Alternative Kraftstoffe. Sven Geitmann
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Название: Alternative Kraftstoffe
Автор: Sven Geitmann
Издательство: Автор
Жанр: Автомобили и ПДД
isbn: 9783937863351
isbn:
2.6 Entwicklung
Bei der Analyse der vorangegangenen Verbrauchs- und Schadstoffdaten sowie der politischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen kommt man nicht umhin zu fragen, wie die weitere Entwicklung aussehen wird. Dazu hier ein erster kurzer Ausblick auf die zukünftige Energieversorgung.
2.6.1 Wirtschaftliche Betrachtung
Der weltweite Energiebedarf wird voraussichtlich – abgesehen von kurzfristigen Schwankungen – weiter steigen. Es ist zu erwarten, dass er bis zum Jahr 2015 gegenüber dem Referenzjahr 1995 um über 50 % zunimmt. Wenn keine radikale Trendwende eintritt, wird der überwiegende Anteil davon weiterhin durch die Verbrennung fossiler Energieträger gedeckt werden. Damit verbunden wäre:
· eine weitere Reduzierung der natürlichen Vorkommen
· eine weitere Zunahme der Umweltbelastung
· eine weitere globale Klimaerwärmung
Dem kann am besten entgegengewirkt werden, indem Energie eingespart wird. Die Investitionen in effizientere Technologien sind in den vergangenen Jahren sprunghaft angestiegen, was der Umwelt zugute kommt. Die Hauptargumente für den Einsatz effizienterer Energietechniken sind dabei nicht nur ökologischer Natur, sondern auch ökonomische Gesichtspunkte, wie die Preisanstiege für Öl, Gas und Strom gezeigt haben.
Die große wirtschaftliche Bedeutung regenerativer Energieerzeugung und alternativer Kraftstoffe ist mittlerweile sowohl auf deutscher als auch auf europäischer Ebene erkannt worden. Das liegt nicht zuletzt daran, dass die Wirtschaft maßgeblich von dieser Entwicklung profitiert. Die Zahl der Arbeitsplätze im Bereich der erneuerbaren Energien ist deutlich gestiegen. Ende 2010 waren etwa 340.000 Menschen in diesem Wirtschaftszweig beschäftigt (s. auch Abb. 14).
In den konventionellen deutschen Wirtschaftsmärkten, die jahrzehntelang das industrielle Rückrad bildeten, geht es hingegen genau andersherum. Im Steinkohlebergbau waren 1990 rund 130.000 Menschen beschäftigt. Ende 2005 waren es nur noch 36.000. Bei den Energieversorgern wird ebenfalls fleißig entlassen, obwohl die Bilanzen so gut wie nie zuvor aussehen. Auch die Automobilindustrie steckt in der schwersten Krise ihrer Geschichte.
ABB. 14: VERGLEICH DER ARBEITSPLÄTZE IM ENERGIESEKTOR 2006 [Arbeitsplätze in 1.000]
2.6.2 Technische Betrachtung
Zur kurzfristigen technischen Umsetzung einer nachhaltigen Strategie im Kfz-Sektor bieten sich grundsätzlich zwei Wege an:
1. Die eine Variante ist die Optimierung bereits vorhandener Techniken. Hierbei wird versucht, ausgereifte Technologien, die mittlerweile über 100 Jahre an Entwicklung hinter sich haben, so zu verbessern, dass der Wirkungsgrad noch weiter steigt und die Emissionen noch weiter sinken. Dies birgt jedoch gewisse Schwierigkeiten in sich, weil die Potentiale in vielen Bereichen schon sehr weit ausgereizt sind. Die Motoren- und Anlagentechnik stößt teilweise bereits an ihre Grenzen, so dass eine weitere Anhebung der Wirkungsgrade nur noch geringfügig möglich ist.
2. Die andere Variante ist die verstärkte Nutzung bisher noch nicht vollständig etablierter Energieträger (z. B. Biokraftstoffe, Erdgas, Flüssiggas, Wasserstoff und Strom). Die Technik für derartige Kraftstoffe ist bereits vorhanden, aber noch nicht so weit ausgereift wie bei Benzin und Dieselöl. Sie bietet jedoch die Möglichkeit, mit sofortiger Wirkung den Schadstoffausstoß zu verringern, weil selbst Erdgas umweltschonender verbrennt als Erdöl. Darüber hinaus werden auf diesem Weg die Mineralölvorkommen geschont, damit diese noch möglichst lange für andere (sinnvollere) Zwecke genutzt werden können.
Kurz- und mittelfristig (zwei bis zehn Jahre) steht die Etablierung dieser alternativen Energietechniken im Focus, wobei viele Hoffnungen auf die Biokraftstoffe der zweiten Generation gelegt werden. Flüssiggasautos können bereits heute als gut etabliert angesehen werden. Langfristig (10 bis 20 Jahre) steht die Einführung einer Strom- und Wasserstoffinfrastruktur an.
2.6.3 Thermodynamische Betrachtung
Im Zuge des Wandels der von den Menschen genutzten Brennstoffe ist ein gewisser Trend festzustellen:
→ weg vom Kohlenstoff
Wurden in früheren Zeiten über Jahrtausende hinweg Energieträger wie beispielsweise Holz und Kohle genutzt, die einen sehr hohen Kohlenstoffanteil aufweisen, verringerte sich dieser Anteil im Laufe der Zeit immer weiter:
· Erdöl enthält weniger Kohlenstoffatome als Kohle.
· Erdgas (Methan) wiederum besitzt weniger C-Atome als Öl.
Deswegen spricht man hier von einer fortschreitenden Entkarbonisierung oder auch Decarbonisierung.
Über die Jahrzehnte betrachtet reduzierte sich der gewichtsspezifische (gravimetrische) Anteil von Kohlenstoff in den Brennstoffen. Liegt der C-Anteil bei den konventionellen Kraftstoffen bei 84 Gramm pro Mol (Benzin) beziehungsweise bei 120g/mol (Diesel), liegt er bei den so genannten alternativen Kraftstoffen nur bei der Hälfte (Butan verglichen mit Benzin) beziehungsweise bei einem Zehntel (Methan verglichen mit Diesel). Im Gegenzug nahm der prozentuale Anteil von Wasserstoff stetig weiter zu, auch wenn der absolute Anteil abnahm (s. Abb. 15).
Der eigentliche Energielieferant in vielen Kraftstoffen ist demnach der Wasserstoff. Die negative Verbrennungsenergie (abgegebene Reaktionswärme ΔH) von Wasserstoff bezogen auf ein Mol dieses Mediums ist zwar niedriger als die von Kohlenstoff (s. Formel). Bei einer gravimetrischen Betrachtung sieht dies jedoch genau andersherum aus. Bei der Verbrennung von einem Gramm reinen Wasserstoffs wird viermal mehr Energie freigesetzt als bei der Oxidation eines Gramms Kohlenstoff.
H-Oxidation: H2 + ½ O2 → H2O ΔH = –67Wh/mol = –39,2Wh/g
C-Oxidation:
C СКАЧАТЬ