Pathway to net 0
BFH
BFH
Estimated Additional Costs of ES2050
- Gesamtkosten:
- Zusätzliche Kosten von 73 Milliarden CHF im Vergleich zu BAU, davon:
- Investitionskosten: 109 Milliarden CHF
- Wartungskosten: 14 Milliarden CHF
- Eingesparte Energiekosten: -50 Milliarden CHF
- Zusätzliche Investitionen von 109 Milliarden CHF bedeuten eine Erhöhung um 8% gegenüber den bestehenden Investitionen im Energiesystem von 1.400 Milliarden CHF.
- Durchschnittliche jährliche Zusatzkosten (2020 bis 2050): 2,4 Milliarden CHF/Jahr.
- Zusätzliche Kosten von 73 Milliarden CHF im Vergleich zu BAU, davon:
Fist Figures Fossil Resources for Non-Energy Purposes
- Globaler Einsatz fossiler Ressourcen als Rohstoffe für Chemikalien:
- 7% des gesamten Ölverbrauchs.
- 4% des gesamten Erdgasverbrauchs.
- Schweiz:
- Nettokonsum importierter organischer Chemikalien enthält ca. 1,6 Mt (65 PJ) Öl als Rohstoff.
- Inländischer Verbrauch von 0,4 Mt Öl (17 PJ) für nicht-energetische Zwecke.
Difference Between Decarbonization and Defossilization
- Dekarbonisierung:
- Wärme-, Strom- und Verkehrssektoren können dekarbonisiert werden. (-50% bis 2050)
- Defossilisierung:
- Alle organischen Chemikalien enthalten Kohlenstoff, was eine Kohlenstoffquelle für ihre Produktion notwendig macht.
- Der Chemiesektor muss defossilisiert werden, da der Kohlenstoffbedarf für die chemische Produktion sich verdoppeln wird.
Use of Natural Gas and Crude Oil for the Production of the 7 Basic Chemicals
- 7 Grundchemikalien:
- Ammoniak (NH₃)
- Methanol (CH₃OH)
- Ethylen
- Propylen
- Benzol
- Toluol
- Gemischte Xylole
- Hauptwege zur Herstellung dieser Chemikalien:
- Erdgas (CH₄) zu Synthesegas (CO + H₂) und weitere Umwandlung zu H₂ (für NH₃) oder Methanol.
- Steam-Cracking von Naphtha (eine Ölfraktion) zu hochveredelten Chemikalien (HVCs).
Three Renewable Carbon Sources (Biomass, Recycled Plastic and CO2), Conversion Pathways and Rough Potentials
- Biomasse:
- Umwandlungswege:
- Thermochemische Vergasung zu Synthesegas und weitere Umwandlung zu H₂ für NH₃-Produktion, Methanol, synthetisches Naphtha.
- Fermentation zu Ethanol für die Ethylenproduktion durch Dehydratisierung.
- Anaerobe Vergärung oder katalytische hydrothermale Vergasung zu CH₄ als direkter Ersatz für Erdgas.
- Potenzial: Etwa 50% des globalen nachhaltigen Biomassepotenzials würde ausreichen, um die Produktion der Grundchemikalien zu decken.
- Umwandlungswege:
- Recyceltes Plastik:
- Umwandlungswege:
- Direktes Recycling.
- Chemisches Recycling durch gezielte Depolymerisation zu monomeren Bausteinen und Repolymerisation.
- Vergasung zu Synthesegas + Fischer-Tropsch zu synthetischem Naphtha.
- Pyrolyse zu synthetischem Naphtha.
- Potenzial: 40% Plastikrecycling könnten verwendet werden, um 10% der heutigen Grundchemikalien zu produzieren.
- Umwandlungswege:
- CO₂:
- Umwandlungswege:
- Mit H₂ zu Synthesegas durch Wassergas-Shift-Reaktion.
- Mit H₂ zu Methanol (direkte Hydrierung).
- Mit H₂ zu CH₄ (Sabatier-Reaktion).
- Potenzial: Die Produktion aller Grundchemikalien mit CCU würde 55% der heutigen globalen Stromproduktion benötigen.
- Umwandlungswege:
Three Possible Uses of Biomass in the Energy Transition (Heat/Electricity, Fuels/Chemicals, CCS) and Their Potential, and Be Able to Evaluate Their Use
- Wärme/Strom:
- Potenzial: Biomasse kann zur Wärme- und Stromerzeugung genutzt werden, wobei sie einen Beitrag zur Reduzierung fossiler Brennstoffe leistet.
- Kraftstoffe/Chemikalien:
- Potenzial: Biomasse kann in Biokraftstoffe und erneuerbare Chemikalien umgewandelt werden, was zur Defossilisierung des Transport- und Chemiesektors beiträgt.
- CCS (Carbon Capture and Storage):
- Potenzial: Biomasse kann in Kombination mit CCS verwendet werden, um negative Emissionen zu erzeugen, indem biogenes CO₂ dauerhaft gespeichert wird.
- Bewertung:
- Wärme/Strom: Geeignet für die Dekarbonisierung von Energiesektoren, aber begrenztes Potenzial für negative Emissionen.
- Kraftstoffe/Chemikalien: Wesentlich für die Defossilisierung, aber erfordert erhebliche Mengen an Biomasse.
- CCS: Kritisch für das Erreichen von Netto-Null-Emissionen, da es negative Emissionen ermöglicht, aber technisch und wirtschaftlich herausfordernd.
Ist CCS NET?
Nein, es ist neutral nicht negativ emission
Was bedeutet NET?
Negative Emissions Technologie
Ein Faktor von CCU zur Langlebigkeit
Carbon Capture and Utilization - Wenn langlebig, dann auch Lagerung (Storage)
Erkläre die Co2 Value Chain
1. CO₂-Erfassung (Capture)
- Punktquellen-Erfassung (Point Source Capture, PSC): CO₂ wird aus den Abgasen von industriellen Prozessen oder Kraftwerken abgeschieden. Technologien wie Post-Combustion-Capture (nach der Verbrennung), Oxyfuel-Combustion-Capture (Verbrennung mit reinem Sauerstoff) und Pre-Combustion-Capture (vor der Verbrennung) werden verwendet.
- Direkte Luftabscheidung (Direct Air Capture, DAC): CO₂ wird direkt aus der Umgebungsluft abgeschieden. Dies ist besonders wichtig für die Reduktion von CO₂ in der Atmosphäre und zur Erreichung von negativen Emissionen.
2. CO₂-Transport
- Methoden: Das abgeschiedene CO₂ kann durch Pipelines, Schiffe, Züge oder Lastwagen zu den Verwendungs- oder Speicherorten transportiert werden.
- Aggregatzustand: Je nach Transportmethode und -bedingungen kann CO₂ als Gas, Flüssigkeit oder superkritisches Fluid transportiert werden.
3. CO₂-Nutzung (Utilization)
- Chemische Umwandlung: CO₂ kann in verschiedene Chemikalien, Kunststoffe, Treibstoffe und andere wertvolle Produkte umgewandelt werden. Beispiele sind die Umwandlung in Methanol, synthetische Kraftstoffe und Karbonate.
- Biologische Prozesse: Nutzung von CO₂ zur Förderung des Pflanzenwachstums in der Landwirtschaft oder in Algenkulturen zur Produktion von Biokraftstoffen und anderen Bioprodukten.
4. CO₂-Speicherung (Storage)
- Geologische Speicherung: CO₂ wird in unterirdischen geologischen Formationen wie ausgebeuteten Öl- und Gasfeldern, tiefen Salzwasseraquiferen und Kohleflözen dauerhaft gespeichert.
- Ozeanische Speicherung: Theoretisch könnte CO₂ auch in tiefen Meeresregionen gespeichert werden, jedoch gibt es erhebliche Umweltbedenken.
- Mineralisierung: CO₂ wird in stabile mineralische Karbon
Was braucht es um das 2050 net zero Ziel zu erreichen?
- Faster decrease than now
- In 2050 12 Miot CO2e raimain from
- Agriculture
- Industtial processes
- Waste incineration
- Application of CCS/NET is necessary
Welche Szenarien sind NET?
- BECCS - Bioenergy with Carbon Capture and Storage
- Gain: Heat Power
- Input: Biomass (land, water, fertilizer)
- DACS - Direct Air Capture
- Gain: -
- Input: Heat/power from renewables
- CCUS - Carbon Capture and Utilization and Storage
- Gain: Long-lived products
- Heat/power from renewables
3 Point Source Capture (PCS)
1. Nachverbrennungsabscheidung (Post-Combustion Capture)
- Prinzip: CO₂ wird aus den Abgasen entfernt, nachdem der Brennstoff verbrannt wurde.
- Anwendung: Diese Methode wird häufig in bestehenden Kraftwerken und Industrieanlagen eingesetzt.
- Prozess: Die Abgase werden durch eine Reinigungseinheit geleitet, die CO₂ mit Hilfe von Chemikalien (wie Aminen) absorbiert und dann wieder freisetzt, um das CO₂ zu sammeln.
- Vorteil: Kann in bestehenden Anlagen nachgerüstet werden.
- Nachteil: Relativ energieintensiv, da die Abgase oft gekühlt und wieder aufgeheizt werden müssen.
2. Vorverbrennungsabscheidung (Pre-Combustion Capture)
- Prinzip: CO₂ wird entfernt, bevor der Brennstoff verbrannt wird.
- Anwendung: Häufig in neuen Kraftwerksdesigns und bei der Herstellung von Wasserstoff.
- Prozess: Brennstoffe (wie Kohle oder Erdgas) werden in ein Synthesegas (eine Mischung aus CO und H₂) umgewandelt. CO wird in CO₂ umgewandelt und dann abgetrennt, während der verbleibende Wasserstoff als Brennstoff genutzt wird.
- Vorteil: Effizientere CO₂-Abscheidung aufgrund höherer CO₂-Konzentrationen.
- Nachteil: Komplexerer und teurerer Prozess, da zusätzliche Umwandlungsschritte erforderlich sind.
3. Oxyfuel-Verbrennung (Oxyfuel Combustion)
- Prinzip: Brennstoff wird mit reinem Sauerstoff statt Luft verbrannt, wodurch die Abgase hauptsächlich aus CO₂ und Wasser bestehen.
- Anwendung: Kann in speziellen Kraftwerken und Industrieanlagen verwendet werden.
- Prozess: Der Brennstoff wird mit reinem Sauerstoff verbrannt, was zu Abgasen führt, die leicht kondensiert werden können, um Wasser zu entfernen und fast reines CO₂ zu hinterlassen.
- Vorteil: Einfachere und effizientere CO₂-Abscheidung aufgrund der hohen CO₂-Konzentration im Abgas.
- Nachteil: Erzeugung von reinem Sauerstoff ist energieintensiv und teuer.
Diese drei Varianten bieten unterschiedliche Ansätze zur CO₂-Abscheidung, je nach Anwendungsfall und technischen Anforderungen.
Kann Methan in der Schweiz gelagert werden?
Nein
Was sind PtX Anlagen?
Eine Power-to-X-Anlage ist wie eine magische Maschine, die Strom in verschiedene nützliche Dinge verwandeln kann. Stell dir vor, du hast viel Strom aus Windrädern oder Solaranlagen und weißt nicht, was du damit machen sollst. Diese Maschine hilft dabei, den Strom in etwas anderes zu verwandeln, das wir später nutzen können.
Hier sind ein paar Beispiele:
Power-to-Gas: Die Maschine verwandelt Strom in Gas, das wie ein unsichtbarer Ballon ist. Dieses Gas können wir speichern und später benutzen, um unsere Häuser zu heizen oder Autos anzutreiben.
Power-to-Liquid: Die Maschine verwandelt Strom in Flüssigkeit, die wie Benzin ist. Diese Flüssigkeit können wir in Autos, Flugzeugen oder Fabriken benutzen.
Power-to-Heat: Die Maschine verwandelt Strom in Wärme. Das ist wie ein Heizkörper, der warm wird, wenn du ihn einschaltest, und damit können wir unsere Häuser warm halten.
Power-to-Chemicals: Die Maschine verwandelt Strom in Chemikalien, die in vielen Dingen benutzt werden, wie zum Beispiel in Düngemitteln, die den Pflanzen beim Wachsen helfen.
Warum ist das wichtig?
Diese magische Maschine hilft uns, den Strom aus Wind und Sonne zu speichern und ihn zu benutzen, wann immer wir ihn brauchen. Das ist gut für die Umwelt, weil wir weniger schmutzige Brennstoffe wie Kohle oder Öl verwenden müssen.
Warum braucht nachhaltige Energiegewinnung viel Oxygen?
- Sauerstoff ist eine Schlüsselreagenz. Braucht es für Verbrennung um Energie in Form von Verbrennung frei zu geben
- Für vollständige Verbrennung. Damit Brennstoffe in Co2 und H2O umgewandelt werden können
Was ist NED
Non Energy Demand
Energiestiffe die die für nicht energie Zwecke verwendet werden.
Cremes
Pharma
Asphalt
Ammoniak (düngemittel)
Optionen für die gewinnung der 7 hauptchemikalien?
Mit Biomasse
- thermochemical gadification für ammoniak, methanol und naphta
- Fermentation für ethanol und ethylene
- Anerobische digestion für methan
Was sind die rewnewable carbon initiatives?
Co2 (verbrennung)
Biomasse
Plastik (recycling und schreddern)
Wie ist die 40% von nachhaltiger Energie erzeugt?
78% biomasse
Der rest solar etc
Wie viel Prozent des Gesamtenergiebedarfs für Mobilität wird derzeit durch fossile Energieträger gedeckt (gemäß den Angaben im Vortrag)?
94%
Sortieren Sie die verschiedenen Fahrzeugtypen in absteigender Reihenfolge nach ihrem Anteil am Energieverbrauch für die Mobilität.
- Truck
- Passenger car
- Delivery van
- Commercial aircraft (international aviation with departure from Switzerland)
- Train
- Passenger car
- Commercial aircraft (international aviation with departure from Switzerland)
- Truck
- Delivery van
- Train
Die Schweiz ist ein "SBB-Land", und der Stromverbrauch der Bahn hat einen hohen Anteil am Gesamtenergiebedarf der Mobilität.
Aus Biomasse lassen sich keine synthetischen Kraftstoffe herstellen.
Im Falle von PtL- und PtG-Brennstoffen wird der Strom hauptsächlich benötigt, um die erforderliche Reaktionstemperatur zu erreichen.
Beim Sun to X-Verfahren (noch im Entwicklungsstadium) soll Wasser H2O mit Hilfe von konzentrierter Sonnenenergie in H2 und O2 gespalten werden.
CO2 kann als Kohlenstoffquelle für die Herstellung von CH4 und flüssigen synthetischen Kraftstoffen verwendet werden.
Ein Elektroauto, dessen Motor einen Wirkungsgrad von 90 % hat, verbraucht 16,7 kWh Strom für 100 km. Wie viele kWh an "Antriebsenergie" (Energie, die am Rad ankommt) benötigt dieses Auto, um 100 km zurückzulegen?
1) Antriebsenergie = 16,7 kWh * 90%/100% = 16,7 kWh * 0,9 = 15 kWh
Wie hoch ist der Kraftstoffverbrauch (in kWh pro 100 km) eines ansonsten identischen Autos mit einem Verbrennungsmotor, der einen Wirkungsgrad von 15% hat?
Verbrauch pro 100 km = 15 kWh/ 0,15 = 100 kWh
Ein Liter Diesel hat einen Heizwert von etwa 10 kWh/L. Wie viele Liter Diesel verbraucht das Auto mit Verbrennungsmotor auf 100 km?
Diesel consumption = 100 kWh/10 kWh/L = 10 L
Wie viele Kilometer würde das oben genannte Elektroauto mit der Strommenge fahren, die dieser Menge Diesel entspricht?
100 kWh/16.7 kWh = 5.988; The electric car travels 5,988 times as far, i.e. 598.8 km.
A fuel cell vehicle is powered by a...
electric engine
As fuels, H2, CH4 and XY are used
NH3 (ammonia)
The fuel is converted in a fuel cell to?
power
Compared to a battery-operated vehicle, the range of a vehicle with a fuel cell is higher/smaller , refuelling is faster/slower and the efficiency of electricity to drive energy is smaller/higher/approximately equal.
1. higher
2. faster
3. smaller
The electrolysis of water for the production of H2 is a necessary step in all PtX processes.?
The electrolysis of water for the production of H2 is an endothermic process for which energy must be expended.?
The electrolysis of water for the production of H2 is an exothermic process in which energy is released.?
The electrolysis of water for the production of H2 has an efficiency of almost 100%.?
The electrolysis of water for the production of H2 leads to an energy loss of around 30%.?
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Lernkarten
Wie viel Prozent des Gesamtenergiebedarfs für Mobilität wird derzeit durch fossile Energieträger gedeckt (gemäß den Angaben im Vortrag)?
94%
Sortieren Sie die verschiedenen Fahrzeugtypen in absteigender Reihenfolge nach ihrem Anteil am Energieverbrauch für die Mobilität.
- Truck
- Passenger car
- Delivery van
- Commercial aircraft (international aviation with departure from Switzerland)
- Train
- Passenger car
- Commercial aircraft (international aviation with departure from Switzerland)
- Truck
- Delivery van
- Train
Die Schweiz ist ein "SBB-Land", und der Stromverbrauch der Bahn hat einen hohen Anteil am Gesamtenergiebedarf der Mobilität.
Aus Biomasse lassen sich keine synthetischen Kraftstoffe herstellen.
Im Falle von PtL- und PtG-Brennstoffen wird der Strom hauptsächlich benötigt, um die erforderliche Reaktionstemperatur zu erreichen.
Beim Sun to X-Verfahren (noch im Entwicklungsstadium) soll Wasser H2O mit Hilfe von konzentrierter Sonnenenergie in H2 und O2 gespalten werden.
CO2 kann als Kohlenstoffquelle für die Herstellung von CH4 und flüssigen synthetischen Kraftstoffen verwendet werden.
Ein Elektroauto, dessen Motor einen Wirkungsgrad von 90 % hat, verbraucht 16,7 kWh Strom für 100 km. Wie viele kWh an "Antriebsenergie" (Energie, die am Rad ankommt) benötigt dieses Auto, um 100 km zurückzulegen?
1) Antriebsenergie = 16,7 kWh * 90%/100% = 16,7 kWh * 0,9 = 15 kWh
Wie hoch ist der Kraftstoffverbrauch (in kWh pro 100 km) eines ansonsten identischen Autos mit einem Verbrennungsmotor, der einen Wirkungsgrad von 15% hat?
Verbrauch pro 100 km = 15 kWh/ 0,15 = 100 kWh
Ein Liter Diesel hat einen Heizwert von etwa 10 kWh/L. Wie viele Liter Diesel verbraucht das Auto mit Verbrennungsmotor auf 100 km?
Diesel consumption = 100 kWh/10 kWh/L = 10 L
Wie viele Kilometer würde das oben genannte Elektroauto mit der Strommenge fahren, die dieser Menge Diesel entspricht?
100 kWh/16.7 kWh = 5.988; The electric car travels 5,988 times as far, i.e. 598.8 km.
A fuel cell vehicle is powered by a...
electric engine
As fuels, H2, CH4 and XY are used
NH3 (ammonia)
The fuel is converted in a fuel cell to?
power
Compared to a battery-operated vehicle, the range of a vehicle with a fuel cell is higher/smaller , refuelling is faster/slower and the efficiency of electricity to drive energy is smaller/higher/approximately equal.
1. higher
2. faster
3. smaller
The electrolysis of water for the production of H2 is a necessary step in all PtX processes.?
The electrolysis of water for the production of H2 is an endothermic process for which energy must be expended.?
The electrolysis of water for the production of H2 is an exothermic process in which energy is released.?
The electrolysis of water for the production of H2 has an efficiency of almost 100%.?
The electrolysis of water for the production of H2 leads to an energy loss of around 30%.?
Which type of hydrogen storage causes the least amount of energy to be lost?
Bei welcher Art der Wasserstoffspeicherung geht die geringste Menge an Energie verloren?
Storage by adsorption on various materials
Speicherung durch Adsorption an verschiedenen Materialien
Die gravimetrische Dichte ist ein Maß dafür, wie viel Energie in einer bestimmten Masse an Kraftstoff enthalten ist. Je höher der Wert, desto weniger Gewicht muss für eine konstante Energiemenge getankt werden. Sortieren Sie die unten aufgeführten Brennstoffe nach abnehmender gravimetrischer Energiedichte.
flüssiges Methan
Ethanol
flüssiger Wasserstoff
Diesel
- liquid hydrogen
- liquid methane
- diesel
- ethanol
Synthesegas ist ein Gemisch aus?
Synthesegas ist ein Gemisch aus CO und H2. Das CO2 muss zunächst mit einem Teil des Wasserstoffs in CO umgewandelt werden: CO2 + H2 ↔ CO + H2O (Umkehrung der Wasser-Gas-Verschiebungsreaktion).
Sort the various renewable drive energies in descending order of efficiency.
Batteriebetriebenes Elektrofahrzeug
PtH2-Elektrofahrzeug mit Brennstoffzelle
Fahrzeug mit PtCH4-Verbrennungsmotor
Fahrzeug mit PtL-Verbrennungsmotor
- Battery-powered electric vehicle
- PtH2 electric vehicle with fuel cell
- Vehicle with PtL combustion engine
- Vehicle with PtCH4 combustion engine
Primary Renewable Energy Sources
- Geothermal Energy
- Planatary Gravitation
- Solar Enery
- Wind
- Biomass
Energy Demand in CH – 834PJ
- Oil 49%
- Electricity 25%
- Natural Gas 14%
- Bioenergy 7%
- Renewable heat 4%
Main drivers oft he demand
- Heat 43%
- Transport 38%
- Electricity 18%
- Rest 1%
Swiss consumption
- ¾ fossil energy
- ¼ renewable energy, only 30% biomass
Problems of Dependence on Fossil Raw Materials
- Klimaschädigung: Die Verbrennung fossiler Brennstoffe erhöht die Konzentration von Treibhausgasen wie CO₂ in der Atmosphäre, was zum Klimawandel beiträgt.
- Endlichkeit: Fossile Brennstoffe sind begrenzt und werden in den nächsten Jahrzehnten erschöpft sein.
- Zusätzliche CO₂-Freisetzung: Die Verbrennung von fossilen Reserven setzt zusätzlich gespeichertes CO₂ frei, das innerhalb der Systemgrenzen war.
- Umweltrisiken: Nicht-konventionelle Produktionsmethoden wie Fracking können unvorhersehbare Umweltauswirkungen haben.
Differentiation between Low and High Temperature Heat
- Low Temperature Heat: Weniger als 100°C, wird vorwiegend für Raumheizung und Warmwasserbereitung genutzt. Etwa 74% des gesamten Wärmebedarfs fällt in diese Kategorie.
- High Temperature Heat: Wird in Prozesse verwendet, die Temperaturen von über 100°C benötigen. Ungefähr 26% des gesamten Wärmebedarfs.
Basic Options for Renewable Heat Supply
- Biomasse als Brennstoff: Direkte Verbrennung von Holz und anderen Biomassen.
- Power-to-Heat: Nutzung von Wärmepumpen, Elektroboilern und elektrischen Öfen.
- Solarthermie: Nutzung von Sonnenkollektoren zur Wärmegewinnung.
Direct Biomass Combustion: Prerequisites, Advantages, Potential in Switzerland, Efficiency
- Voraussetzungen: Geringer Wassergehalt, am besten luftgetrocknetes Holz.
- Vorteile: Erzeugung von Hochtemperaturwärme möglich, relativ hoher Wirkungsgrad bei entsprechender Technologie.
- Potenzial in der Schweiz: Verfügbare Energiemenge von "Energieholz" beträgt 49 PJ, wobei bereits 36 PJ genutzt werden. Maximal können 42 PJ durch Holzverbrennung beitragen.
- Effizienz: Kesselwirkungsgrade von 83% für Scheitholzkessel und 85% für Hackschnitzel- und Pelletkessel.
Options for Using Wet Biomass to Generate Heat and Explain the Principle, Potential in Switzerland
- Optionen: Nassbiomasse wie Gülle kann nicht direkt verbrannt werden und muss daher in Methan umgewandelt werden.
- Anaerobe Vergärung: Biogasproduktion durch mikrobiellen Abbau organischer Substrate ohne Sauerstoff. Biogas besteht zu 50-70% aus Methan.
- Hydrothermale Vergasung: Ein weiterer Weg zur Methanproduktion.
- Potenzial in der Schweiz: 30 PJ kommen aus Gülle, wobei der Trockensubstanzgehalt zu gering ist, um direkt verbrannt zu werden.
Explain the Basic Principle and Advantages/Disadvantages of Heat Pumps
- Prinzip: Nutzung von Umweltwärme aus dem Boden oder Wasser. Diese niedrige Temperaturwärme wird auf ein höheres Temperaturniveau gebracht.
- Vorteile: Hohe Effizienz – mit einer Einheit Strom können 2-4 Einheiten thermische Energie aus der Umgebung gewonnen werden. Dies entspricht einer Effizienz von bis zu 500%.
- Nachteile: Begrenzte Anwendbarkeit auf Niedertemperaturanwendungen (z.B. Raumheizung).
Electric Resistance Heating: Efficiency and Area of Application
- Effizienz: Elektrische Widerstandsheizungen haben eine Effizienz von 100%.
- Anwendungsbereiche: Vor allem in Anwendungen, die sehr hohe Temperaturen (>100°C) erfordern, wo andere Technologien nicht effektiv sind.
Basic Principle of Solar Thermal Energy and Consequences of Seasonality
- Prinzip: Absorption von kurzwelliger, energiereicher Strahlung und deren Speicherung als Wärmeenergie. Ein Körper absorbiert die einfallende Sonnenstrahlung und emittiert thermische Strahlung.
- Saisonale Auswirkungen: Die solare Deckungsrate variiert je nach Jahreszeit. Im Sommer kann die gesamte Warmwasserversorgung durch Solarthermie gedeckt werden, im Winter ist jedoch oft zusätzliche Wärmequelle erforderlich. Die Speichergröße muss groß genug sein, um saisonale Schwankungen auszugleichen.
Current Share of Fossil Energy in the Transport Sector
- Fossile Brennstoffe: 94% (Petroleum, Diesel, Kerosin)
- Biokraftstoffe: 3%
- Elektrizität: 4%
Basic Options for Renewable Energies in the Transport Sector, Including the Associated Engine Type
- Batterieelektrische Fahrzeuge: Elektromotoren
- Brennstoffzellenfahrzeuge: Wasserstoff (H2), Methanol (MeOH), Ammoniak (NH3), Methan (CH4)
- Biokraftstoffe: Biodiesel, Ethanol (EtOH) - Verbrennungsmotoren
- Erneuerbare synthetische Kraftstoffe: Methanol, Oxymethylenether (OME) - Verbrennungsmotoren und Turbinen
Efficiency of the Various Systems as Shown in the Lecture
- Batterie (ηbattery): ~90%
- Elektromotor (ηel. motor): ~90%
- Dieselmotor (ηdiesel engine): ~40%
- Benzinmotor (ηgasoline engine): ~35%
- ICE, Verbrennungsmotor ‘daily use’: ~12-15%
Terms PtX, BtX, StX
- PtX (Power-to-X): Prozesse zur Umwandlung von elektrischer Energie in chemische Energieträger.
- PtG (Power-to-Gas): Erzeugung von Brenngas durch Elektrolyse von Wasser.
- PtL (Power-to-Liquid): Produktion von flüssigen Brennstoffen mittels elektrischer Energie.
- BtX (Biomass-to-X): Technologien zur Umwandlung von Biomasse in Elektrizität, Wärme oder andere speicherbare Energieträger.
- StX (Sun-to-X): Prozesse zur direkten Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energieträger.
