Environmental Engineering Reference
In-Depth Information
Tab. 4.4
Bei der Verbrennung entstehendeCO
-undH
O-Emissionen von einigen Kohlenwasser-
stoffen, bezogen auf den spezifischen Heizwert
H
m
Brennstoff
Symbol
Heizwert
(kWh
CO
-Emission
(kg
H
O-Emission
(kg
kg
−
)
kWh
−
)
kWh
−
)
⋅
⋅
⋅
Wasserstoff
H
33,64
0
0,27
Kohlenstoff
C
9,17
0,40
0
Methan (Erdgas)
CH
13,89
0,20
0,16
Methanol (Alkohol)
CH
OH
5,56
0,25
0,20
von
n
/
A
= ,m
−
. Im Mittel besaß jeder Einwohner bereits damals einen Energiebe-
darf von
P
kWh
a
−
. Das heißt, schon zu dieser Zeit betrug die geforderte
/
n
=
⋅
⋅
Leistungsflächendichte
P
A
=
kWh
a
−
m
−
,
,
⋅
⋅
⋅
(4.25)
sie war damit um einen Faktor 100 größer als der
Toleranzwert
. Eine Steigerung auf einen
Faktor 1000 istvoraussehbar,wenn sich die Bruttoinlandprodukte von
we
-und
ve
-Ländern
angleichen sollen. Damit würde der menschliche Energieeintrag in den Ballungszentren
den der eingestrahlten Solarenergie erreichen, mit nicht vorhersehbaren Folgen für unsere
Umwelt.
Heute schon verändert sich das Erdklima, obwohl der globale Energiebedarf noch kei-
nesfalls die kritische Grenze
P
lim
erreicht hat. Die Veränderungen werden, darauf deuten
die Anzeichen hin, durch die Umwandlung der fossil biogenen Brennstoffe (Kohle, Erdöl,
Erdgas) in andere Energieformen bewirkt. Dabei findet im Wesentlichen die
Oxidation
(
Verbrennung
) von Kohlenstoff und Wasserstoff statt, die sich allgemein wie folgt schrei-
ben lässt:
y
−
y
H
O.
C
x
H
y
O
z
+(
x
+
z
)
O
→
xCO
+
(4.26)
Als Endprodukte der Oxidation ergeben sich daher die Gase
Kohlendioxid
(CO
)und
Wasser
(H
O). AlsBeispiel betrachten wir die Oxidation von
Methanol
(
x
=
,y
=
,z
=
)
CH
OH+O
→ CO
+H
O.
(4.27)
Von den beiden Gasen sind sowohl CO
wie auch H
O klimaschädlich, mit den Grün-
den werden wir uns auf der P-Ebene in Abschn.
4.5.1
befassen. Allerdings kondensiert der
Wasserdampf in der Erdatmosphäre und regnet wieder ab, so dass sich der Wassergehalt in
der Atmosphäre nur wenig verändert. Dagegen nimmt der CO
-Gehalt in der Atmosphäre
seit Beginn der Industrialisierung laufend zu, wie in Abb.
4.17
gezeigt. Dabei ist die Stärke
Kohlenwasserstoffverbindungen die Mengen an CO
und H
O zusammengestellt, die pro
kWh gewandelter Energie erzeugt werden.
Es ist natürlich nicht überraschend, dass bei der Verbrennung von reiner Kohle das
meiste CO
freigesetzt wird. Werden Methan oder Methanol verbrannt, verringert sich