Energiesteuergesetz (Deutschland) Die Energiesteuerrichtlinie forderte eine Harmonisierung der Mindestbesteuerung für elektrischen Strom und Energieerzeugnisse aus anderen Energiequellen als Mineralöl. Daher wurden im Energiesteuergesetz als weitere fossile Energieträger Steinkohle, Braunkohle sowie Koks und Schmieröle aufgenommen. Gesondert wird Strom im Stromsteuergesetz geregelt. Zudem war seit dem 1. Januar 2004 auch die Besteuerung von Biokraftstoffen im Mineralölsteuergesetz geregelt. Das Gesetz regelt nun die Besteuerung aller Energiearten fossiler Herkunft (Mineralöle, Erdgas, Flüssiggase und Kohle) als auch der nachwachsenden Energieerzeugnisse Pflanzenöle, Biodiesel, Bioethanol und synthetische Kohlenwasserstoffe aus Biomasse als Heiz- oder Kraftstoff in der Bundesrepublik Deutschland.
Bei den Steuersätzen wird unterschieden zwischen Heizöl und Kraftstoffen zur Fortbewegung (wobei chemisch zwischen Diesel und Heizöl kein Unterschied besteht). Im Folgenden sind alle Angaben in Cent ohne Umsatzsteuer: E-Energy: E-Energy - Smart Grids made in Germany. EEG aktuell | Das Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) Stirlingmotor. Der Stirlingmotor ist eine von Robert Stirling im Jahre 1816 entwickelte Wärmekraftmaschine, in der ein Arbeitsgas wie Luft, Helium oder Wasserstoff in einem abgeschlossenen Volumen von außen in einem Bereich erhitzt, in einem anderen gekühlt wird, um mechanische Arbeit zu leisten.
Dadurch kann der Stirlingmotor mit einer beliebigen äußeren Wärmequelle betrieben werden. Manchen Bauformen genügen dazu bereits geringe Temperaturdifferenzen, z.B. die zwischen menschlichem Körper und der Umgebung. [1] Animation eines Stirling Beta, rechts:Arbeitskolben, links:Verdrängerkolben Ein kerzenbetriebener Demonstrations-Stirlingmotor Überblick[Bearbeiten] Stirlingmotoren haben einen permanent erhitzten und einen permanent gekühlten Bereich, zwischen denen das Arbeitsgas hin und her bewegt wird. Im erwärmten Zylinderraum dehnt sich das Arbeitsgas aus und zieht sich im kalten Zylinder wieder zusammen, wobei die innere Energie des Arbeitsgases in nutzbare mechanische Arbeit umgewandelt wird. Ersetzen. Biokraftstoff-Nachhaltigkeitsverordnung. Die Biokraftstoff-Nachhaltigkeitsverordnung, vollständig Verordnung über Anforderungen an eine nachhaltige Herstellung von Biokraftstoffen, ist am 30.
September 2009 (BGBl. I 3182) erlassen worden[1]. Allgemeines[Bearbeiten] Biokraftstoffe im Sinne dieser Verordnung sind flüssige oder gasförmige Kraftstoffe, die aus Biomasse hergestellt werden. Die Herstellung von Biokraftstoffen im Sinne der Verordnung beinhaltet sämtliche Schritte vom Anbau der Biomasse, insbesondere Pflanzen, bis zur Aufbereitung der flüssigen oder gasförmigen Biomasse auf eine Qualitätsstufe, die den Einsatz als Kraftstoff ermöglicht (§ 2Vorlage:§/Wartung/buzer Abs. 1). Eine Übergangsfrist galt gemäß § 70Vorlage:§/Wartung/buzer bis zum 1. Umsetzung der Nachhaltigkeitsanforderungen[Bearbeiten] Die Nachhaltigkeitszertifizierung verpflichtet die Vermarkter, eine Treibhausgasreduktion von mindestens 35 % gegenüber fossilem Kraftstoff nachzuweisen (ab 2017: 50 %), wobei die gesamte Herstellungskette berücksichtigt wird. Brennstoffzelle. Mit Methanol betriebene Brennstoffzelle Eine Brennstoffzelle ist eine galvanische Zelle, die die chemische Reaktionsenergie eines kontinuierlich zugeführten Brennstoffes und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie wandelt.
Im Sprachgebrauch steht Brennstoffzelle meist für die Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle. Eine Brennstoffzelle ist kein Energiespeicher, sondern ein Wandler. Die Energie zur Stromproduktion wird in chemisch gebundener Form mit den Brennstoffen zugeführt. Vergleich Geschichte Eine einfache Brennstoffzelle wurde 1838 von Christian Friedrich Schönbein erstellt, indem er zwei Platindrähte in Salzsäure mit Wasserstoff bzw. 1870 schrieb Jules Verne über die Brennstoffzelle: „Das Wasser ist die Kohle der Zukunft. Wegen der Erfindung des elektrischen Generators, damals Dynamomaschine genannt, durch Werner von Siemens geriet die als „Galvanische Gasbatterie“ bezeichnete Erfindung zunächst in Vergessenheit. Besondere Ereignisse Aufbau Brennstoffzellentypen Chemische Reaktion. Primärenergie. Als Primärenergie bezeichnet man in der Energiewirtschaft die Energie, die mit den ursprünglich vorkommenden Energieformen oder Energiequellen zur Verfügung steht, etwa als Brennstoff (z.B.
Kohle oder Erdgas), aber auch Energieträger wie Sonne, Wind oder Kernbrennstoffe. Primärenergie kann durch einen (mit Verlusten behafteten) Umwandlungsprozess in Sekundärenergie umgewandelt werden. Primär- oder Sekundärenergie wird nach Übertragungsverlusten zu vom Verbraucher nutzbarer Endenergie. Energiequellen[Bearbeiten] Primärenergieverbrauch[Bearbeiten] Teil der volkswirtschaftlichen Gesamtrechnung ist der Primärenergieverbrauch. Primärenergiebedarf[Bearbeiten] Im Zuge der 2009er Fassung der Energieeinsparverordnung (EnEV) wird der Primärenergiebedarf von Wohn- und Nichtwohngebäuden anhand der DIN V 18599 berechnet. Endenergie Qe = Nutzenergie Qn + Anlagenverluste Mittels eines Primärenergiefaktors fp wird die Endenergie Qe auf die Primärenergie Qp umgerechnet. Primärenergie Qp = Endenergie Qe × fp. Virtuelles Kraftwerk. Ein virtuelles Kraftwerk ist eine Zusammenschaltung von dezentralen Stromerzeugungseinheiten, wie zum Beispiel Photovoltaikanlagen, Kleinwasserkraftwerken, Biogas-, Windenergieanlagen und Mini- bzw.
Mikro-Blockheizkraftwerken zu einem Verbund, der nachfragegeführt elektrische Leistung bereitstellen und damit dargebotsunabhängige Leistung aus Großkraftwerken ersetzen kann. Virtuell heißt das Kraftwerk nicht, weil es keinen Strom erzeugt, sondern weil es mehr als einen Standort besitzt. Andere gebräuchliche Begriffe sind Kombikraftwerk, Schwarmkraftwerk und DEA-Cluster (= Cluster aus Dezentralen Erzeugungsanlagen). Ein virtuelles Kraftwerk aus vielen Einzelanlagen Aufgrund ihrer Struktur mit kleinen Erzeugern können virtuelle Kraftwerke die bestehenden Netzstrukturen mit zentralen Großkraftwerken nicht vollständig ersetzen.
Vielmehr eröffnet das Konzept des virtuellen Kraftwerks die Möglichkeit zur Ergänzung und Optimierung der bestehenden Strukturen des Energieversorgungssystems. Absorptionskältemaschine. Prinzipschaltbild einer Absorptionskältemaschine. Absorptionskältemaschine mit 1,4 MW Kälteleistung auf einem Transporter Entwicklung[Bearbeiten] Der Absorptions-Kältekreislauf gilt als der älteste bekannte technische Prozess zur Kälteerzeugung und ursprünglich war der Wunsch nach Tiefkühlung der ausschlaggebende Grund dafür, sich im Jahre 1755 mit der Entwicklung von Wärmepumpen zu befassen. Bei den ersten Versuchen von William Cullen, einem Mediziner und Chemiker, wurde Wasser unter Zuhilfenahme von Vakuum gefroren. Ein kontinuierlich arbeitender Gesamtprozess wurde nicht entwickelt. 1840 wurde von John Leslie eine auf Perkins Patentschrift basierende funktionierende Eismaschine gebaut. William Thomson konnte 1852 nachweisen, dass Kältemaschinen eher zum Heizen als zum Kühlen eingesetzt werden können.
Heutzutage ist in nahezu jedem Wohnmobil ein Absorptionskühlschrank verbaut, um unabhängig von elektrischer Versorgung zu sein. Grundlegende Prozesse[Bearbeiten] Wärmeverhältnis[Bearbeiten] Pellet. Holzpellets Urandioxid-Pellets für einen Kernreaktor Ist das gepresste Material relativ groß (über 4 cm Durchmesser) oder in einer eckigen Form, so spricht man von Brikett. Als Zwischenstufe werden heute auch sogenannte Maxipellets mit 16 - 20 mm Querschnitt produziert. Diese Produktionstechnologie ist vor allem zur Verpressung von feuchter Biomasse, aber auch von Holzabfällen entwickelt worden mit dem Vorteil von weniger Energieaufwand. Futterpellets für Schafe und Ziegen Zweck[Bearbeiten] Die Pelletierung eines Materials kann verschiedene Vorteile bieten:[1] Erhöhung der Schüttdichte: Durch das Pressen der Pellets kann die Schüttdichte gegenüber dem Ausgangsmaterial deutlich erhöht werden. Aufgeschnittene Ringmatritze einer Pelletpresse Arten[Bearbeiten] Die Pelletierung wird in vielen Bereichen angewendet: Bei Biogenen Brennstoffen: Zusatzfuttermittel (Kraftfutter) werden zur leichteren Handhabung zu Pellets gepresst.
Herstellungsverfahren[Bearbeiten] Kraftfutter[Bearbeiten] Solarthermie. Unter Solarthermie versteht man die Umwandlung der Sonnenenergie in nutzbare thermische Energie. Weltweit verfügbare Sonnenenergie. Die Farben in der Karte zeigen die lokale Sonneneinstrahlung auf der Erdoberfläche gemittelt über die Jahre 1991–1993 (24 Stunden am Tag, unter Berücksichtigung der von Wettersatelliten ermittelten Wolkenabdeckung). Zur Deckung des derzeitigen Weltbedarfs an Primärenergie allein durch Sonnenstrahlung wären die durch dunkle Scheiben gekennzeichneten Flächen ausreichend (bei einem Wirkungsgrad von 8 %).
Einführung[Bearbeiten] Die auf die Erdoberfläche auftreffende Strahlungsleistung beträgt weltweit im Tagesdurchschnitt (bezogen auf 24 Stunden) ungefähr 165 W/m²[1] (mit erheblichen Schwankungen je nach Breitengrad, Höhenlage und Witterung). Die gesamte auf die Erdoberfläche auftreffende Energiemenge ist mehr als zehntausendmal größer als der Energiebedarf der Menschheit,[1] das Potenzial ist größer als das aller anderen erneuerbaren Energien zusammen.[1] Im 18. Photosynthese. Man unterscheidet zwischen oxygener und anoxygener Photosynthese. Bei der oxygenen wird molekularer Sauerstoff (O2) erzeugt, bei der anoxygenen nicht. Bei der anoxygenen Photosynthese können statt Sauerstoff andere anorganische Stoffe entstehen, beispielsweise elementarer Schwefel S.
Die oxygene Photosynthese ist nicht nur der bedeutendste biogeochemische Prozess der Erde, sondern auch einer der ältesten. Sie treibt durch die Bildung organischer Stoffe mittels Sonnenenergie direkt und indirekt nahezu alle bestehenden Ökosysteme an, da sie anderen Lebewesen energiereiche Baustoff- und Energiequellen liefert. Der erzeugte Sauerstoff selbst dient zur Energiegewinnung in der aeroben Atmung als Oxidationsmittel, so dass sich wegen der oxygenen Photosynthese höher entwickelte Lebensformen bilden konnten.
Überblick Die Photosynthese kann in drei Schritte untergliedert werden: Die ersten beiden Schritte werden als Lichtreaktion bezeichnet. Allgemeine Photosynthesegleichung Lichtsammelkomplexe. Blockheizkraftwerk. Biogas-BHKW in Güssing, Österreich Als Antrieb für den Stromerzeuger können Verbrennungsmotoren, d. h. Diesel-, Pflanzenöl- oder Gasmotoren, aber auch Gasturbinen, Brennstoffzellen oder Stirlingmotoren verwendet werden. Der höhere Gesamtnutzungsgrad gegenüber der herkömmlichen Kombination von lokaler Heizung und zentralem Kraftwerk resultiert daraus, dass die Abwärme der Stromerzeugung direkt am Ort der Entstehung genutzt wird. Der Wirkungsgrad der Stromerzeugung liegt dabei, abhängig von der Anlagengröße, zwischen 25 und 38 %. Betriebsarten[Bearbeiten] Im Idealfall ist der Netzbezug abgedeckt, so dass eine Überproduktion ins Stromnetz eingespeist werden kann.
Wärmegeführt[Bearbeiten] Wenn sich die Leistungsabgabe des BHKW nach dem lokalen Wärmebedarf richtet, handelt es sich um ein wärmegeführtes BHKW. Stromgeführt[Bearbeiten] Notkühler (horizontale Ventilatoren in Bildmitte) auf dem Containerdach eines Biogas-BHKW Netzgeführt[Bearbeiten] Auslegung[Bearbeiten] Technik[Bearbeiten] Biogas. Biogas ist ein brennbares Gas, das durch Vergärung von Biomasse jeder Art entsteht. Es wird in Biogasanlagen hergestellt, wozu sowohl Abfälle als auch nachwachsende Rohstoffe vergoren werden. Das Präfix Bio weist auf die „biotische“ Bildungsweise im Gegensatz zum fossilen Erdgas hin, nicht auf eine Herkunft aus ökologischer Landwirtschaft. Das Gas kann zur Erzeugung von elektrischer Energie, zum Betrieb von Fahrzeugen oder zur Einspeisung in ein Gasversorgungsnetz eingesetzt werden.
Für die Verwertung von Biogas ist der Methananteil am wichtigsten, da seine Verbrennung Energie freisetzt. Rohstoffe Ausgangsstoffe sind biogene Materialien wie die folgenden: vergärbare, biomassehaltige Reststoffe wie Klärschlamm, Bioabfall oder SpeiseresteWirtschaftsdünger (Gülle, Mist)bisher nicht genutzte Pflanzen sowie Pflanzenteile (beispielsweise Zwischenfrüchte, Pflanzenreste und dergleichen)gezielt angebaute Energiepflanzen (Nachwachsende Rohstoffe). Entstehung Zusammensetzung Klima- und Umweltschutz. Bioethanol. Als Bioethanol (auch Agro-Ethanol) bezeichnet man Ethanol, das ausschließlich aus Biomasse oder den biologisch abbaubaren Anteilen von Abfällen hergestellt wurde und für die Verwendung als Biokraftstoff bestimmt ist.[2] Der Begriff Bioethanol ist ein aus den Begriffen biogen und Ethanol gebildetes Kofferwort. Wird das Ethanol aus pflanzlichen Abfällen, Holz, Stroh oder ganzen Pflanzen hergestellt, bezeichnet man es auch als Cellulose-Ethanol.
Ethanol kann als Kraftstoffbeimischung in Mineralölderivaten für Ottomotoren (Ethanol-Kraftstoff), als reines Ethanol (E100) oder zusammen mit anderen Alkoholen (z. B. Methanol) als Biokraftstoff verwendet werden. Nach dem Ölschock der 1970er Jahre waren Biokraftstoffe als Alternative zu fossilen Energieträgern wiederentdeckt worden. Einsatz[Bearbeiten] Ethanol-Kraftstoffe werden als Energieträger in Verbrennungsmotoren und Brennstoffzellen verwendet. Mischungen von Ethanol-Kraftstoff[Bearbeiten] Am 2. Modifikation der Verbrennungsmotoren[Bearbeiten] Biodiversität. Biodiversität oder biologische Vielfalt bezeichnet gemäß der Biodiversitäts-Konvention (Convention on Biological Diversity, CBD) „die Variabilität unter lebenden Organismen jeglicher Herkunft, darunter unter anderem Land-, Meeres- und sonstige aquatische Ökosysteme und die ökologischen Komplexe, zu denen sie gehören“.
Damit umfasst sie die Vielfalt innerhalb von Arten und die Vielfalt zwischen den Arten sowie die Vielfalt der Ökosysteme.[1][2] Nach dieser Definition besteht die Biodiversität auch aus der genetischen Vielfalt.[3][4][5] Erhaltung und nachhaltige Nutzung der biologischen Vielfalt gelten als wichtige Grundlagen für das menschliche Wohlergehen. Zur Entwicklung des Begriffs und seine Bedeutungsimplikationen[Bearbeiten] Fachbegriff in der Biologie[Bearbeiten] Die Diversität einer Lebensgemeinschaft im hier definierten Sinn ist als ökologischer Beschreibungsbegriff zunächst nicht wertend zu verstehen. Begriff in der Umweltpolitik[Bearbeiten] Verlust von Biodiversität[Bearbeiten] Wärmeübertrager. Einfacher Wärmeübertrager Einteilung[Bearbeiten] Wärmeübertragung beim Gegenstromprinzip Wärmeübertragung beim Gleichstromprinzip Kreuzstrom Wärmeübertrager sind in eine dreigegliederte Klassifizierung der thermischen Vorgänge hinsichtlich der Wärmeübertragung geordnet: Direkte Wärmeübertragung beruht auf dem Vorgang der kombinierten Wärme- und Stoffübertragung bei trennbaren Stoffströmen.
Das Ausmaß der Wärmeübertragung ist im starken Maße von der geometrischen Führung beider Stoffströme zueinander abhängig. Gegenstrom führt die Stoffe so, dass sie entgegenkommend aneinander vorbei strömen. Auch Kombinationen der Grundformen sind gebräuchlich, da sich dadurch ihre Vorteile ergänzen. Kreuzgegenstrom lässt die Stoffe insgesamt entgegenkommend aneinander vorbei strömen, obwohl sie sich auf ihrem Weg immer wieder kreuzen. Leistungsfähigkeit eines Wärmeübertragers[Bearbeiten] Hierzu ein Beispiel: Die Wärmeübertragungsleistung bestimmt sich zu: Dabei ist der Wärmedurchgangskoeffizient [W/(m²K)], das.