Markus Sammut:Ganzheitliche Betrachtung von biogenen Kraftstoffen
- neues Buch 2010, ISBN: 9783832477080
Inhaltsangabe:Zusammenfassung: Ziel der Arbeit ist es, einen genauen Blick auf diese biogenen Kraftstoffe zu werfen, sowie ihre Eigenschaften und ihre Potenziale (in Deutschland, der EU15… Mehr…
Inhaltsangabe:Zusammenfassung: Ziel der Arbeit ist es, einen genauen Blick auf diese biogenen Kraftstoffe zu werfen, sowie ihre Eigenschaften und ihre Potenziale (in Deutschland, der EU15 und der EU30) detailliert zu betrachten und zu analysieren. Weiterhin werden sie mit konventionellen Kraftstoffen auf der Basis der Energie- und Emissionsintensität verglichen. Das Kyoto-Protokoll verlangt von der EU, ihren Treibhausgasausstoß zwischen 2008 und 2010 gegenüber dem Stand des Referenzjahres 1990 um 8 Prozent zu reduzieren. Bei der Betrachtung des Verkehrsektors zeigt sich jedoch, dass dieser nahezu zu 100% vom Erdöl abhängt, der gerade unter dem Aspekt der CO2-Reduktion sehr kritisch zu betrachten ist. Dazu kommt die prinzipielle Endlichkeit von Rohöl als Primärenergieträger für die meisten Kraftstoffe, sowie die geographische Konzentration der Vorkommen. Besonders brisant dabei ist die Möglichkeit der Ressourcen bedingten Konflikte, da 73% der Reserven auf die Staaten der OPEC entfallen und 61% auf den politisch und wirtschaftlich instabilen Nahen Osten. Wegen dieser genannten Gründe wird den biogenen Kraftstoffen immer mehr Aufmerksamkeit geschenkt. Sie sind mehr oder weniger CO2 neutral, regenerativ und sie können in der EU angebaut sowie hergestellt werden. Sie werden aus pflanzlichen Rohstoffen, wie z.B. RME aus Raps, oder aus biogenen Reststoffen, wie z.B. Methan aus Fäkalien, hergestellt. Auf diese Roh- und Reststoffe wird allerdings durch Konkurrenzprodukte Nachfrage ausgeübt. Es können beispielsweise Baumaterialien daraus gefertigt werden oder auch Strom und Wärme produziert werden. Es ist deshalb von Nöten, eine Potenzialabschätzung durchzuführen, ob biogene Kraftstoffe überhaupt eine substantielle Rolle in dem Kraftstoff-Markt spielen können. Bisher werden in Europa besonders Ethanol aus Zuckerrüben und RME aus Raps produziert. Das Ergebnis einer Potenzialanalyse ist, dass sich zwar nicht der komplette konventionelle Kraftstoff in Deutschland bzw. der EU15 durch biogenen Kraftstoff ersetzen lässt, aber eine Möglichkeit zur Substitution von ~15% bzw. 20% gegeben ist. Dies liegt immer noch ungefähr doppelt so hoch wie das Ziel, welches sich die Bundesregierung gesetzt hat. Es steht diesem also, vom Aspekt des möglichen Potenzials her, nichts im Wege. Bei einem Vergleich biogener Kraftstoffe mit konventionellen Kraftstoffen sieht man, dass das Verhältnis von Energieinput zu Energieoutput bei den konventionellen Kraftstoffen eindeutig besser liegt. Bei Betrachtung der Emissionsintensität schneiden die biogenen Kraftstoffe allerdings ausnahmslos besser ab als die konventionellen. Biogene Kraftstoffe haben folglich das Potenzial und die relevanten Eigenschaften um in dem Bereich der Kraftstoffe eine bedeutende Rolle zu spielen. Wie bedeutend diese Rolle in der Zukunft allerdings sein wird, hängt maßgeblich von den jeweiligen Prioritäten der Wirtschaft, Regierung und der Gesellschaft ab. Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis: Übersicht über Tabellen5 Übersicht über Grafiken7 1.Motivation und Zielsetzung der Arbeit8 2.Betrachtung biogener Kraftstoffe und deren Gewinnung11 2.1Übersicht11 2.2Mögliche biogene Roh- und Reststoffe für die Kraftstoffgewinnung13 2.2.1Ölhaltige Pflanzen13 2.2.2Zuckerhaltige Pflanzen15 2.2.3Stärkehaltige Pflanzen17 2.2.4Schnellwachsende Baumarten20 2.2.5Stroh21 2.2.6Waldrest- und Industrieholz21 2.2.7Ausgangsstoffe für eine Biogaserzeugung22 2.3Alternative Nutzungsmöglichkeiten von biogenen Roh- und Reststoffen23 2.3.1Übersicht23 2.3.2Schmierstoffe25 2.3.3Wasch- und Reinigungsmittel25 2.3.4Biologisch abbaubare Werkstoffe25 2.3.5Naturfaserverstärkte Kunststoffe25 2.3.6Baumaterialien einschließlich Dämmstoffe26 2.3.7Papier und Pappe26 2.3.8Strom und Wärme26 3.Herstellung und Einsatzmöglichkeiten biogener Kraftstoffe27 3.1Betrachtungen zur Herstellung27 3.1.1Pflanzenöl aus Rapssaat27 3.1.2Pflanzenmethylester (PME)29 3.1.3Ethanol31 3.1.4Biogas33 3.1.5Methanol34 3.1.6Synfuel und Sunfuel35 3.1.7Wasserstoff37 3.2Einsatzmöglichkeiten der Kraftstoffe38 3.2.1Übersicht38 3.2.2Pflanzenölmotoren40 3.2.3Dieselmotor für Pflanzenölmethylester (PME)41 3.2.4Otto- und Dieselmotoren für Ethanol und Methanol42 3.2.5Ottomotor für Biogas44 3.2.6Otto- und Dieselmotoren für Synfuel und Sunfuel45 3.2.7Brennstoffzelle für Wasserstoff46 4.Produktionsstrukturen in Deutschland und in der EU48 5.Potenziale für die Erzeugung biogener Kraftstoffe53 5.1Potenziale in Deutschland53 5.2Potenziale in der EU58 6.Flächen- bzw. Mengenproduktivität ausgewählter biogener Kraftstoffe63 6.1Übersicht63 6.2Ethanolproduktion aus Zuckerrüben64 6.3Methanproduktion aus biogenen Reststoffen und Exkrementen65 6.4Rapsöl- und RME-Produktion aus Raps66 7.Vergleich ausgewählter biogener Kraftstoffe67 7.1Übersicht67 7.2Vergleich nach Energieintensität (Verhältnis von Input und Output)68 7.2.1Anmerkungen zu den Untersuchungen nach Energieintensität68 7.2.2Übersicht69 7.2.3Methanol aus Waldrestholz70 7.2.4Rapsöl72 7.2.5RME75 7.2.6Ethanol aus Zuckerrüben77 7.2.7Biogas aus Exkrementen und weiteren biologischen Abfällen79 7.2.8Synthetischer Diesel aus Waldrestholz81 7.3Vergleich nach Emissionsintensität82 7.3.1Anmerkungen zu den Untersuchungen nach Emissionsintensität82 7.3.2Übersicht82 7.3.3Methanol aus Waldrestholz83 7.3.4Rapsöl84 7.3.5RME85 7.3.6Ethanol aus Zuckerrüben87 7.3.7Biogas aus Exkrementen und weiteren biologischen Abfällen89 7.3.8Synthetischer Diesel aus Waldrestholz90 8.Vergleich der ausgewählten biogenen Kraftstoffe mit konventionellen Kraftstoffen91 8.1Übersicht91 8.2Nach Energieintensität92 8.3Nach Emissionsintensität93 8.4Betrachtung der Ergebnisse94 9.Zusammenfassung und Schlussfolgerung95 10.Literaturangaben96 Ganzheitliche Betrachtung von biogenen Kraftstoffen: Inhaltsangabe:Zusammenfassung: Ziel der Arbeit ist es, einen genauen Blick auf diese biogenen Kraftstoffe zu werfen, sowie ihre Eigenschaften und ihre Potenziale (in Deutschland, der EU15 und der EU30) detailliert zu betrachten und zu analysieren. Weiterhin werden sie mit konventionellen Kraftstoffen auf der Basis der Energie- und Emissionsintensität verglichen. Das Kyoto-Protokoll verlangt von der EU, ihren Treibhausgasausstoß zwischen 2008 und 2010 gegenüber dem Stand des Referenzjahres 1990 um 8 Prozent zu reduzieren. Bei der Betrachtung des Verkehrsektors zeigt sich jedoch, dass dieser nahezu zu 100% vom Erdöl abhängt, der gerade unter dem Aspekt der CO2-Reduktion sehr kritisch zu betrachten ist. Dazu kommt die prinzipielle Endlichkeit von Rohöl als Primärenergieträger für die meisten Kraftstoffe, sowie die geographische Konzentration der Vorkommen. Besonders brisant dabei ist die Möglichkeit der Ressourcen bedingten Konflikte, da 73% der Reserven auf die Staaten der OPEC entfallen und 61% auf den politisch und wirtschaftlich instabilen Nahen Osten. Wegen dieser genannten Gründe wird den biogenen Kraftstoffen immer mehr Aufmerksamkeit geschenkt. Sie sind mehr oder weniger CO2 neutral, regenerativ und sie können in der EU angebaut sowie hergestellt werden. Sie werden aus pflanzlichen Rohstoffen, wie z.B. RME aus Raps, oder aus biogenen Reststoffen, wie z.B. Methan aus Fäkalien, hergestellt. Auf diese Roh- und Reststoffe wird allerdings durch Konkurrenzprodukte Nachfrage ausgeübt. Es können beispielsweise Baumaterialien daraus gefertigt werden oder auch Strom und Wärme produziert werden. Es ist deshalb von Nöten, eine Potenzialabschätzung durchzuführen, ob biogene Kraftstoffe überhaupt eine substantielle Rolle in dem Kraftstoff-Markt spielen können. Bisher werden in Europa besonders Ethanol aus Zuckerrüben und RME aus Raps produziert. Das Ergebnis einer Potenzialanalyse ist, dass sich zwar nicht der komplette konventionelle Kraftstoff in Deutschland bzw. der EU15 durch biogenen Kraftstoff ersetzen lässt, aber eine Möglichkeit zur Substitution von ~15% bzw. 20% gegeben ist. Dies liegt immer noch ungefähr doppelt so hoch wie das Ziel, welches sich die Bundesregierung gesetzt hat. Es steht diesem also, vom Aspekt des möglichen Potenzials her, nichts im Wege. Bei einem Vergleich biogener Kraftstoffe mit konventionellen Kraftstoffen sieht man, dass das Verhältnis von Energieinput zu Energieoutput bei den konventionellen Kraftstoffen eindeutig besser liegt. Bei Betrachtung der Emissionsintensität schneiden die biogenen Kraftstoffe allerdings ausnahmslos besser ab als die konventionellen. Biogene Kraftstoffe haben folglich das Potenzial und die relevanten Eigenschaften um in dem Bereich der Kraftstoffe eine bedeutende Rolle zu spielen. Wie bedeutend diese Rolle in der Zukunft allerdings sein wird, hängt maßgeblich von den jeweiligen Prioritäten der Wirtschaft, Regierung und der Gesellschaft ab. Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis: Übersicht über Tabellen5 Übersicht über Grafiken7 1.Motivation und Zielsetzung der Arbeit8 2.Betrachtung biogener Kraftstoffe und deren Gewinnung11 2.1Übersicht11 2.2Mögliche biogene Roh- und Reststoffe für die Kraftstoffgewinnung13 2.2.1Ölhaltige Pflanzen13 2.2.2Zuckerhaltige Pflanzen15 2.2.3Stärkehaltige Pflanzen17 2.2.4Schnellwachsende Baumarten20 2.2.5Stroh21 2.2.6Waldrest- und Industrieholz21 2.2.7Ausgangsstoffe für eine Biogaserzeugung22 2.3Alternative Nutzungsmöglichkeiten von biogenen Roh- und Reststoffen23 2.3.1Übersicht23 2.3.2Schmierstoffe25 2.3.3Wasch- und Reinigungsmittel25 2.3.4Biologisch abbaubare Werkstoffe25 2.3.5Naturfaserverstärkte Kunststoffe25 2.3.6Baumaterialien einschließlich Dämmstoffe26 2.3.7Papier und Pappe26 2.3.8Strom und Wärme26 3.Herstellung und Einsatzmöglichkeiten biogener Kraftstoffe27 3.1Betrachtungen zur Herstellung27 3.1.1Pflanzenöl aus Rapssaat27 3.1.2Pflanzenmethylester (PME)29 3.1.3Ethanol31 3.1.4Biogas33 3.1.5Methanol34 3.1.6Synfuel und Sunfuel35 3.1.7Wasserstoff37 3.2Einsatzmöglichkeiten der Kraftstoffe38 3.2.1Übersicht38 3.2.2Pflanzenölmotoren40 3.2.3Dieselmotor für Pflanzenölmethylester (PME)41 3.2.4Otto- und Dieselmotoren für Ethanol und Methanol42 3.2.5Ottomotor für Biogas44 3.2.6Otto- und Dieselmotoren für Synfuel und Sunfuel45 3.2.7Brennstoffzelle für Wasserstoff46 4.Produktionsstrukturen in Deutschland und in der EU48 5.Potenziale für die Erzeugung biogener Kraftstoffe53 5.1Potenziale in Deutschland53 5.2Potenziale in der EU58 6.Flächen- bzw. Mengenproduktivität ausgewählter biogener Kraftstoffe63 6.1Übersicht63 6.2Ethanolproduktion aus Zuckerrüben64 6.3Methanproduktion aus biogenen Reststoffen und Exkrementen65 6.4Rapsöl- und RME-Produktion aus Raps66 7.Vergleich ausgewählter biogener Kraftstoffe67 7.1Übersicht67 7.2Vergleich nach Energieintensität (Verhältnis von Input und Output)68 7.2.1Anmerkungen zu den Untersuchungen nach Energieintensität68 7.2.2Übersicht69 7.2.3Methanol aus Waldrestholz70 7.2.4Rapsöl72 7.2.5RME75 7.2.6Ethanol aus Zuckerrüben77 7.2.7Biogas aus Exkrementen und weiteren biologischen Abfällen79 7.2.8Synthetischer Diesel aus Waldrestholz81 7.3Vergleich nach Emissionsintensität82 7.3.1Anmerkungen zu den Untersuchungen nach Emissionsintensität82 7.3.2Übersicht82 7.3.3Methanol aus Waldrestholz83 7.3.4Rapsöl84 7.3.5RME85 7.3.6Ethanol aus Zuckerrüben87 7.3.7Biogas aus Exkrementen und weiteren biologischen Abfällen89 7.3.8Synthetischer Diesel aus Waldrestholz90 8.Vergleich der ausgewählten biogenen Kraftstoffe mit konventionellen Kraftstoffen91 8.1Übersicht91 8.2Nach Energieintensität92 8.3Nach Emissionsintensität93 8.4Betrachtung der Ergebnisse94 9.Zusammenfassung und Schlussfolgerung95 10.Literaturangaben96 TECHNOLOGY & ENGINEERING / Automotive, Diplomica Verlag<
