X-Git-Url: https://hackdaworld.org/gitweb/?p=lectures%2Flatex.git;a=blobdiff_plain;f=political%2Fenergieeffizienz%2Fee.tex;h=6e0575c81d5cc4b19aa7352920b4f33ae03eee7c;hp=0aab878e68250adeb210376c646296f85c9a108e;hb=4533f8a3f2d7319103d979de2255a43ba2cb9235;hpb=57f387b1be501330f845a767bc2658e81c87734d diff --git a/political/energieeffizienz/ee.tex b/political/energieeffizienz/ee.tex index 0aab878..6e0575c 100644 --- a/political/energieeffizienz/ee.tex +++ b/political/energieeffizienz/ee.tex @@ -86,9 +86,11 @@ Energieeffizienz\\[0.5cm] } - Moderne Energietechnologie als Schl"ussel - f"ur eine nachhaltige, umweltbewusste Lebensqualit"at - + Chancen moderner + % Energietechnologie + Technologie + f"ur eine nachhaltige und umweltbewusste Lebensqualit"at + f"ur alle \vspace{38pt} im Rahmen von\\[0.15cm] @@ -118,12 +120,12 @@ \begin{itemize} \item Einf"uhrung und Motivation \begin{itemize} - \item Begriffserkl"arung % Was ist EE + \item Begriffserkl"arungen % Was ist EE \item Eine Energiebilanz % Uebersicht Energiehaushalt (inc pop) \item Begrenzte Ressourcen und\\ Umweltbelastung % Wieso Steigerung? \end{itemize} - \item Rationelle Energienutzung + \item Effiziente Energienutzung \begin{itemize} \item Stand der Dinge % Was geht bzw ging so in Sachen EE \item Potentiale und M"oglichkeiten % Wo wollen und kommen wir hin @@ -131,16 +133,17 @@ \end{itemize} \item Beurteilung - Energieeffizienz als Probleml"osung \begin{itemize} - \item Wohlstand, Umwelt- und Klimaschutz,\\ - nachhaltiger Umgang mit Ressourcen - \item Gesellschaftliche Problematik % EE selbst schon in vl, B sind EP + \item Nachhaltige und umweltbewusste\\ + Lebensqualit"at (f"ur alle) + \item Gesellschaftliche Problematik + % EE selbst schon in vl, B sind EP \end{itemize} \item Schlussfolgerungen (und Diskussion) \end{itemize} -\begin{picture}(0,0)(-180,-90) +\begin{picture}(0,0)(-170,-130) \includegraphics[width=7cm]{fahrrad.eps} -\end{picture} +\end{picture}\\ \end{slide} @@ -149,14 +152,58 @@ \begin{slide} {\large\bf - Begriffserkl"arung + Einf"uhrung und Motivation - Begriffserkl"arungen } - Energie: + \small + + Energie \begin{itemize} \item Die F"ahigkeit (eines Systems) Arbeit zu leisten \item Erhaltungsgr"o"se (Zeitinvarianz der Naturgesetze) + \item Genutzt in Form von Strom, W"arme und Kraftstoff + \end{itemize} + Endenergieverbrauch (EEV) + \begin{itemize} + \item Energiemenge, die den Endverbrauchern zur Verf"ugung steht + \item Sektoren:\\ + \begin{tabular}{|c|c|} + \hline + {\color{red}Industrie} & + {\color{green}Haushalte} \\ + \hline + {\color{blue}Gewerbe, Handel und Dienstleistungen (GHD)} & + {\color{gray}Verkehr}\\ + \hline + \end{tabular} \end{itemize} + Prim"arenergieverbrauch (PEV) + \begin{itemize} + \item Energiegehalt aller eingesetzten + {\color{magenta} + \underline{{\color{black}Energietr"ager}}\\ + {\scriptsize + Mineral"ole, Erdgas, Stein- und Braunkohle, Kernenergie, + Wasserkraft, Windenergie, Photovoltaik ... + } + } + \item Enth"alt: + \begin{itemize} + \item Endenergieverbrauch + \item Verbrauch und Verluste bei Energieumwandlung\\ + (Umwandlung der Prim"arenergietr"ager in Nutzenergie) + \item Nichtenergetischer Verbrauch (NEV) + \end{itemize} + \end{itemize} + +\end{slide} + +\begin{slide} + + {\large\bf + Einf"uhrung und Motivation - Begriffserkl"arungen\\ + } + Effizienz: \begin{itemize} \item Verh"altnis von Erbrachten zum Zugef"uhrten @@ -177,17 +224,634 @@ \end{itemize} \item Nutzen: Waren, Dienstleistung, Energie \end{itemize} +\vspace{0.3cm} +Energieeffizienz: bemessen nach EEV\\ +Gesamtenergieeffizienz: bemessen nach PEV\\ - \begin{picture}(0,0)(-255,-190) - \includegraphics[width=4cm]{indien_eimer.eps} - \end{picture}\\ - \begin{picture}(0,0)(-255,-120) - \includegraphics[width=4cm]{laster.eps} - \end{picture}\\ - \begin{picture}(0,0)(-255,-40) - \includegraphics[width=4cm]{zweirad.eps} - \end{picture} +\begin{picture}(0,0)(-255,-200) +\includegraphics[width=4cm]{indien_eimer.eps} +\end{picture}\\ +\begin{picture}(0,0)(-255,-130) +\includegraphics[width=4cm]{laster.eps} +\end{picture}\\ +\begin{picture}(0,0)(-255,-50) +\includegraphics[width=4cm]{zweirad.eps} +\end{picture} + +\end{slide} + +\begin{slide} + + {\large\bf + Einf"uhrung und Motivation - Eine Energiebilanz + } + +\begin{minipage}{6.5cm} +\includegraphics[width=6.5cm]{pev_de.ps} +\end{minipage} +\begin{minipage}{6.5cm} +\includegraphics[width=6.5cm]{eev_de.ps} +\end{minipage}\\[0.4cm] +{\tiny +Prim"arenergieverbrauch in \% (BRD)\\ +\begin{tabular}{l c c c c c} +\hline +\hline + & 1990 &1995& 2000& 2005& 2007\\ +\hline +Verbrauch/Verluste Energieumwandlung&30,0 &27,9 &28,5 &31,1 &31,4 \\ +Nichtenergetischer Verbrauch&6,4 &6,8 &7,4 &7,2 &7,2 \\ +Endenergieverbrauch&63,6 &65,3 &64,1 &61,7 &61,3 \\ +\hline +\hline +\end{tabular}\\[0.4cm] +Endenergieverbrauch pro Sektor in \% (BRD)\\ +\begin{tabular}{l c c c c c} +\hline +\hline + & 1990 &1995& 2000& 2005& 2007\\ +\hline +Industrie &31,4 & 26,5 &26,2& 27,2 &28,5 \\ +Verkehr & 25,1 &28,0 &29,8 &29,0 &30,3 \\ +Hasuhalte &25,1 &28,5 &28,0 &28,8 &25,6 \\ +GHD &18,5 &16,9 &16,0 &15,0 &15,6 \\ +\hline +\hline +\end{tabular} +} + +\end{slide} + +\begin{slide} + + {\large\bf + Einf"uhrung und Motivation - Eine Energiebilanz + } + +\begin{minipage}{6.8cm} + \includegraphics[width=7cm]{pev_time_de.ps} +\end{minipage} +\begin{minipage}{6cm} + \includegraphics[width=6.5cm]{eev_time_de.ps} +\end{minipage} +\begin{minipage}{6.8cm} +\scriptsize +Anmerkungen +\begin{itemize} + \item 70 \% PEV importiert: KE/"Ol/Gas/SK + \item Fossil: 78,8 \% + \item Wirkungsgradmethode:\\ + Kernenergie: 33 \%, erneuerbare Energien: 100 \% + \item $1\text{ Mio. t SKE}\approx29,3 \cdot 10^{15}\text{ J}$ + \item Abnahme um 6.5 \% des PEV von 2008 auf 2009.\\ + Grund: Eingebrochene Konjunktur\\ + (Niedrigste Verbrauchsniveau seit Anfang 70er) + \item EE $\uparrow$ 4.0 \%, Abnahme SK und KE +\end{itemize} +\end{minipage} +\begin{minipage}{6cm} + \includegraphics[width=6.0cm]{pev_et_2009.ps} +\end{minipage} + +\end{slide} + +\begin{slide} + + {\large\bf + Einf"uhrung und Motivation - Eine Energiebilanz + } + +\begin{flushleft} +\begin{center} + \footnotesize + Prim"arenergieverbrauch weltweit in Mio. t "Ol"aquivalent + \includegraphics[width=10cm]{pev_time_world.eps} +\end{center} +\end{flushleft} +\begin{minipage}{6.6cm} +\includegraphics[width=6.5cm]{pev_world_2007.ps} +\end{minipage} +\begin{minipage}{5.4cm} +\scriptsize +\begin{itemize} + \item Anstieg der Steigung zwischen 2001 und 2002 + \item Anstieg fast ausschlie"slich durch Kohle + \item Fossil: 81,4 \% + \item Regenerativ: 12,7 \% + \item $1\text{ t OE}\approx 1,428\text{ t SKE}$ + \item 1973: $6115\text{ M t OE}\approx 8732\text{ M t SKE}$ + \item 2007: $12029\text{ M t OE}\approx 17177\text{ M t SKE}$ +\end{itemize} +\end{minipage} + +\end{slide} + +\begin{slide} + + {\large\bf + Einf"uhrung und Motivation - Eine Energiebilanz + } + +\begin{flushleft} +\begin{minipage}{9cm} +\begin{center} +\scriptsize +PEV nach L"andern (in Mio. t OE)\\ +\includegraphics[width=9cm]{pev_country_world.eps}\\ +\end{center} +\end{minipage} +\end{flushleft} +\begin{flushleft} +\begin{minipage}{10cm} +\begin{center} +\scriptsize +Kohleproduktion nach L"andern (in Mio. t)\\ +\includegraphics[width=10cm]{pev_coal_country_world.eps} +\end{center} +\end{minipage} +\end{flushleft} + +\begin{picture}(0,0)(-260,-160) +\includegraphics[width=4cm]{kohlekraftwerk_china.eps} +\end{picture} + +\end{slide} + +\begin{slide} + + {\large\bf + Einf"uhrung und Motivation - Ersch"opfung endlicher Ressourcen + } + + \begin{minipage}{6.5cm} + \small + \underline{Erd"ol} + \end{minipage} + \begin{minipage}{6.5cm} + \small + \underline{Erdgas} + \end{minipage}\\[0.1cm] + \begin{minipage}{6.5cm} + \begin{center} + \footnotesize + Gesamtpotential konventionellen Erd"ols in Gt\\ + \includegraphics[width=6.5cm]{oel_kap.eps} + \end{center} + \end{minipage} + \begin{minipage}{6.5cm} + \begin{center} + \footnotesize + Gesamtpotential konventionellen Erdgases in m$^3$\\ + \includegraphics[width=6.5cm]{gas_kap.eps} + \end{center} + \end{minipage}\\[0.2cm] + \begin{minipage}[t]{6.5cm} + \begin{center} + \footnotesize + F"orderverl"aufe von Erd"ol in Gt/Jahr\\ + \includegraphics[width=6.5cm]{peak_oil.eps} + \end{center} + \end{minipage} + \begin{minipage}[t]{6.5cm} + \begin{center} + \footnotesize + F"orderverl"aufe von Erdgas in m$^3$/Jahr\\ + \includegraphics[width=6.5cm]{peak_gas.eps} + \end{center} + \end{minipage} + +\end{slide} + +\begin{slide} + + {\large\bf + Einf"uhrung und Motivation - Ersch"opfung endlicher Ressourcen + } + + \small + \underline{Kohle}\\ + \begin{minipage}{6.5cm} + \includegraphics[width=6.5cm]{kohle_kap.ps} + \end{minipage} + \begin{minipage}{6.5cm} + \begin{itemize} + \item h"ochste geologische Verf"ugbarkeit + \item 55 \% an Gesamtenergie der Reserven + \item 76 \% an Gesamtenergie der Ressourcen + \item Bedarfsdeckung f"ur viele Jahrzehnte + \item 40 \% der weltweiten Stromerzeugung + \item wichtigstes Element der Versorgungs-sicherheit + \end{itemize} + \end{minipage}\\ + \underline{Kernbrennstoffe} + \begin{itemize} + \item j"ahrlicher Uranverbrauch: 0,065 Mt + \item Reserven: 1,766 Mt (USD 40/kg) + \item Ressourcen: 14,243 Mt (USD 40/kg) + \item Reserven: 40 - 63 jahre + \item Verf"ugbarkeit: > 200 Jahre + \item Bereits jetzt: Produktion < Verbrauch + \end{itemize} +\end{slide} + +\begin{slide} + + {\large\bf + Einf"uhrung und Motivation - Umweltbelastung + } + + \begin{center} + \small + CO$_2$ Emissionen weltweit in Mt\\ + \includegraphics[width=9cm]{co2_time.eps} + \end{center} + \begin{minipage}{6.8cm} + \includegraphics[width=6.5cm]{co2_2007.ps} + \end{minipage} + \begin{minipage}{6.2cm} + \footnotesize + \begin{tabular}{l c c c} + \hline + \hline + & E/m [$\frac{\text{t oe}}{\text{t}}$] & CO$_2$/E [$\frac{\text{t CO}_2}{\text{t oe}}$]\\ + \hline + Kohle & 0,6 & {\color{red}3,8} \\ + "Ol & 1,0 & 2,7 \\ + Gas & & {\color{green}2,3} \\ + \hline + \hline + \end{tabular} + \end{minipage} + +\end{slide} + +\begin{slide} + + {\large\bf + Einf"uhrung und Motivation - Umweltbelastung + } + + \small + + Absch"atzung: Energieverbrauch $E_t$ und CO$_2$ Emission $R_t$ weltweit + f"ur einen westlichen Lebensstandard ($E'$) + + \underline{Energie} + \[ + E_t = E' \cdot \text{Weltbev"olkerung} + \] + \begin{itemize} + \item $E'_{\text{max}}=5,94\,\frac{\text{t SKE}}{\text{Einwohner}}$ + (PEV BRD, $487\text{ Mio. t SKE}$) + \item $E'_{\text{min}}=4,90\,\frac{\text{t SKE}}{\text{Einwohner}}$ + (PEV BRD ohne Industrie, gesch"atzt, $402\text{ Mio. t SKE}$) + \item Weltbev"olkerung: 6609 $\cdot 10^6$ + \end{itemize} +\[ +\Rightarrow E_t \approx 32400 - 39300 \text{ Mio t SKE} +\] + + \underline{CO$_2$ Emissionen} + \begin{itemize} + \item Weltenergiebedarf: 17177 Mio. t SKE + \item Zus"atzliche Energie $\Delta E = 15200 - 22100 \text{ Mio t SKE}$ + \item Annahme: $\Delta E$ allein durch Kohle + \item Bisherige Emissionen: 28962 Mio. t + \end{itemize} +\[ +\Rightarrow R_t \approx 69400 - 87800 \text{ Mio. t} +\] +\begin{picture}(0,0)(-250,-10) +\includegraphics[width=5cm]{co2_west.ps} +\end{picture} + +{\color{blue}\normalsize +$\Rightarrow$ Notwendigkeit energieeffizienter Technologie! +} + +\end{slide} + +\begin{slide} + + {\large\bf + Effiziente Energienutzung - Stand der Dinge\\ + } + + Formal: + \begin{itemize} + \item Richtlinie 2002/91/EG Energy Performance of Buildings Directive + \item Richtlinie 2006/32/EG Energy Service Directive + \end{itemize} + +\vspace{0.3cm} + + Technisch: + \begin{itemize} + \item Kraftw"armekopplung (KWK) / dezentrale Blockheizkraftwerke (BHKW) + \item Erdw"arme"ubertrager / W"armer"uckgewinnung + \item W"armepumpe + \item Elektromobilit"at + \end{itemize} + + \vspace{0.2cm} + + \begin{itemize} + \item Plusenergieh"auser und Siedlungen + \end{itemize} + + \vspace{0.2cm} + + \begin{itemize} + \item Erneuerbare Energien + \end{itemize} + +\end{slide} + +\begin{slide} + + {\large\bf + Effiziente Energienutzung + } + + \underline{Erdw"arme"ubertrager} + + Erdreichtemperatur folgt phasenverschoben (und ged"ampft) + der Umgebungstemperatur + + \begin{itemize} + \item Au"senluft k"alter als Erdw"arme\\ + $\rightarrow$ Temperierung der Au"senluft\\ + $\rightarrow$ Erdreich wird W"arme entzogen + \item Au"senluft w"armer als Erdw"arme\\ + $\rightarrow$ K"uhlung der Au"senluft\\ + $\rightarrow$ Erdreich wird erw"armt + \end{itemize} + + \underline{W"armer"uckgewinnung} + + Wiedernutzbarmachung thermischer Energie eines den Prozess verlassenden + Massenstromes + + \begin{itemize} + \item W"armetauscher + \item W"armerohre + \item W"armepumpe + \end{itemize} + + +\end{slide} + +\begin{slide} + + {\large\bf + Effiziente Energienutzung + } + + \underline{W"armepumpe} + + Transport vom W"armeenergie von einem niedrigeren Temperaturniveau + auf ein höheres unter Einsatz mechanischer Energie + + \begin{itemize} + \item Fluid unter niedrigem Druck + verdampft unter Aufnahme der Umgebungstemperatur + \item Nach Verdichtung auf h"oheren Druck kondensiert es + unter W"armeabgabe + \item $\text{G"ute} = \frac{\text{abgegebene W"armeenergie}} + {\text{eingebrachte elektrische Energie}}$ + \item Maximale G"ute: $\frac{T_{\text{warm}}} + {T_{\text{warm}}-T_{\text{kalt}}}$ + \item herk"ommliche Stromerzeugung:\\ + Effizienz: 30-40 \% + $\Rightarrow$ G"ute > 3 + \end{itemize} + \begin{picture}(0,0)(-200,50) + \includegraphics[width=6cm]{wpump.eps} + \end{picture} + + \vspace{2cm} + +\end{slide} + +\begin{slide} + + {\large\bf + Effiziente Energienutzung\\ + } + + \underline{Plusenergieh"auser und Siedlungen}\\ + + H"auser / Siedlungen die mehr Energie erzeugen als sie verbrauchen ... + + ... unter Einsatz von + \begin{itemize} + \item Solarzellen (Photovoltaik) + \item Sonnenkollektoren + \item W"armer"uckgewinnung + \item Erdw"arme"ubetrager + \item moderne D"amm-, L"uftungs- und\\ + Verglasungstechnik + \item (variable) Ausrichtung + \end{itemize} + + \begin{picture}(0,0)(-160,40) + \includegraphics[width=5cm]{pluss.eps} + \end{picture} + \begin{picture}(0,0)(-280,0) + \includegraphics[width=3.5cm]{pluse.eps} + \end{picture} + + \vspace{1cm} + +\end{slide} + +\begin{slide} + + {\large\bf + Effiziente Energienutzung + } + + Kraftw"armekopplung (KWK) / dezentrale Blockheizkraftwerke (BHKW) + + \begin{itemize} + \item gleichzeitige Gewinnung von mechanischer Energie + und Nutzung der Abw"arme + \item mechanische Energie $\rightarrow$ elektrischer Strom + \item Abw"arme $\rightarrow$ Fernw"arme und Prozessw"arme + \item dezentrale KWK in Form von BHKWs + \item Gesamtwirkungsgrad ca. 90 \% + \item elektrischer Wirkungsgrad: 25 - 46 \% + \end{itemize} + + \begin{center} + \includegraphics[width=7cm]{eev_haus.ps} + \end{center} + +\end{slide} + +\begin{slide} + + {\large\bf + Effiziente Energienutzung + } + + \footnotesize + + \underline{Elektromobilit"at} - Nutzung elektrisch betriebener Fahrzeuge + + Effizienz: + \begin{itemize} + \item Effizienz Verbrennungsmotor deutlich unter 35 \% + \item Effizienz Elektromotor: 80 - 90 \%, jedoch ... + \begin{itemize} + \item Effizienz Akku: 70 - 80 \% + \item Effizienz Stromerzeugung: 30 - 40 \% + \end{itemize} + $\Rightarrow$ Effizienz < 29 \% + \end{itemize} + + Tats"achliche Vorteile: + \begin{itemize} + \item kein lokaler Schadstoffaussto"s + \item RegE-ready ;) + \item geringe L"armbelastung + \end{itemize} + + Macht nur Sinn mit: + \begin{itemize} + \item Ausbau regenerativer Stromerzeugung + \item KWK bei herk"ommlicher Stromerzeugung + \end{itemize} + + Da Zukunftsmusik gilt jetzt: + \begin{itemize} + \item Leichtbau + \item Vermeidung von Individualverkehr + \end{itemize} + + Nur zur Info: + bisher wird 98 \% fossiler Kraftstoff genutzt + +\end{slide} + +%\begin{slide} +% +% {\large\bf +% Effiziente Energienutzung - Potentiale und M"oglichkeiten +% } +% +%\end{slide} +% +%\begin{slide} +% +% {\large\bf +% Effiziente Energienutzung - Potentiale und M"oglichkeiten +% } +% +%\end{slide} + +\begin{slide} + + {\large\bf + Nachhaltige und umweltbewusste Lebensqualit"at f"ur alle + } + + \underline{Ein paar Studien} + + \begin{itemize} + \item Greenpeace und WBGU:\\ + Bis 2050: 50 \% des PEV aus erneuerbaren Energien + \item IEA:\\ + Bis 2030: 25 \% des PEV aus erneuerbaren Energien + \end{itemize} + +\begin{center} + \vspace{1cm} + F"ur ausschlie"slich regenerative Energieerzeugung + m"ussen demnach 50 - 75 \% eingespart werden. + + \vspace{1cm} +{\color{red} + Das ist durch Technik allein nicht m"oglich! +} +\end{center} + + \vspace{1cm} + +\end{slide} + +\begin{slide} + + {\large\bf + Gesellschaftliche Problematik + } + + In einer globalen kapitalistischen Gesellschaft f"uhrt dies zu + \begin{itemize} + \item Krieg um Ressourcen + \item Weiterer Ausnutzung fossiler Brennstoffe + \item Erh"ohter CO$_2$ Emission + \end{itemize} + +\end{slide} + +\begin{slide} + + {\large\bf + Quellen / Lesen- und Sehenswertes + } + + \small + + \underline{Daten BRD} + \begin{itemize} + \item AG Energiebilanzen e.V.\\ + http://www.ag-energiebilanzen.de + \item Umweltbundesamt\\ + http://www.umweltbundesamt-daten-zur-umwelt.de + \end{itemize} + + \underline{Daten weltweit}\\ + International Energy Agency\\ + http://www.iea.org + + \underline{Videomaterial} + \begin{itemize} + \item Energy Autonomy - Die 4. Revolution + \href{./ENERGY_AUTONOMY_The_4th_Revolution_Community_Trailer-B90UQg_AAmI.mp4}{$\rhd$}\\ + http://www.energyautonomy.org + \item Energie 2050 - Aufbruch in ein neues Zeitalter\\ + http://www.nachhaltigwirtschaften.at/publikationen/energie2050.html + \end{itemize} + + \underline{Effiziente Energietechnologie} + \begin{itemize} + \item ... alles irgendow ... + \item ... im Internet ... + \end{itemize} + +\end{slide} + +\begin{slide} + + {\large\bf + Schlussfolgerungen / Diskussion + } + + Notwenig: + + Kollektive nicht marktorientierte Bestimmung der zu befriedigenden + Bed"urfnisse + + \begin{itemize} + \item Verzicht auf energierelevante Produkte und Dienstleistungen + \item Vermeidung von Individualverkehr (ausser Fahrrad) + \item ... + \end{itemize} + + ... ist das in einer kapitalistischen Gesellschaft m"ogich? + \end{slide} \end{document}