Nachhaltige energetische Nutzung von Biomasse: Nationale Potenziale und regionale Umsetzung

Transkript

1 energetische Nutzung von : Nationale Potenziale und regionale Umsetzung Uwe R. Fritsche Koordinator Bereich Energie & Klimaschutz Öko-Institut, Büro Darmstadt Beitrag zum 2. Aachener Anwenderforum Bioenergie Nutzung in Stadt und Region, Eurosolar, April 2005 Forschungspartner Fraunhofer Institut UMSICHT Institut für Energetik und Umwelt Institut für Energie- und Umweltforschung Institut für ZukunftsEnergieSysteme Technische Universität Braunschweig Technische Universität München Gutachten Naturschutz Gutachten Kostendaten gefördert vom 1

2 Überblick Vier Fragen zur : 1. Wie sinnvoll nutzbar (Technologien)? 2. Wie viel nachhaltig verfügbar (Potenziale) 3. Wann nutzbar, welche Effekte (Szenarien)? 4. Wie umsetzen (Politik)? Projekt gibt Antworten für Deutschland. Systemgrenzen Landwirtschaft Forstwirtschaft Biogas aus Gülle + Kosubstraten, Getreide- Reststroh, Grasschnitt, Anbaubiomasse Lebensmittelindustrie Biogas aus Abwasserreinigung und Kosubstraten, feste Biobrennstoffe biogene Fraktionen aus der Abfallwirtschaft inkl. Haus-/Gewerbemüll Deponie- und Klärgas, Biogas aus org. Fraktion, Klärschlamm, Altholz Holz-, Papier- Pappe-, Möbel- Industrie Sägespäne, Hackschnitzel, Pellets Rest- und Schwachholz: Hackschnitzel, Pellets Energiewirtschaft aufbereitete Bioenergie- Stoffströme energetisch nutzbare biogene Stoffströme 2

3 Stoffstromanalyse Angebots - seite Erdöl, Ergas, Kohle, Uran, Erneuerbare (o. ) Feuchtgut, KUP, Miscanthus, Raps, Weizen... Deponie- und Klärgas, Biomüll, Gülle, Zoomasse Restholz, Reststroh Modellierte Richtung der Stoff- und Energieflüsse Nachfrage - seite Umwandlung : Aufbereitung, Raffinerie usw. Kraftwerke, KWK- Systeme, Kessel, Heizung usw. Transport : Zug, Lkw... Energiebedarf : Strom, Wärme, Kraftstoffe Umwandlung : Fermenter, Vergaser, Pelletierung usw. Bio-Kraft/ Heizkraftwerke, Bio-Heizungen, Bio-Kraftstoffe Herstellung Anlagen Beschäftigungsbilanz Prozess direkt indirekt* Anbau/Ernte Transport Aufbereitung, Verarbeitung IOT Stat. Bundesamt Transport Nutzung Herstellung Prozesse * = über Investitionskosten; Betriebskosten vernachlässigt Modellierung in GEMIS 4.2 3

4 Stoffstrom-Datenbank GEMIS Energie Rohstoffe Transport Prozesse & Lebenswege Technologiedaten Umweltdaten Kostendaten Beschäftigte Metadaten Technologievergleiche Auswahl Zukunftstechnologien für Szenarien -Technologien Ergebnisbeispiele zur Technologieanalyse (Kosten, Beschäftigte, Emissionen) für die Jahre 2010 und 2030 technologiespezifische Lernkurven einbezogen (Investitionskosten, Effizienz, Emissionen) Mehr ökobilanzielle Daten für Strom, Wärme + Kraftstoffe über GEMIS verfügbar 4

5 Strom aus Biogas Kosten Beschäft. CO 2-Äq. SO 2-Äq. c/kwh el Pers./TWh el g/kwh el fossile Referenzsysteme Gas-GuD-KW 4,9 5, ,4 Importkohle-KW 5,0 4, ,4 Biogas R+S-300-BHKW-25 14,0 10, ,5 R+S-300-BHKW ,7 8, ,4 R+S-300-BHKW ,0 7, ,4 R+S-1500-BHKW-200 7,8 5, ,4 R+S-1500-BHKW-500 6,9 4, ,3 R+S-1500-BHKW ,6 4, ,2 nur-biomüll-1500-bhkw-500 8,1 5, ,7 nur-gülle-1500-bhkw-500 9,6 8, ,1 BuL-4000-BHKW-500 3,5 2, ,6 RuM-1500-BHKW ,5 15, ,9 RuM-öko-1500-BHKW ,0 19, ,2 Feuchtgut-BHKW ,2 7, ,6 Angaben für 7% Kapitalzins (real), KWK-Systeme inkl. Wärmegutschrift Biogasanlagen ohne Bonus für reduzierte CH 4 /N 2 O-Emissionen der Gülle Bio-Wärme (ohne KWK) Kosten Beschäft. CO 2 -Äq. SO 2 -Äq. Brennstoff/System c/kwh th Pers./TWh th g/kwh th Erdgas 10 kw 10,2 11, ,36 Heizöl 10 kw 10,6 11, ,42 Restholz HS-Hzg 10 kw 7,6 7, ,49 HS-Hzg 50 kw 6,1 6, ,48 Holz-Pellet-Hzg 10 kw 11,3 11, ,44 Holz-Pellet-Hzg 50 kw 10,9 11, ,43 Holz-Pellet-HW 0,5 MW + Netz 8,3 8, ,43 HS-HW 1 MW mit Netz 5,3 5, ,44 HS-HW 5 MW mit Netz 5,4 4, ,42 Stroh/Getreide Stroh-Vergaser-Hzg 5,9 6, ,62 Stroh-Ballen HW 7,7 7, ,77 Getreide-Hzg 12,4 12, ,82 KUP-Pappel/Miscanthus KUP-Pellet-Hzg 10 kw 13,7 14, ,59 KUP-Pellet-Hzg 50 kw 13,2 13, ,58 KUP-Pellet-HW 0,5 MW + Netz 10,8 11, ,60 KUP-HW 1 MW mit Netz 6,9 7, ,58 KUP-HW 5 MW mit Netz 6,7 7, ,57 Miscanthus-HW 1 MW + Netz 6,4 6, ,47 Miscanthus-HW 5 MW + Netz 7,0 7, ,03 HS= Hackschnitzel; Hzg= Heizung; HW= Heizwerk; KUP= Kurzumtriebsplantage 5

6 Mehr als Technik: Szenarien Stoffstrommodell für Szenarien künftiger nutzung inkl. Potenziale daraus abgeleitet Handlungsempfehlungen zur verstärkten energetischen nutzung -Potenziale Modellgestützte Analyse für das Potenzial aus Land- und Forstwirtschaft (Reststoffe & Anbau, Waldrest-, Schwachholz, Stroh) Einzelanalysen für biogene Abfälle (Altholz, Industrierestholz, Deponie-/Klärgas, Klärschlamm, Biomüll) Einbeziehung externer Größen Naturschutz- und Umwelt-Restriktionen Bevölkerungsdynamik 6

7 Potenziale Bio-Reststoffe Wald- und Industrieholz Abfall- und Altholz Klärschlamm, Zoomasse Stroh Biogas Deponie- und Klärgas 700 Energiepotenziale aus -Reststoffen, PJ/a Szenarien: Bio-Anbau Referenz () wie Enquete; Trendfortschreibung + Atomausstieg Umwelt () Effizienzsteigerung, ökologische und Naturschutz- Restriktionen für Biopotenziale () wie aber weniger Potenzialrestriktionen; maximales nachhaltiges -Angebot Nachhaltig (NH) Mix aus +, Beschäftigung wichtig 7

8 Szenario-Annahmen, und NH jeweils 20% Ökoanbau für Lebensmittel (30% bis 2030) Entwicklung bei Bevölkerung, Nahrungsmittel, Landwirtschaft (Erträge, Im- und Export) Flächenverzehr durch Siedlung + Verkehr Flächen für Naturschutz + ökologische Restriktionen (Waldrestholz, Stroh) variieren Ermittlung Flächenpotenzial Lebensmittel Nachfrage: -Bevölkerung -Nachfrage Modelle: HEKTOR, AUGIAS & co. -Flächenbedarf Abzüge -Flächenverbrauch -Kompensation -Naturschutz Flächenpotenzial für Energiepflanzenbau Potenzial für Reststoffe: Gülle, Getreidestroh, ZR+K-Kraut 8

9 Potenziale Bio-Anbau Primärenergie in PJ/a ELT MASSE (Daten für Anbau-Modell-Mix; Szenarien variieren Anbau) Potenziale 1450 PJ 250 PJ 250 PJ 88 % direkt aus Land und Forst Summe: rund 2000 PJ Primärenergie! 9

10 Szenarien: Primärenergie Primärenergie in PJ/a Effizienz! Regenerative o. Bio Erdgas Erdöl Braunkohle Steinkohle Uran NH NH NH Angaben inkl. Auslandsanteile (Vorketten) Primärenergie von RE über Wirkungsgradansatz Bioenergie PJ Primärenergie Weizen, Mais-GP Ölpflanzen KUP-Holz, Miscanthus Feuchtgut (Biogas) sonstige Reststoffe Org. Hausmüll + Gülle Stroh Altholz Restholz (Wald, Industrie)

11 Empfehlungen (1) energetische nutzung mit Umwelt- und Naturschutz vereinbar (Synergien) EEG: Bonus für innovative Verfahren + reine wichtig; für NaWaRo wenig Anreiz Wärme: Förderung Netze, Beteiligung Gas-VU; Heizöl-Handel: Pellets! Energiepflanzen: Anreize für Mehrjährige (insb. Erosionsschutz); Umsetzung Naturschutz: Länder! Verkehr: BtL interessant, Daten unsicher, Potenzial begrenzt; Biogas berücksichtigen (Einspeisung, GtL); Steuerbefreiung langfristig reduzierbar Prüfen: nachhaltige Importe (EU-25; Brasilien ) Mehr Informationen Broschüre, Infoblätter, Endbericht und Software kostenlos im Internet unter /service/bio Endbericht als Buch mit CDROM bei BMU! Bioenergie-Technikdaten (Umwelt, Kosten) unter 11

12 Projekt BioRegio : Strategien zur nachhaltigen energetischen Nutzung von in ausgwählten Modellregionen Institut für ZukunftsEnergieSysteme, Saarbrücken - Federführung - Öko-Institut Freiburg / Darmstadt / Berlin Fraunhofer Institut UMSICHT, Oberhausen Institut für Energetik und Umwelt ggmbh, Leipzig Institut für angewandtes Stoffstrommanagement, Birkenfeld gefördert durch Region 3: Emscher-Lippe Region 6: Kiel-Eckernförde- Rendsburg-Neumünster KERN (Planung) Regionen in BioRegio Region 4: Rügen, Ostvorpommern (inkl. Usedom), Greifswald Region 1: Naturpark Saar-Hunsrück Region 5: Mittelsachsen Region 2: Südlicher Oberrhein 12

13 Zielausrichtung BioRegio Anpassung Werkzeuge für regionale Anwendungen ( Akteure, Entscheidungsträger) Erweiterung um regionale Wertschöpfung Ermittlung regionaler Potenziale von Regionale Nutzungsstrategien unter Berücksichtigung innovativer Technologien Umsetzung von Leuchtturm -Projekten Übertragbarkeit methodischer und strategischer Abläufe auf andere Regionen Kooperation international (Baltic21, FR/CH Mehr Informationen Infoblatt Daten zu Regionen, Partnern usw. monatliches update Berichte und Veranstaltungen im Internet unter 13