ERNEUERBARE (ALTERNATIVE) ENERGIEN. Theoretische Potentiale, reale Zukunft der Energieversorgung

Ähnliche Dokumente
Wasserstoff Energieträger der Zukunft?

Primärenergie-Versorgung¹ in Mio. Tonnen Öläquivalent und Anteile der Energieträger in Prozent, 2009

Stromversorgung in der Türkei. Emrah Vural PEESE,

Wasserstoff/Hydrogen-Forum für Einsteiger

Schau dir das Plakat genau an und werde ein Experte in. Kohle Erdgas

Biodiesel? Wasserstoff?? Solarstrom???

Energie Schlüssel der Zukunft?

Photovoltaik: Stand der Technik (Zukünftige Einsatzmöglichkeiten)

Téma č. 9: Erneuerbare Energiequellen

Speichertechniken für die zukünftige Energieversorgung Energiespeicher-Symposium Stuttgart 06./07. März Ulrich Wagner

Das Modell Güssing - ein Beispiel für eine nachhaltige, regionale Energieversorgung. Joachim Hacker, EEE

Wirtschaftlichkeit von Power-to-Gas durch Kombination verschiedener Anwendungsfelder

BEE. Weltenergiebedarf. (vereinfachte Darstellung nach Shell, Szenario Nachhaltiges Wachstum ) 1500 Exajoules erneuerbare Energien

Erneuerbare Energien in Kasachstan Energiestrategie 2050

Engineering for the future inspire people Herbst Trinkwasser ein Energieproblem

Übersicht über die Vorlesung Solarenergie

Energie und Umwelt. Klimaverträgliche Nutzung von Energie. Dr. rer. nat. Klaus Heinloth Professor für Physik an der Universität Bonn

Energie. Begriffsbildung (+einleitende Gedanken) Regenerative Energiequellen, Technik der Energieumwandlung. Energieträger und Speicherung

Energie & emobility 1. Stromquellen Die vier+2 Elemente

Erdgas: brauchen wir es? Jurrien Westerhof, Erneuerbare Energie Österreich

Erneuerbare Energien und Klimaschutz

Ressourcen und ihre Nutzung

NERGIESPEICHER SYMPOSIUM 2012

Herzlich Willkommen beim Vortrag... Ethanol in Blockheizkraftwerken

Speicherung von erneuerbarem Strom durch Wasserstoffeinspeisung in das Erdgasnetz Erhebung des Potentials in Österreich

Grundlagen der Umweltwissenschaften I

Energie Fakten, Mythen, Chancen. Lino Guzzella

Datum: 14. Oktober 2004 Wissenschaftspark Gelsenkirchen (H2NRW Initiative) Übersicht BZ-Aktivitäten bei RWE Fuel Cells Dipl.-Kfm.

DIFFERENZKRITERIEN FÜR SZENARIEN

Weltenergieverbrauch. Bild 2.1.2: Weltenergieverbrauch [10 18 J] Prognose Jahr

Praxisbuch Energiewirtschaft

Erneuerbare Energien - Energien der Zukunft?

CONTRACTING: Wie Sie mit nachhaltigen Energielösungen richtig wachsen können.

RESOURCES Institut für Wasser, Energie und Nachhaltigkeit

Batterien und Brennstoffzellen für die Elektromobilität

1 Einleitung. Der 2. Hauptsatz formuliert die Grenzen der Energiewandlung und beschreibt, welche Wandlungsprozesse. Abb. 1: Energieumwandlungskette 2

Power-to-Gas Projekte. Dipl. Kfm. Werner Diwald Vorstand ENERTRAG AG

Solarenergie. Aleksandar Jablanovic und Darko Antic. BW Zofingen Herr P. Fäss ME12b

MULTIPL CHOICE "Energie aus der Tiefe"

Ableitung der Erderwärmung

Energieunabhängigkeit Wieso? Weshalb? Warum?

Erneuerbare Energien Durchschnittliche Wachstumsrate der Primärenergie-Versorgung* pro Jahr in Prozent, nach Energieträgern, 25,1

E N E R G I E ATLAS EUROPA. Thematische Kartographie in der Raumplanung. Anna Logar Christoph Weber Christina Grießler Manuel Oberaufner

Auswirkungen unterschiedlicher Ladestrategien für Elektrofahrzeuge auf das Elektrizitätssystem in Kontinentaleuropa

Bioenergie im deutschen Nationalen Aktionsplan für erneuerbare Energie

CO 2 -Neutralität am Beispiel Großschönau Darstellung von Handlungsspielräumen und Lösungswegen

6. Ausblick: Mobilität per Elektroauto

Stromerzeugung, Lastdeckung und

Physik der Energiegewinnung

Inhalt Unser Hunger nach Energie Klima vor dem Kollaps?... 42

Weniger ist mehr Bescheidenheit ist gelebter Klimaschutz

Auftragskarte 1b Mein kleines Wetter-Retter-Buch der erneuerbaren Energien

vbiw Ambivalenzen der Erneuerbaren Energien Dr. Norbert Mertzsch 1. Summer School der TH Wildau Klimaschutz und Klimafolgenanpassung

Statistische Berichte

Energiewende teure Spinnerei oder Zukunftsstrategie?

Neues von der Energiewende. Dipl.-Ing. Walter Wesinger AK Stirlingmotor München

Bauforum 2013 Zürich ETH. Integrierte Ansätze. Local Energy Hub: Entwicklungen für intelligente Energiesysteme. Urs Elber

Der Beitrag der Wasserkraft zur Energiewende. Rupert Christian , Fachdialog Wasserkraft, St. Pölten

Energie Fakten, Mythen, Chancen

Energieeffizienz bei Kraftwerken mit fossilen Energieträgern

Nutzung der Sonnenergie in Zofingen

Erneuerbare Energien und Klimaschutz

Energieträger der Zukunft

Unsere Energieversorgung. Fakten von heute, Perspektiven für morgen

Theorie und Politik der Energiewirtschaft

Thermische Speicher. mit Strom aus Photovoltaik und lastvariablen Tarifen in Kombination mit Wärmepumpen. 1. Österreichisches Wärmepumpenforum in Linz

Klimaschutz und regionale Wertschöpfung für Kommunen Der ländliche Raum als Energiespeckgürtel Ralf Keller

Welche Rolle spielt die Speicherung erneuerbarer Energien im zukünftigen Energiesystem?

Innovation Academy e.v.

Erneuerbare Energien Potenziale in Brandenburg 2030

Energiewende: Fit für die kalte Dunkelflaute? von Ralph Lenkert

Fachforum 5. Energie aus dem norddeutschen Untergrund Geothermie und andere neuartige Ansätze. Herausforderungen aus Sicht einer Universität

Reihe Nachhaltigkeit. Energiepolitik: Rahmenbedingungen für die Entwicklung von fossilen Brennstoffen zu erneuerbaren Energien.

Inhalt. History Prinzip der Brennstoffzelle Wasserstoff-Sauerstoff-BZ. Polymer Elektrolyte Membrane Fuel Cell Direct Methanol Fuel Cell.

Dezentral versus zentral? Dr. Andreas Kießling, Stv. Leiter Energiepolitik, E.ON AG

Basisinformation erneuerbare Energie

Biobasierte Wasserstoffwirtschaft sicher, nachhaltig und kostengünstig

Energiegeographie. Wechselwirkungen zwischen Ressourcen, Raum und Politik. von

Wärmeerzeugung aus Erneuerbaren Energien - Ein Marktvergleich zwischen Deutschland und Rumänien

Vergleichen wir Äpfel mit Birnen? Über das Messen von Energie- und Ökobilanzen (im Bereich Biomasse)

Power-to-Gas: Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und Sensitivitätsanalyse. Dr.-Ing. Peter Missal Geschäftsführer, e-rp GmbH Alzey

Nachgefragt - Über die Rolle von Erneuerbaren Energien in unserer Gesellschaft

Nachhaltigkeit in der gewerblichen Wäscherei

Dr. Robert Wimmer, Gruppe Angepasste Technologie an der TU Wien

Windenergie & Solarthermie in Ägypten. Perspektiven der Erneuerbaren Energien In Ägypten - Fact Sheet

REGIONALE ENERGIESPEICHERKONZEPTE

Strom, Wärme, Verkehr Das technologische Potential von Wasserstoff

Optiresource ein Tool zur Well-to-Wheel - Analyse

Ulrich Ahlke Amt für Klimaschutz und Nachhaltigkeit

Erneuerbare Energie, Politik und Markt. im städtischen Großraum. DI Friedrich Pink Geschäftsführer Wien Energie 6. Oktober 2008

Brennstoffzellenantriebe für US Militär Hybridauto

Ihr Partner für Blockheizkraftwerke. Erdgas Flüssiggas Pflanzenöl Heizöl

Alles nur noch Bio und Elektro? Wie sieht der Antrieb der Zukunft wirklich aus?

Energie am Flughafen. Grafik 3B Lösungsblatt. Sozialform. Weitere Informationen

Landkreis Fürstenfeldbruck

JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbh

Frankfurt am Main, krsfr. Stadt

Berlin und wie die Stadt mit Energie versorgt wird

Road Map Erneuerbare Energien Schweiz

Erneuerbare Energien: Entwicklung, aktueller Stand & Herausforderungen. Vortrag Prof. Dr.-Ing. habil. Stefan Krauter 1

Transkript:

Karl-Heinz Miiller Janos Giber ERNEUERBARE (ALTERNATIVE) ENERGIEN Theoretische Potentiale, reale Zukunft der Energieversorgung Unterder Mitwirkung von: Ferenc Reti, Gabor Dobos und Nikolas Adrian Miiller Shaker Media Aachen 2007

INHALTSVERZEICHNIS 1. EINLEITUNG (PROGNOSEN, SZENARIEN) 1 1.1 Solarzellen 10 1.2 Windenergie 12 1.3 Biomasse-Energie 13 1.4 Geothermische Energie 16 1.5 Warmeproduktion mittels emeuerbarer Energien 17 1.6 Problemstellung 18 1.7 Angaben zu Preisen und Kosten 18 2. SOLARENERGIE, ELEKTRISCHE ENERGIEPRODUKTION MIT SOLARZELLEN (PHOTOVOLTAIK, PV) 19 2.1 Globale Leistungsdichte (Intensitat, I), Solarkonstante, Leistungsfluss bzw. Energiefluss der Sonnenstrahlung am obersten Rand der Stratosphare 20 2.2 Gleichgewicht der globalen Strahlungsbilanz in dem Erde- Atmosphare (E-A)-System 21 2.3 Lokale Leistungsdichte bzw. Energiedichte an der Erdoberflache 23 2.4 Technische Grundlagen 29 2.5 Derzeitige und prognostizierte PV-Kapazitaten, - Kosten, - Programme 34 3. WINDENERGIE, WINDKRAFTWERKE 37 3.1 Abschatzung des globalen Windenergiepotentials 37 3.2 Mechanischer und elektrischer Wirkungsgrad einer Windkraftanlage (WKA) 39 3.3 Technische Probleme, Umweltfreundlichkeit bzw. Landschaftsvertraglichkeit 49 3.4 Windkarten, ortliche Verteilung, installierte Kapazitaten 51 4. BIOMASSE, BIOMASSE-KRAFTWERKE 61 4.1 Photosynthese, deren COi-Verbrauch und die jahrlichc Biomasse-Produktion 62 4.2 Biomassegut der Erde, insbesondere das energetisch verwendbare Holzgut der Waldgebiete 65 4.3 Analyse von Biomassekraftwerken 67 4.4 Andere energetisch nutzbare Biomasse-Ressourcen 69 4.5 Warum ist die Biomasse (wieder) aktuell und wirtschaftlich geworden? 70 I

5. BIOGAS, BIOKRAFTSTOFFE 73 5.1 Biogasproduktion und deren energetische Anwendung 73 5.1.1 Aufarbeitung von Klarschlamm 74 5.1.2 Hausmiilldeponie als Biogas- Dauerreaktor 75 5.1.3 Energetische Nutzung von Biogas 76 5.2 Biokraftstoffe 76 5.2.1 Biodiesel 78 5.2.2 Bioalkohol (100 %-iges Ethanol, Et-OH, CH 3 -CH 2 - OH) 79 5.2.3 Zukunft der Biotreibstoffe (bzw. Zusatzstoffe) 83 6. GEOTHERMISCHE ENERGIE 87 6.1 Aufbau des Erdinneren, Quelle und Menge der geothermischen Energie 87 6.2 Grundsatzliche Verfahren zur Erdwarmegewinnung 96 6.2.1 Hydrothermale (konvektive) Quellen 96 6.2.2 Hot-dry-rock- (HDR) Verfahren 99 6.2.3 Warmesonden kombiniert mit Warmepumpen 101 6.3 Erzeugung elektrischer Energie auf geothermaler Basis 103 6.4 Detaillierte Angaben zu geothermischen Karten und Anlagen weltweit 105 6.4.1 Nutzung geothermischer Potentiale in Deutschland 105 6.4.2 Deutschlands geothermische Elektrizitatsproduktion... 109 6.4.3 Geothermische Potentiale in anderen Regionen der Welt Ill 7. WARMEPRODUKTION MIT ERNEUERBAREN ENERGIEN, SONNENKOLLEKTOREN, SOLARTHERMISCHE KRAFTWERKE 114 7.1 Solarkollektoren (Sonnenkollektoren) SK 114 7.1.1 Eingestrahlte Intensitat (Bestrahlungsstarke) [W s /m 2, Index s: Strahlung] und Warmeaufnahme 114 7.1.2 Sonnenkollektoren (SK) - Typen 119 7.1.3 Wirkungsgrad der Sonnenkollektoren 122 7.1.4 Rechenbeispiele 124 7.2 Solarthermische (ST) Kraftwerke 128

8. BRENNSTOFFZELLEN (BZ) AUF METHAN-(ERDGAS-, BIOGAS-) BASIS (KWK, DEA FURHAUSHALTE UND KLE1NKRAFTWERKE) 129 8.1 Physikalisch-chemische bzw. technische Grundlagen der BZ-n (komplexe BZ-Systeme) 129 8.2 Probleme bei der industriellen Fertigung von Brennstoffzellen in konstruktiver, technischer und wirtschaftlicher Hinsicht 131 8.3 Beschreibung einiger wichtiger BZ-Systeme 135 8.3.1 Das MCFC (molten-carbonate) BZ-System 135 8.3.2 PEM-Brennstoffzellensysteme fur den Haushalt 138 8.3.3 Das tubulare SOFC-HCP-Kleinkraftwerk (Siemens- Westinghouse) 143 9. WASSERSTOFFTECHNOLOGIE (WT), WASSERSTOFFWIRTSCHAFT 150 9.1 Begriff bzw. Definition 150 9.2 Industrielle Moglichkeiten zur Herstellung, Speicherung und zum Transport von Wasserstoff 152 9.2.1 Industrielle Produktion 152 9.2.2 Speichermoglichkeiten des Wasserstoffs 154 9.3 Wasserstoff als Energietrager 155 10. ALTERNATIVEN UND ZUKUNFT DER ENERGIE VERSORGUNG 157 10.1 Versorgungsgrad und Reserven der fossilen bzw. nuklearen Primarenergiearten 157 10.2 Geographische Verteilung der traditionellen Primarenergiereserven, Export - Import 159 10.3 Die Rolle der erneuerbaren Energiesorten in der Energieversorgung 161 10.4 Was ist in den nachsten 50 Jahren zu erwarten? 161 10.5 Fazit und Schlussfolgerung 163 ANLAGEN 165 A. 1 MaCeinheiten, Umrechnungsfaktoren 166 A.2 Energiegehalt (gross heat of combustion) und Heizwerte (net heat of combustion) von einigen Stoffen 168 A.3 Primar- bzw. elektrischer Energieverbrauch; installierte elektrische Kapazitaten weltweit 170 A.4 Energieproduktion der OECD- (EU28*-) Lander 172 III

A.5 Elektrische Energie (Produktion, Export, Import) 173 A.6 Elektrische Energieproduktion durch fossile Energietrager. 174 A.7 Elektrische Energieproduktion auf nuklearer Basis 175 A.8 Elektrische Energieproduktion durch Wasserkraftwerke 177 A.9 Kohleproduktion, Export, Import 178 A.10 Die grogten Kohlereserven 179 A. 11 Erdolproduktion, Nettoexport, Nettoimport 180 A.12Diegro(3tenErdolreserven 181 A. 13 Erdgasproduktion, Nettoexport, Nettoimport 182 A.14 Die grofiten Ergasreserven 183 A.15 Die grogten Uranreserven 184 A.16Benzin-und Dieselverbrauch / Jahr 185 A.17Abkurzungen 187 ALLGEMEINE LITERATUR 188