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Energiewende ? Wunsch und Wirklichkeit Robert Schlögl Fritz-Haber- Institut der MPG www.fhi- berlin.mpg.de www.solarify .de. MPG und die Energie. MPG ist eine Organisation der Grundlagenforschung (Energie?). Aktiv in K erfusion und biologischen Aspekten.

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Energiewende ?

Wunsch und Wirklichkeit

Robert Schlögl

Fritz-Haber-Institutder MPG

www.fhi-berlin.mpg.de

www.solarify.de

mpg und die energie
MPGund die Energie
  • MPG ist eine Organisation der Grundlagenforschung (Energie?).
  • Aktiv in Kerfusion und biologischen Aspekten.
  • Die Chemie als zentrale Wissenschaft der Energiekonversion und Speicherung wird allgemein nicht intensiv vorangetrieben:
  • Die relevanten Fragestellungen sind sehr alt, viel erforscht aber nicht gelöst: “dicke Bretter”: Fall für die Grundlagenforschung.
  • Daher Gründung des MPI CEC in Mülheim Ruhr.
  • Forschung auf dem engeren Gebiet der Energiekonversion mit einem breiten interdisziplinären Ansatz.
das co 2 problem
Das CO2 Problem
  • Ist kritisch für die Welt und löst sich durch den Verbrauch der fossilen Ressourcen von selbst (schnell genug?).
  • CCS viel zu riskant, CCU muss erst entwickelt werden.
  • D hat entschieden dass die Schäden von 100 Mio t CO2 für die Welt geringer sind als die nuklearen Gefahren für das eigene Land! (Ethik?).
  • Also alles tun um die CO2 Emission durch die Wende zu verkleinern:
    • Erdgaskraft und neue Kohleverbrennung
    • Smart grid
    • Erneuerbare Energien als nun gereifte Technologien
    • Energie sparen (Effizienz und Intensität!)
co 2 emissionen in deutschland
CO2 Emissionen in Deutschland

Der Abfall nach 1989 folgt aus der De-Industrialisierung der früheren DDR.

Der Atomausstieg ohne Energie-Effizienzsteigerung und “rebound-Effekten” treibt die Kurve um den gleichen Betrag nach oben.

energieversorgung wie ist das wirklich unser w unsch
Energieversorgungwie?Ist das wirklichunserWunsch?

EnergiekonzeptderBundesregierung S. 7

Die CO2 Emission istderNutzungsehrähnlich: DominanzderfossilenTräger. EinsparlastenvorallembeiderStromerzeugung.

Klimaschutz und Energieversorgungsind 2 SeitenderselbenFrage

hoffnungen die berpr ft werden m ssen
Hoffnungen, die überprüftwerdenmüssen

Regenerative Energie kann im großen Stil nicht ohne (chemische) Speicher oder fossile Hintergrundabsicherung eingesetzt werden.

50% aller Energie ist stofflich an Energieträger gebunden. Deren CO2 Emissionen können außer durch Sparen nicht leicht reduziert werden (kein CCS!!!). (Batterieautos, aber Flugzeuge und LKW?, Wärmedämmung und Probleme).

Wir brauchen fast alle verfügbare Biomasse der Erde (250 TW) für Nahrung (25 TW heute, 50 TW 2050).

Wir sollten nicht versuchen die Erde zu “managen” sondern in stabilen Ökosystemen zu ko-existieren (dann bleiben ca 5 TW für Biomasse zur Energiegewinnung als lokale Lösung): heute 18 TW Stromerzeugung in 60000 KW.

energiespeicher viele verfahren wir brauchen sie alle
Energiespeicher: Viele VerfahrenWir brauchen sie alle!

NichtalleVerfahrensindheutemöglich

UnterschiedlicheVerfahrenfürunterschiedlicheZwecke

chemische energiekonversion die strategische t echnologie die uns fehlt
Chemische Energiekonversion:Die strategische Technologie die uns fehlt
  • Regenerative Primärelektrizität kann im großen Stil ohne fossile Unterstützung nur mit chemischer Speicherung genutzt werden.
  • Ausgleich von Spitzen heute würde Systemintegration enorm voranbringen (wirtschaftliche Akzeptanz).
  • Zentral ist Schnittstelle Strom-Chemie.
  • Realisation als Elektrolyse, Plasmachemie, Batterie.
  • Alles geht im Labor, sehr wenig ist technisch machbar nichts ist preiswert genug für praktischen Einsatz. 1000€/kW gegen 4000€/kW Invest und geringe Nutzungsdauer!).
  • Es fehlt an grundsätzlicher Einsicht, eine rein inkrementale Verbesserung wird nicht ausreichen.
wie die natur arbeitet eleganz und komplexit t
Wie die Natur arbeitet:Eleganz und Komplexität

CO2 Reductase [Mo]

Photosystem II [Mn]

Nitrogenase [Fe,Mo, V]

Hydrogenase [Ni,Fe]

Methane Monoxygenase [Fe,Cu]

Cytochrome ox. [Fe/Cu]

2CH4 + O2

2H3COH

2 H2O

CO2 + 6H+ + 6e-

O2 + 4H+ + 4e-

H3COH + H2O

2H+ + 2e-

H2

N2 + 6H+ +6e-

2NH3

Dehydrogenases [Zn]

Nutzt nur häufige chemische Elemente

ein kleines rechenexempel
Ein kleines Rechenexempel

Methanation:

CO2 + 4 H2 CH4 + 2 H2O

Molarität:

1 + 4  1 + 2 Ein Hochdruckverfahren

Massenbilanz:

1000 g + 182 g  364 g + 818 g Eigentlich eine Wassersynthese

Wasserstoff:

91 mol oder 2.05 m3 bei Normaldruck

Elektrolyse:

Etwa4.8 kAbei2 V für 1 hentspricht45 A at 220 V für 1 h

10 kWhregenerative Energie für1 Kg of CO2Nutzung (oder Speicherung).

Alle deutschen PV (25GW)können 25.000 t CO2/ h verbrauchen was man mit der Emissionsrate von 79.000 t/h vergleichen sollte.

elektrolyse stabil ohne platin geht das
Elektrolyse:Stabil ohne Platin: geht das?

electrical

current lead

reaction

centre

Mit P. Strasser, TUB

die politik hat eine zentrale rolle
Die Politik hat einezentraleRolle

Die Energiewende ist keine rein technisch-wirtschaftliche Aufgabe.

Die Politik muss

Rahmenbedingungen setzen

Soll Informationen in die Gesellschaft transportieren

Und soll einen langfristigen Dialog in der Gesellschaft moderieren

bayerische belange
Bayerische Belange

Energieversorgung ist international und lokal gleichermaßen: Bayern als Land der Vernunft positionieren (z.B bei der Langfristplanung), keine Alleingänge.

Bayern als Land der Energiekompetenz mit Tradition weiter stärken (Tech transferauch in der Chemie).

Bayern als Flächenland kann dezentrale Energieversorgung im Verbund von regenerativ elektrisch-Biomasse erproben.

Agrarpolitik beachten: der Markt stimmt da nur halb!

Bayern hat eine starke Energieindustrie: Modellfall einer transparenten Kooperation erarbeiten.

Quelle: Energieprognose Bayern 2030

politik nach der energiewende
PolitiknachderEnergiewende

Verlässliche und dynamisch entwickelnde Planung der Energieversorgung, nicht nur Vorgabe von Zielen ist top.

Dauerhafter und ehrlicher Dialog mit der Gesellschaft in der Verantwortung und Autorität der Politik (nicht “Gurus”).

Regelung des transparenten Verhältnisses zwischen Politik und Wirtschaft: Augenhöhe, nicht lobbying.

Fachkräftemangel! Werbung, Ausbildung.

F+E: mehrere Lösungsoptionen für die Gesellschaft entwickeln, überparteilich stabile Förderung.

Beherzt ein dynamisches Konzept entwickeln, alle einbinden, danach gut gerüstet entschlossen handeln, nicht täuschen und tricksen!

zum schluss reden sie mit
ZumSchluss:RedenSiemit !

Das Thema ist sehr komplex und völlig ungeeignet für Parteistreit: Kompromisse auf der Basis gemeinsamer Einsicht.

Grundlage des Standortes und unserer Zukunft.

Sehr langfristig: keine Wenden sondern Wandlungen (10 Legislaturperioden).

Kein punktuelles Problem sondern andauernder Prozess in der Welt und mit neuen Technologien und mehr Wissen.

Forschung und Wissen sind dringend, wie Information und Kommunikation, kein Thema für Bauchgefühle und S 21!

Energiewende ist ein großes Geschäft. Verhältnis Politik Industrie: Rahmenbedingungen vs. Subventionen?