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Regenerative Energiequellen
Die Pflanze
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Aufbau
1. Allgemeines zu Regenerativen Energien
2. Pflanzen als Regenerative Energiequelle
3. Versuch
4. Jatropha
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Was ist Regenerative Energie?
• Regenerative Energie wird heutzutage oft „erneuerbare Energie“ genannt
• Bezeichnen Quellen die nach menschlichem Denken unerschöpflich sind
• Dies ist nicht ganz korrekt
→wird bestimmten Systemen zugeführt
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Welche Rolle spielt regenerative Energie in der heutigen Zeit?
• Spielen eine entscheidende Rolle
• Schonend für die Umwelt
• Bietet ökologisch wie auch langfristig ökonomisch ein großes Potential
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Welche Arten gibt es?
• Verschiedene Formen
• Bioenergie
• Geothermie
• Wasserkraft
• Verdunstungskälte
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Pflanzen
• Jede Pflanze könnte als Energiequelle dienen
• Qualität abhängig von Art und Größe
• Wird meistens als Biomasse bezeichnet
• Pflanzenöl ist nicht automatisch Rapsöl
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Funktion & Anwendungsweise
• Viele Funktionen sind möglich
• Mais, Weizen und Kartoffelstärke für Papierherstellung
• Raps für Biodiesel
• Holz als Stromerzeuger (in Kraftwerken)
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Vorteile
• Weniger Abhängigkeit von Energieimporten
• Versorgungssicherheit erhöht
• Biomasse ist nachhaltig und hat kaum Abfallprodukte
• Kein zusätzlicher CO2 Ausstoß
→ kein Treibhausgaseffekt
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Nachteile
• Verstärkter Anbau und dadurch resultierender Wasserbedarf kann Grundwasserspiegel senken
• Verdrängung der Nahrungsmittelproduktion (z.B. Weizen)
→ ärmere Länder können sich weniger Nahrung leisten (höhere Nahrungsmittelpreise)
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Versuchsergebnisse
2,5cm216° C29,57minOlivenöl
3,2cm214°C59,57minTrüffelöl
1,7cm228°C39,8minRapsöl
3,7cm~240°C27,38minMaisöl
4,2cm232,4°C35,11minPeanutöl
Höhe
Flamme
TemperaturBrenndauerÖL
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Jatropha curcas L.
Biodiesel der Zukunft?
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Geschichte
• Ursprung: Süd- und Zentralamerika
• Verschiffung nach Europa und Afrika zur Kolonialzeit
• Traditionelle Nutzung:
- Schutzhecke für Nutzpflanzen
- Heilmittel
- Dünger
- Seifenherstellung
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Eigenschaften
• Sukkulente Pflanze
• Enthält „toxisches“ Protein (Curcin)
• 500mm Niederschlag pro Quadratmeter reichen aus, dass die Pflanze
gedeiht
• Wurzelnetz verhindert Wind- und Wassererosionen
• Samen enthalten ca. 30% - 40% Öl
• Hohe Oktanzahl
• Wird als Pestizid verwendet
• Stickstoffreicher Dünger aus Presskuchen
• Heilwirkung: Hilft gegen Hautkrankheiten, Rheuma und wird benutzt als Wunddesinfektionsmittel und Abführmittel
• CO2- neutral
•→
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75.000 t Presskuchen
110.500 t CO2
Pellets für Feuerholz
2.25 Mio €
CO2 Zertifikateinnahmen pro Jahr 3.4 Mio €
Beispiel: CO2 Zertifikate
25.000 t Jatrophaöl 62.500 t CO2
20 € /t CO2 Einsparung 1.15 Mio €
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Aufbau
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Wachstum
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Pressen Jatrophapflanze Nüsse und Schalentrennung
Presskuchen
Pellets
Biogas
Humus
Öl
Nutzung von Jatropha
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Viskosität von Ölen
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Viskosität allgemein
Teilchen zäher Flüssigkeiten sind stärker aneinander gebunden und somit unbeweglicher. Innere Reibung.
Begriff: Mistel (Viscum) zähflüssiger Saft der Beeren aus dem Vogelleim gewonnen wird. “Viskos” grob “zäh wie Vogelleim”.
Viskosität gibt Zähflüssigkeit an. Je viskoser, desto dickflüssiger.
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Kugelfallviskosimeter
Prinzip:Eine Stahl- / Glaskugel sinkt auf Grund ihres Eigengewichtsdurch die in das gläserne Fallrohr eingefüllte Messflüssigkeit. Messung der Sinkzeit Berechnung der kinematischen Viskosität
Vorteile:• einfache Bedienbarkeit• Verhinderung von Verdunstung, Lösemittelverlust und
HautbildungNachteile:• ohne größere Fehler nur bei idealviskosen Fluiden anwendbar • es herrscht eine inhomogene, nicht-laminare Strömung • Scherviskosität η und Dichte ρ müssen bekannt sein• zu messende Flüssigkeit muss im Allgemeinen transparent
sein
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Gemessene Öle
• Sonnenblumenöl
• Rapsöl
• Distelöl
• Jatrophaöl
• Bio-Diesel
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Fazit
• Aufgrund der Messung scheint Distelöl in kälteren Klimaten gegenüber den anderen gemessenen Ölen geeigneter
• In wärmeren Klimaten ist nach der Messung Sonnenblumen besser geeignet
• Dies gilt nur für die Viskosität, nicht für andere Bereiche, wie der Energiegehalt, Aufwand des Anbaus und der Herstellung
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Die Dichte von Pflanzenölen und ihr Die Dichte von Pflanzenölen und ihr Zusammenhang mit demZusammenhang mit dem MotorMotor
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Die Dichte ist eine physikalische Größe• Sie setzt die Menge einer Masse mit dem eingenommenen
Volumen ins Verhältnis• Formelzeichen p (sprich: rho)• Kurz: Dichte = Masse / Volumen (p = m / V)• Umrechnungsfaktoren in der Dichteberechnung: 1.000 kg/m³ = 1 kg/dm³ = 1 kg/l oder 1 g/cm³ = 1 g/ml
Definition von Dichte
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Jatrophaöl
• Jatrophaöl ist ein aus den Samen der Jatropthapflanze (Purgiernuss) gewonnenes Pflanzenöl, das seit kurzem als Biokraftstoff verwendet wird, da es sehr ergiebig ist.
• Es ist eine klare, helle, goldgelbe Flüssigkeit, enthält jedoch Bitterstoffe somit nicht für den Verzehr geeignet.
• In der Massenproduktion wird aus den mechanisch zerkleinerten Jatrophakernen, die vorher abgepflückt wurden, das Öl gepresst.
• Die Dichte von Jatrophaöl beträgt bei ca. 20°C: 0,90-0,92 kg/l
• Jatrophaöl eignet sich als Treibstoff für einen speziell auf die Verwendung dieses Öls umgerüsteten Motor.
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Jatrophaöl (2)
• Pro
• Umweltschonend
• Erneuerbar (nachwachsend)
• Vorteile für die anbauenden Bauern
• Eignet sich nicht als Nahrungsmittel, deshalb werden duch die Verarbeitung zu Treibstoff keine Nahrungsmittel direkt "verschwendet" bzw. "zerstört"
• Kontra
• Große Anbauflächen können zur Verdrängung ehemaliger Pflanzenkulturen (Nahrungsmittelpflanzen) führen
• Für größere Erträge muss Künstdünger verwendet werden, der schon bei seiner Herstellung zur Umweltverschmutzung beiträgt
• Anbaufläche begrenzt
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Zukunftsaussichten (1)
• Was hat die Dichte von Treibstoffen mit dem Motor zu tun?
• Die Dichte von Jatrophaöl ist höher als die der fossilen Brennstoffe, d.h. es ergibt sich eine höhere Energiebilanz
• Jatropha alleine würde nicht ausreichen um den Energiebedarf der Erde zu decken.
• Völlige Pflanzenölabhängigkeit würde zu Nahrungsmittelknappheit führen
• Hierbei würde für hohe Mobilität die Versorgung mit Nahrung geopfert.
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Grenzen (2)
• Vermutlich würde die Menge an Agrarland nicht zur Deckung ausreichen, selbst bei mehrfacher jährlicher Ernte.
• Wäre unveranwortlich Jatropha massenweise anzubauen, da Nahrungsmittelknappheit entstehen würde (oder bereits ist)
• Völlige Unabhänigkeit von fossilen Brennstoffen jetzt und in näherer Zukunft nicht möglich
• Die Rolle von Jatropha sollte sein, die Treibstoffpreise zu senken
• Für eine gute Alternative zu fossilen Brennstoffen sollte in der Solar / Wasserstofftechnik weitergeforscht werden
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Eine Präsentation des Bio-Diff.-Kurses
Schiller Gymnasium Münster