Exam Prep Flashcards
Energieformen
-Mechanische Energie
-Thermische und innere Energie
-Elektrische und magnetische Energie
-Bindungsenergie
Energiebilanz
stellt für ein System die eintretenden und austretenden Energieströme für einen bestimmten Zeitraum einander gegenüber
Reserven
EINDEUTIG IDENTIFIZIERBARE Vorräte, die sich unter heutigen oder in naher Zukunft zu erwartenden Bedingungen TECHNISCH UND WIRTSCHAFTLICH abbauen lassen.
geologische Vorräte, die NACHGEWIESEN sind
Ressourcen
NACHGEWIESEN bzw. wahrscheinlich, aber technisch und/oder wirtschaftlich zur Zeit NICHT GEWINNBAR.
Zu den Ressourcen gehören ferner NOCH NICHT nachgewiesene, geologisch aber MÖGLICHE Lagerstätten
McKelvey-Diagramm
X axis: abnehmende geologische Kenntnisse
Y axis: zunehmende Kosten
unterteilt in Reserven und Ressourcen
Ungefähre Größenordnungen für den Energiefluss in Deutschland
Energieaufkommen im Inland: 15 000 PJ
Primärenergieverbrauch: 12 000 PJ
Endenergieverbrauch: 9000 PJ
Wirkungsgradmethode
internationaler Konvention
Energieträgern, denen kein Heizwert zugeordnet werden kann, wird ein physikalischer, repräsentativer Wirkungsgrad für die Stomerzeugung zugeordnet
EE: 100%
Kernenergie: 33%
Notwendigkeit der Entkoppelung
difficult to separate Wirtschaftswachstum und Energieverbrauch
Verteilung von Ressourcen und Reserven
Größte Reserven in:
Nordamerika
Australia
Russland
What is the problem with Energierohstoffe and Verteilung? Why does it affect Germamy so much?
Energierohstoffe sind ungleich verteilt zwischen den Weltregionen und Nationalstaaten.
– Am Beispiel von Erdöl zeigt sich, dass Förderung und Verbrauch deutlich auseinander fallen
können.
– Deutschland ist als rohstoffarmes Land stark abhängig von (derzeit überwiegend fossilen)
Energieimporten.
– Die Preise für fossile Rohstoffe sind volatile, also deutlichen Schwankungen im Zeitverlauf
unterlegen.
Treibhauseffekt
Verstärkung des natürlichen Treibhauseffekts durch höhere
Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre (CO2)
▫ Kurzwellige Sonnenstrahlung trifft Erdoberfläche → z.T. absorbiert, z.T. reflektiert als
langwellige Wärmestrahlung.
▫ Langwellige Wärmestrahlung in Atmosphäre reflektiert durch Treibhausgase. →
Temperaturanstieg
ungleiche Verteilung von Emissionsmengen
per person highest emittors:
- north america
- oceania
- europe
- middle east
Thermische und innere Energie
Thermodynamik
Elektrische und magnetische Energie
-Elektrische Energie
-Magnetismus
-Elektromagnetische Schwingungen
Bindungsenergie
-Chemische Energie
-Kernenergie
Energieumwandlung (Energieerhaltungssatz)
Energieformen können ineinander umgewandelt werden, OHNE DASS SICH DIE ENERGIEMENGE ÄNDERT
Wirkungsgrad
Verhältnis zwischen Nutzen und Aufwand
Energieträger
Physikalische Erscheinungsformen und Stoffe, aus denen nach deren Umwandlung Energie gewonnen werden kann
Primärenergieträger
Energieträger, die keiner vom Menschen verursachten und beabsichtigten Umwaldung unterworfen wurden
Primärenergie
Rechnerisch nutzbarer Energiegehalt all jener Energieträger, die in der Natur vorkommen und noch keiner Umwandlung unterworfen sind
Sekundärenergie
Energie, die als Ergebnis eines Umwandlungsprozesses und unter Energieverlust aus Primärenergie gewonnen wird. Sekundärenergie gibt es entweder in Form von leitungsgebundener Energie oder in Form von Veredelungsprodukten (refinement products)
Examples of Leitungsgebundene Energie (Sekundärenergie)
Strom
Fernwärme
Erdgas
Examples of Veredelungsprodukte (refinement products)
Kraftstoffe
Heizöl
Steinkohle
Endenergie
Energie, die an den Endnutzer geliefert wird
Nutzenergie
Der Bedürfnisbefriedigung des Verbrauchers dienende Energie
Energiedienstleistung
Die aus dem Einsatz der Nutzenergie und anderer Produktionsfaktoren befriedigten Bedürfnisse bzw. erzeugten Güter
Nichtenergetischer Verbrauch
Verwendung der Energieträger als Rohstoffe für industrielle Produkte. Energieinhalt von Stoffen, die als Produkte aus Umwandlungsprozessen anfallen, die nicht durch Energieinhalt, sondern durch stoffliche Eigenschaften bestimmt sind. Sie dienen nicht zur Erzeugung von Nutzenergie
Things that can be used for energy but are used for other things e.g. wood
Energieaufkommen im Inland
Energieimporte + Bestandsentnahmen + inländische Gewinnung
Primärenergieverbrauch
Energieaufkommen im Inland MINUS:
-Export und Bestandsaufstockungen
Sekundärenenergieverbrauch
Formel
Primärenergieverbrauch MINUS:
-Nichtenergetischer Verbrauch
-Umwandlungsverluste
-Eigenverbrauch
Endenergieverbrauch aufteilung Sektoren
Industrie
Verkehr
Haushalte
Gewerbe, Handel, Dienstleistungen
Substitutionsmethode
damals wurde regenerativ erzeugter Strom mit dem Primärenergieeinsatz zur Stromerzeugung in konventionellen Wärmekraftwerken bewertet
Endenergieverbrauch Formel
Sekundärenergieverbrauch MINUS
-Transportverluste
Nutzenergieverbrauch
Endenergieverbrauch MINUS
-Umwandlungsverluste beim Letztverbraucher
Wie lässt sich eine Entkopplung von Primärenergieverbrauch und Wirtschaftswachstum erreichen?
- Energieeffizienzsteigerung:
- Förderung erneuerbarer Energien:
-
Innovative Technologien:
Energiespeicherung, Elektromobilität und intelligentes Energiemanagement -
Nachhaltige Wirtschaftsmodelle:
Kreislaufwirtschaft und nachhaltigen Produktions- und Konsumpraktiken kann den Ressourcenverbrauch reduzieren und die Wirtschaft vom linearen “Nehmen, Produzieren, Wegwerfen”-Modell entkoppeln. - Bewusstseinsbildung und Bildung:
- Politische Maßnahmen:
- Internationale Zusammenarbeit:
Wann bzw. inwiefern wäre das Wirtschaftswachstum zu begrenzen?
Die Frage nach der Begrenzung des Wirtschaftswachstums ist ein Thema, das verschiedene wirtschaftliche, soziale und ökologische Überlegungen mit sich bringt. Es gibt mehrere Ansätze und Argumente, die eine Begrenzung des Wirtschaftswachstums unterstützen:
-
Umweltbelastung und Ressourcenverbrauch:
- Unkontrolliertes Wirtschaftswachstum kann zu übermäßiger Umweltbelastung führen, einschließlich Luftverschmutzung, Wasserverschmutzung, Verlust der biologischen Vielfalt und übermäßigem Ressourcenverbrauch. Eine Begrenzung des Wirtschaftswachstums könnte darauf abzielen, die Umweltauswirkungen zu reduzieren und nachhaltigere Praktiken zu fördern.
-
Soziale Gerechtigkeit:
- Einige argumentieren, dass ein übermäßiges Wirtschaftswachstum zu Ungleichheiten in der Einkommensverteilung führen kann. Eine Begrenzung des Wirtschaftswachstums könnte darauf abzielen, soziale Gerechtigkeit zu fördern und sicherzustellen, dass die Vorteile des Wohlstands gleichmäßiger verteilt sind.
-
Lebensqualität und Wohlbefinden:
- Wirtschaftswachstum wird oft mit einer Erhöhung der Lebensqualität in Verbindung gebracht. Jedoch deuten einige Forschungen darauf hin, dass es einen Punkt gibt, an dem zunehmendes Einkommen nicht mehr signifikant zu einer Steigerung des individuellen Wohlbefindens beiträgt. Eine Begrenzung des Wirtschaftswachstums könnte darauf abzielen, andere Faktoren wie soziale Beziehungen, Freizeit und Umweltqualität zu fördern.
-
Ökologische Nachhaltigkeit:
- Die natürlichen Ressourcen der Erde sind begrenzt, und eine ungebremste wirtschaftliche Expansion kann zu einem übermäßigen Verbrauch dieser Ressourcen führen. Eine Begrenzung des Wirtschaftswachstums könnte darauf abzielen, eine ökologisch nachhaltige Nutzung von Ressourcen zu gewährleisten.
-
Krisenprävention:
- Übermäßiges Wirtschaftswachstum kann zu wirtschaftlichen Blasen und Krisen führen. Eine vorsichtige Begrenzung des Wirtschaftswachstums könnte darauf abzielen, die Stabilität der Wirtschaft zu gewährleisten und übermäßige Schwankungen zu verhindern.
Es gibt jedoch auch Gegenargumente. Einige argumentieren, dass Wirtschaftswachstum notwendig ist, um Arbeitsplätze zu schaffen, Armut zu reduzieren und Innovation zu fördern. Die Herausforderung besteht darin, einen Weg zu finden, der sowohl das Streben nach Wohlstand als auch die Notwendigkeit des Umwelt- und Ressourcenschutzes berücksichtigt. Einige Länder und Organisationen erkunden daher alternative Modelle wie das “Green Growth” oder “Degrowth”, die auf nachhaltigen Prinzipien basieren.
Deutschlands energiepolitisches Zieldreieck
Umweltverträglichkeit
Versorgungssicherheit
Wirtschaftlichkeit
Warum ist eine Ungleichverteilung von Ressourcen und Reserven problematisch?
- Soziale Ungerechtigkeit:
- Armut und Lebensbedingungen:
- Konflikte und Instabilität:
- **Globale Abhängigkeiten und Macht
Welche Optionen haben importabhängige Staaten?
- Diversifizierung der Handelspartner:
- Förderung lokaler Produktion:
- Investitionen in Infrastruktur:
- Steigerung der Exporte:
- Entwicklung von Eigenproduktion:
- Verbesserung der Bildung und Forschung:
- Nachhaltige Ressourcennutzung:
Wie kann dem Klimaschutz Rechnung getragen (account for) werden?
- Emissionsreduktion und erneuerbare Energien:
- Energieeffizienz:
- Aufforstung und Waldschutz:
- Nachhaltige Landwirtschaft:
- Förderung nachhaltiger Transportmittel: e cars
- Klimabildung und Bewusstseinsbildung:
- Politische Maßnahmen und internationale Zusammenarbeit:
- Forschung und Innovation:
- Kooperation von Unternehmen und Zivilgesellschaft:
Wie unterscheiden sich Natur- und Umwelt- und Klimaschutz?
Naturschutz den Schutz von natürlichen Lebensräumen und Arten betont, Umweltschutz eine breitere Perspektive auf den Schutz der gesamten Umwelt einnimmt, während Klimaschutz speziell auf die Begrenzung des Klimawandels und die Reduzierung von Treibhausgasemissionen abzielt
Was für Maßnahmen sind möglich um den Primärenergieverbrauch zu reduzieren? Welche Maßnahmen ergreift Deutschland konkret?
- Energieeffizienzmaßnahmen: Energetische Sanierungen von Gebäuden, die Förderung energieeffizienter Technologien und die Einführung von Energiemanagementsystemen
- Ausbau erneuerbarer Energien: Ausbau von Windkraftanlagen, Photovoltaikanlagen und Biomasseanlagen.
- Forschung und Innovation: Erforschung von Speichertechnologien, intelligenten Netzen und energieeffizienten Produktionsprozessen.
- Energiewende: Ausstieg aus der Kernenergie
- Energiepolitische Rahmenbedingungen: Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) und das Gebäudeenergiegesetz (GEG).
Warum könnte es schwierig sein, den PV weltweit zu senken?
- Investitionsbedarf:
- Infrastrukturmängel:
- Technologische Herausforderungen:
- Politische und rechtliche Hindernisse: In vielen Ländern können politische Unsicherheiten und rechtliche Hürden den Ausbau erneuerbarer Energien bremsen.
- Widerstand gegen Veränderungen:
- Globale Koordination und Zusammenarbeit:
Kategorisierung natürlicher Ressourcen
Produktionsweise in der Natur
Ausschließbarkeit
Verfügbarkeit
Rivalität im Konsum
Erdöl, Erdgas, Steinkohle, Braunkohle, Uran in terms of ressourcen und reserven how many?
erdöl und erdgas begrenzt
Stein, Braunkohle lots of reserven and maybe lots more ressourcen
Uran lots of reserven und way more ressourcen
Hotelling Regel
eine langfristig optimale (dynamisch effiziente Ressourcenentnahme) dann vorliegt, wenn die Ressourcenpreise erschöpflicher Ressourcen mit der Kiskontrate (Zinssatz) wachsen
Entnahme so, dass Preis der Ressource über alle Perioden mit dem Zinssatz steigt
Vorgehen bei der Gestaltung und Berechnung von Prognosen und Szenarien für das Stromsystem
- Grundprinzip der Szenariengestaltung
Beeinflussende Faktoren: Bevölkerung, BIP, Wohnfläche
Bedingungen: politisch festgelegte Ziele wie Energieeffizienz, THG Emissionen… - Bestimmungsfaktoren des Energiemix in der Stromerzeugung
- Gestaltung der Szenarien
Prognosen
Extrapolation vergangener Entwicklungen in die Zukunft
Nutzung unterschiedlicher Methoden denkbar
Basis: Modell eines Systems
Wahl von “wahrscheinlichen” Randbedingungen
Szenarien
Zukunftsentwürfe, die konsistenten Annahmegerüst berühen
Modell muss nicht unbedingt als wahrscheinliche angesehen werden
Ergebnisse zeigen, was bei bestimmten Einflussnahmen eintreten würde
Entwicklungen werden mit ihren Folgewirkungen beschreiben
Wenn Dann Analyse
Produktionsweise in der Natur
erschöpfliche und erneuerbare Ressourcen
Ausschließbarkeit
private oder öffentliche Güter
Privates Gut
Ausschließbar und Rivalität vorhanden
e.g. products in grocery store
Klubgut/Mautgut
Ausschließbar und Rivalität nicht vorhanden
e.g. Anywhere wo Eintritt gezahlt wird oder Subscriptions wie Netflix
Allmendegut
Keine Ausschließbarkeit und Rivalität vorhanden
e.g. fish
Öffentliches Gut
Keine Ausschließbarkeit und Rivalität nicht vorhanden
e.g. Atemluft
Statische Reichweite
derzeit vorhandene Reserven / derzeitiger konstanter Verbruach
Dynamische Reichweite
derzeit vorhandene Reserven / erwarteter zukünftiger Verbrauch
Wovon hängt die Reichweite der Primärenergieträger ab?
W= Wirtschaft, T= Technik, V= Versorgungssicherheit
Einfluss auf Reserven:
Exploration und Fördertechnik T
Politische Verfügbarkeit V
Preisentwicklung W
Einfluss auf Verbrauch:
Entwicklung der Bevölkerung der Erde V
Entwicklung der Weltwirtschaft W
Technische Entwicklung T
Preisentwicklung W
Strike Nachhaltigkeit nach Hartwick
Keine Substitution zwischen den Kapitalarten (Natural resources and produced goods)
means consumption of natural resources nicht konform mit Kriterium der strikten Nachhaltigkeit
e.g. ozone layer
Schwache Nachhaltigkeit nach Hartwick
Substitution zwischen den Kapitalarten ist zulässig
a part of natural sources can be produced into goods without Verstoß gegen das Kriterium der schwachen Nachhaltigkeit
e.g. you can use coal for electricity
Hotelling Regel Annahmen
Konstanter und bekannter Ressourcenbestand
gleichbleibende Marknachfragefunktion
konstante Abbaugrenzkosten, langfristige Betrachtung mit periodenübergreifenden Optimierungskalkul -> kurzfristige Effekte ausgeblendet, Ressource komplett abgebaut bei erreichen des Prohibitivpreises
Hotelling-Regel: Effects of increasing Abbaugrenzkosten
erhöhte gegenwärtige Förderung und schnellere Extraktion als bei konstanten AGK
Hotelling-Regel: Effects of höhere Zinsen
schnellerer Preisanstieg, frühere Erschöpfung
Hotelling-Regel: Effects of technischer Fortschritt oder überraschende Explorationserfolge
Abrupte Preissenkung, zeitliche Verlängerung des Extraktionspfades
Hotelling-Regel: Effects of Backstop Technologie
nicht erschöpfliche Ressource kann erschöpfliche ersetzen
Preis steigt bis zu Grenzkosten der Backstop Technologie als neuem Prohibitivpreis
Probleme mit Backstop Technologie
Der Zeitpunkt der Verfügbarkeit der Backstop-Technologie kann nicht mit Sicherheit bestimmt werden
Eine komplette Substitution benötigt Zeit für die Umstrukturierung des Systems
Wie ist das Konzept der schwachen Nachhaltigkeit zu bewerten?
es nicht notwendigerweise erforderlich ist, die Umweltressourcen absolut zu schützen oder zu erhalten, solange der Gesamtkapitalbestand, der aus den drei Haupttypen besteht - natürliches, menschliches und hergestelltes Kapital - erhalten bleibt oder sogar wächst.
Positiv:
1. Wirtschaftliche Entwicklung: Die schwache Nachhaltigkeit betont die Idee, dass es möglich ist, Umweltauswirkungen und Ressourcennutzung zu kompensieren, solange es gleichwertige Investitionen in menschliches und hergestelltes Kapital gibt.
- Flexibilität:
Negativ:
1. Nicht-Substituierbarkeit bestimmter Ressourcen: Einige Umweltressourcen, wie Biodiversität und bestimmte Ökosystemdienstleistungen, können nicht leicht durch menschengemachtes oder anderes Kapital ersetzt werden. Das Konzept der schwachen Nachhaltigkeit könnte daher den Verlust einiger irreversibler natürlicher Kapitalbestände übersehen.
- Langfristige Auswirkungen: Kritiker argumentieren, dass die Annahme der Substituierbarkeit von Kapitalarten die langfristigen ökologischen Auswirkungen von Ressourcennutzung und Umweltzerstörung unterschätzen könnte. Ein ungebremster Verbrauch von Naturkapital könnte langfristig zu ökologischen Kollapsen führen.
- Verteilungsgerechtigkeit: Die schwache Nachhaltigkeit berücksichtigt nicht immer die Verteilungsgerechtigkeit, insbesondere wenn es darum geht, wer von den Umweltauswirkungen profitiert oder wer die Kosten trägt. Dies könnte zu ungleichen Belastungen und negativen Auswirkungen auf bestimmte Gemeinschaften führen.
Wie ist die Hotelling-Regel zu bewerten?
Positiv:
1. Wirtschaftliche Effizienz: Anreiz für Unternehmen schafft, Ressourcen in einem optimalen Tempo zu fördern. Dies verhindert übermäßige Erschöpfung oder zu langsame Nutzung.
- Intergenerationale Gerechtigkeit: Die Regel bezieht sich auf die Idee der intergenerationalen Gerechtigkeit, indem sie sicherstellt, dass gegenwärtige und zukünftige Generationen von nicht erneuerbaren Ressourcen gleichermaßen profitieren. Die heutige Generation nutzt die Ressourcen nicht so schnell, dass zukünftige Generationen davon ausgeschlossen werden.
- Preissignal: Die Hotelling-Regel setzt ein klares Preissignal für Unternehmen und Konsumenten, das den Knappheitswert der nicht erneuerbaren Ressource reflektiert. Dies könnte dazu beitragen, nachhaltigere Entscheidungen bei der Ressourcennutzung zu fördern.
Negativ:
1. Realitätsvereinfachung:
- Marktversagen: In der Praxis kann es zu Marktversagen kommen, wenn externe Kosten, Umweltauswirkungen oder soziale Aspekte nicht ausreichend internalisiert sind. Dies kann dazu führen, dass die Hotelling-Regel nicht vollständig umgesetzt wird.
- Unsicherheiten: Die Hotelling-Regel geht von gewissen Annahmen aus, darunter die Stabilität von Zinssätzen und Marktpreisen. Unsicherheiten, wie plötzliche Veränderungen in der Nachfrage, geopolitische Ereignisse oder technologische Durchbrüche, können diese Annahmen beeinträchtigen.
Was wären die Auswirkungen im klassischen Hotelling-Modell bei der Förderung EE als Backstop Technologie?
Vollständige Ausbeutung der fossilen Ressourcen beim Umstieg auf EE
Preis der fossilen Energieträger müsste Grenzkosten der EE entsprechen
Was trägt bei Anwendung von McKelvey und Hotelling eher zur Zielerreichung bei, hohe oder niedrige Ölpreise?
niedrige Preise: Verringerung der Reserven (McKelvey) vs hohe Fördermenge (Hotelling)
hohe Preise: Ausweitung der Reserven (McKelvey) vs Verringerung der Nachfrage (Hotelling)
Was wäre in der Realität die zu präferierende Preisstrategie?
Ultimately, the goal is to establish pricing strategies that support the growth of renewable energy while providing consumers and investors with financial predictability and incentives.
Options are: feed in tariffs, incentives,
Top Down Ansatz (Makroökonomische Modellierung)
hohe Aggregationsniveau
Abbildung intersektoraler Dependenzen möglich
keine dezidierte Abbildung von Technologien
Produktionsbedingungen durch Produktionsfunktionen auf aggregierter Ebene abgebildet
Abbildung und Vorhersage der Entwicklung makroökonomischer Größen zB BIP-Wachstum
Bottom up ansatz (technische Modellierung)
technische Perspektive mit hohem Detaillierungsgrad
großer Datenumfang
detaillierte Darstellung der betrachteten Systemelemente zB detaillierte Abbildungen
Häufige Anwendung in der Energiesystemmodellierung: Abbildung optimaler Technologiewahl
ex post Prognosen
Aussagen über Qualität des Modells (Berechnung nachprüfbarer Verläufe der Vergangenheit)
ex ante Prognosen
mit Konfidenzintervall (Bereich hoher Aussagewahrscheinlichkeit)
Was sind Schwächen des Hotelling Modells?
Marktnachfragefunktion = gleichbleibend und bekannt
Marktmacht und Förderrestriktionen und politische Einflüsse nicht betrachtet
langfristig erwartete Zinsentwicklung erwartet
Backstop Zeitpunkt nicht betrachtet
Schwächen Backstop Technologie in Hotelling Modell
Abrupter Übergang bei Erreichen des Preisniveaus der Backstop Technologie
Annahme, dass Backstop Technologie zu konstanten Grenzkosten angeboten wird
Vollständige Substitution angenommen
Politische Einfluss auf BT nicht abgebildet
Was ist mit sogenannten schwarzen Schwänen (z.B. Corona-Pandemie, Russischer Angriffskrieg in der Ukraine)?
Ein “schwarzer Schwan” bezieht sich auf ein Ereignis, das extrem selten, schwer vorhersehbar und mit erheblichen Auswirkungen verbunden ist. Solche Ereignisse sind oft außerhalb des herkömmlichen Erfahrungshorizonts und können erhebliche Unsicherheit und Chaos verursachen.
warum überhaupt Prognosen und Szenarien, wenn sie doch fast immer falsch liegen? Wie können sie dennoch sinnvoll eingesetzt werden?
- Entscheidungsfindung:
- Risikomanagement:
- Planung und Ressourcenallokation:
- Strategieentwicklung:
- Krisenmanagement:
- Lernen aus Fehlern:
Inwiefern hängt die Hartwick Regel mit den Sustainable Development Goals der UN zusammen?
- Interconnectedness: environmental, economic, and social factors
-
Resource Management: The Hartwick Rule is primarily concerned with the sustainable management of natural resources.
The SDGs, on the other hand, address a broader range of sustainability issues, including clean water, renewable energy, biodiversity, and ecosystems. - Long-Term Perspective: Both emphasize the importance of taking a long-term perspective when making decisions.
- Economic and Environmental Sustainability: The Hartwick Rule specifically focuses on economic sustainability by ensuring that the total capital available to society remains constant or increases over time. This economic sustainability is an important aspect of achieving many of the SDGs related to poverty reduction, economic growth, and well-being.
- Resource Efficiency: The Hartwick Rule encourages efficient use of natural resources and the reinvestment of resource rents into alternative forms of capital. This aligns with the SDGs’ goals of responsible consumption and production (Goal 12) and sustainable management of ecosystems (Goal 15)
Die wichtigsten mineralischen Rohstoffe
Bausande und kiese
Hartsteine
Braunkohle
Erdgas
Erdöl
Kalk und Dolomitsteine
Steinkohle
Stahl
Zement
Die ungefähren Mengenanteile der Rohstoffvorkommen und förderung
In order of most to least
Eisen 31%
Kupfer 21%
Gold 15%
Rest 11%
4%: Zink, Phosphat, Kali,
Nickel
Regelkreis der Rohstoffversorgung
Rohstoffe: erhöhter Bedarf/Verknappung
-> Reaktion durch Preis ansteig
->Angebotsseite und Nachfrageseite
Angebotsseite: Exploration, Investition in neue Produktion, Effizienzsteigerung beim Recycling
Nachfrageseite: sparsamerer Verbrauch, Substitution, neue Technologien mit anderem Rohstoffprofil
-> Angebot und Nachfrage wieder im Gleichgewicht
Besonderheiten von Rohstoffmärkten
Standortgebundenheit der Lagerstätten
Hoher Konzentrationsgrad
geringe Elastizität des Angebots und der Nachfrage
Oligopol und Kartellbildung
Einflüsse auf den Rohstoffabbau
Geologisches Lagerstättenpotenzial
Infrastrukture
Rohstoffpreis
Investitionen
Projektdauer
Vorhandensein einer lagerstätte (Standortgebundenheit)
Dynamik im Abbau
Zugriffsmöglichkeit (politische Strukturen, Eigentumsverhältnisse, Umweltschutz)
Anfälligkeit für die Bildung von Oligopolen und Kartellen
Preisunelastische Nachfrage
Potentielle Marktmacht
Preisunelastisches Angebot der Nichtkartell-Produzenten
Kartell
Übereinkunft (Agreement) zwischen Wettbewerbern auf einem Markt, mit dem Ziel
die Preise gemeinsam zu erhöhen
das Angebot künstlich zu begrenzen
den Markt aufzuteilen
Ziele der Rohstoffstrategie der Bundesregierung
Nachhaltige Rohstoffversorgung
Langfristige Versorgungssicherheit
Offene Märkte und Wettbewerb
Maßnahmen der Rohstoffstrategie der Bundesregierung
Abbau von Handelshemmnissen
Wettbewerbsverzerrungen entgegenwirken
Diversifizierung der Bezugsquellen
Förderung eigener Rohstoffgewinnung
Substitution und Recycling
Zusammenarbeit mit Entwicklungsländern, um Transparenz zu erhöhen
Enge Verzahnung mit der europäischen Rohstoffpolitik
Rohstoffprofil Deutschland Eigenbedarfsdeckung
Sand
Kalk
Dolomit
Salz
Importabhängigkeit Deutschland Rohstoffprofil
Erdöl
Erdgas
Metallische Rohstoffe
reduzierte Abhängigkeit:
Blei
Kupfer
Aluminium
Zink
Kritikalität von Rohstoffen - wovon abhängig?
Reichweite
Konzentration der Förder/Lieferländer
Länderrisiko der Lieferländer
Mögliche Schädigung der Wirtschaft durch Nicht-Verfügbarkeit
Substitutions- und Recyclingmöglichkeiten
Maße zur Messung der Ländderrisiken world governance index
- Voice and Accountability
- Political Stability and absence of violence
- government effectiveness
- regulatory quality
- rule of law
- control of corruption
aggregation of the six indicators (-2,5 and 2,5)
Herfindahl Hirschman Index
Anteilsmessung der Marktanteile aller Anbieter in einem Wirtschaftszweig
higher HHI -> größer Anteil der Produktion, der auf eine kleine Anzahl von Firmen entfällt
0 bis 10 000
Energiewende wichtige Rohstoffe und Rohstoffproblematiken
Seltene Erden
Platinguppenelemente
Indium und Tellur
Lithium
Lithium
Wichtig für Batterien von Elektroautos
Datenmangel - unterschiedliche Studien ob Lithium kritisch oder nicht
Indium und Tellur
Verwendung, wie gewonnen?
wichtig für PV
gewonnen als Nebenprodukt eines anderen Metalls
Regelkreis der Rohstoffversorgung funktioniert nur eingeschränkt, weil Nebenprodukt
Platingruppenelemente Rohstoffproblematik
wichtig für brennstoffzellen und wasserstoffelektrolyse
gute recyclingfähigkeiten
Seltene Erden Rohstoffproblematiken
benötigt für Batterien, LEDs, Magnete, Motoren, Generatoren.
hohe Konzentration in China (95%)
unzureichende Recyclingraten
Merkmale von Märkten für mineralische Rohstoffe
hohe Anbieterkonzentration
hoher fixkostenanteil
langfristige investionen
-> kurzfristige preiselastiziät des Angebots gering
Konjunkturabhängigkeit der Nachfrage (dependent on economic trends)
Schwer substituierbar
-> Kurzfristige Preiselastizät der Nachfrage gering
-> Risiken bzgl. Verfügbarkeit und Preis
Lösungsmöglichkeiten Recycling
Großzes Potential zur Rohstoffgewinnung
Gut, um sich von der Versorgung mit kritischen Rohstoffen unabhängiger zu machen
Wirtschaftlichkeit häufig bereits gegeben
Recycling Sammelquote noch gering
Lebensdauer der Produkte spielt eine wichtige Rolle
Welche mineralischen Rohstoffe sind Ihnen neben fossilen Rohstoffen bekannt, wo finden sie Einsatz?
- Kalkstein:: Bauindustrie - Beton und Mörtel
- Kies, Sand und Schotter:: Bauindustrie für Beton, Straßenbau und andere Bauzwecke verwendet.
- Eisen -> Stahl:: Bauindustrie, im Maschinenbau, in der Automobilindustrie
- Aluminium:: Luft- und Raumfahrt, im Transportwesen, im Bauwesen und in der Verpackungsindustrie eingesetzt.
- Kupfer:: Elektroindustrie, beim Bau von Stromleitungen, in Elektronikgeräten und in der Bauindustrie.
- Bauxit (Aluminiumerz):: Aluminiumgewinnung verwendet. Aluminium wiederum wird in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt, wie bereits erwähnt.
Wie werden mineralische Rohstoffe abgebaut?
-
Tagebau (Open-Pit Mining):
Abbau an der Oberfläche.
Große Gruben werden ausgehoben, um an die Rohstoffe zu gelangen -
Untertagebau (Subsurface Mining):
- Beim Untertagebau erfolgt der Abbau unter der Erdoberfläche.
-
Placer-Bergbau:
- Hierbei handelt es sich um die Gewinnung von Mineralien, die sich in Flüssen und Bächen abgelagert haben. Dies geschieht durch Waschen des Sediments, um die schweren Mineralien zu konzentrieren.
Welcher Zusammenhang lässt sich daraus im Hinblick auf Kostenverläufe von Produzenten ableiten?
- Abbaumethode:
- Mineralgehalt und Qualität:
- Lagerstättengröße:
- Transport und Logistik:
- Umweltauflagen:
Wie schätzen Sie die Preiselastiziät des Angebots für mineralische Rohstoffe ein?
hängt von der kurz- und langfristigen Perspektive ab.
In der kurzfristigen Betrachtung, wenn die Produktionskapazitäten festgelegt sind, kann das Angebot relativ unelastisch sein, da es schwierig ist, die Produktion schnell anzupassen.
In der langfristigen Perspektive kann das Angebot jedoch elastischer sein, da Unternehmen in der Lage sind, auf höhere Preise zu reagieren, indem sie neue Lagerstätten erschließen, effizientere Abbauverfahren einführen oder Kapazitäten erweitern.
Die Preiselastizität hängt auch stark von der Art des Rohstoffs ab. Bei knappen oder einzigartigen Ressourcen kann das Angebot weniger elastisch sein, während bei häufig vorkommenden Rohstoffen das Angebot leichter angepasst werden kann. Faktoren wie technologischer Fortschritt, politische Entwicklungen und Nachhaltigkeitsanforderungen beeinflussen ebenfalls die Preiselastizität des Angebots.
Welche Eigenschaften und Besonderheiten kennzeichen grundsätzlich die Märktte für mineralische Rohstoffe?
- Vorhandensein begrenzter Ressourcen:
- Abhängigkeit von wenigen Ländern:
- Weltweite Nachfrage:
- Zyklische Preisschwankungen:
- Geopolitische Einflüsse:
Was ist ein Kartell? Welche Ziele verfolgt ein Kartell?
Ein Kartell ist eine Form der Zusammenarbeit zwischen unabhängigen Unternehmen oder Organisationen, die normalerweise im Wettbewerb zueinander stehen.
Das Hauptmerkmal eines Kartells besteht darin, dass die beteiligten Parteien zusammenarbeiten, um ihre wirtschaftlichen Interessen zu fördern.
Ziele der Kartell
- Preisabsprachen
- Marktaufteilung
- Produktionsbeschränkungen
Was sind “seltende Erden”? Welche Anwendungsgebiete haben sie?
17 chemischen Elementen
oft in geringen Konzentrationen in der Erdkruste vorkommen und es technisch anspruchsvoll ist, sie wirtschaftlich abzubauen und zu gewinnen.
Neodym, Europium, Dysprosium, Lanthan, Cerium und viele andere.
-
Elektronik und Telekommunikation:
- Neodym, Praseodym und Dysprosium: Permanentmagneten für Elektromotoren, Lautsprecher, Festplattenlaufwerke und Generatoren verwendet.
- Europium und Terbium finden Anwendung in Leuchtstoffen für Fluoreszenzröhren, LED-Lampen und Bildschirme, insbesondere in Farbfernsehern und Computermonitoren.
-
Erneuerbare Energien:
- Neodym, Praseodym und Dysprosium werden in Windkraftanlagen für die Herstellung von leistungsstarken Magneten verwendet.
- Cerium und Lanthan werden in Katalysatoren für die Produktion von Biodiesel eingesetzt.
-
Automobilindustrie:
- Neodym und Dysprosium werden in Elektro- und Hybridfahrzeugen für die Herstellung von Hochleistungsmagneten verwendet.
- Cerium wird in Katalysatoren für Fahrzeugabgasanlagen eingesetzt.
-
Glas- und Keramikproduktion:
- Europium wird zur Herstellung von rotem Glas für Lasertechnologien verwendet.
- Cerium wird in Glasuren und Poliermitteln eingesetzt.
-
Medizin:
- Europium wird in medizinischen Bildgebungsverfahren wie der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) verwendet.
- Lanthan und Cerium werden in einigen Arzneimitteln eingesetzt.
Welche Rolle spielt Recycling und der Gedanke der Kreislaufwirtschaft für Deutschland in Bezug auf mineralische Rohstoffe?
- Ressourceneffizienz und Umweltschutz:
- Gesetzliche Rahmenbedingungen:
- Kreislaufwirtschaftsgesetz:
- Rohstoffstrategie:
Energiegehalt Kohle von welche Faktoren abhängig?
Energiegehalt steigt mit dem Druck, der Temperatur und der Länge der Entstehungszeit
Entstehungszeit Braunkohle, Steinkohle?
Braunkohle 15-30 Mio Jahren
Steinkohle 300 Mio Jahren
Stein und Braunkohle Entstehung
überwiegend aus Sumpfwäldern swamp forests
Tiefe der ursprünglichen Vorkommen Erdöl, Erdgas, Steinkohle, braunkohle
1,5-4 km
ab 3 km
2-3 km
unter 1 km
energetische Kohle
Weichbraunkohle
Großteil der Steinkohlearten
Großer Wassergehalt ->
less energy and
higher transport costs
konventionelles Erdöl
mit klassischen Fördertechniken gewinnbar
Schweröl, Leichtöl, Kondensat
nicht konventionelles Erdöl
nicht fließfähig
Schwerstöl, Bitumen, Schieferöl, Ölschiefer
Entstehung Erdgas
Überwiegend zusammen mit Erdöl aus pflanzlichen und tierischen Lebewesen im Wasser
Gas aus Kohle, Inkohlung
Erdgasbildung duch Bakterien in oberflächennahen Sedimenten
Zusammensetzung von Erdgas
Methan
Ethan
Propan
Butan
Heizwert Stein und Braunkohle
33
18
Heizwert Erdgas und Erdöl
32
43
Heizwert Erdgas
35 MJ/m^3
Konventionelles Erdgas
mit klassischen Fördertechniken gewinnbar
trockene Erdgase
konventionell
können wohne Abscheidung von Kondensat abgekühlt werden
nasse erdgase
konventionell
überwiegend zusammen mit erdöl auftreten
kondensieren bei Abkühlung höherer Kohlenwasserstoffe
Nicht-konventionelles Erdgas
neue Fördertechnologien
Umwelttechnisch in der Diskussion, da Gewinnung über Fracking
Verteilung des Rohstoffs Braunkohle
International große Vorkommen
Förderung Braunkohle
Deutschland Polen Türkei
hohe Poenziale in Polen und Deutschland
Verteilung Steinkohle Länder
Australien
Nordamerika
Förderung Steinkohle Europa
Polen, UK, Tschechien
in Deutschland Ausstieg aus der Förderung 2018
Abnehmende Potenziale - Polen und UK
Verteilung Erdöl
konventionell und nicht konventionell
konventionell
Middle East
Russia
nicht konventionell
Lateinamerika
Kanada
Länder Produktion vs Verbrauch Erdöl
Produktion
Naher Osten, Russland, Nordamerika
Verbrauch
Asien, Europa, Nordamerika
Förderung Erdöl Europa
Norwegen
UK
Weltweit Verteilung Erdgas
2/3 Reserven im Nahen Osten und Kontinentalasien
hohe nicht konventionelle Ressourcen in USA und Südamerika sowie Australasien
Erdgas Förderung Europa
Norwegen, UK, Niederlande
Kohleverstromungsbeendigungsgesetz
Ausstieg bis 2035
Reduzierung und Beendigung der Stein und Braunkohleverstromung
Förderprogramm zur treibhausgasneutralen Erzeugung und Nutzung von Wärme
Steinkohle und Braunkohle Verwendung
Stromerzeugung
Ausstieg aus der Kohleverstromung
bis spätestens 2038 oder 2035 laut Kohleverstromungsbeendigungsgesetz
Abschalten von Kraftwerken
Strukturstärkung für betroffene Regionen
Steinkohle Situation in Deutschland
Diversifizierter (und stark über Preis und Brennstoffeigenschaften getriebener) Importmix
Inländische Förderung 2018 beendet
Braunkohle Förderregionen
Rheinisches Revier
Mitteldeutsches Revier
Lausitz
Erdöl Deutschland Förderung Import Export
fast ausschließlich importiert
sehr geringe inländische Förderung v.a. in Niedersachsen
Erdöl Lieferländer
Russland, Norwegen, UK
Erdöl Verwendung
Kraftstoffe (Verkehrssektor)
Heizöl
nicht energetischer Verwendung
Erdgas Förderung inländische Situation
Geringe und rückläufige inländische Förderung, v.a. in Niedersachsen
Steinkohle Lieferländer
- GUS (Belarus, Ukraine) not anymore
- USA
- Australien
- Kolumbien
Transport Erdöl
Pipeline (kontinental) und Tanker (international)
Transport Erdgas
Überwiegend Pipeline unter hohem Druck - neue Verdichtung alle 100-200 km um die Energiedichte zu erhöhen
Seetransport möglich durch Verflüssigung ->LNG liquified natural gas
- break even aber erst bei großen Transportentfernungen (over 4000km)
Transportkosten am höchsten
LNG
International Anstieg prognostiziert
Europäische LNG Terminals bislang untergelastet
Pläne für LNG Terminals in Deutschland
Transport Steinkohle
Seeschiff und Binnenschifftransport
Geringe Transportkosten
Erdgas Lieferländer
Russlandm Norwegen, Niederlande
Erdgas Verbrauch
Wärme, Prozesswärme, Stromerzeugung
Welches sind die heimischen Energieträger Deutschlands?
- Braunkohle:
- Steinkohle:
- Erdgas:
-
Erneuerbare Energien:
- Windenergie:
- Solarenergie:
- Biomasse:
- Wasserkraft:
- Kernenergie: Deutschland hat beschlossen, bis 2022 aus der Kernenergie auszusteigen, und hat bereits mehrere Kernkraftwerke stillgelegt. Die verbleibenden Kernkraftwerke werden schrittweise abgeschaltet.
- Geothermie:
▪ Wie unterscheidet sich der Importmix von Steinkohle von dem von Erdgas und Erdöl?
- Herkunft und Förderquellen:
- Transport- und Handelswege:
▪ Welche Projektionen existieren für die europäische Erdgasförderung?
- Rückgang der konventionellen Förderung: Die Förderung von konventionellem Erdgas in Europa ist rückläufig, da viele traditionelle Gasfelder erschöpft sind oder sich in der späten Produktionsphase befinden. Dies führt zu einem natürlichen Rückgang der konventionellen Gasförderung in Europa.
- Importabhängigkeit: Europa ist stark von Gasimporten abhängig, da die inländische Produktion nicht ausreicht, um den Bedarf der Verbraucher zu decken. Russland, Norwegen, die Niederlande und andere Länder sind wichtige Lieferanten von Erdgas nach Europa.
- Energiepolitik und Klimaziele: Die Energiewende und der Übergang zu erneuerbaren Energien könnten langfristig die Nachfrage nach Erdgas in Europa beeinflussen. Energiepolitikentscheidungen, wie beispielsweise die Förderung von erneuerbaren Energien und die Einführung von CO2-Preisen, könnten die zukünftige Rolle von Erdgas in der Energiematrix Europas beeinflussen.
- Geopolitische Spannungen: Geopolitische Ereignisse und Spannungen können die Erdgasversorgungssicherheit in Europa beeinträchtigen. Konflikte in wichtigen Gasförderländern oder Transitländern könnten zu Versorgungsunterbrechungen oder Preisschwankungen führen.
- Technologische Entwicklungen: Fortschritte in der Explorationstechnologie, bei der Förderungstechnik und beim Gasexport könnten die Erschließung neuer Gasressourcen und die Erschließung von bisher unzugänglichen Gebieten ermöglichen.
Wertschöpfungskette Kohle
Abbau (mining)
-> Aufbereitung (pretreatment)
-> Transport
-> Verbruach
Transport Braunkohle
Vom Tagebau direkt ins Kraftwerk
Veredelung (refinement) im Gegensatz zu Steinkohle mit untergeordneter Bedeutung
Marktstufen Braunkohle
inländische Förderung; Kein Markt
-> Kraftwerke
-> -> Elektrizität Haushalte + Industrie
Verwendung überwiegend zur Stromerzeugung
Marktstufen Steinkohle
ausländische Förderung
inländische Förderung
-> Kraftwerke
-> -> Elektrizität Haushalte + Industrie
-> Veredelungsbetriebe (Kokereien, Brikettfabriken)
-> -> Raum und prozesswärme
Märkte Steinkohle
internationaler Handel
Teilmärkte: pazifischer und atlantischer Markt
Braunkohle Preisbildung
nationale Verwendung wegen hoher Transportkosten
Kein internationaler Markt
Preisgestaltung unterliegt keinen staatlichen Restriktionen
Kein Markt für Braunkohle, da im Eigentum der Energieversorgungsunternehmen
Kein direkter Wettbewerb zwischen Anbietern wegen hoher Transportkosten
Braunkohle Preisbildung für 1. Elektrizitätsversorgung; 2. Wärmemarkt
- Substitutionswettbewerb mit Kernenergie, Steinkohle, Erdgas
- Marktbestimmte Preisbildung, Substitutionswettbewerb mit Erdgas und Heizöl
Steinkhle Preisbulidung
Internationaler Markt wegen niedriger spezifischer Transportkosten
Preisgestaltung unterliegt keinien staatlichen Restriktionen
Aufspaltung des Weltmarktes in atlantischen und pazifischen Markt mit ähnlichen Preisen bei relativ geringem Warenaustausch
Steinkohle Preisbildung für 1. Elektrizität, 2. Wärmemarkt, 3. Kokskohle
- Substitutionswettbewerb mit Kernenergie, braunkohle, Erdgas
- Substitutionswettbewerb mit Heizöl und Erdgas
- Kostenorientierte Preisbildung (geringe Substitutionsmöglichkeiten)
Wertschöpfungskette Erdöl
Upstream (oil rigs): Exploration, Förderung
Midstream (Transport über große Entfernungen und saisonale Speicherung; pipeline) Transport
Downstream (Verteilung über kurze Entfernungen und Versorgung von Endkunden) Verteilung
Marktstufen und Teilmärkte von Mineralölprodukten
Rohöl (OPEC, Russland, USA, Kanada)
-> Mineralälprodukte
->Mineralölgesellschaften mit Raffineriekapazitäten ;
-> freie Importeure*
->Großhandel UND
-> Heizölhandel –> Kraftwerke, Industrie, haushalte
-> Kraftstoffhandel* –> Verkehr*
Wertschöpfungskette Erdgas - wettbewerb oder regularierung?
Exploration und Förderung (Wettbewerb)
Aufbereitung (Wettbewerb)
Transport und Speicherung (Regulierung)
Verteilung (Regulierung)
Vertrieb (Wettbewerb)
Erdgas Infrastruktur
Gasnetze (monopolistisch)
Speichermarkt
Regional und Ortsgasgesellschaften
Warum existiert kein Markt für Braunkohle?
Not worth it - low Heizwert und hohe Transportkosten
Wieso will die deutsche Bundesregierung ein LNG-Terminal, wenn doch die europäischen LNG-
Terminals unterausgelastet sind?
- Diversifizierung der Energiequellen
- Sicherheitsüberlegungen: Einheimische Quellen wie Braunkohle und Kernenergie sind politisch umstritten und werden aus Umwelt- und Sicherheitsgründen zunehmend in Frage gestellt. Der Zugang zu LNG könnte Deutschland mehr Energieunabhängigkeit und Versorgungssicherheit bieten.
- Marktentwicklung: langfristige Investition betrachten, um sich auf zukünftige Entwicklungen im Energiemarkt vorzubereiten
- Infrastruktur für den globalen Handel: Ein LNG-Terminal kann auch als Teil der Infrastruktur betrachtet werden, die für den globalen Handel mit LNG benötigt wird. Deutschland könnte eine Rolle als Drehscheibe für den LNG-Handel in Europa anstreben.
Transportkosten und deren Relation fossiler Energie
cheapest to most expensive
Kohle (Schiff)
Erdöl Tanker, dann Pipeline
kleine Mengen Erdgas Pipeline
große Mengen LNG
Jüngste Preisentwicklungen Erdöl, Gas und Kohle
Erdöl: Anstieg durch Krieg
Erdgas: starker Anstieg durch Krieg
Kohle: Anstieg aber drastischer Abfall während Pandemie
Einflussfaktoren auf den Erdölpreis und Erdgas (angebosseitig, nachfrageseitig, sonstige)
Angebotsseitig: Reserven, Ressourcen, Produktionskapazitäten, OPEC Politik
Nachfrageseitig: Bevölkerungs und BIP Entwicklung, Substitutionsmöglichkeiten, Witterung
Sonstige: Kriege, Terrorismus, Klimaschutzregularierungen, Naturkatastrophen
Ölpreisbindung
Preise für Mineralölprodukte folgen dem Rohölpreis
Erdgaspreise folgten in der Vergangenheit ebenfalls dem Erdölpreis wegen Vertragsgestaltung
Erdgas mit zunehmend losgelöster Preisbildung nach Gas- zu Gas-Wettbewerb
Einflussfaktoren Kohlepreisentwicklungen
sinkende Förderkosten
Überangebot
Angebotsverknappungen durch Produktionsausfälle
Reduzierung der Arbeitszeiten chinesischer Bergbauarbeiter
Corona Pandemie
Ukraine
Kohle-Embargo der EU gegenüber Russland
Inkohlung
Anreicherung (enrichment) von Kohlenstoff aus Pflanzenresten
Energiegehalt
Wie setzt sich der Verbrauch fossiler Energieträger in Deutschland zusammen?
Der Verbrauch fossiler Energieträger in Deutschland setzt sich aus verschiedenen Quellen zusammen:
- Erdöl:
- Erdgas:
- Braunkohle:
- Steinkohle:
Was sind die Hauptherkunftsländer in Deutschland genutzter fossiler Energieträger?
Die Hauptherkunftsländer für fossile Energieträger, die in Deutschland genutzt werden, variieren je nach Art des Brennstoffs:
- Erdöl: Russland, Norwegen, die Niederlande, das Vereinigte Königreich und die Länder des Nahen Ostens wie Saudi-Arabien und Irak.
- Erdgas: Russland, Norwegen, den Niederlanden
- Braunkohle und Steinkohle: Russland, Kolumbien, den USA und Australien
Schäfer Modell formula
jährliches Wachstum= Wachstumsparameter * (1- Bestand/biologische Sättigungsmenge) * Bestand
Schäfer Modell
Funktion, die Zusammenhang zwischen Wachstum einer regenerierbaren natürlichen Ressourcen und aktuellem Bestand abbildet
Logistische Wachstumsmodell (umgekehrte Parabel)
Schäfermodell Maximum sustainable yield
Menge, die beim entsprechenden Bestand maximal entnommen werden kann ohne, dass sich der Bestand schmälert
Schäfer Modell Variant
jährliches Wachstum= Wachstumsparameter * (1- Bestand/biologische Sättigungsmenge) * Bestand * (Bestand - Schwellenwert Xmin)
Schäfermodell Schwellenwert
Xmin bei dem die Population unausweichlich ausstirbt, wenn sie unter iese fallen sollte
bsp Koreans in 2050
Maximum sustainable yield
maximum of yield , over means population grows too much so there is störung in other areas
Schäfermodell Anwendbarkeit und Limitationen
Anwendung für regenerierbare Ressourcen
nicht anwendbar auf strömende Ressourcen sowie auf Agrarwirtschaft mit Analogien zu technischen Produktionsprozessen
Ergebnisse betrachten optimale Enrtemenge nicht aus ökonomischer Sicht, da Zeitpräferenzen und Kosten sind nicht berücksichtigt
blendet Umwelteinflüsse mit Rückwirkungen auf den bestand aus
in der Realität nicht erfllt, weil dynamische Einflüsse zu beachten sind
Kaskadennutzung
sequentielle Nutzung von biogenen Rohstoffen für stoffliche und energetische Anwendungen
so häufig und so effizient wie möglic
stoffliche nutzung -> EOL Wiederverwendung oder Re/Upcycling
-> EOL energetische Nutzung
Inventory in Schäfermodell
Inventory in period 1 is initial inventory - harvest quantity
Population remains constant when harvest quantity = biological equilibrium
Warum weichen die Bioenergiepotenzialschätzungen so stark ab?
- Unterschiedliche Definitionen und Methoden: zu variierenden Ergebnissen führen, je nachdem, welche Annahmen und Daten verwendet werden.
- Variabilität der Datenquellen
- Technologische Entwicklungen:
- Regionale Unterschiede: abhängig von klimatischen Bedingungen, verfügbaren landwirtschaftlichen Flächen, politischen Rahmenbedingungen
Wie sieht eine nachhaltige Nutzungsstrategie von Biomasse aus?
- Ressourceneffizienz: den Ertrag pro Flächeneinheit zu maximieren und den Verbrauch von landwirtschaftlichen Flächen zu minimieren.
-
Umweltverträglichkeit:
des Schutzes der Artenvielfalt und der Reduzierung von Umweltbelastungen wie Bodendegradation, Wasserverschmutzung und Treibhausgasemissionen. - Nachhaltige Beschaffung: Die Beschaffung von Biomasse sollte nachhaltig erfolgen, indem soziale, ökonomische und ökologische Kriterien berücksichtigt werden. Dies kann die Förderung von fairer Entlohnung für Landwirte, die Einhaltung von Arbeitsstandards, die Vermeidung von Landnutzungskonflikten und die Berücksichtigung von ökologischen Auswirkungen umfassen.
- Kaskadennutzung: in verschiedenen Produktionsstufen verwendet wird. Dies kann die Verwendung von Biomasse für Nahrungsmittel, Futter, Materialien, Chemikalien, Energie und andere Zwecke umfassen, wobei darauf geachtet wird, dass hochwertige Anwendungen priorisiert werden, bevor die Biomasse für energetische Zwecke genutzt wird.
- Forschung und Innovation
Biomasse
Biomassebegriff unterschiedlich definiert -> unterschiedliche Potenzialangaben
Gesamtheit der masse aller Pflanzen und Lebewesen
Holz dominiert
Biomasse Unterscheidungen der Begriffsdefinition
Einbeziehung abgestorbenen Materials / Lebender Biomasse ?
Bezug auf trockene Biomasse /Nichtabzug des Wassergehalts
Bioenergiebegriff
Energetisch nutzbarer Teil der biomasse
nicht als Nahrungs oder Futtermittel Verwendet
Aufteilung Biomasseaufkommens
58% Futtermittel
15% Nahrungsmittel
13% stoffliche und
14% energetische Nutzung
Nutzungsmöglichkeiten der Biomasse sowie deren ungefähre Aufteilung
Nahrungs und Futtermittel
Stoffliche Nutzung
Energetische Nutzung (Holz dominiert energetische Biomasseverwendung)
Wo kommt Biomasse her?Locally produced?
Deutschland importiert einen großen Teil der direkt und indirekt genutzten Biomasse
Bioenergienutzung fokus
im Wärmebereich
Biokraftstoffdiskussion
Verschärfte nachhaltigskeitsanforderungen in RED II Renewables Energy Directive
Maximal 7% aus Nahrungs und Futtermitteln -> Tank vs Teller
Phase out problematischen Quellen (zB Palmöl)
Fokus auf Biokraftstoffe aus Reststoffen (Biomass to liquid)
Bioenergy with carbon capture and storage BECCS
Nutzung von Bioenergie und anschließende Speicherung von Treibhausgasen
Nutzungskonkurrenz (Tank vs Teller) und nachhaltige Nutzungsstrategien (Kaskadennutzung) können mit Beispielen erläutert werden
Größte Teil der Biomasse entfällt auf die Nahrungs und Futtermittelproduktion -> Flächenrestriktionen
Nachhaltigskeitsaspekt der Nutzung nachwachsender Rohstoffe ist umstritten
Cascade usage:
– Cascade use is the “sequential use of biogenic raw materials for material and energetic applications.”
– Material use of raw materials or products as frequently and as efficiently as possible; energetic use only at the end of the life cycle
from high to low added value
Type of use to be preferred from a sustainability perspective
Für welche Zwecke dienen Biomasseimporte nach Deutschland?
- Energieerzeugung: Biomasse
- Industrielle Verwendung:
- Heizung und Wärmeversorgung: Brennstoff für Heizungen und Wärmeerzeugung genutzt.
- Biokraftstoffe: Biodiesel und Bioethanol
- Landwirtschaftliche und forstwirtschaftliche Nutzung:
Wie sehen Sie die Zukunft der Bioenergienutzung?
▫ In welchen Sektoren?
▫ In welchen Mengen?
- Energieerzeugung: Bioenergie wird voraussichtlich weiterhin eine wichtige Rolle in der Energieerzeugung spielen, insbesondere in Bereichen wie der Stromerzeugung, der Wärme- und Kälteerzeugung sowie der Biokraftstoffproduktion für den Verkehrssektor.
- Industrie:
- Landwirtschaft: Erzeugung von Biogas, zur Verbesserung der Bodengesundheit und zur Schließung von Stoffkreisläufen
- Abfallwirtschaft
Gebiete mit Wasserstress
mehr als 30 Ländern akute Wasserknappheit
Nordafrika, middle east and india
Wasserstress formel
jährliche Wasserentnahme / jährliche Wasserverfügbarkeit
Die Verteilung der Wasserressourcen auf Salz bzw. Süßwasser
Sußwasser 2,5%
Salzwasser 97,5%
Wasserprobleme - Wassernachfrage (Entnahme)
Bevölkerungswachstum
Verstädterung
Wirtschaftswachstum
Künstliche Bewässerung in der Landwirtschaft
Wasserprobleme - Wasserdargebot (Verfügbarkeit)
Trockenheit
Dürren
Klimawandel
Gletscherschmelze
Wasserprobleme - Gefährdung der menschl. Gesundheit
Wasserknappheit
Bakterien
Pestizide
NO3 im Grundwaser
Wasserprobleme - Störung der WasserÖkosysteme
Wasserknappheit
Organische Wasserverschmutzung
Pestizide
Versauerung (acidifcation of ocean)
Eutrophierung (overenrichtment with minerals)
Wasserverbrauch in verschiedenen Sektoren Aufteilung
70% Landwirtschaft
20% Industrie
10% Haushalt
Grünes virtuelles Wasser
60% Regenwassers verdunstest über Wäldern, Savannen, Weiden und Ackerland
Blaues virtuelles Wasser
40% in Flüsse, Seen, Grundwasser und Gletscher, 90% vom Blauen Wasser wird durch den Menschen für die Herstellung von Produkten entnommen
Graues virtuelles Wasser
bei der Herstellung tritt eine so starke Verschmutzung auf, dass es nicht mehr genutzt werden kann
Die Kategorisierung der Wasserprobleme
Globale Wasserprobleme
Wasserknappheit
Wasser verschmutzung*
Wassernachfrage (Entnahme)
Wasserdargebot
Gefährdung der menschl. Gesundheit*
Störung der WasserÖkosysteme*
Strikte Nachhaltigkeit Wassernutzung
Die nutzungsrate soll die natürliche Regeneration nicht übersteigen
Schadstoffbelastungen sollen sich im Rahmen der natürlichen Assimilationskapazität bewegen
Welche Strategien und Technologien können verwendet werden, um der Wasserknappheit
entgegenzuwirken?
- Wassereffizienz verbessern: Wassersparmaßnahmen und effizienten Bewässerungstechniken in der Landwirtschaft, Industrie und im Haushalt
- Wasserrückgewinnung und -recycling: Abwasser für industrielle Prozesse
- Regenwassernutzung:
- Verbesserung der Infrastruktur:
- Desalination: Die Entsalzung von Meerwasser
- Wasserpolitik und -management: Festlegung von Wasserpreisen, der Regulierung der Wassernutzung und der Förderung einer nachhaltigen Wassernutzung,
- Forschung und Innovation:
Grundlegende Aufgaben der Wasserwirtschaft
gkeichmäßige Bereitstellung des Wassers
Sicherung der Wasserqualität
nachhaltige Nutzung der Wasserressourcen
Folge von Privatisierungen im Rahemn der Liberalisierung
Zunahme der Rekommunalisierung von Wasserunternehmen
Kostendeckungsprinzip in wassernutzung
Unabhängig von der Organisationsform der Wasserversorgung müssen in Deutschland grundsätzlich alle Kosten der Trinkwasserversorgung durch den Wasserpreis gedeckt werden
Wie könnte man in den anderen Sektoren den Wasserverbrauch weiter reduzieren?
-
Industrie:
- Implementierung von wassersparenden Technologien und Prozessen,
wie z.B. geschlossenen Kreisläufen, Wiederverwendung von Prozesswasser und Installation von Wasserspartechnologien in Produktionsanlagen. - Optimierung von Produktionsprozessen, um den Wasserbedarf zu reduzieren, z.B. durch effiziente Kühl- und Schmiermittelsysteme, Trockenverfahren statt Nassverfahren und Minimierung von Wasserverlusten durch Leckagen.
- Einführung von Wassermanagementplänen und -programmen zur Überwachung, Analyse und Optimierung des Wasserbedarfs sowie zur Identifizierung und Behebung von Wasserverlusten.
- Implementierung von wassersparenden Technologien und Prozessen,
-
Landwirtschaft:
- Nutzung von effizienten Bewässerungstechnologien und -methoden, wie z.B. Tröpfchenbewässerung,
-
Gewerbe und Dienstleistungen:
- Förderung von Wassereffizienzmaßnahmen in gewerblichen Einrichtungen wie Hotels, Restaurants, Bürogebäuden und Einkaufszentren
- Schulung von Mitarbeitern
Energy Trilemma / Zieldreick
- Versorgungssicherheit: Energieversorgung, zuverlässigkeit der infrastruktur, fähigkeit den aktuellen und künftigen Bedarf zu decken
- Wirtschaftlichkeit: Energieversorgung effizient und kosteneffektiv, Wettbewerbsfähigkeit
- Umweltverträglichkeit: Effizienz auf Angebots und Nachfrageseite, Entwicklung von erneuerbaren und kohlenstoffarmen Energien
