Modellgestützte Analysen, Szenarien und integrale Energie- und Stoffstrommodelle zur vollständig regenerativen Versorgung der karbonintensiven Vorleistungsgüterindustrie im Jahre 2050: Bereitstellung und Nutzung synthetischer Kohlenwasserstoffe im Fokus
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Format: | Abschlussarbeit Buch |
Sprache: | German |
Veröffentlicht: |
2016
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Beschreibung: | VII, 276 Seiten Illustrationen, Diagramme |
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1
EINFUEHRUNG......................................................................................................................................
1
1.1 HINTERGRUND UND
MOTIVATION.....................................................................................................1
1.2 PROBLEMSTELLUNG UND
ZIELSETZUNG.............................................................................................
4
1.3 FORSCHUNGSDESIGN UND
EINORDNUNG.........................................................................................
6
1.3.1 METHODOLOGIE IM KONTEXT DER ZUKUNFTSFORSCHUNG - EIN EXKURS
....................................
7
1.3.2 AUFBAU DER
ARBEIT..........................................................................................................
11
1.3.3 STAND VON WISSENSCHAFT UND
FORSCHUNG........................................................................
12
2 DIE GRUNDSTOFF- UND
VORLEISTUNGSGUETERINDUSTRIE................................................................14
2.1 ALLGEMEINE DEFINITION UND
ABGRENZUNG................................................................................
14
2.2 EINORDNUNG IM SYSTEM DER INTERNATIONALEN WIRTSCHAFTSKLASSIFIKATION
..............................
15
2.3 RELEVANTE BRANCHEN UND AUSWAHL DER
GRUNDSTOFFE.............................................................
17
2.4 ANALYSE ZU GANZHEITLICHEN MASSNAHMEN DER
EMISSIONSREDUKTION.......................................19
2.4.1
EFFIZIENZMASSNAHMEN.....................................................................................................20
2.4.2 CARBON-CAPTURE AND STORAGE
(CCS).............................................................................21
2.4.3
SUBSTITUTIONSMASSNAHMEN..............................................................................................
23
3 DIE FOSSILE INDUSTRIEGESELLSCHAFT UND IHRE G
RENZEN..................................... 25
3.1 DER GLOBALE
KOHLENSTOFFKREISLAUF...........................................................................................
25
3.1.1 RELEVANTE
KOHLENSTOFFSPEICHER.....................................................................................
26
3.1.2 KONTINUIERLICHE
AUSTAUSCHVORGAENGE.............................................................................27
3.1.3 KURZFRISTIGE UND LANGFRISTIGE
ZYKLEN............................................................................28
3.2 DIE ROLLE DES KOHLENSTOFFS IN EINER FOSSILEN
INDUSTRIEGESELLSCHAFT.......................................30
3.2.1 HISTORISCHE
ENTWICKLUNG...............................................................................................
30
3.2.2 DERZEITIGE NUTZUNG VON
KOHLENSTOFF............................................................................31
3.2.3 ZUKUENFTIGE ENTWICKLUNGSTENDENZEN UND DIE
PEAK-OIL-THEORIE....................................34
3.3 ENDLICHKEIT FOSSILER ROHSTOFFE UND GEOLOGISCHE
KOHLENSTOFFINSOLVENZ................................36
3.4 TREIBHAUSEFFEKT UND ANTHROPOGENE ERDERWAERM
UNG............................................................40
3.5 ZIVILISATORISCHE ABSICHTEN UND KLIMAPOLITISCHE
LEITPLANKEN...............................................45
3.6 DEKARBONISIERUNGSPFADE DER
VORLEISTUNGSGUETERINDUSTRIE....................................................48
3.6.1 QUANTIFIZIERUNG DER
PRODUKTIONSENTWICKLUNG................................................................48
3.6.2 QUANTIFIZIERUNG NOCH OFFENER
KOHLENSTOFFBUDGETS.......................................................50
3.6.3 ABSOLUTE ENTKOPPLUNG VON PRODUKTION UND FOSSILEN
COA-EMISSIONEN........................52
4 E RN E U ERB ARE ENERGIEN UND REGENERATIVE V OLLVERSORGUNG
2050.......................................53
4.1 STATUS-QUO: SOLAR- UND WINDSTROM IM
FOKUS......................................................................54
4.2 REGENERATIVE VOLLVERSORGUNG IN DEUTSCHLAND, EUROPA UND
WELTWEIT.................................55
4.3 HERAUSFORDERUNGEN DER
ENERGIEWENDE.................................................................................56
4.3.1 NETZINTEGRATION EMEUERBARER
ENERGIEN........................................................................56
4.3.2 HERAUSFORDERUNG
STROMSPEICHERUNG.............................................................................58
5 M ODELL EINER VOLLSTAENDIG AU F STROM BASIERTEN E N ERG IEIN FRASTRU K
TU R
..............................
60
5.1 BIDIREKTIONALE KOPPLUNG VON GLOBALEN STROM- UND
GASNETZSTRUKTUREN............................67
5.2 VISION EINES GESCHLOSSENEN
KOHLENSTOFFKREISLAUFS.................................................................68
5.3 REGENERATIVE KOHLENSTOFFRESERVOIRS UND TECHNISCHE
NUTZBARMACHUNG.............................71
5.3.1 KOHLENDIOXID ALS ALTERNATIVE
KOHLENSTOFFQUELLE...........................................................71
5.3.1.1 ANTHROPOGENE C
02.QUELLEN............................................................................71
5.3.1.2 HYDROSPHAERISCHE C
02.QUELLEN.......................................................................75
5.3.1.3 ATMOSPHAERISCHE C
02.QUELLEN.........................................................................76
5.3.2 POTENZIELLE SYNTHESEWEGE UND C
02-PRODUKTPORTFOLIO..................................................78
5.3.3 DERZEITIGE INDUSTRIELLE C
02-NUTZUNG............................................................................79
5.3.4 LOGISTIK UND C
02-INFRASTRUKTUR.....................................................................................81
5.4 ERFORDERLICHE TEILMODELLE UND ZUKUENFTIGE
SCHLUESSELTECHNOLOGIEN......................................81
5.4.1 ATMOSPHAERISCHE
KOHLENDIOXIDABSCHEIDUNG.................................................................82
5.4.1.1
GRUNDLAGEN.....................................................................................................82
5.4.1.2 VERFAHRENS- UND
MODELLBESCHREIBUNG............................................................82
5.4.1.3 ENERGETISCHE
BILANZIERUNG.............................................................................86
5.4.2 ELEKTROCHEMISCHE
WASSERSTOFFBEREITSTELLUNG................................................................87
5.4.2.1
GRUNDLAGEN.....................................................................................................87
5.4.2.2 VERFAHRENS- UND MODELLBESCHREIBUNG
...........................................................
90
5.4.2.3 ENERGETISCHE
BILANZIERUNG..............................................................................92
5.4.3 KATALYTISCHE
METHANOLSYNTHESE....................................................................................92
5.4.3.1
GRUNDLAGEN.....................................................................................................92
5.4.3.2 VERFAHRENS- UND MODELLBESCHREIBUNG
...........................................................
93
5.4.3.3 ENERGETISCHE BILANZIERUNG
.............................................................................
94
5.4.4 KATALYTISCHE
METHANISIERUNG........................................................................................97
5.4.4.1
GRUNDLAGEN.....................................................................................................97
5.4.4.2 VERFAHRENS- UND MODELLBESCHREIBUNG
...........................................................
98
5.4.4.3 ENERGETISCHE
BILANZIERUNG...........................................................................
100
5.4.5 PYROLYTISCHE
BIOMASSEVEREDLUNG................................................................................
102
5.4.5.1
GRUNDLAGEN...................................................................................................
102
5.4.5.2 VERFAHRENS- UND
MODELLBESCHREIBUNG.........................................................
105
5.4.5.3 ENERGETISCHE
BILANZIERUNG...........................................................................
106
6 ANALYSEN UND SZENARIEN ZU R V ORLEISTUNGSGUETERINDUSTRIE
2050......................................108
6.1 EISEN- UND
STAHLPRODUKTION.................................................................................................
114
6.1.1 KOHLENSTOFFINTENSITAET IM HERSTELLUNGSPROZESS: STATUS-QUO
..........................................
114
6.1.1.1
PRIMAERSTAHLERZEUGUNG...................................................................................
114
6.1.1.2
SEKUNDAERSTAHLERZEUGUNG..............................................................................117
6.1.2 SZENARIEN UND
MODELLBILDUNG......................................................................................118
6.1.2.1 STAHLPRODUKTION IN 2050 - SZENARIEN-ANALYSE
...........................................
118
6.1.2.2 EFFIZIENZSTEIGERUNGEN BIS
2050..................................................................
120
6.1.2.3 SUBSTITUTIONSSTRATEGIEN, SZENARIEN UND STOFFSTROMMODELLE
........................
121
6.1.2.4 INNOVATIVE HERSTELLUNGSVERFAHREN UND
FORSCHUNGSAKTIVITAETEN.....................130
6.1.2.4.1 H2-DIREKTREDUKTION
(DRI)..........................................................132
6.1.2.4.2 H2-SCHMELZREDUKTION
(SRI).......................................................135
6.1.2.4.3 ELEKTROLYSE
(MOE).....................................................................
136
6.1.2.4.4 PRIMAERENERGETISCHE BEWERTUNG UND TECHNOLOGY READINESS.... 138
6.2
ALUMINIUMPRODUKTION...........................................................................................................141
6.2.1 KOHLENSTOFFINTENSITAET IM HERSTELLUNGSPROZESS: STATUS-QUO
........................................
141
6.2.1.1
PRIMAERALUMINIUMPRODUKTION........................................................................141
6.2.1.2
SEKUNDAERALUMINIUMPRODUKTION....................................................................
143
6.2.2 SZENARIEN UND
MODELLBILDUNG......................................................................................144
6.2.2.1 ALUMINIUMPRODUKTION IN 2050 - SZENARIEN-ANALYSE
.................................
144
6222 EFFIZIENZSTEIGERUNGEN BIS 2050
..................................................................
146
6.2.2.3 SUBSTITUTIONSSTRATEGIEN, SZENARIEN UND STOFFSTROMMODELLE
.........................
147
6.3
KUPFERPRODUKTION..................................................................................................................155
6.3.1 KOHLENSTOFFINTENSITAET IM HERSTELLUNGSPROZESS: STATUS-QUO
........................................
155
6.3.1.1
PRIMAERKUPFERPRODUKTION...............................................................................
155
6.3.1.2
SEKUNDAERKUPFERPRODUKTION...........................................................................
157
6.3.2 SZENARIEN UND MODELLBILDUNG
.....................................................................................
158
6.3.2.1 KUPFERPRODUKTION IN 2050 -
SZENARIEN-ANALYSE..........................................158
6322
EFFIZIENZSTEIGERUNGEN BIS 2050
..................................................................
160
6.3.2.3 SZENARIEN UND
SUBSTITUTIONSSTRATEGIEN..........................................................161
6.4
ZEMENTPRODUKTION..................................................................................................................169
6.4.1 KOHLENSTOFFINTENSITAET IM HERSTELLUNGSPROZESS: STATUS-QUO
............. .
........................169
6.4.2 SZENARIEN UND
MODELLBILDUNG.....................................................................................
171
6.4.2.1 ZEMENTPRODUKTION IN 2050 -
SZENARIEN-ANALYSE.........................................171
6.4.2.2 EFFIZIENZSTEIGERUNGEN BIS
2050..................................................................
172
6.4.2.3 SZENARIEN UND
SUBSTITUTIONSSTRATEGIEN.........................................................
173
6.5 CHEMISCHE
GRUNDSTOFFPRODUKTION.......................................................................................
180
6.5.1 KOHLENSTOFFINTENSITAET IM HERSTELLUNGSPROZESS:
STATUS-QUO........................................ 180
6.5.2 SZENARIEN UND
MODELLBILDUNG....................................................................................183
6.5.2.1 CHEMISCHE GRUNDSTOFFPRODUKTION IN 2050 - SZENARIEN-ANALYSE
...............
183
6.5.2.2 EFFIZIENZSTEIGERUNGEN BIS 2050
..................................................................
185
6.523 SUBSTITUTIONSSTRATEGIEN, SZENARIEN UND
STOFFSTROMMODELLE..........................185
7
ERGEBNISDISKUSSION....................................................................................................................191
7.1 RESULTATE AUS DER STATUS-QUO
ANALYSE.................................................................................
191
7.1.1 KOHLENSTOFFMTENSITAET IN DER VORLEISTUNGSGUETERINDUSTRIE
.............................................
191
7.1.2 C 02-EMISSIONEN IN DER VORLEISTUNGSGUETERINDUSTRIE
....................................................
193
7.2 FORESIGHT
2050.........................................................................................................................197
7.2.1 ENTWICKLUNG DER PRODUKTION BIS 2050
........................................................................
197
7.2.2 ZUKUENFTIGE PRODUKTIONSMENGEN
2050........................................................................
198
7.2.3 ENERGIE- UND STOFFSTROEME EINER C 02-NEUTRALEN GRUNDSTOFFPRODUKTION
.......................
199
7.2.3.1 DAS SLSNG-MODELL: SNGCM-GEFUEHRTE VORLEISTUNGSGUETERINDUSTRIE
2050:... 199
1232 DAS S2STROM-MODELL: STROMGEFUHRTE VORLEISTUNGSGUETERINDUSTRIE 2050:
........
201
7.2.3.3 GEGENUEBERSTELLUNG UND
SZENARIENVERGLEICH.................................................203
7.2.3.4
SENSITIVITAETSBETRACHTUNGEN............................................................................209
7.2.4 VERGLEICH, INTERPRETATION UND DISKUSSION ZUM RESSOURCENBEDARF 2050
...................
211
7.2.4.1 EMEUERBARE ENERGIEN ALS
PRIMAERENERGIEQUELLE...........................................213
7.2A2 ATMOSPHAERISCHES CO
2
ALS REGENERATIVER KOHLENSTOFFTRAEGER...........................216
7.2.4.Z BIOGENE
EINSATZSTOFFE...................................................................................
220
7.2.4.4
WASSER..........................................................................................................
222
8 FAZIT UND
AUSBLICK....................................................................................................................
223
9
LITERATURVERZEICHNIS.................................................................................................................
228
A
NHANG..............................................................................................................................................263
A)
ABBILDUNGSVERZEICHNIS..........................................................................................................
264
B)
TABELLENVERZEICHNIS................................................................................................................267
C) FORMEL- UND
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS...................................................................................
268
D)
PUBLIKATIONSLISTE......................................................................................................................276
|
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spelling | Egner, Sebastian Verfasser (DE-588)1024216896 aut Modellgestützte Analysen, Szenarien und integrale Energie- und Stoffstrommodelle zur vollständig regenerativen Versorgung der karbonintensiven Vorleistungsgüterindustrie im Jahre 2050 Bereitstellung und Nutzung synthetischer Kohlenwasserstoffe im Fokus Sebastian Egner 2016 VII, 276 Seiten Illustrationen, Diagramme txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Dissertation Technische Universität München 2016 Erneuerbare Energien (DE-588)4068598-6 gnd rswk-swf Energieversorgung (DE-588)4014736-8 gnd rswk-swf Grundstoffindustrie (DE-588)4022356-5 gnd rswk-swf Stoffstrom (DE-588)4395677-4 gnd rswk-swf (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content Grundstoffindustrie (DE-588)4022356-5 s Energieversorgung (DE-588)4014736-8 s Erneuerbare Energien (DE-588)4068598-6 s Stoffstrom (DE-588)4395677-4 s DE-604 DNB Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=029218840&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
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