Session 2 - Energimaterialer

Størrelse: px

Starte visningen fra side:

Download "Session 2 - Energimaterialer"

Jette Andresen
8 år siden
Visninger:

1 Session 2 - Energimaterialer Introduktion til energimaterialer Ib Chorkendorff Center of Energy Materials (CEM) Bo Brummestedt Strategic Electrochemistry Research Center (SERC) Mogens Mogensen Low-cost Oxygen Membranes Andreas Kaiser Energy efficient and environmental friendly cooling using magnetic refrigeration Nini Pryds Electricity and wealth HDI (Hu man Development In ndex) 1,0 0,9 08 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 03 0,3 0,2 0,1 Spain China India Pakistan Angola Burundi Niger Sierra Leone Russia Poland USA Finland Canada Australia Sweeden Japan Qatar Denmark Germany Island Norway Denmark uses 6925kWh anually per Capita or 1,3*10 17 J/year (5,4 mio) 2002 level. 0, Annual electricity consumption per capita (KWh) (2002) 1

DK Electricity and wealth HDI (Hu man Development In ndex) 1,0 0,9 08 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 03 0,3 0,2 0,1 Spain China India Pakistan Angola Burundi Niger Sierra Leone Russia Poland USA Finland

2 Productivity and Energy Ireland Norway USA GNP USD per Capita (200 00) India Spain Denmark Germany Poland Finland Sweeden Australia Canada Singapore The American argument: Those who produces a lot uses a lot. Russia China Energy (kg oil equivalent) (1997) Hvorfor ændre noget der fungerer? Hvad er Problemet? Mangel på fossile resurser Uafhængighed af totalitære styrers for godt befindende? Drivhus effekten? Hvad er løsningen? Vedvarende og bæredygtig energi: Sol { } Ustabile Biomasse Vind og altid varierende Hydrogen kommer ind her som en midlende energibærer men er ikke en energikilde 2

Russia China 0 0 2000 4000 6000 8000 10000 Energy (kg oil equivalent) (1997) Hvorfor ændre noget der fungerer? Hvad er Problemet?

3 Motivation for ny teknologi I: Knaphed på fossile resurser? Kendte Fossile Reserver 1997 (1977) Oile: 141 x 10 9 t (89 x 10 9 t) Natur Gas: 130 x 10 9 t (64 x 10 9 t) Kul: 1030 x 10 9 t Reserver/produktion/år Oil 41 år } Faktisk burde 80$ være max. Naturgas 64 år ~ 90 år Coal: 219 år (men energiforbruget vil stige!) Transportsektoren kan køre på naturgas! Kul (naturgas) kan vha. fx Fischer-Tropsch omsættes til disel (Nazi-tyskland: t/år) Ca. 3% af naturgassen flares (=200 mio. ton/år CO 2 - DK 53 mio.ton/år.) Processen realiseres nu i stigende omfang fx i Malaysia, Sydafrika, Nigeria, og specielt Qatar - ikke mere olie men masser af naturgas! Temperaturen Stiger! 3

burde 80$ være max. Naturgas 64 år ~ 90 år Coal: 219 år (men energiforbruget vil stige!) Transportsektoren kan køre på naturgas! Kul (naturgas) kan vha.

4 CO 2 Stiger? CO 2 niveauet stiger og selv om der er små årsvariationer ved vi godt hvor stigningen kommer ~1,5 ppm/år SPTA: Årlig CO 2 produktion ~ 4ppm Men det er jo set før? Allerød perioden 2 grader varmere! 4

5 Panta Rhei Alting flyder Det eneste der er konstant er forandringen (Heraclitus BC) Når forandrigens vinde blæser er der dem der bygger vindmøller og dem der bygger læhegn (kinesisk ordsprog) Standard klimaet for Danmark ca. 2km is!!! Bekrymringsniveauet er konstant Det store eksperiment 370 ppm CO 2 The Allerød period Vi er på vej ud I ukendt farvand, Måske andre forklaringer men?? 5

ordsprog) Standard klimaet for Danmark ca. 2km is!

6 Problemets størrelse Verdens energiforbrug er I dag ca 14 TW og er stigende Lad os accepterer en fordobling af atmosfærens CO 2 indhold I 2050 (750 ppm) og så skal det falde dvs ingen yderligere emission: Den eneste måde vi med sikkerhed kan gøre det på idag er med kernekraft, men det kommer jo med sit eget sæt af problemer: Konventionel fission er der kun 235 U til ca years, formerings reaktorer vil være nødvendige herefter (Plutonoium teknologi) Affaldsproblemet Spredning af kernekraft og dermed potentialet for atomvåben We have to build GW nuclear power plants before 2050 or 3 per week! Motivation for ny teknologi II: Miljøet? Hoved-motivation for ny teknologi er altså ikke resursemangler men: Et ønske om minimal påvirkning af miljøet Forsyningssikkerhed Katalyse kan klare de fleste uønskede emissioner men ikke CO 2 -det må klares med sequestration: Central omsætning af Kul/gas % energitab CO2 sequestration ti (skal ske centralt og helst ikke fra flue-gassen) Brint, El og varme: H 2 for transport uden CO 2 6

12-15 years, formerings reaktorer vil være nødvendige herefter (Plutonoium teknologi) Affaldsproblemet Spredning af kernekraft og dermed potentialet for atomvåben We have to build 7000 2 GW nuclear

7 The Steam Reforming Process: H Strongly Endothermic Exothermic Ni, 1000 o C CH 4 + H 2 O CO + 3H 2 Cu, 200 o C CO + H 2 2O CO 2 + H 2 1 mio. ton CO 2 per year since 1996 Kapaciteten i Utsira er ca. 800 billion ton CO 2 eller 200 år fra Europa Motivation for ny teknologi: Miljø og Forsyningssikkerhed Fremtidens CO 2 -fri energiforsyning??? CO 2 Her er transportsektoren et problem MeOH NH 3? H 2 Brint distribution og lager Transportsektoren 7

800 billion ton CO 2 eller 200 år fra Europa Motivation for ny teknologi: Miljø og Forsyningssikkerhed

8 Vedvarende energi nu (2006) Hvordan ser det ud nu: Fossile brændstoffer 85% Affald 4% Sol-energi (ustabilt) 0% Vind-energi (ustabilt) 3% Bølge-energi (ustabilt) 0% Geothermisk energi (stabilt) 0% Biomasse (rimeligt stabilt) 8% Kernekraft???? 0% Fusion kunne løse det hele- men hvornår?? Man er nød til at have en energi-buffer og her kommer brint ind! Energi- el- elektrolyse- brint- lager- distribution- brændselscelle- el-energi Men der er show-stoppers: Vedvarende energi nu (2006)

??? 0% Fusion kunne løse det hele- men hvornår?? Man er nød til at have en energi-buffer og her kommer brint ind!

9 Vedvarende energi på langt sigt Hele jorden Danmark Human relateret energiforbrug: 3,8E20 J/år 8,2E17 J/år Total solenergi på jord: 3,8E24 J/år ca. 1,6E20 J/år Total elproduktion: 46E19J/år 4,6E19 12E17J/år 1,2E17 Vi får altså på årsbasis 200 gange mere end vi bruger (hele jorden 10000) Vindenergi dækker i dag ca. 3%. Vi skal altså have ca. 50 gange så mange vindmøller som i dag eller ca 500 gange Horns rev! Kan man det? Biomasse er den eneste der i dag bidrager betydeligt ca. 8%, men selv om hele landet blev beplantet med fx. korn kunne det kun dække ca. 2/3 af vort energiforbrug og så har vi ikke noget at spise. Mest effektive er solceller (21-24%) og måske fotokatalyse, men det er alt for kostbar endnu og vil også kræve betydelige arealer. Vi får brug for alle kilder! Composition of Earths Crust Earths crust abundence in ppm weight H He O Ne Si Ca Fe Ar O Si Al Fe Ca Na Mg K Ti Sum 47,4% 27,7% 8,2% 41% 4,1% 4,1% 2,3% 2,3% 2,1% 0,56% 98,8% Kr Ru Rh Ba Pb Th Pt Re Au Os Ra Ir Element No Pd Xe U 9

50 gange så mange vindmøller som i dag eller ca 500 gange Horns rev! Kan man det? Biomasse er den eneste der i dag bidrager betydeligt ca. 8%, men selv om hele landet blev beplantet med fx.

10 Materials in Photo-catalysis Session 2 - Energimaterialer Center of Energy Materials (CEM) Bo Brummestedt: Bredt: energi produktion, omsætning og besparelser Strategic Electrochemistry Research Center (SERC) Mogens Mogensen: Bredt - Energi omsætning (SOFC) Low-cost Oxygen Membranes Andreas Kaiser: SOFC & deponering af CO 2 Energy efficient and environmental friendly cooling using magnetic refrigeration Nini Pryds: Energi besparelser 10

Mogensen: Bredt - Energi omsætning (SOFC) Low-cost Oxygen Membranes Andreas Kaiser: SOFC & deponering af CO 2

Relaterede dokumenter

Fremtidens Energiforsyning

Fremtidens Energiforsyning Professor Ib Chorkendorff Department of Physics The Danish National Research Foundation Center for Individual Nanoparticle Functionality DG-CINF at the Technical University of