Biodiesel? Wasserstoff?? Solarstrom??? Welcher alternative Energieträger macht uns nachhaltig mobil? Roland Wengenmayr 1
Kernreaktor und Gasturbine 2
Atmosphäre: 1000 km hoch 3
Atmosphäre: 1000 km hoch Troposphäre: 8 18 km hoch Kohlendioxid CO2 Quellen: Verbrennung fossiler Brennstoffe von Biomasse 63 % Mensch Kohlendioxid 4
Kohlendioxid CO2 63 % Mensch 36 % Kohlendioxid 1750 2008 Kohlendioxid CO2 bleibt 60 Jahre in der Atmosphäre 63 % Mensch Kohlendioxid 5
Methan CH4 wirkt 23-mal stärker CO2 Quellen: unter anderem 18,6 % 63 % Mensch Landwirtschaft (Reisanbau, Viehzucht) Kohlendioxid Methan Lachgas N2O wirkt 300-mal stärker als CO2 6,2 % 18,6 % 63 % Mensch Quellen: unter anderem Landwirtschaft (Stickstoffdünger, Viehzucht) Kohlendioxid Methan Lachgas 6
Anteil Verkehr an CO2-Emissionen 20 % in der Welt Anteil Verkehr an CO2-Emissionen 20 % in der Welt 25 % in der EU 7
Anteil Verkehr an CO2-Emissionen 20 % in der Welt 25 % in der EU 14 % Straßenverkehr (Welt) Anteil Verkehr an CO2-Emissionen 20 % in der Welt 25 % in der EU 14 % Straßenverkehr (Welt) grob 10 % PKWs 8
Anteil Verkehr an CO2-Emissionen 20 % in der Welt 25 % in der EU 14 % Straßenverkehr (Welt) grob 10 % PKWs 2,5 % Luftverkehr 2,7 % Schiffsverkehr Verkehr in Österreich 9
Verkehr in Österreich CO2-Emissionen: 19,2 % Verkehr in Österreich CO2-Emissionen: 19,2 % 1/3 LKW 2/3 PKW 10
Verkehr in Österreich Alle Treibhausgase (CO2-Äquiv.) 26,0 % Treihausgas pro Auto 11
Treihausgas pro Auto Der schwierige Weg zum Nullemissionsauto 12
Welche grüne Energie lässt sich in den Tank packen? 13
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Biokraftstoffe CO2? Biokraftstoffe Österreich Anteil: 4,3 % ab 2007 5,75 % ab 2008 EU-Ziel bis 2020: 10 % Biosprit 15
Biokraftstoffe Österreich Anteil: 4,3 % ab 2007 5,75 % ab 2008 EU-Ziel bis 2020: 10 % Biosprit Biokraftstoffe der 1. Generation 16
Biokraftstoffe der 1. Generation Biokraftstoffe der 1. Generation nur Früchte werden verwertet 17
Biokraftstoffe der 1. Generation Biodiesel, intensiver Anbau: Stickstoffdünger Lachgas-Emissionen! aus Raps: bis 1,7-x klimaschädlicher als konventioneller Diesel! Atmosphären-Chemiker Paul Crutzen (Chemie-Nobelpreis 1995) Biokraftstoffe der 1. Generation Biodiesel, intensiver Anbau: Stickstoffdünger Lachgas-Emissionen! aus Raps: bis 1,7-x klimaschädlicher als konventioneller Diesel! Atmosphären-Chemiker Paul Crutzen (Chemie-Nobelpreis 1995) 18
Biokraftstoffe der 1. Generation Konkurrenz mit Nahrungsmittel-Anbau Tortilla-Krise 19
Biokraftstoffe der 2. Generation 20
Biokraftstoffe der 2. Generation Biokraftstoffe der 2. Generation Energiepflanzen brauchen keine starke Düngung (zum Beispiel Präriegras in USA) Komplette Pflanze wird verwertet recycelte Biomasse (Pflanzenöl, Fettreste) Wesentlich bessere ökologische Bilanz lokale Ressourcen in Europa: kein Hunger! 21
Biokraftstoffe der 2. Generation Energiepflanzen brauchen keine starke Düngung (zum Beispiel Präriegras in USA) Komplette Pflanze wird verwertet recycelte Biomasse (Pflanzenöl, Fettreste) Wesentlich bessere ökologische Bilanz lokale Ressourcen in Europa: kein Hunger! Elektroautos Schwer exzentrisch lahm? 22
Tesla Roadster Fahrleistungen: schneller als 200 km/h 0 100 km/h: unter 4 s Reichweite: 350 km 23
Tesla Roadster Fahrleistungen: schneller als 200 km/h 0 100 km/h: unter 4 s Reichweite: 350 km Antrieb rein elektrisch: 185 kw (knapp 250 PS) Motor: klein wie Fußball! Tesla Roadster Batterie: 6800 Mignon Lithium-Ionen-Akkus 450 kg (etwa halbes Fahrzeuggewicht) speichern 53 kw (entspricht 6 Liter Benzin) Ladezeit: maximal 3 ½ Stunden Lebensdauer: mindestens 160.000 km gut recycelbar 24
Tesla Roadster Verbrauch umgerechnet auf Benzin: 1,9 Liter auf 100 km Preis: rund 100.000 US-$ Woher kommen die günstigen Werte? Wirkungsgrad Elektromotor: 80 90 % Wirkungsgrad Benzinmotor: gut 30 % Wirkungsgrad Dieselmotor: gut 35 % Reibungsärmerer, einfacherer Antrieb: Keine Kupplung kleines (oder kein) Getriebe 25
Könnte man mit eigenem Solarstrom fahren? Könnte man mit eigenem Solarstrom fahren? Standort Mitteleuropa, 8 m Modulfläche 900 1000 Kilowattstunden/ Jahr Tesla Roadster: bis 19 Tankfüllungen Jahresfahrleistung: bis 6.600 km! leichtere Elektromobile: bis 20.000 km 2 26
Könnte man mit eigenem Solarstrom fahren? Standort Mitteleuropa, 8 m Modulfläche 900 1000 Kilowattstunden/ Jahr Tesla Roadster: bis 19 Tankfüllungen Jahresfahrleistung: bis 6.600 km! leichtere Elektromobile: bis 20.000 km 2 Könnte man mit eigenem Solarstrom fahren? Standort Mitteleuropa, 8 m Modulfläche 900 1000 Kilowattstunden/ Jahr Tesla Roadster: bis 19 Tankfüllungen Jahresfahrleistung: bis 6.600 km! leichtere Elektromobile: bis 20.000 km 2 27
Könnte man mit eigenem Solarstrom fahren? Standort Mitteleuropa, 8 m Modulfläche 900 1000 Kilowattstunden/ Jahr Tesla Roadster: bis 19 Tankfüllungen Jahresfahrleistung: bis 6.600 km! leichtere Elektromobile: bis 20.000 km 2 Könnte man mit eigenem Solarstrom fahren? Standort Mitteleuropa, 8 m Modulfläche 900 1000 Kilowattstunden/ Jahr Tesla Roadster: bis 19 Tankfüllungen Jahresfahrleistung: bis 6.600 km! leichtere Elektromobile: bis 20.000 km 2 28
Wie klimafreundlich ist Solarstrom? Herstellung von Silizium-Solarzellen: sehr viel Energie PhotovoltaikCO2-Bilanz noch (!!) relativ ungünstig: - 110 kg CO2 pro erzeugter Megawattstunde Wie klimafreundlich ist Solarstrom? konventionelle Silizium-Photovoltaik: - 110 kg CO2 pro erzeugter Megawattstunde Zum Vergleich (inkl. Bau, Betrieb, Demontage): - Solarthermische Kraftwerke: 12 kg CO2 - Wasserkraftwerke: 14 kg CO2 - Kohlenkraftwerke: 900 (Steinkohle) bis 1500 (Braunkohle) kg CO2 pro erzeugter Megawattstunde. 29
Solarthermische Kraftwerke: fast CO2-freier Solarstrom Parabolrinnen-Technik Wärmetransport-Medium: bis 400 C 30
Solarturm- Technik Solarturm- Technik Spiegel um 2 Achsen schwenkbar: fangen mehr Sonne ein 31
Solarturm- Technik 1000 C im Brennfleck Wie kommt der Solarstrom im großen Stil nach Mitteleuropa?? 32
Zukunftsvision 1: Europäisches Supernetz Euro-Supergrid für regenerativ erzeugtem Strom Solarthermische Kraftwerke* photovoltaische Großanlagen Windkraft Wasserkraft Biomasse Geothermie (Erdwärme) *mit Wärmespeicher für Nachtstrom-Produktion Zukunftsvision 1: Europäisches Supernetz Euro-Supergrid für regenerativ erzeugtem Strom Solarthermische Kraftwerke* photovoltaische Großanlagen Windkraft Wasserkraft Biomasse Geothermie (Erdwärme) Technik: Hochspannungs-Gleichstrom-Netz Übertragungsverlust nur 10 15 % Ausbau schon ab 2020? 33
1. Erzeugung: Zukunftsvision 2: Wasserstoff als Energieträger Solarstrom zersetzt Wasser (Elektrolyse) Sauerstoff wird frei Wasserstoff wird gespeichert 2. Transport nach Europa: 1. Erzeugung: Zukunftsvision 2: Wasserstoff als Energieträger Solarstrom zersetzt Wasser (Elektrolyse) Sauerstoff wird frei Wasserstoff wird gespeichert 2. Transport nach Europa: 34
1. Erzeugung: Zukunftsvision 2: Wasserstoff als Energieträger Solarstrom zersetzt Wasser (Elektrolyse) Sauerstoff wird frei Wasserstoff wird gespeichert 2. Transport nach Europa: Zukunftsvision 2: Wasserstoff als Energieträger 3. Verbrennung im Fahrzeug: Wasserdampf Elektroauto mit Brennstoffzelle Auto mit Verbrennungsmotor 35
Zukunftsvision 2: Wasserstoff als Energieträger Energie im Solarstrom Zukunftsvision 2: Wasserstoff als Energieträger Energie im Solarstrom Verluste: - 25 % Elektrolyse 36
Zukunftsvision 2: Wasserstoff als Energieträger Energie im Solarstrom Verluste: -25 % Elektrolyse - 10 % Verflüssigung Wasserstoff - 35 % vor Transport Zukunftsvision 2: Wasserstoff als Energieträger Energie im Solarstrom Verluste: oder -25 % Elektrolyse - 25 % Kompression Wasserstoff - 50 % vor Transport 37
Zukunftsvision 2: Wasserstoff als Energieträger Hauptproblem: neue, teure Infrastruktur nähere Zukunft: intelligent Sparen 38
Hybridauto Hybridauto 39
Hybridauto Hybridauto 40
Hybridauto Hybridauto 41
Drehmomente Drehmomente 42
Bremsenergie gewinnen Fahren Bremsenergie gewinnen Bremsen 43
Hybrid-Studie (Euro-Mix) Studie TU Wien, TU Darmstadt: 5 % Rückgewinnung Bremsenergie 4 8 % Motorabschaltung beim Stopp 20 30 % intelligentes Getriebe! Hybrid-Studie (Euro-Mix) Studie TU Wien, TU Darmstadt: 5 % Rückgewinnung Bremsenergie 4 8 % Motorabschaltung beim Stopp 20 30 % intelligentes Getriebe! 44
Hybrid-Studie (Euro-Mix) Studie TU Wien, TU Darmstadt: 5 % Rückgewinnung Bremsenergie 4 8 % Motorabschaltung beim Stopp 20 30 % intelligentes Getriebe Hybrid-Studie (Euro-Mix) Studie TU Wien, TU Darmstadt: Fazit: konventioneller Antrieb mit CVT-Automatikgetriebe (kontinuierlich verstellbar) Motorabschaltung beim Stopp hat bereits hohes Einsparpotenzial. 45
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Vorhersagen sind schwierig, besonders wenn sie die Zukunft betreffen. Mark Twain Zukunftsszenarien Kraftstoff-Mix Weltbedarf an Treibstoff für Straßenverkehr Diesel Benzin Studie des World Energy Council (Weltenergierat) 48
Zukunftsszenarien Kraftstoff-Mix Anteil Biokraftstoffe (2. Generation) 20 %? 40 %? Daten aus verschiedenen Studien Zukunftsszenarien Kraftstoff-Mix Anteil Biokraftstoffe (2. Generation) 40 %? World Energy Council: 20 %? fossiler Treibstoff dominiert lange (Ölschiefer, Ölsande) Daten aus verschiedenen Studien 49
Potential Biokraftstoffe Österreich Biogas: bis 27 % Sprit-Anteil alle Biokraftstoffe: bis 75 % weniger Treibhausgas (Quelle: Biogas im Verkehrssektor (2005), Ministerium für Verkehr, Innovation und Technologie) Potential Biokraftstoffe Österreich Biogas: bis 27 % Sprit-Anteil alle Biokraftstoffe: bis 75 % weniger Treibhausgas (Quelle: Biogas im Verkehrssektor (2005), Ministerium für Verkehr, Innovation und Technologie) 50
Kraftstoffverbrauch der Autos in Deutschland 2000 100 % 2020 60 % 2050 20 % (Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt.) Kraftstoffverbrauch der Autos in Deutschland 2000 100 % 2020 60 % 2050 20 % (Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt.) 51
Kraftstoffverbrauch der Autos in Deutschland 2000 100 % 2020 60 % 2050 20 % (Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt.) Antriebstechnik im Jahr 2020 Diesel und Benzinmotoren dominieren nach wie vor Hybrid: Marktanteil wächst, Plug-in-Hybrid! Biokraftstoffe 1. Generation gering World Energy Council: Transport Technologies and Policy Scenarios to 2050 52
Antriebstechnik im Jahr 2020 Diesel und Benzinmotoren dominieren nach wie vor Hybrid: Marktanteil wächst, Plug-in-Hybrid! Biokraftstoffe 1. Generation gering World Energy Council: Transport Technologies and Policy Scenarios to 2050 Antriebstechnik im Jahr 2020 Diesel und Benzinmotoren dominieren nach wie vor Hybrid: Marktanteil wächst, Plug-in-Hybrid! Biokraftstoffe 1. Generation gering World Energy Council: Transport Technologies and Policy Scenarios to 2050 53
Antriebstechnik im Jahr 2050? Antriebstechnik im Jahr 2050 Anteil Diesel und Benzin sinkt Hybridfahrzeuge breit etabliert reine Elektrofahrzeuge kommen Biokraftstoffe 2. Generation stark! Wasserstoff-Technologie kommt World Energy Council: Transport Technologies and Policy Scenarios to 2050 54
Zukunft: Intelligenz! Zukunft: Intelligenz! Fließender Übergang Auto / öffentliches Verkehrssystem 55
Zukunft: viele Lösungen statt Monokultur Danke.! 56