Durch die Bereitstellung nutzbarer Energie wird derzeit der größte Anteil der anthropogenen Umweltbelastungen verursacht. Neben den hohen Umweltbelastungen trägt die Endlichkeit fossiler Energieträger maßgeblich zur immer größer werdenden Bedeutung eines rationellen Umgangs und einer effiziente Nutzung der Energie bei. Zur effizienten
Bereitstellung elektrischer und thermischer Energie bietet sich die Brennstoffzellentechnologie aufgrund ihrer hohen Wirkungsgrade an.
Der Brennstoffzellentechnologie wird das Potenzial zugeschrieben, die Energieversorgung zu revolutionieren. [...]
Durch die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten der Brennstoffzelle, wird die heute noch
zentral orientierte Energieversorgungstruktur durch eine zukünftig stärker dezentrale Versorgung ergänzt oder verdrängt werden. Die in dieser Arbeit betrachtete Anwendungsmöglichkeit ist die dezentrale elektrische und thermische Hausenergieversorgung.
Aufgrund des derzeitigen Problems der Verfügbarkeit und Speicherung von Wasserstoff wurde zur Einführung der Brennstoffzellentechnologie auch die Speicherung von Wasserstoff, insbesondere in Kohlenwasserstoffen, in Betracht gezogen. Die Bereitstellung
des Brennstoffes aus fossilen Energieträgern ist jedoch mit erheblichen Umweltwirkungen verbunden, wobei die Brennstoffzelle selbst lokal nur Wasserdampf an die Umwelt abgibt.
Mit dem wachsenden Verständnis der Bevölkerung für den Umweltschutz stieg auch das Interesse an Verfahren, die Umweltwirkungen, welche beispielsweise durch die Herstellung und den Verbrauch von Produkten entstehen, zu identifizieren und zu quantifizieren, um sie letztlich zu reduzieren. Eine für diesen Zweck entwickelte Methodik ist die Ökobilanz nach [DIN_14040-43], auf deren Grundlage die Bilanzierung in dieser Arbeit durchgeführt wurde.
Um die Vorteile und Probleme der Brennstoffzellentechnologie unter ökologischen Gesichtspunkten zu betrachten, werden mithilfe der Ökobilanz die Umweltwirkungen der einzelnen Lebenswegphasen und Komponenten zur internen Schwachstellenanalyse
transparent dargestellt. Die Bewertung der Umweltwirkungen des gesamten Systems erfolgt im Vergleich zu anderen Energiewandlungsystemen im Bereich der
Hausenergieversorgung.
Inhaltsverzeichnis
- ABBILDUNGSVERZEICHNIS...
- VERZEICHNIS VON ABKÜRZUNGEN UND SYMBOLEN
- 1 EINLEITUNG…………………………………
- 1.1 Brennstoffzellen zur Hausenergieversorgung.
- 1.2 Aufgabenstellung und Gliederung der Arbeit
- 2 GRUNDLAGEN
- 2.1 Die Ökobilanz nach ISO-Norm
- 2.1.1 Festlegung des Ziels und Untersuchungsrahmens .
- 2.1.2 Sachbilanz.
- 2.1.3 Wirkungsabschätzung.
- 2.1.4 Auswertung..
- 2.1.5 Einschränkung einer Ökobilanz.
- 2.2 Die Brennstoffzelle.
- 2.2.1 Geschichte und Begriffsklärung der Brennstoffzelle..
- 2.2.2 Aufbau und Funktionsweise.........
- 2.2.3 Brennstoffzellen-Typen und ihre Eignung zur Hausenergieversorgung ...
- 2.2.4 Stoff- und Energieflüsse.......
- 2.2.5 Stromspannungskennlinie ..
- 2.2.6 Überblick der Vor- und Nachteile der Brennstoffzellentechnologie
- 2.3 Brennstoff und Erdgasbereitstellung...
- 3 FESTLEGUNG DES ZIELS UND UNTERSUCHUNGSRAHMENS
- 3.1 Beschreibung der Referenzanlage.
- 3.2 Zieldefinition
- 3.3 Untersuchungsrahmen
- 3.3.1 Funktionelle Einheit.
- 3.3.2 Definition der Systemgrenzen
- 3.3.3 Festlegung der Bilanzierungsgrenzen
- 3.3.4 Infrastrukturelle Aufwendungen.........
- 3.3.5 untersuchte Umwelteinwirkungen und Wirkungskategorien........
- 3.3.6 weitere Annahmen
- 4 ERGEBNISSE DER SACHBILANZ UND WIRKUNGSABSCHÄTZUNG .......
- 4.1 Materialien
- 4.1.1 Bestimmung des Material-Inputs .
- 4.1.2 BZ-Subsystem.
- 4.1.3 Stack
- 4.1.4 Reformer.
- 4.1.5 eingesetzte Materialien
- 4.2 Herstellung des BZ-Systems .
- 4.2.1 Stack
- 4.2.2 Umweltwirkungen der BZ-Peripherie
- 4.2.3 Umweltwirkungen des Reformers
- 4.3 Nutzungsphase
- 5 GESAMTBILANZ DES STATIONÄREN BRENNSTOFFZELLENSYSTEMS....
- 5.1 Technologiebilanz
- 5.2 Produktbilanz.....
- 6 ZUSAMMENFASSUNG...............
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Diplomarbeit befasst sich mit der ökologischen Bewertung eines Brennstoffzellensystems für die Hausenergieversorgung. Das Ziel der Arbeit ist es, die Umweltwirkungen des gesamten Systems über den gesamten Lebenszyklus hinweg zu analysieren und mit anderen Energieversorgungssystemen zu vergleichen.
- Ökobilanzierung eines Brennstoffzellensystems für die Hausenergieversorgung
- Vergleich mit anderen Energieversorgungssystemen
- Analyse der Umweltwirkungen des Systems über den gesamten Lebenszyklus
- Bewertung der Umweltwirkungen verschiedener Brennstoffzellen-Typen
- Untersuchung der Rolle des Brennstoffes und der Erdgasbereitstellung
Zusammenfassung der Kapitel
Die Arbeit beginnt mit einer Einführung in das Thema Brennstoffzellen für die Hausenergieversorgung und stellt die Aufgabenstellung und Gliederung der Arbeit vor. Im zweiten Kapitel werden die Grundlagen der Ökobilanzierung sowie die Funktionsweise von Brennstoffzellen erläutert. Das dritte Kapitel beschreibt die Festlegung des Ziels und des Untersuchungsrahmens der Ökobilanz, einschließlich der Beschreibung der Referenzanlage, der Definition der Systemgrenzen und der Auswahl relevanter Umwelteinwirkungen. Das vierte Kapitel präsentiert die Ergebnisse der Sachbilanz und Wirkungsabschätzung, die die Materialverbräuche, Produktionsprozesse und Nutzungsphase des Brennstoffzellensystems detailliert beleuchten.
Schlüsselwörter
Die Arbeit fokussiert auf die Ökobilanzierung eines Brennstoffzellensystems für die Hausenergieversorgung. Wichtige Themen sind die Bewertung der Umweltwirkungen des Systems über den gesamten Lebenszyklus, die Analyse verschiedener Brennstoffzellen-Typen, die Berücksichtigung des Brennstoffes und der Erdgasbereitstellung sowie der Vergleich mit anderen Energieversorgungssystemen.
- Arbeit zitieren
- Julian Scheub (Autor:in), 2003, Ökobilanz eines Brennstoffzellensystems zur Hausenergieversorgung, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/15443
