??? Rohstoffpotenzial:???

30 Beispiele aus der Region Wasser Dezentrale Wasserkreisläufe DeSa/R (Hans Huber AG)

31 Beispiele aus der Region Energie Kleinfeuerungsanlage für Getreide und Stroh Förderpartner:

32 Beispiele aus der Region Regionale Netzwerke - ForLayer Entwicklung innovativer Schichten zur Verschleißreduktion Sprecher: Professor Martin Faulstich Diplom-Physiker Holger Kukla Professor Manfred Geiger 5 Forschungsinstitute 21 Industriepartner 6 Teilprojekte Laufzeit: 3 Jahre Gesamtkosten: 4,250 Mio EUR Förderquote: 47 % HybriLay TP1 Spritzen TP2 Composite TP3 TP6 Mehrlagen TP5 Presshärten TP4 DiaFol Werkzeughersteller Beschichter Anwender

33 Beispiele aus der Region Regionale Netzwerke - ForEta FORSCHUNGSVERBUND ENERGIEEFFIZIENTE TECHNOLOGIEN UND ANWENDUNGEN Einrichtung im Rahmen des "Klimaprogramms Bayern 2020 Forschungspartner Wissenschaft, kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) BEREITSTELLUNG Energiebereitstellung, insbesondere durch Kraft-Wärme- oder Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung EFFIZIENZ Maßnahmen zur Effizienzsteigerung in Produktionsprozessen SPEICHERUNG Wärmespeichertechnologien und -systeme Sprecher Prof. Dr.-Ing. Martin Faulstich, Lehrstuhl für Rohstoff- und Energietechnologie, TU München

34 Ressourceneffizienz: Herausforderung für F&E Inhaltsübersicht Ressourceneffizienz als Herausforderung Innovationen als Schlüssel Beispiele aus der Region Zusammenfassung und Ausblick

35 Zusammenfassung und Ausblick Zusammenfassung Ressourcen knapp Ressourceneffizienz dringlich Inkrementelle Innovationen hilfreich Radikale Innovationen notwendig Regionale Netzwerke Innovationsmotor

36 Zusammenfassung und Ausblick Modelle für Morgen Analyse und Information Bildung und Kooperation Leasing statt Kauf Information statt Materie Innovationsoffene Langzeitprodukte Zeitlose Designklassiker

37 3. Wissenschaftstag der Metropolregion Nürnberg Amberger Congress Centrum, 26. Mai 2009 Ressourceneffizienz: Herausforderung für Forschung und Entwicklung Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!