Chemie und Energieversorgung Hermann Pütter AKE-Sitzung Bad Honnef 26.10.07

Chemie und Energieversorgung

Hermann Pütter AKE-Sitzung Bad Honnef

26.10.07

Ein typisches deutsches Frühstück

Strom

Stahl

Baustoffe

Kunststoffe

Nahrungsmittel

Papier

Glas

Textilien

Gesamtmaterial-einsatz: 45 t pro KopfSand, Steine, Kies, Salze, Mineralien, Energieträger, Bio-masse, Importwaren

AbraumAbfälle

Inländischer Material-

verbrauch:21 t pro Kopf

oder 58 kg/Tag

Herstellung unserer

Verbrauchs-güter

Wärme

Kraftstoffe

Quelle: U. Lauber, Gesamtwirtschaftlicher Rohstoffeinsatz im Rahmen der Materialflussrechnungen, Statistisches Bundesamt, Wirtschaft und Statistik 3/ 2005, 253-264, (Werte für 2002)

Energieversorgung der Zukunftder Beitrag der Chemie*

*Positionspapier des Koordinierungskreises Chemische Energieforschung 2007der DBG, Dechema, DGMK, GDCh, GVC und des VCI

Kraftstoffe•konventionell•Biofuels•Wasserstoff•nicht konventionell

Strom•Solare Systeme•Brennstoffzellen•Thermoelektrik•Kraftwerkstechnik

Wärme•Kollektoren

Speicherung•stofflich•Batterien, Supercaps•stat. Stromspeicher

Effizienz•Beleuchtung•Supraleiter•Leichtbau•Schaumstoffe

Produktionsprozesse•Verbund•Katalyse•Prozessführung

Gesellschaft•Kunden•Endverbraucher•Bürger•Politik•NGOs•Forschung•Medien

Voraussetzungen•Werte•Lebensstile•Zeitachse•Kosten•Wissen•Dialog•natürliche GrenzenBereitstellung NutzungP

rim

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Energieversorgung der Zukunftder Beitrag der Chemie*

*Positionspapier des Koordinierungskreises Chemische Energieforschung 2007der DBG, Dechema, DGMK, GDCh, GVC und des VCI

Kraftstoffe•konventionell•Biofuels•Wasserstoff•nicht konventionell

Strom•Solare Systeme•Brennstoffzellen•Thermoelektrik•Kraftwerkstechnik

Wärme•Kollektoren

Speicherung•stofflich•Batterien,Supercaps•stat. Stromspeicher

Effizienz•Beleuchtung•Supraleiter•Leichtbau•Schaumstoffe

Produktionsprozesse•Verbund•Katalyse•Prozessführung

Gesellschaft•Kunden•Endverbraucher•Bürger•Politik•NGOs•Forschung•Medien

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IPCC: Key Mitigation Technologies and Practices – chemierelevante Auswahl

heute verfügbar 2030 kommerziell

Energie

Transport

Gebäude

Industrie

Landwirt-schaft

Forstwirt-schaft

Abfall

Effizienztechnologien, Kohle Gas(Kernkraft,) EE, CCS

Hybridfahrzeuge, Biokraftstoffe

Beleuchtung, Kühlung, Isolierung,alternative Kühlflüssigkeiten, Rück-gewinnung von HFCs

Energierückgewinnung, Recycling, Materialsubstitution,

Energiepflanzen, verbesserte Dünger, Wiederherstellung degradierter Flächen, Energieeffizienz

Auf-, Rückforstung, optimierte Abfallverbren-nung, Biomasse als Roh- und Brennstoff

Methan aus Deponien, optimierte Abfall-verbrennung, Kompostierung, Abwasser-management, Recycling und Abfallminimierung

CCS, fortschrittliche EE (z.B. PV und Solar)

Biokraftstoffe 2.Generation, Elektro- und Hybridfahrzeuge, neue Batterien, effizientere Flugzeuge

Integrierte Solarbauweise, intelligenter Verbund

„Advanced energy efficiency“, CCS für Zement, NH3 und Fe, inerte Elektroden für Al

„Improvements of crops yields“

Fortschrittliche Boden und Wald-analytik (z.B. „remote sensing“)

Optimierte Methanoxidation („biocovers, biofilters“)

Nach: IPCC Fourth Assessment Report Working Group III, Summary for Policymakers, 04.05.07

Hebelwirkung der Chemie auf Branchen, die vom Klimawandel betroffen sein werden

Energie-wirtschaft

fossile Energie-

träger

Auto-industrie

BaustoffePapierMetall

Textil

Chemie

Maschinen-bau, Elektro-technik

Bauwirtschaftund verwandteBranchen

Land-

und

Forst-

wirt-

schaft

Erneuer-bareEnergien

DoppelteVerlierer

DoppelteGewinner

Markt 2)

Natur 1)

Quelle: Deutsche Bank Research, „Klimawandel und Branchen: Manche mögen´s heiß!“, 04.06.07,www.dbresearch.de. Graphik Seite 29 auf chemierelevante Branchen reduziert, Definition der Dimensionen S.61) Natur: klimatisch-natürliche Dimension, 2) Markt: regulatorisch marktwirtschaftliche Dimension

http://www.dbresearch.de/

Beiträge der Chemie zur Steigerung der Energie- und Ressourceneffizienz

Eff

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Chemie selbst KundenbranchenGesellschaft, Verbraucher

Neue ProdukteNeue VerfahrenVerfahrens-optimierungen

Neue AnwendungenNeue TechnologienNeue Märkte….…..

Zahl der Ideen

MobilitätInformationBauenWohnenFreizeit…..…..…..…..

Energieverbrauch der Chemiein Deutschland

Rohstoff- und Energieträger in der chemischen Industrie Deutschland

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

Erdgas

Heizöl

Kohle

Erdöl

Nawaros

Summ

e

Mio

t S

KE

energetisch

stofflich

gesamt

Quelle: VCIEnergien: Chemiewirtschaft in Zahlen 2006, S. 68-71Rohstoffe: Fakten.Analysen.Perspektiven Chemie 2006, S.13 (runde Prozentangaben Jahreszahlen nicht angegeben)

Eff

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Ideen

Chemie Kunden Gesellschaft

Primärenergieverbrauch

100%

Nichtenergetischer Verbrauch

8%

UmwandlungsverlusteEigenverbrauch Energiesektor

28%

Endenergieverbrauch64%

Industrie17%

Verkehr18%

Haushalte19%

Gewerbe, Handel,Dienstleistungen

10%

100%

27% 29% 29% 16%

Prozentzahlen Verbrauch: Energieflussbild Deutschland 2005, AGEBProzentzahlen Energien: AGEB 2006

Mineralöl36%

Kohle24%

Kernenergie13%

Erdgas23%

Erneuerbare5,3%

Chemie3% 5%

Chemie~5%

2005: 14464 PJ

Energie und Chemische Industrie

Chemie und Klimaschutz in Deutschland

„Die deutsche Chemie ist Spitzenreiter beim Klimaschutz. Um über 30 Prozent hat sie ihre CO2-Emissionen gegenüber 1990 schon gesenkt. Damit hat sie mehr Treibhausgase eingespart als jeder andere Industriezweig in Deutschland. Zum Beispiel, indem sie ihre Energie in modernen Kraft-Wärmekopplungsanlagen erzeugt oder die Abwärme ihrer Produktionsprozesse nutzt.

Deutschland hat sich im Kyoto-Protokoll dazu verpflichtet, von 1990 bis 2012 seine Treibhausgas-Emissionen um 21 Prozent zu verringern. Die Chemie liegt mit ihrem Beitrag schon deutlich über diesem Ziel und hilft damit, die hochgesteckten deutschen Kyoto-Ziele zu erreichen. Chemie kann beim Klimaschutz auch in anderen Bereichen helfen. Zum Beispiel bei der Wärmedämmung von Häusern und im Verkehr gibt es noch große Einsparmöglichkeiten.

VCI-Anzeige „Chemie im Dialog – Chemie beim Klimaschutz vorn“ anlässlich der Klimaschutzkonferenz ,15. bis 26. Mai 2006 in Bonn

Weiterentwickelte Selbstverpflichtung der deutschen chemischen Industrie von Nov. 2000, Senkung der Klimagasemissionen um 45-50% bis 2012:

1990 2012: 91,2 Mio t CO2-eq 50- 46 Mio t CO2-eq

Bayer: HCl-Elektrolyse mit Sauerstoffverzehrkathoden

Brenn-stoff-zelleO2

Strom

HCl

Cl2

H+

Cl2

2 Cl-

H2

H2

2H+

Anode2HCl Cl2 +2H+ +2e-

Kathode2e- +2H+ H2

Gesamt2HCl Cl2 +H2

O2

HCl

Cl2

H+

Cl2

2 Cl-

H2O

2H+

Eff

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Ideen


Bayer: HCl-ElektrolyseSauerstoffverzehrkathoden im Verbund

H2

Stromerzeugungim Kraftwerkverringert

CO2

Elektrolyse mitSauerstoff-verzehrkathoden

O2

H2-Bedarf im Verbundanders gedeckt

Gas,Kohle

Photo der neuen Anlage in Brunsbüttelmit freundlicher Genehmigung von Bayer

„Im Werk Brunsbüttel nahm BMS im Jahr 2003 die erste nach diesem Ver-fahren arbeitende industrielle Anlage erfolgreich in Betrieb und wurde im Jahr 2005 von den amerikanischen Electrochemical Society (ECS) für diese Innovaton ausgezeichnet.

H. Noerenberg, Science for a Better Life 2005, S.60

Bayer aktuelle Umweltbilanz

„Science For A Better Life“ Nachhaltigkeitsbericht 2005*

Produkte: 9,9 Mio tAbfälle: 0,9 Mio tEmissionen(Luft): 0,03 Mio tTreibhausgase[CO2-eq]: 3,9 Mio tWasser: 1,2 Mio m³/d (438Mio m³)Energieeinsatz: 87 PJ [3,0 Mio t SKE]davon

Erdgas 54,8 PJKohle 18,1 PJFlüssigbrennstoffe 2,5 PJAbfall 0,3 PJAndere (z.B. H2**) 0,9 PJStrom (Zukauf) 16,7 PJDampf aus Abwärme 7,5 PJAbzüglich VerkaufDampf 12,3 PJKälteenergie 1,3 PJ

*Bericht erscheint alle 2 Jahre; ** Wasserstoff aus der Elektrolyse; ****Emissionen Luft, *** Rheinpfalz, 23.03.07

Entwicklung des Energiebedarfs und der Treibhausgasemissionen

PJ CO2-eq2000: 178 9,72004: 150 5,6Bayer 97 4,2Lanxess 53 1,42005: 87 3,9

BASF in Ludwigshafen 2006***Produkte: 9,1 Mio tAbfälle: 0,01Mio tEmissionen****: 0,02 Mio tCO2-eq: 10,4 Mio t

Mögliche Hebelwirkung für die Chemie

Energieeinsparung durch Bayer-Materialien:

Kühlschrankisolierung: 11 Mio t CO2

Gebäudeisolierung: 80-175 Mio t CO2Nachhaltigkeitsbericht, S.38

BASF: Technologiesprung in die nächste

LichtgenerationBASF-Kurzbericht 2006, Thema OLED-Forschung, S. 20-21

Weltweit gibt es 7887 industrielle Emissionsquellen mit jeweils mehr als 0,1 Mio t CO2 pro Jahr1).

Strom, Raffinerien, Eisen & Stahl, Petrochemie, Bioethanol, Bioenergieandere

Jährliche Gesamtemission

13466 Mio t CO2

Effizienzsteigerung: 5%

Einsparung: ~700 Mio t

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Ideen


1) IPCC 2001: IPCC-CCS_standardpresentation_final.ppt

Beleuchtung:Tradition und Lebensstil

Beleuchtung: Technologie und modernes Design

MOFs – ein neuer Weg zu Gasspeichern

K K

K KSK

SS

SS

S

SS

K K

K

SS

SS

Beispiel: K = Zn4O6+

S = Terephthalat

Energierelevante Anwendungen:•Speicherung von Wasserstoff•Speicherung von Methan•Entschwefelung von Erdgas•CO2-Entfernung aus Biogas

Energierelevante Anwendungen:•Speicherung von Wasserstoff•Speicherung von Methan•Entschwefelung von Erdgas•CO2-Entfernung aus Biogas

MOFs, Metal-Organic Frameworks, sind dreidimensionale Netzwerke aus Metallionen und Polycarbonsäureionen, in denen die Metalle die Knoten K bilden und die Säuren die Stege S.

Metal-Organic Frameworks sind aufgrund ihrer Hohlraumstruktur und ihrer thermischen Stabilität für die Speicherung, Trennung und Reinigung von Gasen interessant.M. Hilscher, B. Panella, Nachrichten aus der GDCh-Energieinitiative, April 2007, S.12

MOFs, Metal-Organic Frameworks, sind dreidimensionale Netzwerke aus Metallionen und Polycarbonsäureionen, in denen die Metalle die Knoten K bilden und die Säuren die Stege S.

Metal-Organic Frameworks sind aufgrund ihrer Hohlraumstruktur und ihrer thermischen Stabilität für die Speicherung, Trennung und Reinigung von Gasen interessant.M. Hilscher, B. Panella, Nachrichten aus der GDCh-Energieinitiative, April 2007, S.12

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Ideen


Elektrochemische MOF-Synthese

Elektrochemische MOF-Synthese am Beispiel eines zweiwertigen Metalls und einer Dicarbonsäure:

Anode: Metall (M) + Dicarbonsäure (DCH2) M++DC- -

Kathode: 2H+ H2

DCH2H2

MOF

M++

DC- -

M++

M++

M++

DC- -

DC

- -

DC

- -

M++

MOFMetal-

OrganicFramework

e-

BASF, DAS103 55087, 2005

Regenerativer WasserstoffKraftstoff oder Kraftstoffkomponente?

Elektrolyse

Biomasse CH4 + CO2

Biogas-erzeugung

Biofuels

1. Generation

Biofuels

2. Generation

Sonne

H2

Kraftstoffalternativen

H2 EtOH,Biodiesel… Synfuels MeOH CH4

CH1,4O0,7

-0,7 H2O

+H2 -CH2-

+2H2 CH4

Kraftstoffe

Strom aus regenerativen

Quellen

Biomasse ist „notorisch wasserstoffarm“.

2 CHxOy x -CH2- + y CO2

Die Rolle des Wasserstoffs:Chancen für Katalyse und Elektrochemie

Elektrolyse

Biomasse CH4 + CO2

Biogas-erzeugung

Biofuels

2. Generation

Sonne

H2

Kraftstoffalternativen

Fuel Cell

(Elektro)katalyse

Synfuels MeOH CH4

Photoelektro-(bio)katalyse

H2-Speicher

Elektrokatalyse Electrochem. Engineering

Strom in Deutschland 2020

WindPhotovoltaikWasserBiomasse

Zeit

Bedarf

Verbraucher•Industrie•Haushalte•Verkehr, Infrastruktur•Handel & Gewerbe•Landwirtschaft

Strom-speicher

Strom-speicher

KohleGasKern-kraft

Zeit

Angebot

73%

27%

Eff

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Ideen


Einige Stromspeichersysteme

Typus

Pumpspeicherkraftwerk

Druckluftspeicher

Stationäre Batterien:

H2/Brennstoffzelle

Hybridauto

Kraftfahrzeuge

MeOH/Brennstoffzelle

Portable Systeme

Handy

Beispiel

Goldisthal

Huntdorf

Blei; Zn/Cd

Natrium-Schwefel (NAS)

Citaro-Busse

Prius

Bleiakku/PkW

Campingwagen

Laptops: Li-Ion-Batterien

Li-Ion Batterie

Leistung

1060 MW

290 MW

40 MW

0,5-10 MW

0,2 MW

0,03 MW

0,002 MW

0,0001 MW

0,00001 MW

0,000002 MW

Natrium-Schwefel-Batterie der Firma NGK

6MW/48MWh NAS Installationat TEPCO’s Ohito Substation

500kW/4MWh NAS Installationat NGK’s Head Office

Photos mit freundlicher Genehmigung von NGK Insulators Ltd., Nagoya, Japan

Schema der NAS-Batterie

Safety Tube

Beta-Alumina

Sulfur Electrode

Sulfur Housing(with corrosion protection layer)

Sodium

Insulator(alpha-Alumina)

Gas Tight Seal(TCB -- thermal compression bonding) high efficiency ( > 80%) due to

– Beta Alumina tube– Sulfur electrode design

High durability ( > 10 a) due to– Corrosion protection layer– Sulfur electrode design

High energy density due to– Cell properties and design

Intrinsic safety due to– Incorporation of safety tube

Quelle: NGK Insulators Ltd., Nagoya, Japan

Der größte deutsche Stromspeicher

Typus

Pumpspeicherkraftwerk

Druckluftspeicher

Stationäre Batterien:

H2/Brennstoffzelle

Hybridauto

Kraftfahrzeuge

MeOH/Brennstoffzelle

Portable Systeme

Handy

Beispiel

Goldisthal

Huntdorf

Blei; Zn/Cd

NAS

Citaro-Busse

Prius

Bleiakku/PkW

Campingwagen

Laptops: Li-Ion-Batterien

Li-Ion Batterie

Leistung

1060 MW

290 MW

40 MW

0,5-10 MW

0,2 MW

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0,0001 MW

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0,000002 MW

Unser Kraftfahrzeugpark (45 Mio PkW): 90000 MWUnser Kraftfahrzeugpark (45 Mio PkW): 90000 MW

Das Auto als Strompuffer?


Stationäre Strom-speicher

J.J. Romm, Der Wasserstoff-Boom, Wiley-VCH, Weinheim 2006

Ankündigung auf der Konferenz: „Alternative Propulsion Systems for Automobiles“, am 15/16.05.07, in Berlin:Toyoto intensiviert seine Forschung an Plug-in-Hybriden. (VDI-Nachrichten 25.05.07)


PHEV alsPuffer

PHEV: Plug-In Hybrid Electric Vehicle

KohleGasKernkraft

Smart Grid

FCV alsKraftwerk

H2

FCV: Fuel Cell Vehicle

Das Batterie-Auto als Strompuffer?


Stationäre Strom-speicher


PEV alsPuffer

PEV: Plug-In Electric Vehicle

KohleGasKernkraft

Smart Grid

Elektro-Smart für LondonRheinpfalz 22.08.07Nun thront unter den Sitzen eine Batterie, die etwa 80000 km oder zehn Jahre halten soll. Die Sodium-Nickel-Batterie sorgt voll geladen für eine Reichweite von etwa 115 km. Das ist absolut ausreichend für der rein städtischen Betrieb.

In Shanghais neuem Stadtteil Dangton wird kein emissionsbehaftetes Auto fahren..Dongtan auf etwa der Fläche von Manhattan…bietet Neues: Fußgänger, Fahr-radfahrer sowie einige Elektrofahrzeuge…VDI nachrichten 24.08.07

Plug-In HybridantriebeBatterien werden zum ErfolgsfaktorMehr als 20 Transporter des Typs Dodge Sprinter PHEV werden bis Frühjahr 2008 an einem Flottentest in den USA teilnehmen…. Im reinen Batteriebetrieb beträgt die Reichweite bis zu 32 km…. Einige der Dodge Sprinter haben Lithiumionen-Batterien.DaimlerChrysler: Hightechreport – Faszination Forschung& Technik 1/2007 S. 8, am 25.08.07 im Bundeskanzleramt verteilt.

Mietbatterie treibt Elektroauto anUS-Konzern GM plant Leihmodell für sein Modell Volt - Preis soll damit niedrig bleibenEine Batterieladung reicht für 65 km.Financial Times Deutschland 13.08.07

Unter Stromern – Elektromobile kommenNeue Energie, Juli 2007, Titelstory S. 22-43S. 4 „Batterie ist der entscheidende Kostenfaktor“, Interview mit Wolfgang Steiger, Chef der Antriebsforschung bei VW. Er sagt: Dem Elektroantrieb gehört die Zukunft.

Die Grenzen unserer MöglichkeitenE

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Ideen


Eff

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Ideen


Eff

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Ideen


Ethische Grenzen:Fairness, Verantwortung, Nachhaltigkeit, Sustainable Development, Bewahrung der Schöpfung….

Wirtschafliche, politische und technologische Grenzen: Kosten, F&E-Politik, Entwicklungsstand, regionale Gegebenheiten, Gesetze…

Natürliche Grenzen1):Wasser, Klima, Biodiversität, Rohstoffe, Abfälle, Bevölkerungsdichte, Ernährung, Ackerfläche…

1) Forum für Verantwortung, 12 Bände zum Thema Nachhaltige Entwicklung, Fischer Taschen-buchverlag 2007, 8 Bände bis heute erschienen, z.B. J. Jäger: Was verträgt unsere Erde noch?

Energie und Mobilität: Entwicklung bis 2050

Das Aufkommen der Erneuerbaren Energien vervielfacht sich.

Die Zahl der Pkws verdreifacht sich.

Das Energieangebot verdoppelt sich.

Die Weltbevölkerung wächst um ein Drittel.

B A

DC

Anspruch Verteilung

A

B

C

D D) Welt-bevölkerung

C) Energie-angebot

B) Autofahrer

A) Erneuerbare Energien

Benzin statt BrotFinancial Times Deutschland 11.09.07

Uno befürchtet Aufstand der Armen.www.ftd.de/unruhen

WBGU: Energiewende zur Nachhaltigkeit1)

Zugang zur modernen Energie für alle Menschen sicherstellen:

2020: 500 kWh/Kopf und Jahr

2050: 700 kWh/Kopf und Jahr

Anteil erneuerbarer Energien steigern:

2020: 20%

2050: 50%

Kioto-Annex-B-Länder, Treibhausgase senken:

2020: -40%

2050: -80%

1) WBGU (Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen): „Welt im Wandel: Energiewende zur Nachhaltigkeit, Zusammenfassung für Entscheidungsträger“

Verteilung des Energieaufkommens

t RÖE/Kopf5

6 Mrd

Entwicklungsländer

Ind

ust

rie- lä

nd

er2000Bevölkerung

Transforma-

tionsländer

faire

Energieversorgung

Energieeffizienz

Hauptkonkurrenten für das Auto um Energie:•Stromverbrauch•Wohnen•Essgewohnheiten•Wasser/Nahrung•restlicher Verkehr

IEA: 30 Key Energy Trends in the IEA & worldwide2001 data OECD: population 1,14 Mrd; toe/capita 4,7

world: population 6,10 Mrd; toe/capita 1,6

t RÖE/Kopf

3

9 Mrd

Entwicklungsländer

2050 Industrie- undTransformati-onsländer

Biomasse: Grenzenloses Potenzial?

Stuttgarter Zeitung, 13.04.07

Regenwälder müssen Palmölplantagen weichenUmweltschäden durch die Nutzung nachwachsender RohstoffeÖkobilanz fällt nur unter bestimmten Bedingungen positiv aus

Neue Zürcher Zeitung, 02.05.07

Brasilien setzt auf Biotreibstoff-BoomUngenügende Rahmenbedingungen für

Umwelt, Soziales und Markt

Rheinpfalz 05.08.06Asiatisches BiodesasterDie Schwellenländer Indonesien und Malaisia wollen auf riesigen Planta-gen Palmöl für Biokraftstoffe gewin-nen. Dafür nehmen sie massive Um-weltzerstörungen in Kauf.

Financial Times Deutschland19.04.07Biosprit erhöht Belastung durch Ozon…Biokraftstoff gilt als ein Weg, die Folgen des Klimawandels zu mildern. Zugleich kritisieren Umweltschützer allerdings die Zerstörung der Natur durch den Anbau von Energiepflanzen.

WRI, 14.05.07UN warns on Biofuel RisksIn ist first mayor report on bioenergy, the United Nations finds that liqiud biofuels such as ethanol and biodiesel offer both opportunities and risks for global livelihood and the environment.

Ungünstige Bilanz für Biotreibstoffe

Mit der gegebenen Technik reduzieren nur die Produktion von Ethanol aus Zuckerrohr oder Zellulose sowie die Herstellung von Biodiesel aus Abfall-produkten wie Tierfett und gebrauchtem Speiseöl die Treibhausgasemissionen im Vergleich zu Benzin und Diesel spürbar.

Je Tonne vermiedener CO2-Emissionen errechnen sich Subventionen von 165$ bis 4520$.

Neue Zürcher Zeitung 12.09.07 über die OECD-Studie über Biokraftstoffe

Biokraftstoffe der 1. GenerationÖkologie mit der Brechstange?

„Kein landwirtschaftliches Produkt, das zu Treibstoffzwecken angebaut wird, hat eine bessere Umweltbilanz als fossile Kraftstoffe.“

Marcel Gauch einer der Autoren bei der Vorstellung der neuen EMPA-Studie1)

Financial Times Deutschland 05.07.07

1)EMPA, Schweiz: Ökobilanz von Energieprodukten: Ökologische Bewertung von BiotreibstoffenSchlussbericht, 22.05.07, im Auftrag der Bundesämter für Energie, Umwelt und Landwirtschaft2) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Deutschland: Erneuerbare Energien in Zahlen – nationale und internationale Entwicklungen - Stand: Juni 2007-

Biosprit gefährdet Wasservorrat2050 genauso viel Wasser für den Anbau von Bioenergie-rohstoffen wie für die Nahrungsmittel-produktionJan Lundqvist, Internationales Wasserinstitut Stockholm, zu Beginn der Weltwasserwoche 2007VDI nachrichten 17.08.07

Erzeugung alternativer Kraftstoffe heute in den USA

Daten nach Prof. David Pimentel, Cornell University, Ethanol versus Envoronmental, Food and Pollution Costs, ILMAC-Forum „Energy and Raw Materials – The Contribution of Chemistry and Biochemistry in the Future“, Basel 25.-28.09.07

Hydrogen Input Output Delta

electrolysis 1,4 kWh 1 kWh -40%

power generation (coal) 3 kWh 1 kWh -200%

total 4,2 kWh 1 kWh -320%

Ethanol Input Output Delta

corn 38 MJ/kg27

MJ/kg -40%

wood 42 MJ/kg27

MJ/kg -56%

Biodiesel Input Output Delta

sunflower 81 MJ/kg37

MJ/kg -118%

canola 61 MJ/kg37

MJ/kg -65%

soybean 49 MJ/kg37

MJ/kg -32%

6,6 billion people; 3,7 billion malnourished

Zum VergleichErdöl: 100%

Mineralöle 85%Produkte: 10%Delta: -5%

Daten nach AGEB: Energieflussbild Deutschland

Raffinerien

Verfügbare Biomassein Tonnen trockene Biomasse tdm

1) heute werden ca 6 Mrd t/a Biomasse genutzt, davon etwa die Hälfte für Nahrungsmittel2) Der konventionelle Verbrauch benötigt Biomasse für Bauholz, Wärme, Papier...3) tdm: tonnes dry matter, Definition siehe R.E.H. Sims, The Brilliance of Bioenergy, James&James, London 2002, S.12

nachwachsende Biomasse gesamt

in Zukunftfür Menschennutzbar ??

Ernährung

konventioneller Verbrauch2)

alternative Energien

Green Chemistry

170 Mrd tdm3)/a

Heute werden etwa 6 Mrd tdm Biomasse jährlich genutzt. 6 Mrd tdm entsprechen 100 EJ. Der Primärenergiebedarf der Menschheit liegt heute bei über 450 EJ

Könnten wir nicht unseren gesamten Primärenergiebedarf einfach über Biomasse decken?

??

heutegenutzt:6 Mrd t1)

Biomasse – Primärenergie – Endenergiedie Wirkungsgradkette

Zum Vergleich: Weltweiter Energiefluss heute2)

Primärenergie (100%)

Endenergie (75%)1) M. Kaltschmitt, H. Hartmann, Energie aus Biomasse, Springer Verlag, Heidelberg 2001, Kap. 5-72) K. Heinloth, Die Energiefrage, Viehweg Verlag, Braunschweig, 2003, S. 91

End-Energie

„Primär-Energie“

Anbau

Ernte TrocknungKonservierung

Konfektionie-rung

TransporteFörder-

prozesse

Umwandlung in Endenergien

Wirkungsgrad30-70%

Lagerung

BiomasseAnbauErnte

Konfektion.TrocknungLagerung

Transporte

Aus technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Gründen wird nur ein Teil der Biomasse geerntet

Aus technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Gründen wird nur ein Teil der Biomasse geerntet

Energieeinsatz und Masseverluste

Ablauf der Biomassegewinnung 1)

Für 1 GJ End- energie müssen ca. 4 GJ Biomasse wachsen

Für 1 GJ End- energie müssen ca. 4 GJ Biomasse wachsen

Für 1 GJ „primäre“ Bioenergie müssen ca. 2 GJ Biomasse wachsen

Für 1 GJ „primäre“ Bioenergie müssen ca. 2 GJ Biomasse wachsen

Konkurrenz im verfügbare Biomasse

nachwachsende Biomasse gesamt

170 Mrd t/a

Ernährung

konv. Verbrauch

alternative Energien

Green Chemistry

...davonvom Menschen

nachhaltiggenutzt?

Unser Problem

Sehen wir manchmal mehr als wir klugerweise sehen sollten?

Vielen Dank

für Ihre

Aufmerksamkeit!

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Chemie und Energieversorgung Hermann Pütter AKE-Sitzung Bad Honnef 26.10.07