Studienarbeit Solarenergie - Lehr- und Forschungsgebiet ...

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Solarenergie – Techniken und Möglichkeiten Abbildung 10: Möglichkeiten der Energiebereitstellung aus Biomasse [18] Im Gegensatz zu den anderen regenerativen Energieformen muss im Fall der Energieerzeugung aus Biomasse für eine Bereitstellung des Energieträgers gesorgt werden. Während Wasser, Wind, Sonne und Erdwärme ubiquitär vorhanden sind und von dem „System Erde“ geliefert werden, muss Biomasse gezüchtet, geerntet oder auf anderen Wegen verfügbar gemacht werden (als Beispiel sei hier auf die klassische „Jauchegrube“ auf Bauernhöfen verwiesen). Die energetische Umwandlung der Biomasse kann mittels drei unterschiedlichen Methoden erfolgen: • der thermochemischen Umwandlung • der physikalisch-chemischen Umwandlung • der biochemischen Umwandlung. 19
Solarenergie – Techniken und Möglichkeiten Die thermochemische Umwandlung von Biomasse wird weiter untergliedert in die Verkohlung, die Vergasung und Verflüssigung. Das Ziel der Verkohlung von Biomasse ist die Erzeugung von Holzkohle, dazu wird die Biomasse unter Wärmeeinwirkung zu Kohle zersetzt. Bei der Vergasung wird die Biomasse unter der Zufuhr von Wärme und einem sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel, beispielsweise Luft, in einen gasförmigen Bennstoff, das Synthesegas, überführt. Dazu werden die Kohlenwasserstoffe in gasförmige Verbindungen aufgespalten und der verbleibende Kohlenstoff wird verbrannt. Die Verflüssigung von Biomasse wird auch Pyrolyse genannt. Hier werden die organischen Stoffe durch thermische Zersetzung in flüssige Brennstoffe umgewandelt, das Pyrolyseöl. Holzkohle, Synthesegas und Pyrolyseöl eignen sich sowohl zur Bereitstellung von Wärmeenergie als auch von elektrischer Energie. Die physikalisch-chemische Umwandlung ist für die Arten von Biomasse geeignet, die Öle und Fette enthalten, wie beispielsweise Raps und Sonnenblumen. Das Ziel der physikalisch-chemischen Umwandlung ist die Gewinnung dieser Öle und Fette. Als technische Methoden stehen die Pressung, die Extraktion und die Umesterung zur Verfügung. Bei der Pressung werden die flüssigen ölhaltigen Bestandteile durch mechanische Beanspruchung – Pressen – von den festen Bestandteilen, dem Presskuchen, getrennt. Diese Technik ist auch aus der Kosmetik, Pharmazie und Lebensmittelindustrie bekannt. Unter einer Extraktion wird das Entziehen der flüssigen ölhaltigen Bestandteile mittels eines Lösungsmittels, des Extraktionsmittels, verstanden. Im Anschluss an die Extraktion müssen das gewonnene Öl und das Lösungsmittel durch Destillation voneinander getrennt werden. Umesterung bedeutet die Umwandlung von pflanzlichem Öl in Pflanzenölmethylester (PME). Der Grund für die Anwendung der Umesterung liegt in der Ähnlichkeit von Pflanzenölmethylester mit Dieselkraftstoff, wodurch Pflanzenölmethylester in Dieselmotoren verbrannt werden kann. Eine Notwendigkeit zur Umesterung ist nicht vorhanden, da auch reines Rapsöl als Dieselersatz eingesetzt werden kann. Ebenfalls möglich ist die Mischung von herkömmlichen Kraftstoffen mit aus Biomasse gewonnenen biologischen Krafstoffen. 20
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