THG-Bilanzierungsmethoden und tools für Biokraftstoffe

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1 ifeu Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg THG-Bilanzierungsmethoden und tools für Biokraftstoffe Nils Rettenmaier BMEL-Fachtagung Treibhausgasbilanzen von Biokraftstoffen Bestandsaufnahme und Optimierungsansätze 1. Oktober 2014, Berlin

2 Wer wir sind Was wir machen IFEU - Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg, seit 1978 Unabhängiges ökologisches Forschungsinstitut Gemeinnützige GmbH mit gegenwärtig ca. 60 Mitarbeitern Forschung / Beratung zu Umweltaspekten von - Energie (incl. Erneuerbare Energien) - Verkehr - Abfallwirtschaft - Ökobilanzen - Umweltverträglichkeitsprüfung - Biomasse - Umweltbildung

3 Wer wir sind Was wir machen Biomasseforschung am IFEU Forschung / Beratung zu Umweltaspekten von - Bioenergie für Strom, Wärme und Verkehr - Bioraffinerien - Biobasierte Materialien - Nahrungsmittel - Konventionelle und ökologische Landwirtschaft Nachhaltigkeitsaspekte / Bewertungsansätze Potenziale Technologien CO 2 -Vermeidungskosten

4 Wer wir sind Was wir machen IFEU - Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg, seit 1978 Unsere Fördermittel- und Auftraggeber (Auswahl) - Weltbank - UNEP, GTZ, FAO, UNIDO, UNFCCC etc. - Europäische Kommission - Bundes- und Landesministerien und zugehörige Dienstbehörden (FNR, UBA etc.) - Verbände - Gemeinden - WWF, Greenpeace etc. - Unternehmen (Deutsche Telekom, Volkswagen, Shell etc.) - Stiftungen (Deutsche Bundesstiftung Umwelt, British Foundation on Transport etc.)

5 ifeu Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg THG-Bilanzierungsmethoden und tools für Biokraftstoffe Nils Rettenmaier BMEL-Fachtagung Treibhausgasbilanzen von Biokraftstoffen Bestandsaufnahme und Optimierungsansätze 1. Oktober 2014, Berlin

6 Gliederung THG-Bilanzierungsmethoden Wissenschaft: Ökobilanz und Carbon Footprint Politik: THG-Bilanzen nach Anhang V der RED THG-Bilanzierungstools Ökobilanz-Software BioGrace ENZO 2 GEF Schlussfolgerungen

7 Bewertungsinstrumente Kriterien Kommunikation Management Ökoaudit Risiko soziale Aspecte Chemikali en Seebalance Ökonomie Eco- Technikfolgenabschätzung Übergreifende Umweltaspekte Stoffflussanalyse Ökobilanz effizienz analyse einzelne Umwelt- Chemikali entest Ökoaudit UVP SUP aspekte CFP Untersuchungsgegenstand Substanz Material Produkt Produktionsstätte Anlage Technologie Technik Gesetze

8 Bioenergie und Umwelt Ökologische Vorteile und Nachteile: + CO 2 -neutral Einsparung energetischer Ressourcen Weniger toxisch Weniger Transporte etc. Flächenverbrauch Eutrophierung von Oberflächengewässern Wasserverschmutzung durch Pestizide Energieintensive Produktion etc. Insgesamt: Positiv oder Negativ?

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10 Bewertungsinstrument Ökobilanz Struktur der Ökobilanz nach ISO 14040/ 44 Festlegung des Ziels und des Untersuchungsrahmens Sachbilanz Auswertung Wirkungsabschätzung

11 Ökobilanz: Lebenswegvergleich Fossiler Energieträger Bioenergieträger Dünger Gutschriften Diesel Pestizide Rohstoff- Förderung Produktion Rohmaterial Anbau Brache Transport Produktion Nebenprodukte Äquivalenzprodukte Nutzung

12 Bewertungsinstrument Ökobilanz Struktur der Ökobilanz nach ISO 14040/ 44 Festlegung des Ziels und des Untersuchungsrahmens Sachbilanz Auswertung Wirkungsabschätzung

13 Ökobilanz: Sachbilanz Inputs z.b.: - Erdgas - Rohöl - Braunkohle - Steinkohle - Uran - Wasser Outputs z.b.: - CO 2 - SO 2 - CH 4 - NO X - NH 3 - N 2 O - HCl - CO - C 6 H 6 - VOC

14 Bewertungsinstrument Ökobilanz Struktur der Ökobilanz nach ISO 14040/ 44 Festlegung des Ziels und des Untersuchungsrahmens Sachbilanz Auswertung Wirkungsabschätzung

15 Ökobilanz: Wirkungsabschätzung Wirkungskategorie Parameter Substanzen (Sachbilanz) Ressourcenverbrauch Summe erschöpflicher Primärenergieträger Rohöl, Erdgas, Kohle, Uranerz, Mineral. Ressourcen Kalkstein, Tonerde, Metallerze, Steinsalz, Pyrit, Treibhauseffekt CO 2 -Äquivalente Kohlendioxid, Distickstoffoxid, Methan, voll- und teilhalogenierte Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe, Methylbromid, Ozonabbau F11-Äquivalente, Voll- und teilhalogenierte Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe, (Distickstoffoxid) Halone, Methylbromid, Versauerung SO 2 -Äquivalente Schwefeldioxid, Salzsäure, Stickstoffoxid, Ammoniak, Flusssäure, Eutrophierung PO 4 -Äquivalente Stickoxide, Ammoniak, Phosphat, Nitrat Photosmog Ethen-Äquivalente Kohlenwasserstoffe, Stickoxide, Kohlenmonoxid, Chlorkohlenwasserstoffe, Human- und Ökotoxizität Stickoxide, Kohlenmonoxid, Salzsäure, Dieselpartikel, Staub, Ammoniak, Benzol, Benzo(a)pyren, Schwefeldioxid, Dioxine (TCDD),

16 Ökobilanz: Wirkungsabschätzung Umweltwirkung Einheit Sachbilanzgröße Formel Äquivalenzfaktor Treibhauseffekt (GWP) CO 2 - Äquivalente Kohlendioxid Methan Distickstoffoxid Wasserhaltige Fluorkohlenwasserstoffe Perfluorierte Kohlenwasserstoffe Schwefelhexafluorid CO 2 CH 4 N 2 O HFCs PFCs SF bis zu 14,800 bis zu 14,400 22,800

17 Beispielgrafik: THG-Bilanz Treibhauseffekt Gutschriften Aufwendungen RME Diesel Vorteil für RME Nachteil für RME Saldo (RME minus Diesel) [kg CO 2 -Äq. / kg Diesel bzw. Diesel-Äq.] RME Gutschriften Diesel Maschinelle Feldarbeit Referenz-System Bereitstellung Stoffliche Inputs Sojaschrot (Landw.) Nutzung Ölmühle Sojaschrot (Trans.) Umesterung Glyzerin Nutzung Quelle: IFEU 2004

18 Beispielgrafik: Gesamt-Ökobilanz Vorteile für Biodiesel Energieaufwand Vorteile für Dieselkraftstoff Treibhauseffekt Versauerung Eutrophiertung Photosmog Ozoneabbau Einwohnerwerte pro 1000 ha Gesamtökol. Bewertung: Alle Umweltwirkungen! Quelle: IFEU 2004

19 Bewertungsinstrumente Kriterien Kommunikation Management Ökoaudit Risiko soziale Aspecte Chemikali en Seebalance Ökonomie Eco- Technikfolgenabschätzung Übergreifende Umweltaspekte Stoffflussanalyse Ökobilanz effizienz analyse einzelne Umwelt- Chemikali entest Ökoaudit UVP SUP aspekte CFP Untersuchungsgegenstand Substanz Material Produkt Produktionsstätte Anlage Technologie Technik Gesetze

20 Bew.instrument CO 2 -Fußabdruck Carbon Footprint nach ISO/TS Der CO 2 -Fußabdruck (Carbon Footprint von Produkten), ist ein Maß für alle Treibhausgas-Emissionen, die im Lebenszyklus eines Produkts anfallen. Instrument, um die Klimawirksamkeit von Waren und Dienstleistungen zu bestimmen, zu bewerten und zu kommunizieren. Der CO 2 -Fußabdruck eines Produktes entspricht damit einer Teilmenge seiner Ökobilanz (THG-Bilanz) Methodischer Rahmen für den CFP sind die ISO-Normen & (Produkt-Ökobilanz) sowie 14020, & (Umweltkennzeichnungen und -deklarationen)

21 Fazit: Wissenschaftl. THG-Bilanzen Aus wissenschaftlicher Sicht: THG-Bilanzen sind ein geeignetes Instrument für unterschiedliche Zwecke und Fragestellungen Koppelproduktnutzungen sachgerecht abbildbar Direkte Landnutzungsänderungen seit Jahren Teil des so genannten agrarischen Referenzsystems Klimafreundlich bedeutet nicht automatisch ökologisch vorteilhaft Betrachtung weiterer Wirkungskategorien Aber: Jede Bilanz wird vor dem Hintergrund einer spezifischen Festlegung des Ziels und des Untersuchungsrahmens (Phase 1) erstellt Aus diesem Grund gibt es nicht nur eine einzige Ökobilanz Biodiesel vs. Dieselkraftstoff : die Ergebnisse der Studien reflektieren unterschiedliche, spezifische Systemgrenzen und sind daher nur bedingt miteinander vergleichbar.

22 Von der Wissenschaft zur Politik THG-Bilanzen in der Wissenschaft THG-Bilanzen für Rechtsvorschriften Anforderungen: Klar u. verständlich Leicht anwendbar Vorhersagbar u. eindeutig Vereinfachungen nötig!

23 RED: Nachhaltigkeitskriterien Richtlinie 2009/28/EG zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen Nachhaltigkeitskriterien: Treibhausgasbilanz: Minderung der Treibhausgasemissionen um mind. 35 % (ab 2017: 50 %, ab 2018: 60 %) Flächenbezogene Anforderungen: Ausschluss von Flächen mit hoher Biodiversität oder hohem Kohlenstoffgehalt sowie Torfmooren Anbaubezogene Anforderungen: Einhaltung der gemeinsamen Regeln für Direktzahlungen im Rahmen der Gemeinsamen Agrarpolitik (GAP / Cross Compliance) und den Mindestanforderungen für den guten landwirtschaftlichen und ökologischen Zustand Verbindliche Nachhaltigkeitskriterien für Biokraftstoffe und flüssige Biobrennstoffe

24 THG-Bilanzen nach RED RED enthält in Anhang V Standardwerte (gesamt und disaggregiert) und methodische Regeln für eigene Berechnungen ( tatsächliche Werte ) Wirtschaftsteilnehmer können Standardwerte nutzen oder tatsächliche Werte, die nach Anhang V berechnet werden oder die Summe aus tatsächlichen Werten und disaggregierten Standardwerten Mit Anheben des Schwellenwertes für THG-Einsparungen (2017 / 2018) sowie der Umstellung auf eine THG-Quote (ab 2015 in Deutschland) wird die Nutzung von tatsächlichen Werten zunehmen

25 THG-Bilanzen nach RED: Anhang V Wird genutzt, um tatsächliche Werte zu berechnen Wichtigste Angaben: Well-to-wheel Betrachtung Infrastruktur nicht inbegriffen Funktionelle Einheit: 1 MJ Berücksichtigte Treibhausgase: CO 2, CH 4, N 2 O (Treibhausgaspotenziale werden zur Verfügung gestellt) Emissionen aus direkter Landnutzungsänderung werden erfasst Allokation der Nebenprodukte basiert auf dem unteren Heizwert (Ausnahmeregelungen!) Fossile Referenzwerte: 83,8 g CO 2 Äq. / MJ (für Kraftstoffe)

26 THG-Bilanzen nach RED: Anhang V Lebenszyklus-Treibhausgasemissionen Dünger Direkte Landnutzungsänderung e l e l Diesel PSM Anbau e ec e ec Anbau Transport Rohstoff e td e sca Verarbeitung Stufe 1 e ep Transport Halbfertigerzeugnis e td e ep Verarbeitung Stufe 2 e ep e td Transport Biokraftstoff e td Tankstelle e td e u =0

27 THG-Bilanzen nach RED: Anhang V Lebenszyklus-Treibhausgasemissionen Schritte vom Anbau bis zur Tankstelle e ee : kombiniert mit e p ee ccs/ccr : Technologie nicht vorh. e sca : Methodik noch in der Diskussion e u : für Biokraftstoffe zu Null gesetzt e l : gemäß Beschluss der Kommission 2010/335/EU e ec, e p, e td = Disaggregierte Standardwerte - Bonus für Anbau auf degradierten Flächen: 29 g CO 2 eq / MJ

28 THG-Bilanzen nach RED: Anhang V Umgang mit Koppelprodukten Substitution Allokation Rohölförderung Rapsanbau Agrarisches Ref.system Transport Transport Konvention. Produkte % Imkereiprodukte Imkereiprodukte Rapssaat Extraktion Rapsschrot Sojaschrot % Rapsschrot Raffination Rapsöl Rapsöl Umesterung Glyzerin Chemikalien % Glyzerin Diesel Nutzung RME Nutzung RME

29 Fazit: THG-Bilanzen nach RED Gewählte Vereinfachungen aus Rechtssetzungssicht oft nachvollziehbar, aber z.t. kritikwürdig: Unnötige Nullsetzung der Emissionen aus Nutzungsphase oder Abschneiden der Gärrestausbringung Allokation auf Basis H u nicht sachgerecht bei Koppelprodukten, die als Futtermittel genutzt werden Verwendung veralteter IPCC-Emissionsfaktoren Rechenregeln in Anhang V nicht ausreichend, daher weitergehende Regulierung nötig: Mitteilung der Kommission 2010/C 160/02 CEN-Norm EN :2013 Ergebnisse sind nicht direkt mit THG-Bilanzen nach den ISO-Normen vergleichbar!

30 Gliederung THG-Bilanzierungsmethoden Wissenschaft: Ökobilanz und Carbon Footprint Politik: THG-Bilanzen nach Anhang V der RED THG-Bilanzierungstools Ökobilanz-Software BioGrace ENZO 2 GEF Schlussfolgerungen

31 Ökobilanz-Software: Beispiele Umberto SimaPro GaBi openlca

32 THG-Bilanzierungstool: BioGrace Ziel des IEE-Projekts (finanziert durch die EU): Harmonisierung der THG-Bilanzierung und THG- Bilanzierungstools in Europa mit Bezug zu RED und FQD Partner: Agentschap NL, ADEME, BE2020, BIO-IS, CIEMAT, EXERGIA, STEM & IFEU IFEU wird das Tool nach Projektende fortführen

33 THG-Bilanzierungstool: BioGrace Excel basiertes Berechnungstool Reproduziert 22 THG-Standardwerte (RED Anhang V) Benutzerhandbuch Rechenregeln BioGrace wurde von der Europäischen Kommission anerkannt ( ) einzig anerkanntes Rechentool zur Bestimmung von Treibhausgasen auf europäischer Ebene kann von Zertifizierungssystemen genutzt werden Anerkannt!

34 THG-Bilanzierungstool: BioGrace

35 Herausforderung: 2G-Biokraftstoffe Straw ethanol 1-A (2015) Emissions Straw ethanol 2-C (2015) Straw ethanol 1-A (2025) Var.: less enzymes Straw ethanol 2-C (2025) Wheat straw ethanol (RED) Poplar to ethanol 1-A (2025) Poplar to ethanol 2-C (2025) Farmed wood ethanol (RED) Foss. fuel comparator (RED) g CO 2 eq / MJ IFEU 2014 RED-Standardwerte erscheinen sehr optimistisch Extraction or cultivation of raw materials Processing Transport and distribution Net result Rechenregeln für 2G-Biokraftstoffe z.t. unklar

36 THG-Bilanzierungstool: ENZO 2 Entwickelt vom IFEU (finanziert durch das BMU) für alle Biokraftstoffe und flüssigen Bioenergieträger, die sich auf dem deutschen Markt etablieren wollen Folgt streng der RED-Methodik mit Spezifikationen gemäß der deutschen Gesetzgebung Abgestimmt mit BioGrace Gleiche Liste von Hintergrundwerten gleiche Ergebnisse in beiden Tools Beinhaltet alle Lebenswege, für die RED-Standardwerte existieren IFEU wird das Tool nach Projektende fortführen

37 THG-Bilanzierungstool: ENZO 2 Excel-basiertes Berechnungstool 6 einzelne Dateien für verschiedene Ausgangsmaterialien / Lebenswege Modularer Ansatz Unabhängige Dateneingabe durch Marktakteure ENZO 2 wurde von der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) anerkannt ( ) einzig anerkanntes Rechentool zur Bestimmung von Treibhausgasen in Deutschland kann von Zertifizierungssystemen genutzt werden Anerkannt!

38 THG-Bilanzierungstool: ENZO 2

39 THG-Bilanzierungstool: GEF Entwickelt im Rahmen des GEF-finanzierten Projektes Global assessment and guidelines for sustainable liquid biofuel production in developing countries Das Projekt zielt darauf ab, der GEF und anderen Institutionen folgende Möglichkeiten zu eröffnen: Klare Strategien einzuführen und Prioritäten zu identifizieren, die zukünftige Arbeitschritte und Investitionen in Biokraftstoff-Projekte betreffen Der GEF Rechner erfüllt nicht den Zweck RED-konforme Treibhausgasberechnungen durchzuführen

40 THG-Bilanzierungstool: GEF Excel-basiertes Berechnungtool 74 Lebenswege für flüssige Biokraftstoffe (mobil) und Biobrennstoffe (stationär) in Entwicklungsländern

41 THG-Bilanzierungstools: Vergleich Zweck Informationen zu nachhaltigen Biokraftstoffen Landnutzungsänderungen BioGrace ENZO 2 GEF Gesetzgebung (EU RED); Nachweis Gesetzgebung (EU RED); Nachweis IPCC Leitlinien Siehe BioGrace Siehe BioGrace Nebenprodukte Allokation (H u ) Allokation (H u ) Allokation (H u ) Einheiten Pro MJ Biokraftstoff; zusätzliche Einheiten zu Informationszwecken Hintergrundwerte Harmonisierte Liste von Hintergrundwerten Möglichkeiten für Modifikationen Keine Einschränkung; Modus Änderungen nachverfolgen zur Kontrolle Pro kg Ertrag in jedem Schritt; am Ende pro MJ Biokraftstoff Siehe BioGrace, werden aktualisiert Eingeschränkt (Eingabewerte; zusätzliche Emissionen) Pro kg Ertrag in jedem Schritt; am Ende pro MJ Biokraftstoff Siehe BioGrace, werden nicht aktualisiert Eingeschränkt (Eingabewerte)

42 Fazit: THG-Bilanzierungstools Anerkannte und untereinander harmonisierte THG-Bilanzierungstools wie BioGrace und seine Ableger in DE (=ENZO 2 ), UK und ES erhöhen Rechtssicherheit. Einsatz aber nicht verpflichtend Mit dem RSB RED Tool und dem Abengoa Tool exisiteren aber weitere, nicht mit BioGrace harmonisierte Tools weiterhin Wildwuchs Mit jeder Aktualisierung von Anhang V müssen diese Tools ebenfalls aktualisiert werden Dringend geboten: Erweiterung auf Biokraftstoffe der 2. Generation (bislang nicht abgedeckt) zur Vermeidung von Rechtsunsicherheiten

43 Gliederung THG-Bilanzierungsmethoden Wissenschaft: Ökobilanz und Carbon Footprint Politik: THG-Bilanzen nach Anhang V der RED THG-Bilanzierungstools Ökobilanz-Software BioGrace ENZO 2 GEF Schlussfolgerungen

44 Schlussfolgerungen Ökobilanzen / THG-Bilanzen in Anlehnung an ISO- Normen sind ein geeignetes Instrument, um Entscheidungsträger wissenschaftlich zu unterstützen Geben präzise Antworten auf präzise Fragen Jedoch oft eingehende, zeitraubende Untersuchungen nötig Rechtssetzung im Zuge der RED (Anhang V) erforderte zahlreiche Vereinfachungen und Konventionen Regeln nur für Nachweis geeignet, nicht für Politikanalyse! Leider weiterhin Interpretationsspielraum u. Schlupflöcher Anerkannte und untereinander harmonisierte THG- Bilanzierungstools (und Rechenregeln) erhöhen Rechtssicherheit Erfordern kontinuierliche Pflege Erweiterung auf Biokraftstoffe der 2. Generation nötig

45 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Nils Rettenmaier Fragen? beantworte ich gerne! Kontakt: Downloads: