BioKernSprit

1      Bioabfall – Bedarf, Verfügbarkeit, CO2

2      Hochtemperatur-Wärme und Strom

3      Sprit-Erzeugung mit Hochwärme

4      Kosten, Wirtschaftlichkeit

5      Ethik und Umsicht

6      Dank

1      Bioabfall – Bedarf, Verfügbarkeit, CO2

1 Bioabfall – Bedarf, Verfügbarkeit, CO2

Ziel ist die Kraftstoff-Herstellung aus nachwachsenden Rohstoffen, wie Pappeln im Kurzumtrieb, Raps, Chinaschilf, Abfallholz und Stroh, ohne die Lebensmittel-Versorgung zu bedrohen.

Auch Raffinerieabfälle, Bitumen, Erdpech, Gichtgas, Kunststoff-Abfall und CO₂ kommen in Frage. Für den Anlauf sind auch Braun- und andere Kohle sinnvoll, um den Kohleaussstieg abzufedern.

Schon 1943 - 45 wurden diese Stoffe in Leuna, Marl, Wesseling und 10 anderen Orten zu Benzin hydriert.

Bioabfall sind Reste aus der Nutzung von Biomasse. Diese besteht aus Stoffen lebender Systeme (Pflanzen, Tiere, Mikroorganismen), z.B. Zellulose, Stärke, Holz, Stroh, Baumwolle, Zucker, auch Proteine wie Kollagen, Gelatine, Hornspäne, Schafwolle, Seide und Fette, Öle, Wachse, Kautschuk. Faulschlamm, Kläranlagenrückstand gehören auch dazu. Ihre hohen Anteile an Kohlenstoff und Wasserstoff speichern chemische Bio-Energie. Störend ist oft ein hoher Wasser-Gehalt.

Durch Hydrieren werden daraus flüssige Energieträger unter Abscheiden des Wassers. Aber das Hydrieren braucht viel Hitze, also Energie. Deckt man diesen hohen Energiebedarf CO₂-neutral, so wird die CO₂-Gesamt-Bilanz verbessert.

1.1 Verfügbare Mengen und Vorräte

Die Fläche der Bundesrepublik Deutschland beträgt 35,7 Mio. Hektar. 16,7 Mio. ha sind Landwirtschaft, 11,1 Mio. ha sind Wald.

1.1.1 Bioabfall - Wald

11.1 Mio. ha enthalten ein Holzvolumen von 3,4 Mrd. m³ und jährlich wachsen 113,56 Mio. m³ = etwa 57 Mio. Tonnen Rohdichte nach. Davon gehen an Nutzung und Abfall 53,5 Mio. to weg, so dass 3,5 Mio. to für Hydrierung schon jetzt zur Verfügung stehen. Nutzt man auch Teile der heutigen Holz-Reststoffe (5,5 Mio. to) dazu, so kommen die benötigten 4,8 Mio. to leicht zusammen. So haben wir schon zu Anfang genug Einsatz-Holz für den oben ermittelten Jahresbedarf. Künftig kann sich das noch steigern.

1.1.2 Biomasse – Landwirtschaft

12 Prozent = 2 Mio. ha der Landwirtschaftsfläche werden schon heute für Biomasse genutzt. Raps eignet sich besonders gut innerhalb der Fruchtfolge zum Beispiel zwischen Gerste und Weizen. Der übliche Hektar-Ertrag von heute erst 2.000 Liter/ha erbringt somit 4 Mrd. Liter Kraftstoff. Viessmann erntet aber schon 5.000 Liter je Hektar aus schnell wachsenden Bäumen. Das würde reichen für rund 10 Mrd. Liter. Zunehmend werden fotosynthetisierende Bäume und Pflanzen mit Hilfe der Sonne weitere

Schon heute reichen Holzreste und Industrieabfälle für 5 Prozent des Kraftverkehrs.

organische Stoffe liefern. Für die häufigen Welt-Zucker-Überschüsse ergibt sich eine sinnvolle Verwendung. Aus Wald und Land können so schon nach heutigen Verhältnissen rund 10 Mrd. Liter Sprit gewonnen werden ohne die Nahrungsfläche zu beeinträchtigen. Und man kann die Verhältnisse noch optimieren!

1.1.3 Kohle und sonstige Einsatzstoffe

Würde man auch Kohle hydrieren wie in den 40-er Jahren, kann sogar ein wesentlich höherer Sprit-Anteil mit heimischen Energieträgern erbracht werden, ohne die Nahrung einzuschränken. Der entstehende CO₂-Überschuss ist dabei nicht nachteiliger als heute. Das ist im Rahmen des Kohleausstiegs akzeptabel. Oder man nutzt (ggf. zusätzlich) die hydrothermale Karbonisierung nach Antonietti; infrage kommen auch andere Stoffe, wie oben schon aufgezählt.

1.2 Gewinnung und Transport

Der Transport der Bioabfälle zu dezentralen Hydrierwerken ist per Saldo nicht aufwendiger als die heutigen kontinentalen Pipelines. Auch die geplanten Nord-Süd-Stromtrassen sind großenteils entbehrlich. Sie werden über Jahrzehnte durch die neuen Energie-Fabriken abgelöst. Wirtschaftlichkeits-Rechnungen und Erfahrungen aus der Ölkrise 1973 belegen, dass dieser Synthese-Sprit um die 30 USD pro Barrel (=0,15 € je l) erzeugt werden kann. Da man ca. 1,5 l Ethanol statt einem Liter Benzin braucht, bedeutet das einen Preis von rund 0,30 € je Liter Benzin-Äquivalent.

Wir rechnen jedoch vorsichtig – siehe die ausführlichen Tabellen im Online-Buch - und kommen bei einem Holzpreis von 80 € je Tonne und Prozesswärme zu 0,04 € je kWhth auf einen Preis von ca. 0,80 € je Liter Benzin-Äquivalent. Deutsche und andere Ingenieure haben schon größere Probleme gelöst. Der ADAC nahm die Vorschläge wohlwollend auf.

2      Hochtemperatur-Wärme und Strom

2 Hochtemperatur-Wärme und Strom

Wesentlich ist unterbrechungsfreie Hochtemperatur. Diese Wärme wird in Kugelbett-Öfen (keine Meiler ) bei kontinuierlicher Kernreaktion erzeugt. Dazu dient der „selbstlöschende Reaktor“ (HTR). Er kann als Ring-Core nach Cleve/Kugeler oder modular, wie in China derzeit erbaut, eingesetzt werden. Alles beruht auf Schulten‘s Jülicher AVR.

2.1 Wärme durch katastrophenfreie Reaktion

Bisherige Reaktor-Generationen müssen an vielen Stellen gegen die Natur abgesichert werden, z.B. gegen GAU, Kernschmelze, Plutonium, Abfallstrahlung.

Kugelbettöfen sind besonders geeignet für:
1. Energieversorgung von Großstädten

2.Prozesswärme für chemische Industrien

3.Sprit aus Bioabfall und Kohle

Im Gegensatz dazu wird beim HTR das Element ²³⁵Uran nur für den nuklearen Startprozess verwendet. Das Element ²³²Thorium wird während des laufenden Reaktorbetriebes zu ²³³Uran erbrütet. Als Kernbrennstoff wird dann ²³³Uran verwendet, statt ²³⁵Uran. Es wird bei ²³³U kein waffenfähiges Plutonium erzeugt. Bei geeigneten Mischoxid-Brennelementen wird sogar Plutonium „verbrannt“ und der Waffenproduktion entzogen.

Diese Faktoren der Kugelbett-Technik nutzen die Naturgesetze nicht nur für Energie sondern auch zum Schutz.

Die Nutzwärme ist mit bis 950°C fast doppelt so hoch wie bei herkömmlichen Reaktoren. Die oberste Wärme wird über Heliumgas zur Hydrierfabrik transportiert. Ab 550°C nutzt man sie dann zur Stromerzeugung mit Turbinen, den Rest evtl. als Stadt-Fernheizung - dreifacher Nutzen.

2.2 technisch-wirtschaftliche Sonderstellung

Kugelbettreaktoren sind schon in kleinen Einheiten wirtschaftlich, weil sie weniger Schutzbauten erfordern. Schon Prof. Schulten sagte damals voraus:

Luft- oder Wassereinbruch sind wegen der „Ein-Behälter“ Konzeption als Gefahr praktisch auszuschließen.

Bei Helium als Kühl-Gas kann man evtl. auf einen Zwischenkreislauf verzichten. Man vermeidet dadurch weitere Schwachstellen und erhöht den Wirkungsgrad.

Verbrauchte Kugeln werden im laufenden Betrieb unten abgezogen, vermessen und ggf. recycelt. Das ergibt vier Vorteile:

das Aufladen mit übergroßem Brennstoffvorrat