Stand der europaweiten energetischen Nutzung von Halmgütern

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1 Deutsches BiomasseForschungsZentrum Stand der europaweiten energetischen Nutzung von Halmgütern Daniela Thrän Kitty Stecher 2. Internationale Fachtagung Strohenergie Berlin, Deutsches BiomasseForschungsZentrum, Torgauer Str. 116, D Leipzig,

2 Gliederung 1 Hintergrund 2 Europapolitische Rahmenbedingungen 3 Potenzialbetrachtungen 4 Nutzungspfade und -konzepte 5 Zusammenfassung 2

3 Hintergrund Vorteile der Nutzung von Reststoffen: Keine zusätzliche Flächeninanspruchnahme Keine negativen Umweltwirkungen durch Landnutzungsänderungen Keine Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion ABER hohe Unsicherheit in Bezug auf: Verfügbare Mengen an Reststoffen (Potenziale) Ökologische Risiken der Reststoffnutzung Ökonomisches Potenzial (Logistikketten) 3

4 Europapolitische Rahmenbedingungen Aktionsplan für Biomasse (KOM(2005)628): Verringerung des Energiebedarfs Intensivere Nutzung erneuerbarer Energiequellen Diversifizierung der Energiequellen Ausbau der internationalen Zusammenarbeit Umsetzung in nationale und bindende Biomasse- Aktionspläne bisher nur in Deutschland, Großbritannien und den Niederlanden 4

5 Europapolitische Rahmenbedingungen Erneuerbare-Energien-Richtlinie 2009/28/EG: Konkrete Zielvorgaben für Anteil EE 2020 Erstellung nationaler Aktionspläne (NREAPs) für erneuerbare Energien zur Umsetzung der nationalen Gesamtziele der Mitgliedstaaten Besondere Bedeutung für Reststoffe: Doppelgewichtung von Biokraftstoffen für Reststoffe und Abfall (Artikel 21(2)) Keine politischen Zielgrößen speziell für die energetische Nutzung von Halmgütern auf europäischer Ebene 5

6 Potenzialbetrachtungen Definitionen Theoretisches Potenzial Technisches Potenzial (techn. Rohstoff- sowie Brennstoffpotenzial) Wirtschaftliches Potenzial Erschließbares Potenzial Quelle: Kaltschmitt u.a.: Energie aus Biomasse,

7 Potenzialbetrachtungen Globale Strohpotenziale Strohpotenziale: (Deutschland: 2011) Europa (ohne Russland) ~1 EJ/a Frankreich: ~0,22 EJ/a Deutschland ~0,14 EJ/a Asien ~6,7 EJ/a China: ~2,6 EJ/a Indien: ~1,6 EJ/a Nord-/Mittelamerika ~2,2 EJ/a USA: ~1,6 EJ/a Mexico: ~0,3 EJ/a Südamerika ~1,8 EJ/a Brasilien: ~1,1 EJ/a Argentinien: ~0,4 EJ/a Quelle: Afrika ~1,2 EJ/a Nigeria: ~0,25 EJ/a Ägypten: ~0,15 EJ/a Südafrika: 0,13 EJ/a Ozeanien ~0,15 EJ/a Australien: 0,15 EJ/a Globale und regionale Verteilung von Biomassepotenzialen, BMVBS-Online-Publikation, Nr. 27/2010 Basisinformationen für eine nachhaltige Nutzung landwirtschaftlicher Reststoffe zur Bioenergiebereitstellung, BMU-Projekt,

8 Potenzialbetrachtungen Strohpotenziale in Europa Bisher gibt es nur sehr wenige Untersuchungen zur Strohverfügbarkeit auf EU-Ebene. Die errechneten Strohpotenziale variieren zwischen 820 und PJ/Jahr. 8

9 Potenzialbetrachtungen Strohpotenziale in Europa Quelle: Globale und regionale Verteilung von Biomassepotenzialen, BMVBS-Online-Publikation, Nr. 27/2010 Basisinformationen für eine nachhaltige Nutzung landwirtschaftlicher Reststoffe zur Bioenergiebereitstellung, BMU-Projekt,

10 Potenzialbetrachtungen Strohpotenziale in Europa Anteil von Weizenstroh: ~40% Quelle: Globale und regionale Verteilung von Biomassepotenzialen, BMVBS-Online-Publikation, Nr. 27/

11 Potenzialbetrachtungen Erschließbares Strohaufkommen Begrenzende Faktoren für die Verfügbarkeit von Stroh: Konkurrierende Nutzungen Wachstumsbedingungen (Klima- und Standortbedingungen) Technische Restriktionen Räumliche Verteilung der Anbaugebiete (Brennstofflogistik) Erschließbares Aufkommen kann deutlich unter dem technischen Strohpotenzial liegen 11

12 Potenzialbetrachtungen Stroheinsatz und Erschließung des Potenzials 78 Erschließung des technischen Potenzials (%) Abnehmendes Energiestrohpotenzial Quelle: DBFZ, 2012 Stroheinsatz (PJ/Jahr) 12

13 Potenzialbetrachtungen Energetische Nutzung von Stroh in Europa Quelle: DBFZ,

14 Nutzungspfade und -konzepte Heterogenes Bild der energetischen Nutzung von Halmgütern in Europa Produktion von Bioenergie auf der Basis von Stroh nur in einigen europäischen Ländern Vorreiterrolle Dänemarks Umsetzung durch gesetzliche Rahmenbedingungen, Förderprogramme und Emissionsbestimmungen ermöglicht Insgesamt ist jedoch eine positive Entwicklung in den Märkten zu verzeichnen 14

15 Nutzungspfade und -konzepte Wärme und Strom (Heiz)kraftwerke (inkl. Mitverbrennung) Heizwerke Leistungsgröße 300 kw th bis zu mehreren MW th Mitverbrennung in Kraftwerken fossiler Brennstoffe Häcksel- oder Ballenfeuerung Einsatz von Pellets Einsatz von Pellets Schwerpunkte in Dänemark und UK Unterer Leistungsbereich: Häcksel- oder Ballenfeuerung Schwerpunkte: Dänemark, Polen, Ungarn Deutschland: Erste Biogasanlage auf der Basis von Getreidestroh Einsatzgebiete Ländliche Regionen (landwirtschaftliche Betriebe) Nah- und Fernwärmenetze 15

16 Nutzungspfade und -konzepte Kraftstoffe Produktion von Ethanol auf der Basis von Stroh Anlage Rohstoff Kapazität Stand der Technik Inbicon, Kalundborg, Dänemark Weizenstroh 4300 t/jahr Demonstration BCyL, Abengoa, Babilafuente, Spanien Weizenstroh, Maisstroh 4000 t/jahr Demonstration SEKAB, Örnsköldsvik, Schweden Holz (Stroh und Bagasse möglich) 80 t/jahr Pilot Mossi & Ghisolfi, Rivalta, Italien Mais- und Weizenstroh 50 t/jahr Pilot BioGasol, Ballerup, Dänemark Weizen- und Roggenstroh, Holz 10 t/jahr Pilot Südchemie, München, Deutschland Stroh Bis 2 t/jahr Pilot Inbicon, Fredericia, Dänemark Weizenstroh, Bagasse, Maisstroh 100 bis 1000 kg/std. Pilot 16

17 Nutzungspfade und -konzepte Kraftstoffe Produktion von Bio-SNG Produktion auf Basis von Hackschnitzeln (Bau kommerzielle Anlage in Schweden) Anteiliger Einsatz von Stroh in sehr kleinen Mengen wird erprobt (Pellets) Produktion von BTL-Kraftstoffen z.b. DME, FT-Diesel, Biomethanol Installierte Pilot- und Demonstrationsanlagen auf Basis von Wald- und Industrierestholz Nutzung von Stroh noch in einer frühen Entwicklungsphase 17

18 Nutzungspfade und -konzepte Best-Practise Beispiele Nutzung von Strohpellets und Getreideausputz in Dänemark Stroh und Getreideausputz aus Lolland (Dänemark) und umliegenden Inseln Einzugsgebiet max. Radius von 140 km Pelletproduktionsanlage Køge Biopellet Factory : Ringmatrizenpressen mit Kapazität von t/a Strohpellets 45 km außerhalb Kopenhagens am Køge Hafen, Pellets nach Kopenhagen verschifft Nutzung in Amager Heizkraftwerk (88 MW el und 331 MW th) Rohmaterial Stroh Getreideausputz Heizwert, MJ/kg 14,5 16,5 Schüttdichte, kg/m³ Aschegehalt, Ma.-% Ascheschmelztemperatur, C 18

19 Nutzungspfade und -konzepte Best-Practise Beispiele Nutzung von Schilfgraspellets in Schweden Anbau von ca. 70 ha Schilfgras auf der schwedischen Låttra Farm Kapazität: t Briketts pro Jahr Energetische Nutzung zu 15% in privaten Haushalten und zu 85% Verfeuerung in größeren Anlagen U.a. Verbrennung der Schilfgrasbriketts in Ökna Schule (Heizanlage: ca MWh Wärme pro Jahr) Größte Herausforderungen: Optimierung der Aschausbringung und die Reduktion der Korrosion Rohmaterial Brennstoffeigenschaften Schilfgras Heizwert, MJ/kg TM 17,5 Aschegehalt, Ma.-% 5,9 Ascheschmelztemperatur, C

20 Zusammenfassung Hohe Potenziale der energetischen Nutzung von Halmgütern in Europa Halmgutartige Biomasse kann einen entscheidenden Beitrag zur Deckung des Energiebedarfs leisten Trotz steigenden Einsatzes von Stroh für energetische Zwecke sind große Mengen noch ungenutzt Weitere Entwicklungen und Optimierungen im Bereich der Anlagentechnik erforderlich Notwendigkeit zur Schaffung einheitlicher energie- und umweltpolitischer Vorgaben 20

21 Vielen Dank! Deutsches BiomasseForschungsZentrum ggmbh/ Helmholtzzentrum für Umweltforschung GmbH Torgauer Straße 116 D Leipzig Prof. Dr.-Ing. Daniela Thrän Tel. +49 (0) Fax +49 (0)