Alternative Kraftstoffe - Alternative Antriebe

INHALTSVERZEICHNIS

1. EINLEITUNG

2. ERDÖL
2.1 Entstehung des Erdöls
2.2 Gewinnung des Erdöls
2.3 Nutzung des Erdöls

3. RAFFINERIETECHNIK UND-PROZESS
3.1 Destillation
3.1.1 Vakuumdestillation
3.1.2 Gastrennung
3.2 Konversionsverfahren
3.3 Nachbehandlung und Veredelung
3.4 Prozessüberwachung und-steuerung
3.5 Mess- und Regelungstechnik
3.6 R&I-Fließbild

4. ALTERNATIVE KRAFTSTOFFE
4.1 Biodiesel
4.2 Bioethanol
4.3 Erdgas
4.4 Flüssiggas
4.5 Wasserstoff
4.6 Hybridtechnik

5. Welche alternative Kraftstoffe haben Zukunft?

6. Fazit und Ausblick

7.1 Fragebogen zum Thema „Alternative Kraftstoffe“
7.2 Auswertung der Umfrage
7.3 Abbildungsverzeichnis
7.4 Tabellenverzeichnis
7.5 Abkürzungsverzeichnis

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]

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]

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.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Destillationsanlage ^[8]

Als Erstes kommt das Rohöl in einen Entsalzer, wobei sein Salzgehalt reduziert wird. Anschließend wird das Öl mit Hilfe einer Rohölpumpe in den Wärmeaustauscher gepumpt und dort vorgewärmt. Das vorgewärmte Öl kommt dann in den Röhrenofen und wird auf Destillationstemperatur aufgeheizt.

Das auf 350 °C erhitztes Dampf-Flüssigkeits-Gemisch gelangt dann in den ersten Destillationsturm, in dem ein normaler atmosphärischer Druck vorherrscht. In dem 60 m hohem Destillationsturm bzw. Fraktionierkolonne erfolgt die Auftrennung des Dampf-Flüssigkeits-Gemisches in die einzelnen Produktgruppen, die durch ihre unterschiedlichen Siedebereiche gekennzeichnet sind. Der ungefähre Siedebereich des einzelnen Produktes kann aus der Tabelle 1 entnommen werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1: Siedebereiche von Grundprodukten ^[9]

Das obere 2/3 des Turmes besteht aus durchlässigen Böden bzw. Decks, die je nach ihrer Bauart als Glocke-, Ventil- oder Siebböden bezeichnet werden. Die heißen Dämpfe steigen in dem Turm auf und durchlaufen dabei die Öffnungen der Destillationsdecks. Auf ihrem Weg nach oben werden die Dämpfe gekühlt und kondensieren auf den Decks. Leichte Dämpfe, die oben aus der Kolonne austreten, werden durch Kühlung verflüssigt und in einem Rückflussbehälter gesammelt. Anschließend werden sie der weiteren Verarbeitung, nämlich der Gastrennung, unterzogen. Die nicht verdampfte Fraktion fließt als atmosphärischer Rückstand in den „Sumpf“^[10] der Kolonne. Von dort aus wird sie mittels Pumpen abgezogen und entweder zum Wärmetauscher zurückgeführt oder direkt in eine nachgeschaltete Vakuumdestillationsanlage gefördert.^[11]

[...]

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

^[2] Ebenda, S. 52 ff

^[3] Vgl. Günter Pusch (1994), S.1

^[4] Ebenda, S. 3 ff

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

^[6] Vgl. Günter Pusch (1994), S.1

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

^[8] Ebenda, S. 22

^[9] Vgl. Klaus Peter Harms (1989), S. 163

^[10] Unterster Boden des Destillationsturmes

^[11] Vgl. Klaus Peter Harms (1989), S. 163 ff