Transcript Überblick-Vortrag - FH Düsseldorf

Facharbeit an der FH Düsseldorf
Energetische Nutzung von Biomasse
in Deutschland
Prof. Dr.-Ing. Mario Adam
E² - Erneuerbare Energien und Energieeffizienz
Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik
Fachhochschule Düsseldorf
adam
Energieverbrauch des „Musterknaben“ BRD
8000
7000
12000
6000
Primärenergie, Endenergie Gesamt
in PJ
14000
10000
5000
8000
4000
6000
3000
4000
2000
2000
1000
0
1950
1960
Quelle: BMWi Energiedaten 2009
1970
1980
1990
adam
2000
0
2010
in PJ
BRD Gesamt
Endenergie: Industrie, Verkehr, Haushalte, GHD
alte Bundesländer
16000
Primärenergie
inkl. nicht energetischer Verbr.
Endenergie
Gesamt
Industrie
Verkehr
Haushalte +
GHD
Haushalte
GHD Gewerbe
Handel
Dienstleistung
Beitrag Erneuerbare Energien, BRD, 2008
Gesamt: 995 PJ
Deckungsanteile
Wasserkraft
8%
Windkraft
15%
Photovoltaik
0,4%
Solar-/Geothermie,
Wärmepumpen
2%
Klärgas, Biogas
9%
Klärschlamm, Müll,
Deponiegas
7%
Quelle: BMWi Energiedaten 2009
Primärenergieverbrauch, gesamt
= 7,1 %
= Verdreifachung
in 10 Jahren
in den Bereichen:
• Stromerzeugung
14,8 %
Holz, Stroh u.a.
feste Stoffe
41%
Biodiesel u.a.
flüssige Brennstoffe
17%
adam
• Wärmeerzeugung
7,7 %
• Motorkraftstoffe
6,1 %
Energiebilanz eines Hainbuchenwaldes
=1027 kWh/m²a
Photosynthese
Energiegehalt der Kohlenhydrate = 15.900 kJ/kg
Energiegehalt des
Holzes =
15.000
kJ/kg
Quelle: Kaltschmitt, Wiese
adam
Holz als regenerativer Energieträger
Herkunft
•
•
•
direkt aus dem Wald
Produktionsabfälle aus Sägewerken, etc.
unbelastetes Altholz z.B. vom Bau
Aufbereitung
•
•
•
Stückholz
Hackschnitzel
Pellets
Ökobilanz
•
•
nahezu CO2-neutral, vor allem bei regionaler
Nutzung mit kurzen Wegen
Pellets: 0,2 kWhPrim und 40 g CO2 pro kWhEnd
Verwendung
•
•
etabliert: Verbrennung in Kaminen und Öfen,
Heizkesseln, Heiz- und Heizkraftwerken
F&E: Verbrennung in Stirlingmotoren,
Vergasung + Verbrennung in gasmotorischen
BHKW, Gasturbinen, Brennstoffzellen, etc.
adam
Bildquellen: EnergieAgentur.NRW, Wodtke, Paradigma
Treibstoffe heute und in der Zukunft
Verbrauch 2005 in
Deutschland
1,8 Mio. t Biodiesel *)
0,05 Mio. t Bioethanol *)
26.000 t Erdgas
25,2 Mio. t Otto1)
30,1 Mio. t Diesel1)
21500 t Autogas
heute
morgen
*) u.a. Zumischung zu konventionellen Kraftstoffen
LPG: Liquid Petroleum Gas („Autogas“, Propan/Butan-Gemisch, Nebenprodukt der Erdölverarbeitung)
CNG: Compressed Natural Gas
GTL: Gas to liquid
Beimischpflicht ab 2007, BRD:
BTL: Biomass to liquid
• 2007: 4,4 % Diesel, 1,2 % Benzin
Aromaten: cyclische, teilweise krebserregende Kohlenwasserstoffe
• …
• 2012: 7,25 % Gesamtquote
Quelle: DaimlerChrysler,
1)www.wlv.de/Dokumentendownload/BiotreibstoffeBockey.pdf
adam
Biogas - Erzeugung und Nutzung
mesophile (35°C) oder thermophile (55°C) Bakterien
Gülle +
Kofermente
Verbrennung in
• Gas-Heizkesseln
• Blockheizkraftwerken (= Motoren,
die Strom und
Wärme produzieren)
• Reinigung und
Einspeisung in das
Erdgasnetz
(„Bioerdgas“)
Energiebedarf zur Beheizung des Faulbehälters:
15 … 30 % des erzeugten Biogases
Quelle: Kleemann, Meliß
adam
Dämmstoffe
• aus Glas, Stein, Sand, etc.
• Glaswolle, Steinwolle (30 – 50 €/m³)
• Schaumglas
• Perlit (ca. 100 €/m³)
• aus Rohöl
• Polystyrol (50 – 100 €/m³)
• „Styropor“ (Partikelschaum EPS)
• „Styrodur“ (Extruderschaum XPS)
• Polyurethan (beste Wärmedämmung, dämmt
etwa doppelt so gut wie normales Styropor)
Glaswolle
• aus nachwachsenden Rohstoffen (100 – 200 €/m³)
• Zellulose und Holzweichfaser (häufiger verwendet)
• Hanf, Flachs, Kokos, Baumwolle, Schafwolle, Kork
• Verbundsysteme
„Styrodur“
• Einheiten aus Wärmedämmung plus Verkleidung
z.B. Platte aus Polyurethan + Alu + Spanplatte /Gipskarton (ca. 40 €/m² bei 8 cm PU)
z.B. Heraklith-Platte (Holzwolle-Leichtbauplatte) mit verbundenem Dämmmaterial
• Vakuum-Dämmplatten: Evakuierte aluminiumumhüllte Stützmatrix
adam
Energetische Nutzung von Biomasse
Zusammenfassung
adam