Ökologische Leitplanken für Energie aus Biomasse unter besonderer Berücksichtigung von Biogas. A. Heißenhuber. TU München - Weihenstephan

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1 Technische Universität München Ökologische Leitplanken für Energie aus Biomasse unter besonderer Berücksichtigung von Biogas A. Heißenhuber TU München - Weihenstephan Berlin, den 02. Dezember 2014

2 Gliederung Konzept der nachhaltigen Intensivierung Ökologische Leitplanken Nachhaltigkeit umfassend gesehen Fazit

3 Der Rahmen nachhaltiger Intensivierung Pflanzen- und Tierproduktion Produktivität Ökologische Definition Emissionsreduktion Umwelt Verhinderung & Kontrolle von Umweltbelastung Natürliche Ressourcen, Biodiversitätsschutz & Landnutzungsrahmenbedingungen Holistische Definition Rahmenbedingungen des Tierwohls Nachfragemanagement Nachhaltige Ernährung Ethische Akzeptanz Soziale Standards Rahmenbedingungen der Ernährungssicherung Preise 3 Quelle: nach Garnett & Godfray 2012

4 Begriffsdefinition Nachhaltige Intensivierung Eine Form der landwirtschaftlichen Produktion, mit der Ertragssteigerungen erreicht werden können ohne negative Effekte für die Umwelt zu verursachen und ohne zusätzliche Fläche in Kultur zu nehmen Quelle: The Royal Society London,

5 FAO Food Price Index Preisindex (Basis ) Fleisch Milchprodukte Getreide Öle und Fette Zucker Gründe: Bioenergie neue Ernährungsgewohnheiten schlechte Ernten Spekulationen? Quelle: eigene Darstellung nach FAOSTAT 5

6 Zahl der undernourished people Technische Universität München Quelle: FAO undernourished: fehlernährt, mangelernährt, unterernährt

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8 Primär- und Endenergiegehalt verschiedener Kulturen 300 GJ/ha l HÄ l HÄ l HÄ l BÄ l BÄ l DÄ l DÄ l HÄ 0 Korn + Stroh Ethanol + Wärme Rübe Ethanol Rapskorn + Stroh RME + Wärme Silage Biogas Strom + Wärme Holz BtL, Strom, Dampf Hackschnitzel Wärme Korn + Stroh Wärme Weizen Zuckerrübe Raps Mais Pappel Pappel Weizen BÄ: Benzinäquivalent, DÄ: Dieseläquivalent, HÄ: Heizöläquivalent Weizenkorn: 7,7 t/ha, Rapssaat 3,5 t/ha, Mais: 45 t/ha, Zuckerrübe: 60 t/ha, Pappel: 10 t atro /ha 8

9 60 50 Technische Universität München ct/kwh Stromvergütung für erneuerbare Energien EEG 2004 EEG 2009 EEG 2012 EEG ) 3) 4) 3) 5) 6) 10 1) 2) 0 Photovoltaik (Dach) kw Photovoltaik (Freiflächen) Biogas bis 150 kw Geothermie Windenergie (Festland) Windenergie (Offshore) Wasserkraft 1) bis 40 kw 2) nicht mehr für Ackerflächen vorgesehen 3) Nawaro - Bonus 4) Gülle - Bonus 5) Mittel aus Rohstoffvergütungsklassen I und II 6) nur für Gülleanlagen bis 75 kw Datengrundlage: EEG 2004, EEG 2009, EEG 2012, EEG 2014

10 Gliederung Konzept der nachhaltigen Intensivierung Ökologische Leitplanken Nachhaltigkeit umfassend gesehen Fazit

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12 Ressourcen Fläche bzw. Boden Wasser Klima Biodiversität Landschaft 12

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14 Vergleich von Biogas und Photovoltaik

15 Flächenkonkurrenz Aschaffenburg ") Würzburg Schweinfurt Bamberg Erlangen Fürth "/ Nürnberg Bayernkarte Hof Bayreuth Ingolstadt ") Regensburg Tierhaltung und Biogasproduktion in Bayern Biogas 1 Dot = 1 Bayernkarte Biogasanlage ANLAGENZAH Tierhaltung Großvieheinheiten je Hektar <0,5 0, ,5 1,5-2 >2 Datengrundlage: eigene Berechnungen ") Augsburg Landshut Kempten "/ München Bearbeiter: Dipl.-Ing agr. (Univ.) Stefan Rauh Lehrstuhl für Wirtschaftslehre des Landbaues Wissenschaftszentrum Weihenstephan Auftraggeber: Bayerisches Staatsministerium für Landwirtschaft und Forsten Maßstab: 1: ,

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17 Bodenabschwemmungen im Frühjahr Winterweizen Mais Ende Mai Kolloquienreihe der LfL 2013/14, Brandhuber / Kistler 17 Institut für Ökologischen Landbau, Bodenkultur und Ressourcenschutz

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19 Bodenerosion in Deutschland (Mecklenburg-Vorpommern) Fläche mit ca. 500 x 250 m (12,5 ha) Niederschlagsmenge: zwischen 50 und 70 mm in 24 Std. (am ) Fruchtart Mais mit cm Wuchshöhe bei ausgetrocknetem Boden

20 Kulturen mit Erosionsschäden Erosionsschaden: erheblich Zeitraum: Mai + Juni 4240 Feldstücke deutlich gering kein Kolloquienreihe der LfL 2013/14, Brandhuber / Kistler 20 Institut für Ökologischen Landbau, Bodenkultur und Ressourcenschutz

21 Kulturen mit Erosionsschäden Die mit Abstand meisten Erosionsschäden gehen auf Maisanbau in Hanglagen zurück. Winterungen sind gar nicht, frühe Sommerkulturen kaum von Erosionsschäden betroffen. Zeitraum: Mai + Juni 4240 Feldstücke Kolloquienreihe der LfL 2013/14, Brandhuber / Kistler 21 Institut für Ökologischen Landbau, Bodenkultur und Ressourcenschutz

22 Hanglänge Zeitraum: Mai + Juni, alle Maisflächen Erosionsschaden: erheblich deutlich gering kein Kolloquienreihe der LfL 2013/14, Brandhuber / Kistler 22 Institut für Ökologischen Landbau, Bodenkultur und Ressourcenschutz

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25 Ausgestaltung der Direktzahlungen nach 2014 Greening, 30 % der 1. Säule o Mindestens drei Kulturen (je 5 bis 70 % Anteil) o Umbruchverbot für Dauergrünland o 5 % ökologische Ausgleichsfläche 25

26 Bilanzierung der Nährstoffflüsse Futter Viehhaltung Nährstoffakkumulation Nährstoffzufuhr Ackerbau Pflanzen für Nahrungsmittel Mensch 26

27 Nährstoffakkumulation Aschaffenburg ") Würzburg Schweinfurt Bamberg Erlangen Fürth "/ Nürnberg Bayernkarte Hof Bayreuth Ingolstadt ") Regensburg Tierhaltung und Biogasproduktion in Bayern Biogas 1 Dot = 1 Bayernkarte Biogasanlage ANLAGENZAH Tierhaltung Großvieheinheiten je Hektar <0,5 0, ,5 1,5-2 >2 Datengrundlage: eigene Berechnungen ") Augsburg Landshut Kempten "/ München Bearbeiter: Dipl.-Ing agr. (Univ.) Stefan Rauh Lehrstuhl für Wirtschaftslehre des Landbaues Wissenschaftszentrum Weihenstephan Auftraggeber: Bayerisches Staatsministerium für Landwirtschaft und Forsten Maßstab: 1: ,

28 Vechta 204 kg/ha Braunschweig 3 kg/ha Dr. H.H. Kowalewsky

29 Transportwürdigkeit Transport- Wert gut in /t Entfernung Transportkosten LKW in /t 1 t Mineraldünger t Getreide t Maissilage 35 1 t Hühnertr.kot 25 1 t Putenmist 20 1 t Schweinegülle 3 50 km 6, km 11, km 15, km 19, km 23, km 28,10 Ladung = 26 t Stundensatz 70 Dr. H.H. Kowalewsky

30 Technische Universität München CO 2 -Vermeidungskosten bei Bioenergielinien Max aus anderen Studien Min aus anderen Studien Eigene Berechnungen /t CO 2äq Hack- Heizung Heizung Biogas/ Gülle (Strom & Biogas (Strom) Biogas (Strom & Wärme) Biogas schnitzel- Getreide- (Einspeisung) Hack- HKW Stroh schnitzel- Co-Verbrennung Hackschnitzel Co-Ver- Ethanol (Weizen) Biogas Biodiesel (Kraftstoff) Wärme) brennung Wärme Strom & KWK Kraftstoffe Quelle: Eigene Berechnungen, ergänzt nach Quirin et al. (2004), Specht (2003), Schmitz (2006), Leible et al. (2007), Weiske et al. (2007), Kalies et al. (2007), JCR (2007), Zah et al. (2007); in: Wissenschaftlicher Beirat Agrarpolitik beim BMELV (2007): Nutzung von Biomasse zur Energiegewinnung Empfehlungen an die Politik.

31 Gliederung Konzept der nachhaltigen Intensivierung Ökologische Leitplanken Nachhaltigkeit umfassend gesehen Fazit

32 Technische Universität München Standardeinsparung bei Treibhausgasemissionen 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 52% Mindestforderungen ab 2017 für Neuanlangen: 60% 56% (inkl. Gutschriften) 47% 62% 71% Verarbeitung ohne Methanemissionen 38% 75% 57% 85% Mindestanforderung ab 2017: 50% Mindestanforderung seit 2010: 35% 93% 20% 16% 10% 19% 0% Ethanol aus Zuckerrüben Ethanol aus Zuckerrüben m.gutschrift Ethanol aus Weizen (Braunkohle) Ethanol aus Weizen (Erdgas) Ethanol aus Weizen mit Gutschrift Ethanol aus Zuckerrohr Biodiesel aus Raps Biodiesel aus Palmöl Rapsöl Ethanol aus Weizenstroh BTL aus Kulturholz Als Gutschriften wurden verwendet: Ersatz des Futtermittels Sojaschrot durch Vinasse bei Zuckerrüben und DDGS bei Weizen

33 Anbaufläche Palmöl in 1000 Hektar Landnutzungsänderung: Ausdehnung der Palmölplantagen Malaysia Indonesien Quellen: FAOSTAT-Agriculture 33

34 Indirekte Landnutzungsänderung (ILUC) 1 ha Weizen 80 dt/ha MJ GE/ha 970 kg XP/ha Reduzierung des Verbrauchs 25 dt DDGS 900 kg XP/ha MJ GE/ha Ethanol 3200 l/ha MJ GE/ha Intensivierung Sojaöl: 6 dt MJ GE/ha Biodiesel ertrag: 640 l/ha Sojaschrot: 24 dt MJ GE/ha kg XP/ha Fehlbedarf 55 dt Getreide bzw MJ GE Brachenutzung 1 ha Soja 30 dt/ha Urwaldrodung MJ GE/ha kg XP/ha

35 Gliederung Konzept der nachhaltigen Intensivierung Ökologische Leitplanken Nachhaltigkeit umfassend gesehen Fazit

36 Fazit Ökologische Leitplanken gelten generell (Nahrung und Energie) Defizite in den Regeln und in der Einhaltung beseitigen Bestehende Biogasanlagen optimieren, nicht als Grundlast fahren ILUC gilt auch für Biogas Nachhaltigkeit umfassend betrachten Zur Energiegewinnung vermehrt Reststoffe einsetzen Langfristig Energie ohne Nahrungskonkurrenz erzeugen 36