Leuphana

Universität Lüneburg

Fakultät III ­ Bereich Automatisierungstechnik

Studiengang:

Angewandte Automatisierungstechnik B.Eng.

Abgabetermin:

04.07.2008

Prozessdatenverarbeitung

Schriftliche Hausarbeit

THEMA

Alternative Kraftstoffe

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INHALTSVERZEICHNIS

INHALTSVERZEICHNIS 2

1. EINLEITUNG 3

2. ERDÖL 4

2.1 Entstehung des Erdöls 4

2.2 Gewinnung des Erdöls 4

2.3 Nutzung des Erdöls 5

3. RAFFINERIETECHNIK UND-PROZESS 5

3.1 Destillation 5

3.1.1 Vakuumdestillation 7

3.1.2 Gastrennung 7

3.2 Konversionsverfahren 7

3.3 Nachbehandlung und Veredelung 8

3.4 Prozessüberwachung und-steuerung 8

3.5 Mess- und Regelungstechnik 10

3.6 R&I-Fließbild 10

4. ALTERNATIVE KRAFTSTOFFE 11

4.1 Biodiesel 11

4.2 Bioethanol 12

4.3 Erdgas 12

4.4 Flüssiggas 12

4.5 Wasserstoff 12

4.6 Hybridtechnik 13

5. Welche alternative Kraftstoffe haben Zukunft? 13

6. Fazit und Ausblick 18

7.1 Fragebogen zum Thema ,,Alternative Kraftstoffe" 19

7.2 Auswertung der Umfrage 20

7.3 Abbildungsverzeichnis 21

7.4 Tabellenverzeichnis 21

7.5 Abkürzungsverzeichnis 21

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1. EINLEITUNG

In der vorliegenden Hausarbeit werden schwerpunktmäßig verschiedene Aspekte der

alternativen Kraftstoffe beschrieben. Zunächst wird ein Überblick über Grundlagen

des Erdöls gegeben, wobei speziell auf Entstehung, Gewinnung und Nutzung von

Erdöl eingegangen wird. Danach wird der Prozess einer klassischen Erdölraffinerie

beschrieben. Der Fokus liegt dabei auf den Destillations- und Konversionsarten,

jedoch wird ebenfalls auf die Nachbehandlung und Veredelung der Kraftstoffe

eingegangen. Anschließend werden die technischen Möglichkeiten alternativer

Kraftstoffe aufgezeigt und gegenübergestellt. In dem Diskussionsteil der Hausarbeit

werden die Möglichkeiten alternativer Kraftstoffe aus der gesellschaftskritischen

Sichtweise erörtert.

Mit zunehmender Anzahl der Menschen auf unserem Planeten, steigt auch die

benötigte Energiemenge. Die Menschheit benötigt Energie, um das Leben und

Überleben in der heutigen Zeit zu sichern. Mit weltweit fortschreitenden

Industriealisierung wächst der Wunsch nach mehr Mobilität, der wiederum an den

wachsenden Energiebedarf verknüpft ist. Besonders die Millionenpopulation Indiens

und Chinas hat starkes Verlangen nach Mobilität. Der gesamte Verkehrssektor

verbraucht heute fast die Hälfte des weltweit geförderten Erdöls. Weltweit nehmen

die fossilen Energieträger den größten Anteil bei der Deckung des Energiebedarfes

im Verkehrssektor ein. Das bedeutet, dass die weltweit zunehmende Anzahl der

Kraftfahrzeuge unweigerlich zu einem weiteren Anstieg des Energiebedarfes führen

wird. Die natürlichen Ressourcen werden die Deckung des ansteigenden

Energiebedarfes nur begrenzt gewährleisten, da ihr Vorkommen endlich ist. Die

Verbrennungsprodukte der natürlichen Ressourcen sind umweltschädlich, sodass in

den meisten Fällen unschuldige Lebewesen mit ihrer Gesundheit für die

fortschreitende Industrialisierung bezahlen müssen.1

Um der hohen Umweltbelastung durch Wirtschaft und Verkehr entgegen wirken zu

können, müssen die fossilen Energieträger durch alternative Kraftstoffe ersetzt

werden. Diese Maßnahme ist erforderlich, um auf lange Sicht ein gesundes und

beschwerdefreies Leben auf der Erde zu ermöglichen.2

1 Vgl. Sven Geitmann (2005), S. 16 ff

2 Ebenda, S. 52 ff

3

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2. ERDÖL

Erdöl ist ein natürlich vorkommendes Stoffgemisch, welches in der Erdkruste

eingelagert ist. Dabei handelt es sich um eine Gemisch aus gasförmigen, flüssigen

und festen Kohlenwasserstoffen verschiedenster Zusammensetzung. Die

Zusammensetzung hängt jeweils von der Herkunft und dem Alter des Erdöls ab. Zu

Zeit gehört Erdöl zum wichtigsten Rohstoff der modernen Industriegesellschaften.3

2.1 Entstehung des Erdöls

Nach dem Stand der heutigen Wissenschaft ist Erdöl im Laufe der Jahrmillionen

durch den Umbau toter Meereslebewesen, vor allem Algen, entstanden. Nach ihrem

Absterben sanken sie auf den Meeresgrund und bildeten einen Faulschlamm. Unter

Sauerstoffabschluss wurde der Schlamm zersetzt und von weiteren

Meeresablagerungen überdeckt. Durch das Absinken der Meeresablagerungen bzw.

Sedimente wurden die ehemaligen Meereslebewesen hohem Druck und hoher

Wärme ausgesetzt, sodass heraus das sogenannte Muttergestein entstand. Unter

hohen Temperaturen folgte innerhalb des Erdölmuttergesteins die allmähliche

Umwandlung in die zahlreichen Bestandteile des Erdöls.4

2.2 Gewinnung des Erdöls

Nach dem Entdecken einer möglichen Erdöllagerstätte erfolgt eine Probebohrung,

bei der das Bohrgestänge mit Hilfe eines Bohrturmes in den Boden getrieben wird.

Zum Abtragen von Boden und Zertrümmern von Gesteinsschichten befindet sich an

der Spitze des Bohrgestänges ein Meißel. Während der gesamten Bohrungszeit wird

mit Hilfe von Spülpumpen Wasser in das hohle Bohrgestänge gedrückt. Auf diese

Weise entfernt die Wasserspülung das losgebohrte Gesteinsmaterial und schmiert

den Meißel, sodass sich ein fester Belag an der Bohrlochwand bildet. Beim Erreichen

der Lagerstätte gibt es zwei grundsätzliche Möglichkeiten der Förderung. Aufgrund

des vorhandenen Erdgases kann der Druck in der Lagerstätte so hoch sein, dass

das Erdöl in einer Fontäne aus dem Bohrloch schießt. Falls das Rohöl nicht

selbständig fließt, muss es mit Pumpen gefördert werde.5

3 Vgl. Günter Pusch (1994), S.1

4 Ebenda, S. 3 ff

5 Vgl. Klaus Peter Harms (1989), S. 65 ff

4

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2.3 Nutzung des Erdöls

Das Erdöl ist bereits seit Jahrhunderten für sein breites Anwendungsspektrum

bekannt. In der chemischen Industrie dient Erdöl als Basis zur Herstellung von

Kunststoffen. In der Mineralölindustrie wird Erdöl als Rohstoff für die Gewinnung von

Schmiermitteln, Heizölen und Treibstoffen eingesetzt. 6

3. RAFFINERIETECHNIK UND-PROZESS

Das aus den Lagerstätten gewonnene Erdöl wird per Schiff oder Pipeline zur

Erdölraffinerie geliefert und weiter verarbeitet. Zu den Erdölraffinerien zählen

Fabriken der Mineralölindustrie, die sich von anderen Fabrikationsanlagen deutlich

unterscheiden. Die Vielzahl von Türmen, zylindrischen Behältern und zahllosen

Rohrleitungen charakterisieren das Bild einer Erdölraffinerie. Zahlreiche Tanklager,

die sowohl Rohöle als auch Fertigprodukte beinhalten, nehmen den größten Teil des

Raffineriegeländes ein. Die komplexen Verarbeitungs- und Transportanlagen weisen

einen hohen Automatisierungsgrad einer Raffinerie auf.7

3.1 Destillation

Die grundlegende Verarbeitungsstufe in einer Erdölraffinerie ist die Destillation, bei

der das Erdöl in verschiedene Fraktionen zerlegt wird. In der folgenden Abbildung

werden die Prozesse in einer Destillationsanlage dargestellt.

6 Vgl. Günter Pusch (1994), S.1

7 Vgl. Mineralölwirtschaftsverband e.V. (2003), S. 8

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