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BIOGAS

STROM, WÄRME UND ERDGAS AUS BIO-ROHSTOFFEN Aus den verschiedensten nachwachsenden Pfl anzen, tierischen Exkrementen oder organischen Reststoffen der Lebensmittel- und Agrarindustrie werden Strom, Wärme und Bio-Erdgas. Biogas stellt Energie dann bereit, wenn sie gebraucht wird! Damit leistet Biogas schon heute einen wichtigen Beitrag als Energiespeicher.

So funktioniert eine Biogasanlage Flächenbedarf für Biogas Ein Fußballfeld (0,75ha) Energiepfl anzen oder die Gülle von 20 Rindern,zu Biogas vergoren und im Blockheiz-kraftwerk in Strom und Wärme gewandelt, liefern Strom für ca. 5 Haushalte, Wärme für einen Haus-halt und Dünger aus dem Gärrest.

Eingesetzte Substrate

Biogas ist CO2-neutral: bei der Ver-brennung wird soviel CO2 freigesetzt, wie die Pfl anzen während ihres Wachstums aufgenommen haben Nachwachsende Pfl anzen absorbieren diese freigesetzte Menge CO2 wieder Gülle stinkt, Gärreste stinken nicht

Klimaschutz durch Biogas

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90,0

80,0

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Maissila

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Biogas ist das Multitalent der Erneuerbaren Energien.

Biogas ist heimischer Energieträgerund muss nicht importiert werdenBiogas sichert Wertschöpfung und Arbeitsplätze in der RegionBiogas spart teure fossile Energieträger und trägt zum Klimaschutz bei

Biogas kommt aus der Nachbarschaft

VorgrubeSammelbeckenfür Biomasse

1 ha Energiepflanzenz.B. Mais, Getreide,Schilfgras

Blockheizkraftwerk (BHKW)Im BHKW wird das Biogas zur Strom-und Wärmeerzeugung verbrannt.

Prozesswärmebeheizt denFermenter

FermenterIn diesem Behälter wird die Biomasse unterAusschluss von Licht und Sauerstoff vonMikroorganismen abgebaut. Aus diesemGärprozess entstehen Methan undKohlendioxid – das Biogas.

GärrestelagerIst die Biomasse im Fermentervergoren, kommt sie zunächstins Gärrestelager, um dann alshochwertiger Dünger genutztzu werden.

Biogas

Gasmotor

Strom

Wärme

Gasspeicher

ErdgasnetzDas aufbereitete Biogas kanndirekt in bestehende Erdgasnetzeeingespeist werden …Gasspeicher

Das entstehende Biogas wirdin der Haube des Fermentersgespeichert, direkt über dervergärenden Biomasse.

Generator

GasaufbereitungsanlageDer Methangehalt und die Qualitätdes Biogases werden gesteigert,um es konventionellem Erdgasanzugleichen.

Vergorene Reststoffe werdenals Dünger verwendet oderkompostiert. Dadurch reduziertsich der Mineraldünger-Einsatz inder Landwirtschaft erheblich.

Gülle oder Mist

Biogas-AnlageFür die Biogasproduktion eignen sich Gülle und feste Biomasse. Mit einem Rind von 500 kg Gewicht kann proTag z. B. eine Gasausbeute von maximal 1,5 Kubikmeter erzielt werden. Energetisch entspricht dies in etwaeinem Liter Heizöl. Nachwachsende Rohstoffe liefern jährlich zwischen 6 000 Kubikmeter (Wiesengras) und 12 000Kubikmeter (Silomais/Futterrüben) Biogas pro Hektar Anbaufläche.

Viehhaltung

Biomüll

Futter

Prozesswärmewird z. B. insNahwärmenetzeingespeist

Biogastankstelle… oder als Kraftstoffgenutzt werden.

Energiepflanzenoder Bioabfälle

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STROMSPEICHER

ENERGIESPEICHER FÜR ELEKTRISCHEN STROM Strom aus Sonne oder Wind wird meist zu anderen Zeiten erzeugt, als er hauptsächlich gebraucht wird. Dennoch müssen auch die Bedarfsspitzen abgedeckt werden. Für eine lückenlose Versorgung muss zwischenge-speichert werden! Energiespeicher überbrücken die Lücke zwischenErzeugung und Verbrauch!

Stromangebot und –nachfrage müssen zeitlich angepasst werdenHEUTE: die Erzeugung wird der Nachfrage angepasst durch Grundlast-, Mittellast- und Spitzenlast-Kraftwerke„Regelenergie“ muss zum Ausgleich von Stromangebot und –nachfrage immer zur Verfügung stehen, auch bei unerwarteten Schwankungen durch z.B. mehr Verbrauch (Kälteeinbruch) oder Ausfall von KraftwerkenMORGEN: mehr Strom wird aus Erneuerbaren Energien erzeugtBedarf an „Regelenergie“ steigt, weil Solar- und Windstrom nicht gleichmäßig anfallenNotwendigkeit zur Stromspeicherung nimmt zu, dann kann ein Teil der erhöhten Regelenergie mit weniger Mittellast- und Spitzenlastkraftwerken gedeckt werden. Außerdem ist bei Netzausfall ein Inselbetrieb möglich.

Energiespeicher sind eine notwendige Voraussetzung zurIntegration von Erneuerbarer Energie ins Stromnetz!

Verfahren zur Stromspeicherung (Stand der Technik)Elektrostatisch · KondensatorenElektrochemisch · Bleiakkumulatoren · NiCd- und NiMH-Akkumulatoren · Lithium-Ionen/Polymer-AkkumulatorenMechanisch · Pumpspeicherwasserkraftwerke · Druckluftspeicherkraftwerke · SchwungmassenspeicherChemisch · Wasserstoff (durch Elektrolyse gewonnen)

Verfahren zur Stromspeicherung (innovative Ansätze)Elektrochemisch · Redoxfl ow-Systeme (200 kW Leistung, 400 kWh Energie)Chemisch aus CO2 und Wasserstoff · Methan: „solar fuel“: Synthese von Methan (= Erdgas) · Methanol: „silicon fi re“: Synthese von Methanol (= Alkohol)

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Wasserstoff: Reservespeicher, Langzeitspeicher u.a.großes Potenzial, noch nicht marktreif

Blei-Säure-Akkus

Kondensatoren/Super Caps

Spulen SMES

Redox-Flow-Batterien

Druckluft-speicher

Schwungmasse-speicher

Pump-speicherLithium-Ionen-Akkus

1 10010kWh MWh GWh1.000 10 100 1.000 10

SpeicherartEntladezeitSpeichertyp/Einsatz Maximale Speicherkapazität typischer Anlagen und Technologien

40 MWh

5 MWh

50 kWh38,5 GWh2

580 MWh1

5 MWh

52 kWh

30 kWh

Elektro-chemischeSpeicher:Reservespeicher,Elektromobilität

Langzeitspeicher:Spitzenbedarfs-deckung

1 Stunde bis mehrere Tage (RF-Batt.:1,5s bis10h)

2 bis 24 Stunden

kleiner als1 Sekundebis wenigeMinuten

Kurzzzeitspeicher:Netzstabilisierung,Netzaufrecht-erhaltung

Kapazitäten verschiedener Stromspeicher

Quelle: IfEU, TAB, Sauer; Stand: 11/09

1Druckluftspeicherkraftwerk Huntorf2Pumpspeicherkraftwerk Goldisthal3Batterie für Elektrofahrzeug

Langzeitspeicher Elektro-chemische Speicher Wasserstoff

Pump-speicher-kraftwerk

Druckluft-speicher (CAES)

Adiabater Druckluft-speicher

(AA-CAES)*

Redox-Flow-

Batterien

Blei-Säure-Akkus

Lithium-Ionen-Akkus

Angenommen werden eine Speicherkapazität von 6 h (Wasserstoff: 200 h) und durchschnittliche Wirkungsgrade im Jahr 2009 (*Prognose 2020).

Stromgestehungskosten (ct/kWh) davon: Preis des Ladestroms (ct/kWh)

Stromgestehungskosten verschiedener Stromspeicherin ct/kWh

Quelle: DLR/Fraunhofer IWES/IfNE 2010, Stand: 12/2011

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SOLARTHERMIE

WARMES WASSER UND HEIZUNG AUS SONNENLICHT

Die Sonne liefert uns kostenlos die Energie für Warmwasser und zum Heizender Wohnung. Damit können wir unabhängig von Brennstoffi mporten werden, Geld sparen und etwas für die Umwelt tun. Sonnenenergie ist unerschöpfl ich!

So funktioniert eine Solarthermieanlage Typische Kennzahlen4 bis 5 qm Kollektorfl äche decken ca. 60 % des Warmwasserbedarfs eines Einfamilienhauses (EFH)8 bis 15 qm Kollektorfl äche decken ca. 25 % des gesamten Bedarfs an Wärme für Heizung und Warmwasser eines EFH

Die Solaranlage schont den Heiz-kessel, der im Sommer nicht laufen muss und vermeidet den erhöhten Verbrauch, der aus dem schlechten, sommerlichen Wirkungsgrades resultiert.

... und zahlt sich doppelt ausDer süddeutsche Raum ist bei der Sonneneinstrahlung besonders bevorzugt (siehe Karte Deutscher Wetterdienst)

FAZIT: Wenn nicht wir, wer dann?

Bei uns lohnt sich Sonnenenergie am meisten

1 Sonnenstrahlenerwärmen denKollektor und die darinenthaltene Wärme-trägerflüssigkeit.

2 Die bis zu 90°Cheiße Flüssigkeitzirkuliert zwischenKollektor und Puffer-speicher.

3 Der Wärmetauschergibt Solarwärme andas Wasser im Puffer-speicher ab.

4 Der Pufferspeicherstellt die Wärme auchnachts und an kaltenTagen zur Verfügung.

A

2

B

1

2

3

1

4

3

Warmwasser

Heizung

Puffer-speicher

Kombi-speicher

Zusatz-heizung

Zusatz-heizung

Kollektor

Solarregler

Wasseranschluss

Warmwasser

Solarregler

Wasseranschluss

… für heißes Wasser

Kollektor

… und zum Heizen

Wärmetauscher Wärmetauscher

Wärme von der Sonne ...

Beispiel für Warmwassernutzung bei 6m² Kollektorfl äche:

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WINDENERGIE

STROM AUS WIND: EFFIZIENT UND KOSTENGÜNSTIG

Windenergie steht zur Stromproduktion verstärkt im Winterhalbjahr zur Verfügung, wenn am meisten Energie verbraucht wird und die Sonne weniger liefert. Zusammengenommen: unschlagbar günstige Erneuerbare Energie!Windkraft: Die ideale Ergänzung zur Photovoltaik

So funktioniert eine Windkraftanlage Mit moderner Technik ist Windenergie auch an Land effi zient!

Strom aus Windenergie ist sauber und vermindert den Ausstoß von Treibhaus-gasen. Pro Kilowattstunde Windstrom können 860 Gramm CO2 vermieden werden.

Vergleich Photovoltaik und Windkraft (Jahresverläufe)2.000 kW elektrische LeistungRotordurchmesser 80 – 100mNabenhöhe 80 – 140mjährlicher Stromertrag mind. 3,5 Mio. kWhdamit können ca. 1000 Haushalte mit sauberem Strom versorgt werden

Kennzahlen einer 2 MW-Anlage

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Wind Photovoltaik