Nachhaltigkeit der Biomassenutzung

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Bernt Steinmann
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1 Deutsches BiomasseForschungsZentrum Nachhaltigkeit der Biomassenutzung Nachhaltiges Bauen und Energieeffizienz Hochschule Mittweida, 27.Oktober 2011 Katja Oehmichen, Stefan Majer, André Brosowski Deutsches BiomasseForschungsZentrum, Torgauer Str. 116, D Leipzig,

2 Agenda Einleitung Nachhaltige Biomassenutzung Steuerung der energetischen Biomassenutzung Fazit 2

People (Billion) People (Billion) Einleitung die Herausforderung Der globale Energiebedarf wächst in allen verfügbaren Energieszenarien Der Energiesektor ist der Hauptverursacher von

3 People (Billion) People (Billion) Einleitung die Herausforderung Der globale Energiebedarf wächst in allen verfügbaren Energieszenarien Der Energiesektor ist der Hauptverursacher von Klimagasemissionen , ,0 8, , ,0 5, ,0 3, ,0 1, ,0 Energienachfrage Population (medium variant) Reference scenario People (Billion) ,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 Treibhausgasemissionen in Deutschland nach Quellkategorien People (Billion) Source: EREC/Greenpeace (2007) Müll Landnutzungsänderung und Forstwirtschaft Lösungsmittel und andere Produktverwendungen Industrieprozesse Quelle: Greenpeace Landwirtschaft Quelle: BMWI 2010, nach UBA Energie 3

Prozent Einleitung Erneuerbare Energien, Stand Juli 2011 40 35 30 Erneuerbare Energien im Überblick Stand Juli 2011 35 % Biomasse 2010 70 % Endenergieverbrauch 32 % Strom 92 % Wärme 100 % Kraftstoff

4 Prozent Einleitung Erneuerbare Energien, Stand Juli Erneuerbare Energien im Überblick Stand Juli % Biomasse % Endenergieverbrauch 32 % Strom 92 % Wärme 100 % Kraftstoff ,9 % 18 % 17 % 9,5 % 14 % 5,8 % 10 % Ziel Ziel Ziel Ziel 2020 Endenergieverbrauch Strom Wärme Biokraftstoff ZIEL 2020 Wasserkraft Windenergie Biomasse Photovoltaik Solarthermie Geothermie restliche EE (Quelle: AGEE-Stat) 4

Einleitung Strategische Ziele der Bioenergieförderung Klimaschutz Reduktionsziel für

gegenüber 1990 EU-27 Selbstverpflichtung: Reduktion um 20% bis 2020 Versorgungssicherheit

3 Verringerung der Importabhängigkeit Verringerung der Abhängigkeit von erschöpflichen

5 Einleitung Strategische Ziele der Bioenergieförderung Klimaschutz Reduktionsziel für Treibhausgasemissionen gemäß Kyoto-Protokoll, : EU-15 um 8%, Deutschland um 21% gegenüber 1990 EU-27 Selbstverpflichtung: Reduktion um 20% bis 2020 Versorgungssicherheit Roadmap 2050, Vol. 3 Verringerung der Importabhängigkeit Verringerung der Abhängigkeit von erschöpflichen Energieträgern Schaffung von Arbeitsplätzen Direkt: Förderung ländlicher Regionen Indirekt: Aufbau eines Bioenergie- Wirtschaftszweigs, Technologieexport SEITE 5 Roadmap 2050, Vol. 3 5

6 Einleitung Bioenergie das Multitalent V i e l f ä l t i g e R o h s t o f f e V i e l f ä l t i g e T e c h n o l o g i e n (teilweise noch in Entwicklung) Viele Wege V i e l f ä l t i g e E i n s a t z m ö g l i c h k e i t e n und kein Königsweg 6

7 Agenda Einleitung Nachhaltige Biomassenutzung Welche Risiken sind mit einer wachsenden Nachfrage verbunden Ermittlung nachhaltiger Biomassepotenziale Steuerung der energetischen Biomassenutzung Fazit 7

von Biodiversität Zerstörung von natürlichen Ökosystemen und Lebensräumen Starke

8 Nachhaltige Biomassenutzung Ökologische Risiken Vermehrte Zunahme von Eutrophierung, Versauerung und klimawirksamen Emissionen durch intensivierte Landwirtschaft Verlust von Biodiversität Zerstörung von natürlichen Ökosystemen und Lebensräumen Starke Emissionen im Zuge von direkten und indirekten Landnutzungsänderungen Photos: 8

9 Nachhaltige Biomassenutzung Direkte und indirekte Landnutzungsänderungen Ausgangszustand Energiepflanzenanbau (In-)direkte Landnutzungsänderung Bestehende Nutzung Luftbilder: maps.google.de Zusätzliche Flächennutzung durch Energiepflanzen Verdrängung der ursprünglichen Nutzung Abholzung/Umbruch neuer Flächen Vernichtung wichtiger CO2 Senken 9

10 Nachhaltige Biomassenutzung Food versus fuel? Einflussfaktoren auf Nahrungsmittelpreise Bioenergie steigende Preise für landw. Hilfsmittel geringe Investitionen in Landwirtschaft Handelsbarrieren geringe Vorräte steigende Bevölkerung Spekulation climate change Änderung von Ernährungsgewohnheiten Einfluss der Bioenergie auf steigende Nahrungsmittelpreise OECD (maize) IFPRI Mitchell (WB) USDA OECD (vegetable oils) 0% 25% 50% 75% 100% Sources: IFPRI (2008), OECD (2008), Mitchell (2008), USDA (2008), WGBU (2008) 10

11 Nachhaltige Biomassenutzung Begriffsdefinitionen der Potentialermittlung Theoretisches Potenzial Technisches Potenzial (techn. Rohstoff- sowie Brennstoffpotenzial) Wirtschaftliches Potenzial Erschließbares Potenzial (Kaltschmitt, Hartman & Hofbauer 2009) 11

12 Nachhaltige Biomassenutzung Bandbreite der globalen Potenziale - Vergleich aus 19 Studien - IPCC Zahlen für 2050 Bioenergie global: EJ Quelle: IPCC-SRREN 2011 Derzeitiger globaler Primärenergiebedarf ca. 500 EJ Derzeitige Biomassenutzung ca. 50 EJ Quellen: Barker, et al., 2007; Bauen, Woods, & Hailes, 2004; Campbell, Lobell, Genova, & Field, 2008; Dessus, Devin, & Pharabod, 1993; Faaij, 2007; Fischer & Schrattenholzer, 2001; Hall, Rosillo-Calle, Williams, & Woods, 1993; Hoogwijk, et al., 2005; Hoogwijk, et al., 2003; International Energy Agency, 2007b; Johansson, McCormick, Neij, & Turkenburg, 2004; Kaltschmitt & Hartmann, 2001; Moreira, 2006; Sims, et al., 2007; Smeets & Faaij, 2007; Smeets, et al., 2007; Swisher & Wilson, 1993; Wolf, Bindraban, Luijten, & Vleeshouwers, 2003; Yamamoto, Fujino, & Yamaji, 2001; Yamamoto, Yamaji, & Fujino,

13 Nachhaltige Biomassenutzung Regionale Verteilung von Biomassepotentialen Biomassepotentiale sind räumlich stark unterschiedlich verteilt. Bioenergiekonzepte sollten daher immer standortangepasst entwickelt werden 13

14 Agenda Einleitung Nachhaltige Biomassenutzung Steuerung der energetischen Biomassenutzung Fazit Wie lässt sich Biomasse unter Berücksichtigung der Risiken effizient nutzen? 14

15 Steuerung der energetischen Biomassenutzung Was ist effizient? Effizienz kann auf unterschiedliche Systeme bezogen sein (Flächen, Ressourcen, Klimaschutzbeitrag etc.) KWK hat ein hohes THG-Minderungspotenzial, aber teilweise auch hohe Kosten Expertise für 2008, verändert 15

16 Nutzungsalternativen Was wird morgen anders sein? Landnutzungsänderungen durch Energiepflanzenanbau geringere THG-Minderungen Die Referenzsysteme der Energiebereitstellung ändern sich in unterschiedlicher Weise Pfeile: Richtung der Veränderung (qualitativ) Erschließung neuer Ölvorhaben Ölsande, Ölschiefer Höherer Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung Korrektur der THG durch LUC und iluc? Expertise für 2008, verändert 16

17 Prozessoptimierung Verringerung der THG-Emissionen von Biokraftstoffen Beispiel: Ethanolproduktion mit gekoppelter Biogasanlage 90 Pflanzenanbau Mineraldünger BIOMASSEANBAU Triticale-Lager BIOMASSETRANSPORT Wasser Triticale-Reinigung Vermahlung Stärkehydrolyse Fermentation Stroh-Lager BHKW Schlempe Destillation Mais-Silage-Silo Biomethan Biogasfermenter Bioethanol Gärrest, Dünger T H G - E m i s s i o n e n i n g C O 2 - Ä q. / M J K r a f t s t o f f % THG- Minderung 77% THG- Minderung KONVERSION 10 DISTRIBUTION 2011 Bioethanol frei Tankstelle 0 fossile Referenz EU RED EtOH konventionell EtOH Getreide mit Schlempevergärung Geschlossene Nährstoffkreisläufe Biomasseanbau Konversion Biomassetransport Distribution Interne Prozessenergieversorgung 18

18 Nachhaltigkeit Standards entlang der gesamten Bereitstellungskette F l ä c h e n Etablierung von nachhaltiger Landnutzungpolitik Nachhaltige Landwirtschaft Anforderungen an den Anbau Qualitätsstandards an Konversionstechnologien und Bioenergieträger Effiziente Endnutzung 19

19 Agenda Einleitung Nachhaltige Biomassenutzung Steuerung der energetischen Biomassenutzung Fazit 20

20 21 Nachhaltige Bioenergienutzung was ist nötig? 1. Optimierung der Bereitstellungskette Weiterentwicklung von Indikatoren zur Bestimmung von nachhaltigen Biomassepotentialen für die energetische Nutzung Ausweitung der Rohstoffbasis auf Reststoffe und Energiepflanzen mit geringen Ansprüchen Optimierung der Konversionstechnologien in allen Anwendungsbereichen: Steigerung der Nutzungsgrade und des Energieertrags Reduktion der Emissionen Ausweitung auf strategische Anwendungsfelder: Flugturbinenkraftstoffe Bereitstellung von Regelenergie und Ausgleich fluktuierender Erzeugung Einspeisung von Biomethan ins Erdgasnetz 2. Umfassende Integration von Nachhaltigkeit entlang der gesamten Bereitstellungskette 3. Aber

21 Bioenergie ist nur ein Teil in der zukünftigen Energieversorgung 22

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Deutsches BiomasseForschungsZentrum gemeinnützige GmbH Torgauer Straße Leipzig Germany Kontakt: Dipl.-Ing. Stefan Majer Telefon: +49 (0) Telefax: 23

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