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Potenziale zur Erzeugung von Biomasse aus Mikroalgen in Europa unter besonderer Berücksichtigung der Flächen- und CO2-Verfügbarkeit

Potenziale zur Erzeugung von Biomasse aus Mikroalgen in Europa unter besonderer Berücksichtigung der Flächen- und CO2-Verfügbarkeit
Projektteam:

Skarka, Johannes (Dissertation)

Starttermin:

2007

Endtermin:

2015

Forschungsbereich:

Energie - Ressourcen, Technologien, Systeme

Projektbeschreibung

Auf der Suche nach umweltvertäglichen Energieträgern stehen Mikroalgen in jüngster Zeit verstärkt im Mittelpunkt des Interesses. Mikroalgen können in technischen Systemen auf Flächen kultiviert werden, die nicht für die Nahrungsmittelproduktion geeignet sind. Gegenüber anderen biomassebasierten Energieträgern weisen sie daher neben ihrer hohen Flächenerträge einen entscheidenden Vorteil auf, da sie helfen könnten, Flächennutzungskonflikte zu entschärfen. Um die möglichen hohen Flächenerträge erzielen zu können, benötigen Mikroalgen CO2 in ausreichend hohen Konzentrationen. Daher bietet sich die Möglichkeit CO2-Ströme aus Industrieanlagen und Kraftwerken zu nutzen. Da jedoch Mikroalgen-Produktionsanlagen und CO2-Quellen sich nur selten am gleichen Standort befinden, hängen Potenzial und Kosten von der räumlichen Verteilung von Algenstandorten und CO2-Quellen ab.

Vor diesem Hintergrund wird ein GIS-Modell entwickelt, welches es ermöglicht, das Biomassepotenzial aus Mikroalgen zu bestimmten Bereitstellungskosten zu ermitteln. Geeignete Mikroalgenstandorte werden mit Hilfe von Landnutzungsdaten, Daten zu Schutzgebieten und Geländedaten bestimmt. Der Algenbiomasseertrag und der damit verbundene CO2-Bedarf auf diesen Standorten werden über die Globalstrahlung und verschiedene Temperaturindikatoren berechnet. Abhängig von den Standortparametern werden zunächst die Biomassekosten ohne die Kosten für CO2 bestimmt. Letztere werden mit Hilfe techno-ökonomischer Modelle zu CO2-Abscheidung und CO2-Transport ausgehend von der Entfernung zwischen Algenstandort und CO2-Quelle und dem Typ der CO2-Quelle ermittelt. Über einen Optimierungsalgorithmus werden die kostengünstigsten Quelle-Standort-Relationen bestimmt. Daraus ergibt sich dann in der Summe ein räumlich aufgelöstes Algenbiomassepotenzial zu bestimmten Kosten.

Das entwickelte Modell und die erarbeitete Datenbasis kommen mit Anpassungen im Projekt Energetic Algae zur weiteren Anwendung.

Dissertations-Publikation:

Skarka, J.
Potenziale zur Erzeugung von Biomasse aus Mikroalgen in Europa unter besonderer Berücksichtigung der Flächen- und CO2-Verfügbarkeit - Dissertation. Karlsruhe: Karlsruher Institut für Technologie (KIT) 2015
Abstract deutsch/htm

Publikationen

Skarka, J.; Rösch, Chr.; Posten, C.
Microalgal biomass for biofuels in Europe - production potential with regard to land and CO2 availability. Posterpräsentation auf der 1st International Conference on Algal Biomass, Biofuels & Bioproducts im Westin Hotel St. Louis. St. Louis, Missouri, USA, 17.-20.07.2011

Skarka, J.; Rösch, Chr.; Posten, C.
The potential of energy production from microalgae in Europe with particular reference to land and CO2 availability. Vortrag auf der 19th European Biomass Conference and Exhibition. Berlin, 06.-10.06.2011

Administrative Daten

Referent: Prof. Dr.-Ing. Clemens Posten
Koreferent: Dr. Christine Rösch
Bezugnehmende Projekte: Energetic Algae
Doktoranden bei ITAS: siehe Promovieren am ITAS

Kontakt

Dr.-Ing. Johannes Skarka
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS)
Postfach 3640
76021 Karlsruhe