Energie - Exergie. Wie verschwendet man etwas das nicht weniger werden kann? Einführung in die Umweltwissenschaften VO WS 2012/13

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1 Energie - Exergie Wie verschwendet man etwas das nicht weniger werden kann?

2 Inhalt: Einleitung Energie aus der Umweltperspektive Energiedienstleistungen Vision einer 2000W Gesellschaft Analyse des IST - Zustands: Nachfrage und Angebot Umwelteinflüsse Route zur grünen Energie Kohlenstofffrei & nachhaltig Zusammenfassung

3 Energie = Fähigkeit Arbeit zu leisten? Biologische Notwendigkeit Soziales Thema Volkswirtschaftliche Ware Physikalisches Fundament Ökologische Relevanz? Einleitung

4 Physikalische Begriffe Welcher Energieverbrauch (im Jahr) ist größer? P=90W P=2200W Energiedienstleistungen

5 Vision einer 2000W Gesellschaft Österreich hat Haushalte zu statist Personen Der nationale, jährliche Energieumsatz (Bedarf) beträgt 1450PJ. D.h : J/HH im Jahr 180GJ/EW : ( ) 5500W pro Person (2010). Positive Effekte der Reduktion auf 2000W? Weniger Geld für Energie, mehr Geld für (soziale,..) Belange? Maxime des Wirtschafts-(Gewinn) wachstums! Umweltrelevanz? Reduktion der Umweltbelastung bei der Erschließung, Förderung und Transport fossiler Brennstoffe. Schadstoffemissionen und Abfälle werden drastisch verringert. Welche Wege gibt es diesen Wert auf 2000W zu reduzieren OHNE die Lebensqualität zu verringern? Energiedienstleistungen

6 Der österreichische Haushalt (400GJ/a) 17GJ/a Quelle: Energiedienstleistungen Elektr. Strom ist keine Primärenergie Quelle: Statistik Austria

7 Primärenergie - Endenergie - Nutzenergie (Dienstleistung) Wasser: c v =4.18kJ/(kg.K), T 80K Quelle: V. Quaschning, Regenerative Energiesysteme Energiedienstleistungen

8 2000W/EW Utopie oder wegweisend? 2000W Gross Domestic Product = Brutto National Produkt Energiedienstleistungen

9 Globaler IST -Zustand 2000W Energiedienstleistungen

10 Primärenergiequellen Quelle: BP Statistical Review of World Energy % fossile Brennstoffe Energiedienstleistungen

11 Emissionen Quelle: V. Quaschning, Regenerative Energiesysteme Energiedienstleistungen

12 Verbrauch 1toe = 41.9GJ Quelle: BP Statistical Review of World Energy 2012 Energiedienstleistungen

13 Verteilung (Bsp. Erdgas) Quelle: BP Statistical Review of World Energy 2012 Energiedienstleistungen

14 Energieangebot Thermodynamischer Betrachtung: Energie ist eine Zustandsgröße, die im Ersten Hauptssatz der Thermodynamik eingeführt wird. Sie ist eine extensive Größe, die weder produziert noch vernichtet werden kann (Also eine Erhaltungsgröße). Die Exergie bezeichnet jenen Anteil der Energie, der in Arbeit umgewandelt werden kann (Exergie ist die Fähigkeit, Arbeit zu leisten). Die Anergie hingegen ist der Teil der Energie, der nicht in Arbeit umgewandelt werden kann. Zentral für das Verständnis von Anergie und Exergie ist, dass sich diese beiden Zustandsgrößen nur unter Berücksichtigung der Umgebung bestimmen lassen (Referenznivau). Route zur grünen Energie

15 Bsp. Raumluft 1m 3 enthält N L Moleküle (Loschmidtzahl) 1Molekül hat eine kinetische Energie von 3/2 k B T 3/2 N L k B 560J/(K.m 3 ). RT E 160kJ/m 3 Energie Für sich alleine Exergie X = 0, Anergie = E. Im Vergleich mit der Umgebung (Referenznivau mit z.b. Außentemperatur 30 C unter RT) X 0.1 E, Anergie 0.9 E. Q = X/E Route zur grünen Energie

16 Quelle: Wes Hermann, GCEP Research Symposium 2006, Stanford Route zur grünen Energie

17 Route zur grünen Energie

18 Route zur grünen Energie

19 Route zur grünen Energie

20 Route zur grünen Energie

21 Route zur grünen Energie

22 Energieverbrauch 2005: 490e18J Route zur grünen Energie

23 Route zur grünen Energie

24 Zusammenfassung Der Mangel an fossilen Energieträgern muß zwangsläufig zu einer Energiewende führen. Derzeitige Lösungsansätze reichen von einer simplen Substitution bei fortgesetztem business as usual bis zu einer umfassenden Bewertung jeder einzelnen Energiedienstleistung im Hinblick auf Humane Bedürfnisse Ökologisch notwendige Beschränkungen Ressourcenbedachtsamkeit (Nachhaltigkeit) Technische Umsetzung