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Alternative Energiesysteme

Windkraft
Die Technologien zur Nutzung der Windenergie unterliegen einer rapiden Entwicklung. Das Durchschnittsgewicht von Windturbinen ist innerhalb von fünf Jahren halbiert worden, der Energieoutput pro Turbine und Jahr hat sich vervierfacht, und die Kosten sind innerhalb von zehn Jahren um den Faktor 10 gesunken. Die durchschnittliche Größe der neuen Maschinen, die gegenwärtig installiert werden, entspricht einer Leistung von 600 kW; allerdings sind auch einige Maschinen mit einer Leistung von bis zu 1,5 MW auf dem Markt. Weltweit betrachtet sind etwa 90% der Hersteller mittelgroßer und großer Windturbinen europäische Firmen. Die größten Maschinen werden gegenwärtig ausschließlich von europäische Firmen hergestellt. Windturbinen verursachen eine gewisse Lärmbelastung. Einschlägige Forschungsvorhaben zur Reduzierung der Lärmemissionen werden gegenwärtig mit Erfolg durchgeführt In einigen Mitgliedstaaten ist die Windkraft gegenwärtig im Bereich der Elektrizitätserzeugung der Energieträger mit den höchsten Wachstumsraten. Bei der Windenergie ist Europa weltweit führend; die installierte Kapazität ist größer als in irgendeiner anderen Region der Welt: Ende 1996 waren es in den 15 Mitgliedstaaten der EU 3,5 GW. Bei der installierten Kapazität war in den vergangenen fünf Jahren eine Wachstumsrate von durchschnittlich 36% pro Jahr zu verzeichnen. Dies entspricht gegenwärtig einer Zunahme von 1 GW pro Jahr. Wenn die Elektrizitätserzeugung aus Windkraft auch weiterhin in diesem Umfang zunimmt, wird die Jahresproduktion der Turbinen im Jahre 2010 mehr als 20 GW und die Gesamtkapazität über 100 GW betragen. Bei konstantem Zuwachs der installierten Kapazität im gegenwärtigen Umfang
(~ 1 GW pro Jahr) würde die installierte Kapazität zur Elektrizitätserzeugung im Jahre 2010 18 GW betragen. Deshalb ist ein geschätzter Beitrag von 40 GW aus Windkraft im Rahmen der EE-Entwicklung bis zum Jahre 2010 für die EU (15 Mitgliedstaaten) zwar ehrgeizig, aber in Anbetracht dieser Trends dennoch realistisch. Die in der ·Kampagne für den Durchbruch· vorgesehenen 10 GW sollen für den umfassenderen Einsatz der Elektrizitätserzeugung aus Windkraft unter schwierigeren Rahmenbedingungen die Grundlage bilden. Ein maßgeblicher Beitrag der Windenergie bis zum Jahre 2010 kann nur erreicht werden, wenn den Windgeneratoren ein fairer Zugang zu den europäischen Elektrizitätsnetzen gewährt wird. Für den in jüngster Vergangenheit zu verzeichnenden großen Erfolg der
Windenergie auf den Märkten von Mitgliedstaaten wie Dänemark, Spanien und vor allem Deutschland, das inzwischen weltweit über die größte Kapazität zur Elektrizitätserzeugung aus Windkraft verfügt, sind in erheblichem Maße die Vergütungen verantwortlich, die die Versorgungsunternehmen bei Abgabe an das Netz an die Erzeuger von Elektrizität aus Windkraft entrichten müssen. Eventuelle grundlegende Veränderungen dieser ordnungspolitischen Strukturen sollten eine angemessene Weiterentwicklung der Windenergie begünstigen und ihr nicht im Wege stehen.
Weitere Informationen: Webseite

Erdwärme

Der Anteil der Erdwärme an der in der Europäischen Union insgesamt aus erneuerbaren Energiequellen erzeugten Energie ist äußerst gering. Obwohl die Elektrizitätserzeugung aus Hochtemperatur-Trockendampf bereits wettbewerbsfähig ist, haben die mit der Nutzung verbundenen Risiken nach wie vor investitionshemmende Auswirkungen. Bei der Nutzung der Erdwärme ist also nur ein langsamer Zuwachs zu verzeichnen. Dagegen werden verstärkt Wärmepumpen eingesetzt, um Erdwärme von einer niedrigeren auf eine höhere Temperatur zu bringen. In der Europäischen Union beträgt die installierte Kapazität zur Elektrizitätserzeugung aus Erdwärme gegenwärtig 500 MW. Weitere Kraftwerke werden schrittweise in Frankreich (vor allem in den überseeischen Departements), Italien und Portugal (den Azoren) in Betrieb genommen. Schätzungen gehen davon aus, daß eine Verdoppelung der derzeitigen installierten Kapazität einen realistischen Beitrag zum Ausbau der EE bis zum Jahre 2010 darstellt. Niedrigtemperatur-Erdwärme wird größtenteils in Gebäuden eingesetzt. Die derzeitige Kapazität von 750 MWth konzentriert sich auf Frankreich und Italien. Diese Kapazität könnte bis zum Jahre 2010 auf 2,5 GWth erweitert und somit mehr als verdreifacht werden. Die meisten bisher installierten Wärmepumpen werden entweder mit elektrischem Strom oder mit Kraftstoffen betrieben. Eine neue Generation von Wärmepumpen arbeitet mit etwa 100 m unter der Erde installierten Wärmeaustauschern; schon in dieser geringen Tiefe erfolgt also eine Nutzung auf natürliche Weise gespeicherter Sonnenenergie sowie intrinsischer Wärme von der Erde selbst. Im Jahre 1995 wurden in der Europäischen Union insgesamt 60.000 erdwärmebetriebene Wärmepumpen installiert, die meisten davon in Schweden; dies entspricht einem Anteil von 8% für alle Typen. Wenn man von der Annahme ausgeht, daß sich diese installierte Gesamtkapazität an Wärmepumpen in der EU (15 Mitgliedstaaten) bis zum Jahre 2010 verdreifacht, und daß sich der Marktanteil der erdwärmebetriebenen Wärmepumpen auf 15% verdoppelt, kann bis zum Jahre 2010 eine Gesamtkapazität von schätzungsweise 2,5 GWth erreicht werden.

Biogas
Projektierte zusätzliche Bioenergienutzung bis 2010
  • Gemäß dem vorliegenden Szenario - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - 90 Mio t. Röl
  • Nutzung von Biogas (aus Viehzucht, Abwasserbehandlung, Deponien)15 Mio t.RöE
  • Abfälle aus Land- und Forstwirtschaft - - - - - - - - - - - - - - - - - - --30 Mio t. RöE
  • Energiepflanzen - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - 45 Mio t. RöE

Weiterführende Informationen zum Thema Biogas finden Sie unter folgendem Link: Webseite


Biomasse Gasförmig · flüssig - feste

Zur Zeit beträgt der Anteil der Biomasse am gesamten Inlandsenergieverbrauch (15 Mitgliedstaaten) etwa 3%. In den neuen Mitgliedstaaten · Österreich, Finnland und Schweden · ist dieser erneuerbare Energieträger hingegen bereits für 12%, 23% bzw. 18% der Primärenergieversorgung verantwortlich. Es ist nicht leicht, anhand von Schätzungen vorauszusagen, in welchem Umfang die Biomasse und ihre Verteilerinfrastruktur künftig expandieren werden.
Gemäß dem Szenario, das diesem Anhang zugrunde liegt gilt eine Verdreifachung der jetzigen Menge von 44,8 Mio. t RöE bis zum Jahre 2010 als möglich, vorausgesetzt, daß tatsächlich wirksame Maßnahmen eingeleitet werden. Dies entspricht 90 Mio. t RöE zusätzlicher Biomasse, das sind 8,5% des für jenes Jahr prognostizierten Gesamtenergieverbrauchs. Biomasse ist ein weitverbreiteter Energieträger. Neben Biomasse aus Holz und den Abfällen der holzverarbeitenden Industrie werden ihr auch Energiepflanzen zugerechnet sowie landwirtschaftliche Abfälle, Abwässer aus der Nahrungsmittelindustrie, Dung, die organischen Bestandteile fester oder flüssiger Siedlungsabfälle, getrennte Haushaltsabfälle und Klärschlamm.
Aus Biomasse gewonnene Energie ist flexibel, denn sie kann je nach Bedarf zur Erzeugung von Elektrizität, Wärme oder Kraftstoffen eingesetzt werden. Im Gegensatz zur Elektrizität kann sie · einfach und zumeist kostengünstig · gelagert werden. Hinzu kommt, daß Energie aus Biomasse sowohl in sehr kleinen als auch in Multi-Megawatt-Anlagen erzeugt werden kann. Die geschätzten zusätzlichen 90 Mio. t RöE aus Biomasse, die bis zum Jahre 2010 zum Einsatz kommen sollen, können aus land- und forstwirtschaftlichen Abfällen und Abfällen der holzverarbeitenden Industrie sowie aus Abfallströmen und neuen Energiepflanzen gewonnen werden. Die Energieerzeugung aus Biomasse ist mit einem doppelten Nutzen verbunden: Neben der Erschließung einer wertvollen erneuerbaren Energiequelle leistet sie einen Beitrag zur Verbesserung von Umwelt und Klima.

Natürlich muß bei der weiteren Entwicklung der Biomasse der Erhaltung der biologischen Vielfalt in der EU besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden. Mit Hilfe einschlägiger Strategien und Konzepte sind die Auswirkungen auf die biologische Vielfalt auf ein Mindestmaß zu beschränken. Die Vorteile einer Nutzung der Biomasse unter Einsatz neuer Technologien zeigt sich deutlich beim Biogas. Biogas besteht größtenteils aus Methan, einem Gas, das zum Treibhauseffekt maßgeblich beiträgt. Schätzungen gehen davon aus, daß der Gesamtenergiegehalt von Deponiegasen und gärfähigen landwirtschaftlichen Abfällen in der EU 80 Mio. t RöE übersteigt. Durch Verwertung von Biogas aus Viehzucht, Abwässern aus der Nahrungsmittelindustrie, Abwasserbehandlung und Deponiegasen könnten bis zum Jahre 2010 15 Mio. t RöE gewonnen werden.
Eine verstärkte Nutzung vorhandener Biogasressourcen steht im Einklang mit der Kommissionsstrategie, die Methanemissionen aus Umweltschutzgründen zu reduzieren. Bei der Vorbereitung eines weltweiten Übereinkommens zur Eindämmung der Treibhausgasemissionen ist diesem Aspekt besondere Aufmerksamkeit gewidmet worden. Andererseits wird eine neue Richtlinie über Abfalldeponien, die gegenwärtig von den Institutionen der Europäischen Union erörtert wird, die Erzeugung von Biogas aus Deponiegasen eher reduzieren. In der Richtlinie ist nämlich vorgesehen, die auf Abfalldeponien zu deponierende Menge biologisch abbaubarer fester Abfälle bis zum Jahre 2010 um 75% zu verringern. Allerdings wäre bei der Menge organischer Stoffe, die als Einsatzprodukte zur Erzeugung von Biogas durch anaerobe Fermentation eingesetzt werden können, eine Zunahme zu verzeichnen. Hinzu kommt, daß die vor 2010 auf Deponien gebrachten organischen Stoffe durch Fermentation auch nach 2010 noch jahrelang Methan produzieren werden. Bei den festen Abfällen besteht in erster Linie ein enormes, bisher ungenutztes Potential in den Bereichen Holz und landwirtschaftliche Abfälle, Stroh usw., das 150 Mio. t RöE pro Jahr übersteigt.
Schätzungen gehen davon aus, daß bis zum Jahre 2010 30 Mio. t RöE pro Jahr zur Elektrizitäts- und Wärmeversorgung sowie zur Deckung des Wärmebedarfs industrieller Verfahren nutzbar gemacht werden können.

Auch die Energiepflanzen sind in Betracht zu ziehen, wenn das Ziel, den Anteil der erneuerbaren Energieträger bis zum Jahre 2010 zu verdoppeln, erreicht werden soll. Insgesamt liegt der Beitrag der Erzeugung von Bioenergie aus Energiepflanzen bis zum Jahre 2010 bei schätzungsweise 45 Mio. t RöE. Dies ist also dieselbe Menge wie für die Erzeugung von Bioenergie aus Abfällen. Hiervon könnten einem Szenario zufolge 18 Mio. t RöE in Form flüssiger Kraft- bzw. Brennstoffe erzeugt werden · diese Zahl beinhaltet allerdings aus Nicht-Energiepflanzen, zum Beispiel Holzabfällen, hergestellte flüssige Biokraftstoffe und Biobrennstoffe, gebrauchte pflanzliche Öle sowie als Kraftstoff für Motoren eingesetztes Biogas ·; der Anteil der Biomasse zur Wärme- und Elektrizitätserzeugung könnte 27 Mio. t RöE betragen. Angesichts der niedrigen Ölpreise sind flüssige Biokraftstoffe und -brennstoffe auf dem Markt die derzeit am wenigsten wettbewerbsfähigen Erzeugnisse aus Biomasse. Trotzdem ist es wichtig, für ihre fortwährende, verstärkte Präsenz auf den Brenn- und Kraftstoffmärkten zu sorgen, weil die Ölpreise kurz- und mittelfristig nicht prognostizierbar sind und langfristig Alternativen zu den erschöpflichen Ölreserven vonnöten sind.
Man geht davon aus, daß die Nachfrage nach Energie im Verkehrssektor künftig erheblich zunehmen wird · ebenso wie die damit verbundenen Emissionsprobleme und, sofern keine Alternativen bereitstehen, die Abhängigkeit von Öleinfuhren. Die Energiebilanz der Biokraftstoffe und -brennstoffe ist insgesamt positiv; im einzelnen richtet sie sich nach den jeweils angebauten Pflanzenarten und danach, welche Pflanzen durch sie ersetzt worden sind. Ob sich die Biokraftstoffe bzw. Biobrennstoffe zunehmend auf dem Markt behaupten können, hängt im wesentlichen davon ab, ob es gelingt, bei den Produktionskosten die Lücke zwischen den Biokraftstoffen bzw. -brennstoffen und den mit ihnen konkurrierenden Produkten zu schließen.

Die künftige Entwicklung der Biokraftstoffe und -brennstoffe muß größtenteils auf einer in Europa erfolgenden Produktion beruhen. Im Jahre 1993 gab es in der EU (15 Mitgliedstaaten) etwa 141 Mio. ha ·genutzte landwirtschaftliche Fläche·, davon 76 Mio. ha · Ackerflächen·. Da zu bezweifeln ist, daß mehr als höchstens 10 Mio. ha, also 7,1% der andwirtschaftlichen Fläche, für den nachhaltigen Anbau von Energiepflanzen zur Verfügung gestellt werden können, kommen für den Anbau zwecks Erzeugung von Biokraftstoffen bzw. Biobrennstoffen nur die ertragreichsten Pflanzensorten in Frage, die mit einem maximalen Nutzen und mit minimalen Umweltauswirkungen verbunden sind.
Was den möglichen Beitrag von 27 Mio. t RöE aus festen cellulosehaltigen Energiepflanzen betrifft, so gibt es für ihre Erzeugung zahlreiche Möglichkeiten. Das Material kann im Rahmen der Forstwirtschaft mit Kurzumtrieb (z.B. Weiden) oder aus holzfreien Energiepflanzen (z.B. Miscantthus) gewonnen werden, die auch zur Verbrennung und Vergasung geeignet sind.
Es gibt etliche Pflanzenarten, die für die jeweiligen Typen landwirtschaftlicher Nutzfläche geeignet sind. Man kann zwischen verschiedenen Pflanzenarten wählen, die für die Forstwirtschaft mit Kurzumtrieb auf weniger wertvollen Grenzertragsboden geeignet sind. Bei Erträgen von 10 t pro ha und Jahr wird beispielsweise eine Anbaufläche von 6,3 Mio. ha benötigt, um bis zum Jahre 2010 27 Mio. t RöE fester Biomasse zu erzeugen. Es gibt auch verschiedene Optionen für C4-Pflanzen mit hohem Ertrag. Dies gilt sowohl für einjährige als auch für perennierende Pflanzen. Ihr Ertrag ist in etwa doppelt so hoch wie bei der Forstwirtschaft mit Kurzumtrieb.Es gibt auch Pflanzen, aus denen gleichzeitig cellulosehaltige Materialien undEinsatzprodukte zur Erzeugung flüssiger Biokraftstoffe gewonnen werden können. Ein Beispiel ist die Zuckerhirse mit einem typischen Ertrag von 5 m³ Bioethanol und 20 trockenem cellulosehaltigem Material pro ha und Jahr.

An dieser Stelle soll auf die weiteren Vorzüge dieser schnell wachsenden Pflanzen hingewiesen werden: Viele von ihnen sind einjährige Pflanzen, die mit dem konventionellen Fruchtwechsel gut vereinbar sind. Sie benötigen nicht das beste Ackerland. Sie benötigen weniger als halb soviel Wasser und Düngemittel wie schnell wachsende Pflanzen, zum Beispiel Mais. Ferner bestehen vielversprechende Aussichten auf eine Herstellung flüssiger Biokraftstoffe bzw. - brennstoffe aus cellulosehaltigem Material. Hinsichtlich der Pflanzenarten sollten alle Optionen sorgfältig geprüft werden, wobei anspruchslose, ertragreiche Pflanzenarten, die zur Erhaltung der biologischen Vielfalt beitragen, zu bevorzugen sind.
Auf jeden Fall erscheint es angemessen, innerhalb einer jeden Strategie zur Weiterentwicklung der Biomasse einen Höchstwert für die Flächennutzung festzulegen. Nach Schätzungen des vorliegenden Szenarios würden für eine maximale, vernünftige Entwicklung der Biomasse bis zum Jahre 2010 immerhin 10 Mio. ha Anbaufläche benötigt, wobei es sich größtenteils um Grenzertragsboden handelt. Natürlich müßte eine solche Entwicklung einer Umweltfolgenabschätzung unterzogen werden, und das Wachstum des Biomassesektors wäre mit der nachhaltigen Entwicklung in Einklang zu bringen.
Das geschätzte Gesamtvolumen für den Markt für feste Biomasse beträgt 57 Mio. t RöE im Jahre 2010. Die voraussichtlichen Einsatzprodukte sind Energiepflanzen (27 Mio. t RöE) und Abfälle (30 Mio. t RöE). Für den Fall, daß sich der Markt tatsächlich in diese Richtung bewegt, gehen Prognosen davon aus, daß 25 Mio. t RöE vom Markt für Fernwärme und industrielle Prozeßwärme aufgenommen und 32 Mio. t RöE zur Stromerzeugung genutzt werden.
Ein Teil dieser 32 Mio. t RöE, nämlich 6 Mio. t RöE, könnte zur Mitverbrennung in Kohlekraftwerken eingesetzt werden, die übrigen 26 Mio. t RöE in Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung.
Projektierte zusätzliche Bioenergienutzung bis 2010
Gemäß dem vorliegenden Szenario - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - 90 Mio t. Röl
Nutzung von Biogas (aus Viehzucht, Abwasserbehandlung, Deponien)15 Mio t.RöE
Abfälle aus Land- und Forstwirtschaft - - - - - - - - - - - - - - - - - - --30 Mio t. RöE
Energiepflanzen - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - 45 Mio t. RöE

Weitere Informationen zum Thema finden Sie unter : Webseite
oder unter: Webseite

Gasförmige Biomasse - Biogas

Die Nutzung von Gülle als Energieträger wird zunehmend Bedeutung beigemessen. Der bei der Verfaulung
entstehende regenerative Energieträger Biogas kann teilweise der Ablösung fossiler Brennstoffe dienen.
Kleinbäuerliche Betriebe mit einem Gülleanfall von mehr als 200 GV ( 1 Großvieheinheit entspr. einer ausgewach. Milchkuh ) werden als untere Grenze der Wirtschaftlichlichkeit angesehen.
Wirtschaftlich wird eine Biogasanlage erst wenn über ein Blockheizkraftwerk
sowohl thermische als auch elektrische
Energie erzeugt werden kann. Auch die gemeinsame Fermentation von Gras oder Energiepflanzen wie z.B. Tabak oder Mais macht diese Technologie zunehmende interessanter. Diese Kofermentation kann ein Vielfaches des Biogasertrages, verglichen mit der normalen Güllefaulung bringen.

Bau und wirtschaftliches Betreiben einer Biogasanlage stehen und fallen mit dem persönlichem Einsatz des Betreibers.
Eine Biogasanlage in der Größenordnung von 60 GV kann nur durch ein hohes Maß an Eigenleistung wirtschaftlich
erstellt und betrieben werden. Der größte finanzielle Gewinn liegt in der Verstromung von Biogas.
In Verbindung mit einer Methanol / Ethanol Erzeugung ( Prozess benötigt Wärme ) kann die Wirtschaftlichkeit einer
Biogas-Anlage noch weiter gesteigert werden.
Auch das Kreislaufwirtschaftgesetz dürfte eine positive Entwicklung für den Bau von neuen Biogasanlage bewirken:
Es wird aus organischen Reststoffen Energie und Wärme gewonnen und im Fall der Kofermentation zusätzlicher
Dünger gewonnen.
Der bei der Faulung gewonnene Dünger ist, verglichen mit der Rohgülle, fließfähiger, geruchsärmer und vorallem pflanzenverträglicher. Er ist daher als Kopfdünger sehr geschätzt. Der geringe Nitratgehalt macht die Ausbringung
in Schutzgebieten möglich.
Im Jahr 1998 war der Bestand der Biogasanlagen in Deutschland gerade 550, davon ca. 80 % im süddeutschen Raum. Aus den beiden Diagrammen ist ersichtlich welche Potentiale noch in der Nutzung von Biomasse enthalten ist.

Der erzeugte Strom aus dieser Anlagen soll über das Der erzeugte Strom aus dieser Anlagen soll über das Naturstromangebot der Stadtwerke Herzogenaurach angeboten werden.der Stadtwerke Herzogenaurach angeboten werden.
Welche Möglichkeiten gibt es noch zur Nutzung von Biogas ?


Flüssige Biomasse

Erstes Ökostrom Kraftwerk für flüssige Biomasse in Betrieb

Ein Gartenbaubetrieb aus Niederösterreich übernimmt Pionierfunktion

Zur Beheizung von Glashäusern, in denen Gemüse angebaut wird, wurde von den Gartenbaubetrieben Zeiler in Münchendorf, Niederösterreich, eine neue, innovative Lösung verwendet. Mit einem sogenannten Blockheizkraftwerk (BHKW) wird gleichzeitig Strom und Wärme erzeugt.
Das technische Konzept ist einfach: Ein Verbrennungskraftmotor treibt einen Generator an, der Strom erzeugt. Die Abwärme aus den Motorabgasen und dem Kühlwasser des Motors wird zur Beheizung genutzt. Der Gesamtwirkungsgrad der Anlage liegt bei über 90% ! Als Treibstoff wird flüssige Biomasse (Pflanzenöl, Biodiesel) verwendet, daher gilt der produzierte Strom als "Ökostrom" und wird zu lukrativen Tarifen ins öffentliche Netz eingespeist. Damit amortisiert sich die hohe Investition und ergibt für die Gartenbaubetriebe Zeiler eine günstige und ökologische Beheizung.
Die Gärtner Raimund Zeiler und Christian Zeiler sehen in dem Ökokraftwerk einen wesentlichen Beitrag zur Umweltschonung, da mit den verwendeten erneuerbaren Energieträgern der CO2 - Ausstoß Ihrer Heizungsanlage minimiert ist. Die Ökoenergie Zeiler GmbH hat als Generalunternehmer die Firma TYROLUX Energie & Recycling GmbH zur Planung und Ausführung der Anlage beauftragt und betreibt seit Jahresbeginn das 1,2 MW - Kraftwerk (1,5 MW thermische Leistung), das aus vier Blöcken besteht.
Am 31.03.2004 werden die Gartenbaubetriebe Zeiler und das Kraftwerk der Ökoenergie Zeiler GmbH offiziell im Rahmen eines "Tag der offenen Türe" mit angeschlossener Hausmesse im Beisein von Vertretern aus Politik und Wirtschaft von Umweltminister Josef Pröll eröffnet. Da dieses Kraftwerk die erste Ökostromanlage in dieser Ausführung in Österreich ist, wird von den Herstellern und Förderstellen dieses Klimaschutz-Musterprojekt für alle zukünftigen Anwendungen für ökologische Heizungslösungen wie z.B. Fernheizwerke herangezogen.

Weitere Informationen zum Thema finden Sie unter: Webseite

Feste Biomasse


Definition "Biogene Festbrennstoffe"

Biogene Festbrennstoffe sind rezente Brennstoffe organischer Herkunft, die zum Zeitpunkt ihrer energetischen Nutzung in fester Form vorliegen. Demnach zählen z. B. Waldrestholz und Rapsstroh zu den biogenen Festbrennstoffen. Die vorkommenden und technisch nutzbaren biogenen Festbrennstoffe unterteilen sich in Rückstände und in speziell angebaute Energiepflanzen. Entsprechend den unterschiedlichen Eigenschaften wird zusätzlich zwischen halmgutartigen und holzartigen Brennstoffen unterschieden.

Energetisch nutzbare Rückstände fallen beispielsweise bei der land- und forstwirtschaftlichen Pflanzenproduktion an. Zusätzlich ist Industrierestholz, Altholz und sonstige holzartige Biomasse zur Energiegewinnung verfügbar. Entsprechend groß ist auch die Bandbreite der nutzbaren Energiepflanzen (d. h. halmgutartige Biobrennstoffe wie Energiegetreide und holzartige Biobrennstoffe wie Holz aus Kurzumtriebsplantagen).


Formen biogener Festbrennstoffe

1. Energiepflanzen
Unter Energiepflanzen werden Pflanzen verstanden, die ausschließlich zur energetischen Nutzung produziert werden. Ihr Anbau ist auf landwirtschaftlichen Flächen zugelassen, die im Rahmen des EU-Flächenstillegungsprogramms aus der Nahrungsmittelproduktion genommen wurden. Es lassen sich im wesentlichen drei Konzepte des Energiepflanzenanbaus unterscheiden.

a. Getreideganzpflanzen
Der gesamte oberirdische Aufwuchs von Getreidepflanzen (Korn und Stroh) kann jährlich geerntet und energetisch genutzt werden. Vorzugsweise kommen dafür Wintergetreidearten (z. B. Winterweizen, Winterroggen) in Betracht, da sie infolge der längeren Vegetationsperiode gegenüber Sommergetreide durch höhere Biomasseerträge gekennzeichnet sind. Für den Produzenten ergeben sich bei diesem Konzept einige wesentliche Vorteile:
es kann auf bekannte und ausgereifte Anbauverfahren aus der Nahrungsmittelproduktion zurückgegriffen werden,
es sind keine Veränderungen des betrieblichen Ablaufes (Fruchtfolge, Maschinenausstattung usw.) erforderlich
und gleichzeitig ist der gegenüber der Nahrungsmittelproduktion zusätzliche Investitionsbedarf relativ gering.

b. Mehrjährige Gräser
Von den mehrjährigen Gräsern ist in jüngster Zeit insbesondere Chinaschilf (Miscanthus sinensis) als potentielle Energiepflanze bekannt geworden. Dabei handelt es sich um eine C4 - Pflanze, die im Vergleich zu den in Mitteleuropa heimischen C3 - Pflanzen ein höheres Massenwachstum aufweist. Die nach der Wachstumsperiode abgetrocknete oberirdische Biomasse kann als Brennstoff genutzt werden. Ein Vorteil von Chinaschilf ist die Verlagerung der Nährstoffe aus den Blättern in das Rhizom gegen Ende der Vegetationsperiode. Dadurch kann der Düngungsaufwand für diese Pflanze reduziert werden. Von Nachteil für den Produzenten sind die geringen Anbauerfahrungen, die hohen Investitionen für das Pflanzgut und die bei mehrjährigen Kulturarten dauerhafte Flächenbindung, die einer flexiblen Reaktion auf Änderungen der EU-Agrarpolitik entgegensteht.

c. Holz aus Kurzumtriebsplantagen
Auch das oberirdische Biomasseaufkommen von schnellwachsenden Baumarten (wie Pappeln oder Weiden) kann in mehrjährigen Anbauzyklen genutzt werden. Ein Vorteil solcher Konzepte liegt im relativ geringen Aufwand zur Pflege der Kulturen. Außerdem muss eine Kurzumtriebsplantage nur einmal angelegt werden und ermöglicht anschließend mehrere Ernten, da die abgeernteten Stöcke erneut austreiben. Nachteilig sind auch hier die geringen Anbauerfahrungen und die mit der dauerhaften Flächenbindung verbundenen Unsicherheiten.

2. Rückstände
Organische Rückstände, die nach den Vorgaben der TA Siedlungsabfall meist entsorgt werden müssen, fallen in verschiedenen Bereichen an. Die energetische Nutzung als eine Entsorgungsmöglichkeit ist bereits heute verbreitet. dies gilt im besonderem Maße für Industrierestholz (z. B. Rinde, Kappstücke, Sägespäne) aus holzbe- und -verarbeitenden Betrieben und eingeschränkt auch für Altholz, das nach der Nutzungsdauer von Holzprodukten anfällt. Demgegenüber werden Rückstände aus der Pflegenutzung (z. B. Grünlandflächen, Straßenbegleitgrün, Hölzer und Grünschnitt aus öffentlichen Anlagen und Gärten) bisher kaum energetisch genutzt; diese Biomasse verbleibt teilweise auf der Fläche, wird kompostiert oder auch stofflich verwertet. Im folgendem werden nur die in der Land- und Forstwirtschaft anfallenden Rückstände beschrieben.

a. Waldrestholz
Waldrestholz fällt als Rückstand der Stammholz- und Industriegewinnung bei der Endnutzung (Ernte) und bei Durchforstungsmaßnahmen (Pflege) an. Der Begriff Waldrestholz umfasst das gesamte Holz außerhalb der Qualität und Aufarbeitungsgrenze zu Industrieholz. Dazu gehören das Kronenmaterial, Äste, Stammabschnitte, qualitativ minderwertiges Holz und schwache Bäume. Waldrestholz wird gegenwärtig in der Regel nicht genutzt; es verbleibt im Wald. Aufgrund von erheblichen Schwankungen beim Industrieholzabsatz. und den dadurch bedingten Variationen in der Aufarbeitungsgrenze ist auch das Waldrestaufkommen Schwankungen unterworfen. Trotz bestimmter Aufgaben, die das Waldrestholz im Ökosystem wahrnimmt, ist dieses Holzsortiment ohne gravierende ökologische Auswirkungen energetisch nutzbar. Dies gilt insbesondere dann, wenn die nährstoffreichen Bestandteile (wie Rinde, Laub- und Nadelmasse) im Wald verbleiben. Oft kann der Entzug von Waldrestholz aus dem Forst sogar von Vorteil sein, da diese Biomasse für einen Schädlingsbefall besonders anfällig ist.

b. Stroh
Stroh als typischer Rückstand der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion fällt bei der Getreideente als Kuppelprodukt an. Teilweise verbleibt es auf dem Feld zur Erhaltung des Humus- und Nährstoffgehaltes im Boden; es wird aber auch vielfach genutzt (beispielsweise in der Nutztierhaltung als Einstreu in den Ställen oder als Futtermittel). Darüber hinaus kann es als Festbrennstoff energetisch genutzt werden.


Abgrenzung zur Biomasse

Feste Bioenergieträger sind nach der oben genannten Definition nur ein Teil der Energieträger, die unter dem Begriff der "Biomasse" zu subsumieren sind. Unter dem Begriff "Biomasse" werden sämtliche rezente Stoffe organischer Herkunft verstanden. Biomasse beinhaltet damit

die in der Natur lebende Phyto- und Zoomasse (Pflanzen und Tiere),
die daraus resultierenden Rückstände bzw. Nebenprodukte (z. B. tierische Exkremente),
abgestorbene (aber noch nicht fossile) Phyto- und Zoomasse (z. B. Stroh) sowie
im weiteren Sinne alle Stoffe, die beispielsweise durch eine techni­sche Umwandlung und/oder eine Nutzung entstanden sind (wie Papier und Zellstoff, Schlachthofabfälle, organische Hausmüllfraktion, Pflanzenöl, Alkohol etc.).

Die Abgrenzung der Biomasse gegenüber den fossilen Energieträgern beginnt beim Torf, dem fossilen Sekundärprodukt der Verrottung. Damit zählt Torf im strengeren Sinn dieser Begriffsabgrenzung nicht mehr zur Biomasse. Dies steht im Widerspruch zu der in einigen Ländern (u. a. Schweden, Finnland) üblichen Praxis, wo Torf durchaus als Biomasse bezeichnet wird.

Biomasse kann zusätzlich in Primär- und Sekundärprodukte unterteilt werden. Primärprodukte sind durch die direkte photosynthetische Ausnutzung der Sonnenenergie entstanden. Dazu zählt im wesentlichen die gesamte Pflanzenmasse wie z. B. land- und forstwirtschaftliche Produkte aus einem Energiepflanzenanbau (u. a. schnellwachsende Bäume, Energiegräser) oder pflanzliche Rückstände aus der Land- und Forstwirtschaft sowie der Industrie (u. a. Stroh, Wald- und Industrierest- sowie Altholz). Sekundärprodukte beziehen dagegen ihre Energie nur indirekt von der Sonne; sie werden durch den Ab- oder Umbau organischer Substanz in höheren Organismen (z. B. in Tieren) gebildet. Zu ihnen gehören die gesamte Zoomasse sowie deren Exkremente (z. B. Gülle und Festmist) und Klärschlamm.


Aus: Leitfaden Bioenergie, Herausgeber FNR, Gülzow 2000

Solarthermie / Sonnenkollektoren

Die Technologien zur Heizung mit Hilfe der Sonnenenergie sind fast völlig ausgereift. Trotzdem können durch Großfertigung und durch Verbesserungen sowohl der
Herstellungsverfahren als auch des Marketing weitere Kostenreduzierungen erzielt werden. In der EU (15 Mitgliedstaaten) sind gegenwärtig etwa 300 kleine und mittlere Unternehmen mit etwa 10.000 Beschäftigten in diesem Sektor tätig. Hinsichtlich der Kosten ist die Nutzung der Sonnenenergie für Heizzwecke verglichen mit der elektrischen Warmwasserbereitung vor allem in den südlichen Teilen der Europäischen Union bereits wettbewerbsfähig. Das Design wird laufend verbessert, um ästhetische Beeinträchtigungen auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Im Jahre 1995 betrug die installierte Solarkollektorfläche in der Europäischen Union 6,5 Millionen m². In den unmittelbar vorangegangenen Jahren war eine Zuwachsrate von 15% zu verzeichnen gewesen. Gegenwärtig werden pro Jahr eine Million m² neu installiert; diese Neuinstallationen konzentrieren sich im wesentlichen auf drei EU-Mitgliedstaaten: Österreich, Deutschland und Griechenland. Eine Zuwachsrate von 25% könnte erreicht werden, wenn die anderen 12 Mitgliedstaaten der Europäischen Union diesem Beispiel wenigstens zum Teil folgen würden. Bei einer jährlichen Zuwachsrate von 20% würde die installierte Gesamtkapazität im Jahre 2010 hundert Millionen m² betragen. Wenn man alle einschlägigen Faktoren in Betracht zieht, ist dies ein realistischer Beitrag zur Entwicklung. Der Einsatz großer Kollektorfelder bei Großprojekten, zum Beispiel Fernwärmesystemen · dies ist die wirtschaftlich sinnvollste Art, Sonnenenergie thermisch zu nutzen · würde einen dramatischen Produktionsanstieg im Bereich der Solarkollektoren unmittelbar herbeiführen. Wie die in Griechenland gesammelten Erfahrungen gezeigt haben, sind auch Kampagnen zur Aufklärung der Öffentlichkeit ein wirksames Mittel, um den Markt anzukurbeln.

Komponenten einer Thermischen Solaranlage
Eine thermische Solaranlage besteht grundsätzlich aus folgenden Komponenten.

Kollektor, Temperaturfühler Kollektor, Solarstation mit Ausdehnungsgefäß und Pumpe, Wärmetauscher für Solaranlage, Wärmetauscher für Nachheizung, Temperaturfühler Speicher, Heizkessel, Kaltwasserleitung, Warmwasserleitung, Entlüfter,Regelung


Weitere Informationen zum Thema finden Sie unter Webseite
oder auf der Internetpräsenz von Solar-Net unter Webseite

Photovoltaik

Die Elektrizitätserzeugung durch photovoltaische Anwendungen der Sonnenenergie ist eine äußerst junge, den neuesten Stand der Technik widerspiegelnde Technologie zur Nutzung erneuerbarer Energieträger. Die Kosten sind dramatisch gesunken, und zwar in den letzten fünf Jahren um 25%; sie sind jedoch immer noch deutlich höher als die Kosten für die Stromerzeugung aus konventionellen Brennstoffen. Der Anteil der Europäischen Union an den Photovoltaik-Modulen, die weltweit produziert und eingesetzt werden (Jahreskapazität: über 100 MWp), beträgt gegenwärtig etwa ein Drittel. Bei der Nutzung von Photovoltaik-Anlagen in Gebäuden hat sich die europäische Industrie eine Führungsrolle erobert. Auch beim Einsatz der Photovoltaik in Entwicklungsländern spielt Europa eine führende Rolle.
Nach Schätzungen von Eurostat betrug die installierte Photovoltaik-Kapazität in der Europäischen Union (12 Mitgliedstaaten) Ende 1995 32 MWp. Die jüngste Schätzung des Verbandes der europäischen Solarzellenindustrie (EPIA) geht sogar von 70 MWp aus (15 Mitgliedstaaten). Der Photovoltaikmarkt ist ein äußerst globaler Markt. Die Prognosen gehen davon aus, daß im Jahre 2010 weltweit pro Jahr Module mit einer Leistung von 2,4 GWp hergestellt werden. Die Voraussetzung für eine weltweite Jahresproduktion von 2,4 GWp ist eine jährliche Zuwachsrate von 25%. Eine solche Schätzung steht im Einklang mit
den Annahmen, die der von der Kommission in Auftrag gegebenen EPIA-Studie zugrunde gelegt wurden. Unter den obengenannten Voraussetzungen erscheint ein Beitrag von 3 GWp installierter Photovoltaik-Kapazität in der Europäischen Union (15 Mitgliedstaaten) im Jahre 2010 zwar ehrgeizig, aber auch realistisch. Hierbei ist in den Prognosen im wesentlichen an Anlagen gedacht, die in Gebäude (Dächer und Fassaden) integriert und an das Netz angeschlossen sind; hinzu kommen einige große Kraftwerke (0,5-5,0 MWp). Auf jeden Fall sollte die PV-Technologie in breiterem Rahmen gesehen und nicht nur nach der
installierten Kapazität in GWp beurteilt werden. PV-Systeme sind · wie auch die thermischen Anwendungen der Sonnenenergie · stets mit Maßnahmen zur rationellen Energienutzung in Gebäuden verbunden; sie sind Bestandteil erheblicher Anstrengungen zur Reduzierung des Energieverbrauchs, wie sie mit dem Einsatz von PV-Systemen stets einhergehen sollten. Die Abgabe des durch Photovoltaik erzeugten Stroms an das Netz ist angesichts der derzeitigen Stromerzeugungskosten · der Kosten für die Stromerzeugung aus klassischen Brennstoffen · und auch im Vergleich zu den Windturbinen nicht wettbewerbsfähig. Dies ändert sich jedoch, wenn man von einem durchschnittlichen Kostenniveau von 3 ECU pro Wp installierter Kapazität ausgeht. Angesichts der aktuellen Trends könnte dieses Kostenniveau im Jahre 2005 erreicht sein. Eine umfassende, auf europäischer Ebene eingeleitete Initiative zur Förderung der Installation von Photovoltaik- Modulen auf Dächern und Fassaden könnte also maßgeblich dazu beitragen, daß diese Technologie sich auf dem Markt durchsetzt. Mit dem Einbau in Gebäude verbundene weitere Vorteile, etwa in bezug auf Beleuchtung, Wärmeversorgung und Fassadenerneuerung, sind ebenfalls zu valorisieren. Das Konzept des Energiesystems sollte den ·Mehrwert der PV· gebührend berücksichtigen. Beim Einbau von 2 PV in Gebäude besteht ferner die Möglichkeit, ästhetische Beeinträchtigungen architektonisch vorteilhaft zu nutzen.
Durch die Förderung der Installation von einer Million Photovoltaik-Anlagen auf Dächern und an Fassaden im Rahmen der ·Kampagne für den Durchbruch· können neue Kapazitäten von 0,5 GWp in der Union und 0,5 GWp in Drittländern geschaffen werden.

Brennstoffzelle

Einleitung
Brennstoffzellen sind elektrochemische Systeme, die die chemische Energie von Oxidationsprozessen direkt in elektrische Energie umsetzen. Das Funktionsprinzip ist ähnlich dem von Primärbatterien, mit dem Unterschied, daß die Energie nicht in den Elektroden gespeichert ist, sondern in einem externen Tank gelagert ist. Die Brennstoffzellen-Technologie wurde bereits vor mehr als 100 Jahren - vor allem für Anwendungen in der Weltraumtechnologie - erfunden. Die Anwendungsgebiete heutzutage sind in Kraft-Wärme-Kopplungssystemen (KWK) für die Bereitstellung von elektrischer und thermischer Energie und als Stromquelle für elektrische Fahrzeuge. Zum Unterschied zu batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen haben brennstoffzellenbetriebene Fahrzeuge den Vorteil, vergleichbare Leistungsdichten und Reichweiten! mit konventionellen Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor aufzuweisen. Darüber hinaus haben Fortschritte in den Materialwissenschaften in den letzten Jahrzehnten der Brennstoffzellentechnologie zum Durchbruch verholfen.

Einteilung der verschiedenen Brennstoffzellensysteme
Die Klassifikation von Brennstoffzellen-Systemen kann nach verschiedenen Gesichtspunkten vorgenommen werden:
1.nach der Arbeitstemperatur in Nieder-, Mittel- und Hochtemperaturzellen;
2.nach der Art der Reaktanten,
3.nach den Elektroden oder - wie es heutzutage üblich ist -
4.nach der Art des Elektrolyten.
Nachfolgend werden sechs verschiedene Brennstoffzellen aufgelistet:
Alkalische Brennstoffzellen (ABZ)
Phosphorsaure Brennstoffzellen (PSBZ)
Karbonatschmelze Brennstoffzellen (KSBZ)
Oxidkeramische Brennstoffzellen (OKBZ)
Direktmethanol Brennstoffzellen (DMBZ)
Brennstoffzellen-Systeme sind relevant sowohl für stationäre als auch für mobile Anwendungen. Alkalische Brennstoffzellen sind vor allem für Weltraumanwendungen entwickelt worden. Für stationäre Systeme kommen vor allem die phosphorsauren, Karbonatschmelze und oxidkeramischen Brennstoffzellen in Frage, wobei jeweils nach dem Entwicklungsstand zwischen 1. Generation für phosphorsaure Systeme, 2. Generation für Karbonatschmelze Brennstoffzellen und 3. Generation für oxidkeramische Brennstoffzellen unterschieden wird. Für mobile Anwendungen sind vor allem die Polymer-Elektrolytmembran und die Direktmethanol entwickelt worden. Weiters stehen für diese Anwendungen auch alkalische und posphorsaure Brennstoffzellen zur Verfügung. Die nachfolgenden Beispiele konzentrieren sich auf jene Brennstoffzellentypen die der Kommerzialisierung am nächsten sind.

Eigenschaften von Brennstoffzellen
Zu den positiven Eigenschaften von Brennstoffzellensystemen im Vergleich zu konkurrierenden Umwandlungssystemen gehören:
1.hoher Wirkungsgrad,
2.modularer Aufbau und
3.hohe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit.
Der hohe Wirkungsgrad ist unabhängig von der Systemgröße der Anlage. Zusätzlich verursacht der Betrieb einer Brennstoffzelle keinen Lärm, die Emissionen sind vernachläßigbar und die einzigen Reaktionsprodukte sind Wasser und Kohlendioxid (bei Verwendung von fossilen Energieträgern).
Die erwarteten Vorteile für den Einsatz der Brennstoffzellen-Technologie in stationären und mobilen Systemen können folgendermaßen zusammengefaßt werden:
1.Strategische Vorteile: Aufgrund der Flexibilität des eingesetzten Brennstoffes - sowohl fossile Primärenergieträger als auch erneuerbare Sekundärenergieträger können verwendet werden - vermindert sich die Abhängigkeit an importierten Rohölprodukten.

2.Umweltfaktoren: Die Reduktion von Kohlenmonoxid CO, Schwefeloxiden (SOx) und Stickoxiden; die Reduktion von Lärmquellen sowohl bei stationären als auch bei mobilen Systemen; die Minimierung von Gesundheitsrisiken durch elektromagnetischen Strahlung von Hochspannungsleitungen und der gefahrloser Betrieb von Brennstoffzellenanlagen. Etwaige Beschädigungen durch Unfälle beschränken sich auf die Anlage selbst.

3.Wirtschaftliche / Soziale Faktoren: Durch den Einsatz von dezentralen Leistungseinheiten werden auch niedrigere Investitionskosten pro Projekt erzielt. Dies bringt Vorteile bei der Finanzplanung im Vergleich zu den traditionellen zentralen Kraftwerken. Die Dezentralisierung des österreichischen Elektrizitätsmarktes und die Erhöhung des Anteiles der Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen. Die Öffnung von neuen Märkten, wobei die ersten Investoren auch die größten Marktanteile erhalten werden. Brennstoffzellenkomponenten können zum Großteil recylcliert werden. Da Brennstoffzellen in kleinen Einheiten eingesetzt werden können, halten sich die Kapitalkosten für den Markteintritt ebenfalls in Grenzen.
Brennstoffzellen-Systeme für Stationäre Anwendungen
Eigenschaften wie hoher Wirkungsgrad und niedere Emissionen machen Brennstoffzellensysteme besonders attraktiv für den Kraftwerksbetrieb. Besonders der Einsatz von dezentralen Leistungseinheiten macht den Einsatz in der Nähe von Verbraucherzentren möglich. Diese Strategie wird bereits von verschiedenen Versorgungsunternehmungen ernsthaft verfolgt. Zunehmende Konkurrenz und zunehmende Emissionsregulierungen sind weiters Gründe für den Einsatz von Brennstoffzellensystemen in stationären Anlagen.
Gegen Ende der achtziger Jahre ist begonnen worden, Demonstrationsanlagen basierend auf der phosphorsaure Brennstoffzellentechnologie auszuliefern. Besonders der 200 kWel Typ der Firma IFC/ONSI ist hierbei besonders zu erwähnen. Über zweihundert Anlagen sind von diesem Typ weltweit bereits vertrieben worden. Die Firma EVN betrieb ebenfalls eine solche Anlage in Mödling. Berechnungen haben ergeben, daß die Kosten pro elektrischer Kilowattstunde bereits jetzt mit konventionellen Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen vergleichbar sind. Höhere Wirkungsgrade würden mit Karbonatschmelze Brennstoffzellen erzielt werden können. Anlagen dieses Typs werden derzeit gerade evaluiert. Als Brennstoff wird ähnlich wie bei den phosphorsauren Systemen Erdgas eingesetzt. Allerdings erwartet man sich bei Karbonatschmelze Brennstoffzellen einen deutlich höheren elektrischen Wirkungsgrad (an die 50 - 60 %) als dies bei phosphorsauren Brennstoffzellen erzielt werden kann. Die Kosten der Brennstoffzelle stellen das limitierende Element dar für den Einsatz in größere Einheiten (³ 1 MWel).
Die oxidkeramische Brennstoffzelle (OKBZ) hat das Potential beide Voraussetzungen - hoher Wirkungsgrad und niedrige Systemkosten - zu erfüllen. Weiters bietet die Integration von kombinierten Gas- und/oder Dampfturbinenkraftwerken (GuD) mit oxidkeramischen Brennstoffzellen (OKBZ) die Möglichkeit hohe bis sehr hohe Leistungsdichten bei niedrigen Systemkosten zu erzielen. Aktuelle Forschungsergebnisse geben Anlaß zur Meinung, daß oxidkeramische Brennstoffzellen im Temperaturbereich von < 600 ° C und kombinierte GuD/OKBZ Anlagen im nächsten Jahrzehnt technologisch realisiert werden. Die Aktivitäten des Department of Energy (DOE), des Electric Power Research Institute (EPRI) und des Gas Research Institute (GRI) sind bei der Entwicklung von oxidkeramischen Brennstoffzellen besonders zu erwähnen.

Brennstoffzellensysteme für mobile Anwendungen
Wasserstoffbetriebene Stadtbusse, basierend auf der Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle, befinden sich bereits kurz vor der Markteinführung. Als Beispiel sollte hierbei die Stadtgemeinde Chicago (IL) erwähnt werden, die von der Firma Ballard Power Systems (B.C.) drei solcher Busse im Jahre 1995 gekauft hat. Die völlige Kommerzialisierung dieser Technologie wird bis zum Zeitraum 2010 erwartet. Die Verwendung des Brennstoffs Wasserstoff für Automobile in Kombination mit Brennstoffzellensystemen hat die positive Eigenschaft, daß diese Technologie die zwei- bis dreifache Effizienz eines konventionellen Verbrennungsmotors hat, mit Wasserdampf als einzigen Emittenten. Bei Verwendung von Erdgas als Energieträger, würden sich die CO2-Emission pro gefahrenen Kilometer - aufgrund der höheren Wirkungsgrade - auf etwa 35 % reduzieren gegenüber benzin- bzw. dieselbetriebenen Fahrzeugen.
Die Perspektive von Personenkraftfahrzeugen mit keinen Emissionen (bei Verwendungen von Wasserstoff) bzw. von sehr niedrigen Emissionen (bei Verwendung von Methan oder Methanol) werden für einen Erfolg der Brennstoffzelle bei einer Kommerzialisierung als nicht ausreichend befunden. Jedoch die Tatsache, daß die elektrochemische Energieumwandlung um 20 - 30 % effizienter abläuft als konventionelle benzin bzw. dieselbetriebene Verbrennungskraftmotoren wird für die zukünftige Entwicklung herangezogen. Diese positiven Eigenschaften von Brennstoffzellen waren Basis für die Entwicklung von Demonstrationsfahrzeugen einer Kooperation einer kanadischen Firma (Ballard Power Systems, Burnaby, B.C.) und dem deutschen Automobilhersteller Mercedes Benz, die sowohl in Berlin als auch in Chicago, Los Angeles, Berlin demonstriert worden sind. Als nächster Schritt streben diese beiden Firmen die Vermarktung von methanolbetriebenen Brennstoffzellenfahrzeugen an, die auf der Polymerelektrolytmembran Brennstoffzelle basiert. Für diese Vermarktungsinitiative investieren beide Gesellschaften über 3 Millionen US-Dollars in den nächsten Jahren. Die Reduktion der Kosten für die Kommerzialisierung ist das primäre Ziel ihrer zukünftigen F&E Aktivitäten. Der Schlüssel für diese Kostenreduktion liegt in der Massenproduktion der Brennstoffzellenfahrzeuge. Es ist geplant mit 100.000 Stück pro Jahr auf den Markt zu gehen. Weiters sind in diesem Zusammenhang Aktivitäten der Firma Ballard mit General Motors, Delphi/Chrysler, Honda, VW und Volvo zu erwähnen. Die amerikanische Industrie hat das große Markteintrittspotential erkannt und versucht mit verschiedensten Aktivitäten die frühere Führungsrolle wieder einzunehmen. Weiters ist in diesem Zusammenhang auf verschiedene Aktivitäten der japanischen Industrie (Toyota, Mitsubishi, etc.) hinzuweisen.

Österreichische Brennstoffzellen-Initiative
Im Rahmen eines vom BMWV unterstützten Know-How Transfer Projektes führt die E.V.A. seit Mai 1999 eine Brennstoffzellen-Informations-Initiative durch.
Die Motivation für die Durchführung dieses Projektes war mehrfach. Einerseits ergab eine Industriebefragung, welche von der E.V.A. in den Jahren 1998/1999 durchgeführt wurde, unter anderem, daß es in Österreich eine Reihe von Industrieunternehmen gibt, die sich für das Thema "Brennstoffzelle" sehr interessieren. Andererseits kam bei diesen Interviews klar zum Ausruck, daß das Thema Brennstoffzelle einen mittel- bis langfristigen Stellenwert in der Prioritätensetzung der Unternehmen einnimmt, aber dass personelle Ressourcen für das Monitoring des Istzustandes nicht bzw. nicht im ausreichendem Maße zur Verfügung stehen.
Weiters stand zu diesem Zeitpunkt bereits fest, daß die EU verstärkt Brennstoffzellen-Projekte im 5. Rahmenprogramm fördern wird. Aufgrund der Ergebnisse der ATLAS-Studie /1/ und den Arbeiten von Hagler-Bailly /2/ wurden zudem Brennstoffzelle als eine Schlüsseltechnologie für das nächste Millenium eingestuft. Nichts lag daher näher, als das Thema "Brennstoffzelle" zu priorisieren und Initiativen zu diesem Thema - entsprechend obig skizzierter Gegebenheiten zu setzen. Ziel dieser Initiative sollte es sein, über den Stand der Technik zu informieren, und als Katalysator für die Initiierung von Projekten in der österreichischen F&E Landschaft zu wirken.
Die Produktlinien, die sich aus den F&E Aktivitäten der Brennstoffzellen-Hersteller herausbilden, sind dabei als sehr heterogen einzustufen und werden nachfolgend aufgelistet:
i.Mini-BHKWs (mehrere kWel Leistung)
ii.BHKWs mit einer Leistung von 50 kWel bis 5 MWel;
iii.Kombikraftwerken bestehend aus Brennstoffzelle und Gasturbine (50 bis 60 MWel Leistung)
iv.Anwendungen in PKWs
v.Anwendungen in Bussen
vi.Anwendungen in Schiffen
vii."Consumer"-Anwendungen für Notebooks, Mobiltelefone, Camcordern, etc.
Diese sehr unterschiedlichen Produktlinien bedingen auch ein sehr heterogenes Spektrum an "stake holders", die mit den verschiedenen Instrumenten der Informationsinitiative erreicht werden sollen.

Brennstoffzellen FTE für stationäre Energiesysteme und tragbare Kleingeräten in Österreich
Die dynamische Entwicklung zu einer globalisierten Weltwirtschaft hat zu einer verstärkten Konkurrenz einzelner Volkswirtschaften geführt. Im Wettbewerb zwischen den weltweiten Wirtschaftsstandorte ist Forschung und technologische Entwicklung ein wesentlicher Faktor zur Stärkung der eigenen nationalen Position. Gerade ein wirtschaftlich derart entwickeltes Land wie Österreich kann nur durch verstärkte Forschung, Entwicklung und Innovation einen Vorsprung gegenüber anderen Volkswirtschaften erreichen.
Die Brennstoffzellen-Technologie repräsentiert eines der Zukunftsthemen, die einerseits in den letzten Jahren international sehr an Gewicht zulegen konnte, die andererseits in der nationalen FTE-Landschaft nicht eindeutig positioniert sind. Weltweite Entwicklungsanstrengungen großer Unternehmen und umfangreiche staatliche Förderprogramme dokumentieren die Erwartung, dass mit dem Einsatz der Brennstoffzelle erhebliche Marktpotenziale erschlossen sowie Problemlösungen in der Energiewirtschaft, im Verkehrssektor und bei Kleingeräten gefunden werden können.
Der vorliegende Bericht versucht, ein speziell für Österreich möglichst realistisches, umfassendes und differenziertes Bild vom Stand der Entwicklung der Brennstoffzelle für stationäre Energiesysteme und für Kleingeräte zu geben. Dabei sollte dieses Bild einerseits Basis für die öffentlichen/industriellen Entscheidungsträger sein, das Thema "Brennstoffzelle" neu für die österreichische Forschungslandschaft zu bewerten und zu positionieren, andererseits den vielen "stake holders" als gute Informationsquelle für ihre weiteren Aktivitäten dienen.
Von den Brennstoffzellen-Entwicklungsfirmen werden zur Zeit die folgenden Applikationen für den Einsatz in stationären Energiesystemen entwickelt:
Brennstoffzellen-Heizgeräte für Ein- und Mehrfamilienhäuser bzw. für den industriellen/gewerblichen Sektor (z.B. kleine Hotels, Gasthäuser, etc.);
Blockheizkraftwerke für öffentliche, industrielle/gewerbliche Applikationen (z.B. Krankenhäuser, Telekommunikationszentren, größere Hotelanlagen, etc.);
Kombianlagen bestehend aus Brennstoffzellen und Gasturbine (vorwiegend für industrielle Anwendungen und für EVUs);
Notstromanlagen bzw. Inselsysteme.

In Österreich werden eine Vielzahl von Brennstoffzellen-Aktivitäten durchgeführt. Die Grundlagenforschung konzentriert sich auf Niedertemperatur-Brennstoffzellen, auf Gasaufbereitungssysteme und auf SOFC Stackkomponenten. Diese stehen zum Teil noch am Anfang, zum Teil wurde bestehendes Know-how aus anderen Wissensgebieten erfolgreich auf die Entwicklung von Systemkomponenten der Brennstoffzelle transferiert bzw. weiterentwickelt. Das Engagement der EVUs/GVUs bei der angewandten Forschung spielt bei der Marktüberführung von Demonstrationsprojekten hin zu kommerziellen Produkten eine entscheidende Rolle, die in Österreich von den Firmen Energie AG, TIWAG, STEWEAG/ESTAG und der AFG wahrgenommen wird.
Für die zukünftigen österreichischen Brennstoffzellen-Aktivitäten werden folgende Zielsetzungen empfohlen:
Einbindung bestehender und Aufbau von österreichischer Spitzenforschung durch Beteiligungen an internationalen Aktivitäten (z.B. Teilnahme an IEA-relevanten Implementing Agreements, EU-Programmen, etc.);
Stärkung der angewandten Forschung im Hinblick auf mittelfristige wirtschaftliche Umsetzung in neuen oder bestehenden Unternehmen (mit speziellem Fokus auf die Einbindung österreichischer KMU);
Stärkung/Forcierung der Grundlagenforschung unter Nutzung nationaler bestehender Instrumente auf hohem wissenschaftlichen Niveau.

Für die Erreichung obiger Zielsetzungen wird eine Bündelung bzw. Vernetzung österreichischer FTE Aktivitäten zum Aufbau einer kritischen Masse (Zusammenarbeit zwischen universitärer/außeruniversitärer Wissenschaft und Wirtschaft) empfohlen, die mittels einer möglichst nachhaltigen Struktur beispielsweise in Form eines oder mehrerer Cluster erzielt werden kann.
Die Analyse der österreichischen FTE Landschaft hat ergeben, dass bis dato die österreichischen horizontalen FTE Instrumente (wie FWF, FFF, etc.) für nationale Projekte nur sehr vereinzelt in Anspruch genommen wurden und das Potenzial bei weitem noch nicht ausgeschöpft ist. Für den nationalen Know-how Aufbau sollte die Nutzung dieser Instrumente verstärkt in Anspruch genommen werden. Internationales Know-how, welche durch IEA- bzw. EU-Beteiligungen aufgebaut werden, könnten hierzu maßgeblich beitragen. Ähnliche Strukturen haben in den letzten Jahren in Deutschland zu beachtlichen Erfolgen bei der Weiterentwicklung des Themas "Brennstoffzelle" geführt.

Die E.V.A. hat für sie die wichtigsten zu Produzenten, Forschung und Informationszentren für Sie zusammengestellt.

Weitere Intressante Informationen finden Sie bei Energytech unter: Webseite

Was ist eine Brennstoffzelle? Allgemeine Grundlegende Informationen

Wasserkraft

Die Nutzung der Wasserkraft erfolgt mit Hilfe bewährter, ausgereifter Technologien und ist schon seit vielen Jahren gegenüber anderen kommerziellen Energieträgern wettbewerbsfähig. Das bestehende technische und wirtschaftliche Potential für große Wasserkraftwerke ist jedoch entweder bereits erschlossen oder aus Umweltschutzgründen nicht verfügbar. Demgegenüber werden bisher nur etwa 20% des wirtschaftlichen Potentials für kleine Wasserkraftwerke tatsächlich genutzt. Hinzu kommen viele kleine Wasserkraftwerke, die · oft in Ermangelung spezifischer Anreize hinsichtlich der Wartungs- und sonstigen Kosten sowie infolge der allgemeinen Tarifgestaltung für die Abgabe von Elektrizität an das Netz · stillgelegt worden sind, die aber unter relativ geringem Kostenaufwand wieder instand gesetzt werden können. Dies gilt ganz besonders für kleine, typisch ländliche, relativ isolierte Anlagen. Im Anlagenbau für kleine Wasserkraftwerke sind die Staaten der Europäischen Union weltweit marktführend. Im Jahre 1995 wurden in der Union bei einer Gesamtkapazität von 92 GW etwa 307 TWh
Wasserkraft produziert. Der Anteil kleiner Wasserkraftwerke · das sind Anlagen mit einer Leistung von weniger als 10 MW · betrug 10% der installierten Kapazität (9,3 GW); dort wurden 37 TWh produziert. Bei den großen Wasserkraftwerken ist eine Erweiterung der installierten Kapazität um 10% (8.500 MW) bis zum Jahre 2010 wahrscheinlich, wenn man bereits geplante Projekte berücksichtigt und eine umweltgerechte Entwicklung zugrunde legt. Eine zusätzliche
installierte Kapazität von 4.500 MW bei den kleinen Wasserkraftwerken bis zum Jahre 2010 ist ein realistischer Beitrag, der bei Schaffung günstigerer ordnungspolitischer Rahmenbedingungen erzielt werden kann, weil kleine Projekte bei richtiger Planung mit weitaus geringeren Umweltauswirkungen verbunden sind.

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