Regenerative Energiequellen

Die Pflanze

Aufbau

1. Allgemeines zu Regenerativen Energien

2. Pflanzen als Regenerative Energiequelle

3. Versuch

4. Jatropha

Was ist Regenerative Energie?

• Regenerative Energie wird heutzutage oft „erneuerbare Energie“ genannt

• Bezeichnen Quellen die nach menschlichem Denken unerschöpflich sind

• Dies ist nicht ganz korrekt

→wird bestimmten Systemen zugeführt

Welche Rolle spielt regenerative Energie in der heutigen Zeit?

• Spielen eine entscheidende Rolle

• Schonend für die Umwelt

• Bietet ökologisch wie auch langfristig ökonomisch ein großes Potential

Welche Arten gibt es?

• Verschiedene Formen

• Bioenergie

• Geothermie

• Wasserkraft

• Verdunstungskälte

Pflanzen

• Jede Pflanze könnte als Energiequelle dienen

• Qualität abhängig von Art und Größe

• Wird meistens als Biomasse bezeichnet

• Pflanzenöl ist nicht automatisch Rapsöl

Funktion & Anwendungsweise

• Viele Funktionen sind möglich

• Mais, Weizen und Kartoffelstärke für Papierherstellung

• Raps für Biodiesel

• Holz als Stromerzeuger (in Kraftwerken)

Vorteile

• Weniger Abhängigkeit von Energieimporten

• Versorgungssicherheit erhöht

• Biomasse ist nachhaltig und hat kaum Abfallprodukte

• Kein zusätzlicher CO2 Ausstoß

→ kein Treibhausgaseffekt

Nachteile

• Verstärkter Anbau und dadurch resultierender Wasserbedarf kann Grundwasserspiegel senken

• Verdrängung der Nahrungsmittelproduktion (z.B. Weizen)

→ ärmere Länder können sich weniger Nahrung leisten (höhere Nahrungsmittelpreise)

Versuchsergebnisse

2,5cm216° C29,57minOlivenöl

3,2cm214°C59,57minTrüffelöl

1,7cm228°C39,8minRapsöl

3,7cm~240°C27,38minMaisöl

4,2cm232,4°C35,11minPeanutöl

Höhe

Flamme

TemperaturBrenndauerÖL

Jatropha curcas L.

Biodiesel der Zukunft?

Geschichte

• Ursprung: Süd- und Zentralamerika

• Verschiffung nach Europa und Afrika zur Kolonialzeit

• Traditionelle Nutzung:

- Schutzhecke für Nutzpflanzen

- Heilmittel

- Dünger

- Seifenherstellung

Eigenschaften

• Sukkulente Pflanze

• Enthält „toxisches“ Protein (Curcin)

• 500mm Niederschlag pro Quadratmeter reichen aus, dass die Pflanze

gedeiht

• Wurzelnetz verhindert Wind- und Wassererosionen

• Samen enthalten ca. 30% - 40% Öl

• Hohe Oktanzahl

• Wird als Pestizid verwendet

• Stickstoffreicher Dünger aus Presskuchen

• Heilwirkung: Hilft gegen Hautkrankheiten, Rheuma und wird benutzt als Wunddesinfektionsmittel und Abführmittel

• CO2- neutral

•→

75.000 t Presskuchen

110.500 t CO2

Pellets für Feuerholz

2.25 Mio €

CO2 Zertifikateinnahmen pro Jahr 3.4 Mio €

Beispiel: CO2 Zertifikate

25.000 t Jatrophaöl 62.500 t CO2

20 € /t CO2 Einsparung 1.15 Mio €

Aufbau

Wachstum

Pressen Jatrophapflanze Nüsse und Schalentrennung

 

Presskuchen

Pellets

Biogas

Humus

Öl

Nutzung von Jatropha

Viskosität von Ölen

Viskosität allgemein

Teilchen zäher Flüssigkeiten sind stärker aneinander gebunden und somit unbeweglicher. Innere Reibung.

Begriff: Mistel (Viscum) zähflüssiger Saft der Beeren aus dem Vogelleim gewonnen wird. “Viskos” grob “zäh wie Vogelleim”.

Viskosität gibt Zähflüssigkeit an. Je viskoser, desto dickflüssiger.

Kugelfallviskosimeter

Prinzip:Eine Stahl- / Glaskugel sinkt auf Grund ihres Eigengewichtsdurch die in das gläserne Fallrohr eingefüllte Messflüssigkeit. Messung der Sinkzeit Berechnung der kinematischen Viskosität

Vorteile:• einfache Bedienbarkeit• Verhinderung von Verdunstung, Lösemittelverlust und

HautbildungNachteile:• ohne größere Fehler nur bei idealviskosen Fluiden anwendbar • es herrscht eine inhomogene, nicht-laminare Strömung • Scherviskosität η und Dichte ρ müssen bekannt sein• zu messende Flüssigkeit muss im Allgemeinen transparent

sein

Gemessene Öle

• Sonnenblumenöl

• Rapsöl

• Distelöl

• Jatrophaöl

• Bio-Diesel

Fazit

• Aufgrund der Messung scheint Distelöl in kälteren Klimaten gegenüber den anderen gemessenen Ölen geeigneter

• In wärmeren Klimaten ist nach der Messung Sonnenblumen besser geeignet

• Dies gilt nur für die Viskosität, nicht für andere Bereiche, wie der Energiegehalt, Aufwand des Anbaus und der Herstellung

Die Dichte von Pflanzenölen und ihr Die Dichte von Pflanzenölen und ihr Zusammenhang mit demZusammenhang mit dem MotorMotor

Die Dichte ist eine physikalische Größe• Sie setzt die Menge einer Masse mit dem eingenommenen

Volumen ins Verhältnis• Formelzeichen p (sprich: rho)• Kurz: Dichte = Masse / Volumen (p = m / V)• Umrechnungsfaktoren in der Dichteberechnung: 1.000 kg/m³ = 1 kg/dm³ = 1 kg/l oder 1 g/cm³ = 1 g/ml

Definition von Dichte

Jatrophaöl

• Jatrophaöl ist ein aus den Samen der Jatropthapflanze (Purgiernuss) gewonnenes Pflanzenöl, das seit kurzem als Biokraftstoff verwendet wird, da es sehr ergiebig ist.

• Es ist eine klare, helle, goldgelbe Flüssigkeit, enthält jedoch Bitterstoffe somit nicht für den Verzehr geeignet.

• In der Massenproduktion wird aus den mechanisch zerkleinerten Jatrophakernen, die vorher abgepflückt wurden, das Öl gepresst.

• Die Dichte von Jatrophaöl beträgt bei ca. 20°C: 0,90-0,92 kg/l

• Jatrophaöl eignet sich als Treibstoff für einen speziell auf die Verwendung dieses Öls umgerüsteten Motor.

Jatrophaöl (2)

• Pro

• Umweltschonend

• Erneuerbar (nachwachsend)

• Vorteile für die anbauenden Bauern

• Eignet sich nicht als Nahrungsmittel, deshalb werden duch die Verarbeitung zu Treibstoff keine Nahrungsmittel direkt "verschwendet" bzw. "zerstört"

• Kontra

• Große Anbauflächen können zur Verdrängung ehemaliger Pflanzenkulturen (Nahrungsmittelpflanzen) führen

• Für größere Erträge muss Künstdünger verwendet werden, der schon bei seiner Herstellung zur Umweltverschmutzung beiträgt

• Anbaufläche begrenzt

Zukunftsaussichten (1)

• Was hat die Dichte von Treibstoffen mit dem Motor zu tun?

• Die Dichte von Jatrophaöl ist höher als die der fossilen Brennstoffe, d.h. es ergibt sich eine höhere Energiebilanz

• Jatropha alleine würde nicht ausreichen um den Energiebedarf der Erde zu decken.

• Völlige Pflanzenölabhängigkeit würde zu Nahrungsmittelknappheit führen

• Hierbei würde für hohe Mobilität die Versorgung mit Nahrung geopfert.

Grenzen (2)

• Vermutlich würde die Menge an Agrarland nicht zur Deckung ausreichen, selbst bei mehrfacher jährlicher Ernte.

• Wäre unveranwortlich Jatropha massenweise anzubauen, da Nahrungsmittelknappheit entstehen würde (oder bereits ist)

• Völlige Unabhänigkeit von fossilen Brennstoffen jetzt und in näherer Zukunft nicht möglich

• Die Rolle von Jatropha sollte sein, die Treibstoffpreise zu senken

• Für eine gute Alternative zu fossilen Brennstoffen sollte in der Solar / Wasserstofftechnik weitergeforscht werden

Eine Präsentation des Bio-Diff.-Kurses

Schiller Gymnasium Münster