Basisdaten Bioenergie Deutschland

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1 nachwachsende-rohstoffe.de Basisdaten Deutschland September 211 Biogas

2 bio-energie.de Erneuerbare Energien () Struktur Primärenergieverbrauch 21 Struktur Primärenergieverbrauch 21 Erneuerbare Energien 9,4 % Erdgas 21,9 % Kernenergie 1,9 % Quelle: AGEB (Juli 211) gesamt PJ 1,5 % Sonstige einschl. Außenhandel Strom 33,3 % Mineralöle 1,8 % Braunkohle 12,2 % Steinkohle Anteil Anteil erneuerbarer erneuerbarer Energien am Endenergieverbrauch fossile Energieträger 89,1 % und Kernenergie Quelle: BMU, AGEE-Stat (Juli 211) gesamt TWh Erneuerbare Energien (EE) 1,9 % Wasserkraft,8 % Windenergie 1,5 % Biomasse restliche EE 7,7 %,9 % Entwicklung erneuerbarer Energien (Strom, Entwicklung Wärme erneuerbarer und Kraftstoffe) Energien (Strom, Wärme und Kraftstoffe) % , , ,6 1 1,1 9,2 8 7,8 7,5 7,4 7,2 7,4 6,7 6 6, 6,26,3 5,5 5,9 5, 4 4,2 4,3 3,7 2 1,8 1,4,9, Stromerzeugung Wärmebereitstellung Kraftstoffverbrauch Quelle: BMU, AGEE-Stat (Juli 211) 16,3 9,1 5,5 17, 9,5 5, Energiebereitstellung aus erneuerbaren Energien 21 Anteil ca. 71 % entspricht 7,7 % am Endenergieverbrauch Bedeutung der innerhalb der erneuerbaren Energien 21 13, % Biomasse 13,1 % (Strom) Biomasse 45,5 % (Wärme) gesamt 275 TWh ca. 71 % durch Strom und Wärme aus Biomasse inkl. Klär-, Deponiegas und biogener Anteil des Abfalls 7,5 % Wasserkraft 13,7 % Windenergie 1,9 % Solarthermie 2, % Geothermie 4,2 % Fotovoltaik Quelle: BMU, AGEE-Stat (Juli 211) 2 3

3 bio-energie.de Brutto-Stromerzeugung 21 Bruttostromerzeugung 21: 624, TWh (624, Mrd. kwh) Anteil EE: 16 % Bruttostromverbrauch 21: 66,2 TWh (66,2 Mrd. kwh) Anteil EE: 17 % (Differenz: Stromexport-Saldo Brutto-Stromerzeugung 21 von 17,7 TWh) 21 Kernenergie 23 % Erdgas 13 % Braunkohle 24 % Steinkohle 19 % Quelle: FNR nach AGEB (August 211) gesamt 624 TWh Erneuerbare Energien (EE) 16 % 12,3 TWh Fotovoltaik 2 % Wasserkraft 3 % Biomasse (inkl. biogener Abfall) Windenergie 5 % Heizöl, Pumpspeicher und Sonstige Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien 21 Anteil 32 % entspricht 5,5 % am gesamten Stromverbrauch 5 % 6 % Struktur der Strombereitstellung aus erneuerbaren Energien in Deutschland 21 Windenergie 36,5 % Wasserkraft 19,9 % gesamt 13,5 TWh Geothermische Stromerzeugung auf Grund geringer Strommengen nicht dargestellt Quelle: BMU, AGEE-Stat (Juli 211) 11,3 % Fotovoltaik 11,4 % biogene 1,7 % biogene flüssige Brennstoffe 12,9 % Biogas 1,1 % Klärgas,7 % Deponiegas 4,5 % biogener Anteil des Abfalls Wärmebereitstellung aus erneuerbaren Energien 21 Wärmebereitstellung aus erneuerbaren Energien in Deutschland 21 Anteil 92 % entspricht ca. 8,7 % an der gesamten Wärmebereitstellung biogene 15, % (Industrie) biogene 53,4 % (Haushalte) Quelle: BMU, AGEE-Stat (Juli 211) gesamt 136,1 TWh 5,3 % biogene (HKW/HW) 3, % biogene flüssige Brennstoffe 6,6 % biogene gasförmige Brennstoffe 8,7 % biogener Anteil des Abfalls 3,8 % Solarthermie,2 % tiefe Geothermie 3,8 % oberflächennahe Geothermie HKW/HW = Heizkraft- und Heizwerke Entwicklung Wärmebereitstellung aus erneuerbaren Energien Anstieg Entwicklung auf 136,1 TWh Wärmebereitstellung in 21 davon 92 % bzw. aus 125,3 erneuerbaren TWh aus Biomasse Energien GWh Quelle: BMU, AGEE-Stat (Juli 211) Geothermie Solarthermie biogener Anteil des Abfalls biogene gasförmige Brennstoffe biogene flüssige Brennstoffe Biomasseanteil 92% biogene 4 5

4 bio-energie.de Gesamtumsatz Gesamtumsatz mit erneuerbaren mit erneuerbaren Energien Energien Biomasse 34,2 % 11.4 Mio. Solarenergie 41,6 % 13.9 Mio. Quelle: BMU, AGEE-Stat (21) Wirtschaftsfaktor gesamt 33,4 Mrd. Quelle: FNR 3, % Geothermie 1.3 Mio. 16,9 % Windenergie 5.65 Mio. 4,3 % Wasserkraft 1.42 Mio. THG-Vermeidung durch die Nutzung erneuerbarer Energien 21 THG-Vermeidung gesamt: 118 Mio. t durch 64,1 Mio. t bzw. ca. 54 % THG-Vermeidung durch die Nutzung erneuerbarer Energien in 21 THG-Minderung (Mio. t CO 2-Äq) Strom 76,1 Wärme 38, Kraftstoffe 5, Wasser Gesamt: 118 Mio. t 64,1 Mio. t bzw. 54 % durch Biomasse Quelle: BMU, AGEE-Stat (Juli 211) Wind Biomasse Fotovoltaik Solarthermie Geothermie THG:Treibhausgas Treibhausgase (THG) in CO 2 -Äquivalent beinhalten CO 2, CH 4 und N 2 O THG-Vermeidung durch 21 THG Vermeidung in 1. t CO 2 -Äq Strom Wärme Kraftstoffe gesamt feste träger* k.a flüssige träger Biogas** k.a gesamt Quelle: FNR nach AGEE-Stat (Juli 211) * inkl. biogener Anteil des Abfalls; ** inkl. Klär- und Deponiegas 6 7

5 bio-energie.de Einheimische : Was kann sie 25 leisten? Biomasseanlagen 21 Zahlen gerundet Quelle: FNR Biomasse trägt in Deutschland zukünftig maßgeblich zur Energieversorgung bei. Bis zu 23 % des Bedarfs an Wärme, Strom und Kraftstoffen kann sie 25 decken. Holz, Energiepflanzen, Stroh und Biogas bieten das Potenzial, einen erheblichen Teil unserer Energie nachhaltig zu erzeugen. Anbau nachwachsender Rohstoffe in Deutschland Quelle: FNR Biomasseheizkraftwerke Quelle: Zwischenbericht Monitoring EEG (DBFZ 211) Stromerzeugung aus erneuerbaren aus Energien bis 22 TWh : 37 TWh * Quelle: BMU, AGEE-Stat, BEE (März 211) Anlagenanzahl 21: 12 TWh inst. Leistung [MW el ] Stromerzeugung [TWh] ,3 Biogasanlagen ,6 Pflanzenöl-BHKW ,8 gesamt ,7 22: 278 TWh 214* 216* 218* 22* Geothermie Wasserkraft (regenerativ) Windenergie Fotovoltaik * Branchenprognose 8 9

6 bio-energie.de Energetische Nutzung von Holz 28 gesamt: 54,7 Mio. Festmeter (Fm) entspricht 43 % des Holzaufkommens Energetische Nutzung von Holz in Deutschland 28 (in Mio. Festmeter) Sonstiges 4,7 Mio. Fm in privaten 25,2 Mio. Fm Haushalten Quelle: Mantau, Waldstrategie 22 gesamt 54,7 Mio. Festmeter 19,8 Mio. Fm BHKW/BHW > 1 MW 5, Mio. Fm BHKW/BHW < 1 MW BHKW: Biomasseheizkraftwerk; BHW: Biomasseheizwerk Biomasseheizkraftwerke Anlagenbestand und installierte elektrische Leistung Biomasse(heiz)kraftwerke Anlagenbestand und installierte elektrische Leistung Anlagenbestand Anlagenbestand > 5 MW el Installierte elektrische Leisung (MW el ) Anlagenbestand,5 5 MW el Installierte elektrische Leistung ( MW el ) Anlagenbestand,5 MW el Entwicklung Entwicklung installierter installierter Pelletkessel in Deutschland Anzahl * * Prognose Quelle: Deutsches Pelletinstitut Holzpellets Produktion und Verbrauch in Deutschland 1. t Produktionskapazität Quelle: Deutsches Pelletinstitut * Produktion Verbrauch * Prognose Quelle: DBFZ (211) 1 11

7 bio-energie.de Heizwertbezogene Äquivalentpreise von Holzbrennstoffen Quelle: FNR Heizöl in /Liter Holzpellets w = 1 % in /t Scheitholz Buche w = 15 % in /Rm Hackgut Fichte w = 15 % in /Srm, , , , , , , , , Energiepreisentwicklung (Cent/l H el ) in Heizöläquivalent Energiepreisentwicklung inkl. MwSt. in Deutschland Cent/l H el Heizöl 23 Juli Cent/l 84 Euro/Rm 192 Euro/t 236 Euro/t 95 Euro/t Scheitholz Holzpellets Getreidekörner Hackschnitzel Energieaufwand Energieaufwand zur Herstellung zur Herstellung von von Brennstoffen Energieaufwand bezogen auf den Brennwertgieaufwand* zur Herstellung von Brennstoffen Pellets aus Sägespänen trocken Pellets aus Hackschnitzeln TMP Pellets aus Waldrestholz Pellets aus Rohholz Erdgas Flüssiggas Heizöl Quelle: DEPI, H. Schellinger, J. Bergmair (TU Graz) 2,7 % 4 % 5,5 % 5,5 % % 3 % 6 % 1 % 12 % Normung fester Biobrennstoffe für nichtindustrielle Verwendung Brennstoffspezifikationen und -klassen Brennstoff 14,5 % 9 % 12 % 15 % Norm Allgemeine Anforderungen DIN EN Holzpellets DIN EN Holzbriketts DIN EN Holzhackschnitzel DIN EN Stückholz für nichtindustrielle Verwendung DIN EN Nicht-holzartige Pellets* DIN EN Quelle: Beuth Verlag TMP: Thermo-Mechanical-Pulping * halmgutartige Biomasse; Biomasse von Früchten; definierte und undefinierte Mischungen von Biomasse Quelle: TFZ (211) 12 13

8 bio-energie.de Allgemeine Umrechnungsfaktoren für Holzmengen (Faustzahlen) Anmerkung Die unbemaßte Kantenlänge beträgt jeweils 1 m. Abkürzungen atro: absolut trocken ( % Wassergehalt) Fm: (Festmeter) In der Forst- und Holzwirtschaft übliche Benennung für 1 m 3 Holz. Rm: (Raummeter) In der Forst- und Holzwirtschaft übliche Benennung für 1 m 3 geschichtetes Holz unter Einschluss der Luftzwischenräume. Srm: (Schüttraummeter oder -kubikmeter) Raummeter geschütteter Holzteile (z.b. Hackgut, Schüttgut). Quelle: Handbuch Kleinanlagen, FNR (27) t atro Fm Rm Srm 1 t atro 1, 1,3 2,5 2,9 4,86 1 Fm,4,75 1, 1,4 2,43 1 Rm,3,7 1, 1,7 1 Srm,2,41,59 1, Biobrennstoffe im Vergleich zu Heizöl Heizwerte und Dichte ausgewählter Brennstoffe im Vergleich Brennstoff Dichte Energiegehalt in Öläquivalent in kwh/ kg/ kg kwh/l l/l OE kg OE Heizöl,84 kg/l 11,86 9,96 1,,84 Rapsöl,92 kg/l 1,44 9,61 1,4 1,14 Steinkohle (w = 5,1%) 86 kg/m 3 8,25 7,1 1,4 1,21 Ethanol,79 kg/l 7,41 5,85 1,7 1,35 Holzpellets (w = 1 %) Strohpellets (w = 1 %) Buche Scheitholz 33 cm (w = 15 %) Fichte Scheitholz 33 cm (w = 15 %) Hackschnitzel Kiefer (w = 15 %) Sägemehl Fichte (w = 15 %) Getreide Ganzpflanze (w = 15 %) Getreidestroh, Großballen (w = 15 %) Miscanthus Häckselgut (w = 15 %) Quelle: FNR 664 kg/m 3 5, 3,32 3, 1,99 63 kg/m 3 4,9 2,95 3,37 2,3 445 kg/rm 4,15 1,85 5,4 2,4 34 kg/rm 4,33 1,32 7,56 2,3 23 kg/m 3 4,33,88 11,33 2,3 16 kg/m 3 4,33,69 14,37 2,3 15 kg/m 3 3,92,59 16,96 2,54 14 kg/m 3 3,96,55 17,98 2,52 13 kg/m 3 4,7,53 18,85 2,45 w: Wassergehalt; l: Liter; Rm: Raummeter; Srm: Schüttraummeter; OE: Öläquivalent 14 15

9 bio-energie.de Typische Massen- und Energieerträge in der Land- und Forstwirtschaft Rückstände Quelle: Leitfaden, FNR (27) Massenertrag (w = 15 %) in t/(ha a) Mittlerer Heizwert H U (w = 15 %) in MJ/kg Brutto- Jahresbrennstoffertrag in MWh/ (ha a) Heizöläquivalent in l/(ha a) Waldrestholz 1, 15, Getreidestroh 6, 14, Rapsstroh 4,5 14, Landschaftspflegeheu Energiepflanzen Kurzumtriebsplantagen (z. B. Pappel, Weiden) Getreideganzpflanzen 4,5 14, , 15, , 14, Getreidekörner 7, 14, Futtergräser (z. B. Rohrschwingel) Miscanthus (Chinaschilf, ab 3. Jahr) 8, 13, , 14, Berechnung des Wassergehalts und der Holzfeuchte Wassergehalt w [%] = Holzfeuchte u [%] = Gewicht des Wassers [kg] Gewicht des feuchten Holzes [kg] Gewicht des Wassers [kg] Gewicht des trockenen Holzes [kg] x 1 x 1 Berechnung des Heizwertes der feuchten Gesamtsubstanz H u (w) = H u (wf) (1 - w) - 2,44 w 1 mit H U (w): Heizwert des Holzes (in MJ/kg) bei einem Wassergehalt w H U (wf): Heizwert der Holztrockensubstanz (in MJ/kg) im wasserfreien Zustand 2,44: Verdampfungswärme des Wassers in MJ/kg bezogen auf 25 C w: Wassergehalt in % Heizwert von Holz in Abhängigkeit vom Wassergehalt Heizwert von Holz in Abhängigkeit vom Heizwert H u (kwh/kg) Nadelholz Laubholz Quelle: Bayerisches Landesinstitut für Forstwirtschaft (Merkblatt 12) Wassergehalt (%) 16 17

10 bio-energie.de Verbrennungstechnische Daten von festen, flüssigen und gasförmigen trägern Scheitholz (bezogen auf 1 Rm) Wassergehalt [%] Masse [kg] Heizwert [MJ/kg] Energieinhalt [MJ] [kwh] Heizöläquivalent [l] Hartholz (Buche) - lufttrocken , sommertrocken , Weichholz (Fichte) - lufttrocken , sommertrocken , Hackgut (bezogen auf 1 m 3 ) Hartholz (Buche) - lufttrocken , waldfrisch , Weichholz (Fichte) - lufttrocken , waldfrisch , Gewichtsmaße allg. (bezogen auf 1 t) Hartholz (Buche) - lufttrocken , sommertrocken , Weichholz (Fichte) - lufttrocken , sommertrocken , Halmgut (Stroh, Getreide etc.) , (bezogen auf 1 m 3 ) Rapsöl <, , Biodiesel (Rapsölmethyester) <, , Biogas (bezogen auf 1 m 3 ) < 1 1,2 18,2 21,8 6,6 Quelle: FNR (27 geändert und ergänzt nach Leitfaden 25, Tab ) 18 19

11 bio-kraftstoffe.info Kraftstoffverbrauch Deutschland 21 Primärkraftstoffverbrauch 21 Biokraftstoffanteil: 5,8 % (energetisch) Ottokraftstoff 36,4 % t Dieselkraftstoff 57,8 % t Quelle: BAFA, FNR (211) In Deutschland wurden in 21 ca. 52 Mio. Tonnen Kraftstoff verbraucht. Neben Dieselkraftstoff mit 58 % und Ottokraftstoff mit etwas mehr als 36 % lag der Anteil biogener Kraftstoffe bei 5,8 % bzw. 3,8 Mio. Tonnen. Entwicklung Entwicklung in Deutschland 1. t Biodiesel 2,2 Mio. t 3,6 % gesamt 52 Mio. t 4,1 Mio. t 6,3 % Ethanol 4,5 Mio. t 7,2 % 3,7 Mio. t 5,9 % Pflanzenöl Biokraftstoffanteil 5,8 % Bioethanol Biodiesel Pflanzenöl 3,5 Mio. t 5,5 % t (1,4 %) t (4,3 %) 61. t (,1 %) Prozentangaben bezogen auf den Energiegehalt ,8 Mio. t 5,8 % Biokraftstoffanteil* * Anteil am Gesamtkraftstoffverbrauch, bezogen auf den Energiegehalt Entwicklung Kraftstoffverbrauch bis Deutschland 225 bis 225 Mio. t * 212* 213* 214* 215* 22* 225* Dieselkraftstoffe Quelle: BAFA, MWV, FNR Ottokraftstoffe im Vergleich So weit kommt ein Pkw mit n von 1 Hektar Anbaufläche. Pkw Kraftstoffverbrauch: Otto 7,4 l/1 km, Diesel 5,1 l/1 km * Prognose Quelle: FNR Quelle: BAFA, FNR (211) 2 21

12 bio-kraftstoffe.info Biodiesel (Rohstoffe zur Herstellung) Rohstoffe Biomasseertrag (FM) [t/ha] Biodieselertrag [l/ha] erforderliche Biomasse pro Liter Kraftstoff [kg/l] Rapsöl 3, ,2 Palmöl 2, ,5 Sojaöl 2,9 64 4,6 Jatropha 2,5 61 4,1 Quelle: Meó, FNR Biodieselabsatz FM: Frischmasse Absatz in 1. Tonnen Beimischung Reinkraftstoffe Absatz gesamt Quelle: BAFA, FNR Entwicklung Biodiesel Entwicklung Biodiesel in Deutschland 1. t Biodieselproduktion Biodieselabsatz Produktionskapazität Bioethanol (Rohstoffe zur Herstellung) Rohstoffe Biomasseertrag (FM) [t/ha] Bioethanolertrag [l/ha] erforderliche Biomasse pro Liter Kraftstoff [kg/l] Körnermais 9, ,4 Weizen 7, ,6 Roggen 4, ,4 Triticale 5, ,5 Zuckerrüben 58, ,3 Zuckerrohr 73, ,4 Stroh 7, , Quelle: Meó, FNR Bioethanolabsatz Absatz in 1. Tonnen Ethanolanteil (E 85*) 5 (6) 7 (8) 8 (9) 11 (13) Beimischung Ethanol Beimischung Ethanolanteil in ETBE** Absatz gesamt Quelle: BAFA, FNR * 85 % Ethanol und 15 % Ottokraftstoff ; ** 47 % Ethanol und 53 % Isobuten Entwicklung Bioethanol Deutschland Entwicklung Bioethanol 1. t Produktion Produktionskapazität 21: 1 Mio. t 24 Absatz FM: Frischmasse Quelle: UFOP, VDB, FNR (211) Quelle: BDBe, FNR (211) 22 23

13 bio-kraftstoffe.info Pflanzenöle (Kraftstoffeigenschaften) Pflanzenöl Dichte (15 C) [kg/l] Heizwert [MJ/kg] kin. Viskosität (4 C) [mm 2 /s] Entwicklung dezentraler Ölmühlen Auslastung der dezentralen Ölmühlen 45,5 % in 21 Quelle: TFZ Umfragen Stockpunkt ( C) Flammpunkt ( C) Jodzahl Anforderungen DIN 5165,91,925 mind. 36 max. 36 mind. 11 max. 125 Rapsöl,92 37, bis -1 > bis 113 Sonnenblumenöl,92 37, bis -18 > bis 144 Sojaöl,92 37, bis -18 > bis 138 Olivenöl,92 37, bis -9 > bis 9 Jatrophaöl,92 36, bis -3 > Kokosöl,92 35, bis 25 > 22 7 bis 1 Palmöl,92 37, bis 43 > bis 61 Leindotteröl,92 37, bis -18 > bis 155 Palmkernöl,93 35, bis 24 > bis 22 Quelle: TFZ, ASG, FNR (geändert 211) Vergleich (de)zentraler Pflanzenölerzeugung Ölgewinnung aus 1 t Rapssaat* dezentral zentral Abpressgrad [%] 8 99 Ölausbeute [kg/t Saat] Ausbeute Rapskuchen [kg/t Saat] 66 Ausbeute Extraktionsschrot [kg/t Saat] 58 Ölertrag [l/t Saat] Ölertrag [l/ha] Quelle: TFZ, FNR * Ölgehalt der Saat 42 % 24 a b c 21 Anzahl der Ölmühlen d verarbeitete Rapssaat in 1. t k. a. 348 e a März 24; b Aug. 27; c Aug. 29; d davon 34 Anlagen ausschließlich Speiseöl; e davon Speiseöl 7 % Verwendung Pflanzenöl aus dezentralen Ölmühlen in % Rapsölkraftstoff* Biodiesel Futteröl Speiseöl techn. Öle ,4,3, Quelle: TFZ Umfragen * mobil und stationär 24 25

14 bio-kraftstoffe.info Biomethan BtL Für die Nutzung von Biogas als Kraftstoff ist dessen Aufbereitung auf Erdgasqualita t (Biomethan) erforderlich. In Deutschland fahren über 9. Erdgasfahrzeuge. Die Anzahl der Erdgastankstellen soll in 211 auf 1. Tankstellen ausgebaut werden. Rohstofferträge zur Herstellung von Biomethan Rohstoffertrag [t/ha] FM Kraftstoff Biogasausbeute [Nm 3 /t] Methangehalt [%] Dichte [kg/l] Methanausbeute [Nm 3 /ha] [kg/ha] ca. 5* ca. 2* Quelle: FNR nach KTBL (211) * auf Basis von Silomais; 12 % Lagerungsverluste; Dichte Biomethan:,72 kg/m 3 Kraftstoffvergleich: Eigenschaften von n Heizwert [MJ/kg] Heizwert [MJ/l] BtL steht fu r Biomass-to-Liquid und gehört wie GtL (Gasto-Liquid)- und CtL (Coal-to-Liquid)-Kraftstoffe zu den synthetischen Kraftstoffen, deren Bestandteile genau auf die Anforderungen moderner Motorenkonzepte zugeschnitten, also maßgeschneidert werden. Rohstoffe zur Herstellung von BtL Rohstoffe Ertrag (FM) [t/ha] Kraftstoffertrag [l/ha] erforderliche Biomasse pro Liter Kraftstoff [kg/l] Energiepflanzen ,7 Stroh ,3 Quelle: Meó, FNR (29 eine vergleichende Analyse) Viskosität bei 2 C [mm 2 /s] Cetanzahl Oktanzahl (ROZ) Flammpunkt [ C] FM: Frischmasse Kraftstoffäquivalenz f [l] Dieselkraftstoff,83 43,1 35,87 5, Rapsölkraftstoff,92 37,6 34,59 74, 4 317,96 Biodiesel,88 37,1 32,65 7, ,91 Biomass-to-Liquid (BtL) a,76 43,9 33,45 4, > 7 88,97 Ottokraftstoff,74 43,9 32,48,6 92 < 21 1 Bioethanol,79 26,7 21,6 1,5 8 > 1 < 21,65 Ethyl-Tertiär-Butyl-Ether (ETBE),74 36,4 26,93 1,5 12 < 22,83 Biomethanol,79 19,7 15,56 3 > 11,48 Methyl-Tertiär-Butyl-Ether (MTBE),74 35, 25,9, ,8 Dimetylether (DME),67 b 28,4 19,3 6,59 Biomethan,72 e 5, 36, c 13 1,5 d Bio-Wasserstoff GH 2,9 e 12, 1,8 c < 88 3,6 d Quelle: FNR a Werte auf Grundlage von FT-Kraftstoffen; b bei 2 C; c [MJ/m 3 ]; d [kg]; e [kg/m 3 ]; f Lesebeispiel: 1 l Biodiesel entspricht,91 l Dieselkraftstoff 1 kg Bio-Wasserstoff entspricht 3,6 l Ottokraftstoff (bei Nutzung über Brennstoffzelle 7 l) 26 27

15 bio-kraftstoffe.info Rahmenbedingungen Die Erneuerbare-Energien-Richtlinie (Richtlinie 29/28/ EG) a definiert verbindliche Ziele für und regelt deren Nachhaltigkeit. Nachhaltigkeit von n EU-Vorgaben/THG-Einsparung in % 1 % EU-Ziel 22: Anforderungen zur Nachhaltigkeit von n und Strom aus flüssiger Biomasse gelten seit Jan Die Kriterien sind in der Biokraftstoff- und Biostrom-Nachhaltigkeitsverordnung definiert. müssen ab Standard-THG 211 mind. Emissionen für 35 % THG einsparen und weitere Nachhaltigkeitskriterien entlang der gesamten Herstellungs- und Lieferkette erfüllen. Standard-THG Emissionen für Für alle EU-Mitgliedsstaaten gilt das verbindliche Ziel, in 22 einen Mindestanteil von 1 % erneuerbarer Energien am Endenergieverbrauch im Verkehrssektor sicherzustellen. Deutschland-Ziel 22: 7 % THG-Einsparung durch 22 in Verkehr gebrachte Basis sind Referenzwerte für Otto- und Die selkraft stoff, 7 % THG-Reduktion entspricht einem Biokraftstoffanteil von etwa 1 12 % (BlmSchG: 37 a, Abs. 3a) a Richtlinie 29/28/EG zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen vom 23. April 29 ; THG: Treibhausgas 9 % 8 % 7 % 6 % 5 % 4 % 3 % 2 % 1 % Rapsöl Hydriertes Rapsöl Biodiesel aus Rapsöl Biodiesel aus Sonnenblumen Biodiesel aus Abfall 1 13 Biodiesel aus Soja Biodiesel aus Palmöl Biodiesel aus Palmöl Ethanol aus Weizen Ethanol aus Weizen Ethanol aus Zuckerrübe Ethanol aus Zuckerrohr Ethanol aus Weizenstroh³ BtL (FT-Diesel) aus Kulturholz³ 4 2 Biomethan aus Gülle 5 11 fossiler Kraftstoff mind. 6 % ab Anbau Transport Verarbeitung in g CO 2-Äq/MJ max. 33,5 g ab 218 max. 41,9 g ab 217 max. 54,5 g ab 21/13 mind. 5 % ab 217 mind. 35 % ab 211/13 83,8 THG-Emission in g CO 2-Äq/MJ 1 mit Methanbindung; 2 Erdgas-KWK; 3 künftige Biokraftstoffoptionen Basis: geschätzte Standardwerte nach 29/28/EG Quelle: FNR nach UFOP (211 EU-RL 29/28/EG) 28 29

16 bio-kraftstoffe.info Bundes-Immissionsschutz-Gesetz (BlmSchG) Jahr Quote Dieselkraftstoff Quote Ottokraftstoff Gesamtquote 27 4,4 % 1,2 % 28 2, % 29 2,8 % 5,25 % 21 2,8 % 6,25 % ,4 % 2,8 % 6,25 % 215 Dekarbonisierung 3, % 217 Dekarbonisierung 4,5 % 22 Dekarbonisierung 7, % Quelle: FNR nach BImSchG Für beigemischte und auf die Quote angerechnete entfällt die Steuerentlastung sie wird nur fu r besonders fo rderungswu rdige gewährt. Energiesteuer Dieselkraftstoff: 47,4 Cent/l Energiesteuer Ottokraftstoff: 65,45 Cent/l Steuersätze für reine nach Energiesteuergesetz (EnergieStG) Jahr Biodiesel [Cent/l] Pflanzenöl [Cent/l] 26 (Aug.) 9,, 27 9, 2, ,88 9, ,29 18, ,6 18, ,3 45,3 Der Einsatz von n in der Landwirtschaft ist steuerbefreit. Biomethan als Reinkraftstoff ist steuerbefreit bis 215. Besonders fo rderungswu rdige Ethanol mit einem Ethanolanteil von mind. 7 % (V/V), z. B. E 85 (steuerbegünstigt hinsichtlich des Ethanolanteils) BtL und Ethanol aus Cellulose (steuerbefreit bis 215) Kraftstoff-Normung Die Beschaffenheit und die Auszeichnung der Qualität von Kraftstoffen regelt die 1. BImSchV. Kraftstoff Norm Erläuterung Dieselkraftstoff (B 7) DIN EN 59 Biodiesel (B 1) DIN EN Rapsölkraftstoff DIN 5165 Ottokraftstoff (E 5) DIN EN 228 Ethanol DIN Ottokraftstoff E 1 DIN Ethanol E 85 DIN Erdgas & Biomethan DIN Dieselkraftstoffe mit bis zu 7 % V/V Biodiesel Stand: 5/21 Fettsäure-Methylester (FAME) für Dieselmotoren Stand: 4/21 Rapsölkraftstoff für pflanzenöltaugliche Motoren Stand: 9/21 Unverbleite Ottokraftstoffe mit bis zu 5 % (V/V) Ethanol bzw. 15 % (V/V) ETBE Stand: 9/29 Ethanol als Blendkomponente in Ottokraftstoff Stand: 4/211 Ottokraftstoff E 1 mit bis zu 1 % (V/V) Ethanol Stand: 4/29 - mind. 75 % bis max. 86 % (V/V) Ethanol Klasse A (Sommer) - mind. 7% bis max. 8 % (V/V) Ethanol Klasse B (Winter) Stand: 8/28 Biomethan muss die Norm für Erdgas als Kraftstoff erfüllen eine Mischung Biomethan-Erdgas ist in jedem Verhältnis möglich Stand: 4/29 Quelle: FNR nach EnergieStG Quelle: FNR (211) V/V: Volumenprozent 3 31

17 biogasportal.info Biogas Bestandsentwicklung der Biogasanlagen in Deutschland Bestandsentwicklung der Biogasanlagen Anlagenanzahl Installierte elektrische Leistung (MW el ) Biogasanlagen Biogasanlagen zur zur Biomethan-Produktion in Deutschland Anlagenzahl Anlagenanzahl Quelle: FNR nach FvB (211) 3 Anlagenzahl Biomethan im Erdgasnetz 29 : 187 Mio. Nm 3 21 : 28 Mio. Nm 3 211*: 57 Mio. Nm 3 1,1 1. Novelle EEG 2. Novelle EEG , , * Aufbereitungskapazität installierte elektrische Leistung 33 Aufbereitungskapazität 1. Nm 3 Biomethan/h 22, , * 17 68,1 * Prognose * Prognose Quelle: Dena, Bundesnetzagentur, DBFZ Welchen Energiegehalt hat Biogas? Der Energiegehalt korreliert mit dem Methananteil im Biogas. Dieser kann abhängig vom Substrat und Prozessablauf zwi schen 5 und 75 % liegen. Ein Kubikmeter Methan hat einen Energiegehalt von rund 1 Kilowattstunden (9,97 kwh). Liegt der Methananteil im Biogas z. B. bei 55 %, so beträgt der energetische Nutzen von 1 m 3 Biogas rund 5,5 kwh. Heizwert: 5 7,5 kwh/m 3 (abhängig vom Methan-Gehalt) Durchschnitt: 6 kwh/m 3 bzw. 21,6 MJ/m 3 Heizöläquivalent: 1 m 3 Biogas entspricht ca.,6 l Heizöl Technisches Technisches Primärpotenzial Primärenergiepotenzial für Biogas für Biogas Jahr Technisches Primärenergiepotenzial (P J/a) max. NawaRo (1,15 Mio ha 27 und 1,6 Mio. ha 22/Ertragssteigerung: 2 %/a) mind. NawaRo (,55 Mio ha 27) Ernterückstände und Exkremente Industrielle Rückstände Kommunale Reststoffe vom Potenzial genutzter Anteil Quelle: IE, DBFZ (29)

18 biogasportal.info Schematische Darstellung des Fermentationsprozesses Substrate Fette, Eiweiße, Kohlenhydrate (langkettige Polymere) 1. Phase: Hydrolyse Fettsäure, Aminosäure, Zucker (kurzkettige Monomere und Dimere) 2. Phase: Versäuerung Kurzkettige organische Säuren (z. B. Propionsäure), Alkohol 3. Phase: Essigsäurebildung u. a. Essigsäure (CH 3 COOH), Kohlendioxid (CO 2 ), Wasserstoff (H 2 ) 4. Phase: Methanbildung u. a. Methan (CH 4 ), Kohlendioxid (CO 2 ), Schwefelwasserstoff (H 2 S) Biogas Quelle: FNR (27) Treibhausgasemissionen von BGA im Vergleich zum Strommix THG-Emissionen von Biogasanlagen im Vergleich zum deutschen Strommix THG-Emissionen kg CO ² -Äq/kWh el,8,6,4,2, -,2 -,4 -,6 NawaRo/Gülle (1 %/ %) Saldo Gesamtemissionen NawaRo/Gülle (7 %/3 %) NawaRo/Gülle (4 %/6 %) Strommix DE Biomasseproduktion Biomassetransport Biomassekonversion Düngergutschrift Gärrest Güllegutschrift Strommix DE THG: Treibhausgas Quelle: IE, DBFZ (28) Verfahrensschritte zur Biogasaufbereitung Quelle: FNR (211) Organisches Material Biogasproduktion Rohbiogas Gasreinigung und -aufbereitung (Entschwefelung, Trocknung, Kohlendioxidabscheidung, Sauerstoffentfernung, Entfernung weiterer Spurengase) Reinbiogas Aufbereitung auf Erdgasqualität (Odorierung, Brennwertanpassung, Druckanpassung) Biomethan 34 35

19 biogasportal.info Massebezogener Massebezogener Substrateinsatz in Biogasanlagen Nawaro 46 % Quelle: DBFZ (21) Massebezogener Substrateinsatz nachwachsender Rohstoffe in Biogasanlagen 21 7 % Bioabfall 2 % industrielle und landw. Reststoffe 45 % Exkremente Massebezogener Substrateinsatz nachwachsender Rohstoffe in Biogasanlagen 21 Maissilage 76 % Quelle: DBFZ (21) 4 % Getreidekorn 7 % Getreide-GPS 11 % Grassilage 1 % Zuckerrübe 1 % Sonstiges Biogasausbeuten Gasausbeuten verschiedener Substrate Substrat Rindergülle 56 % Schweinegülle 61 % Kartoffelschlempe 53 % Rübenpressschnitzel 72 % Rindermist 55 % Futterrübe 56 % Zuckerhirse 54 % Biertreber 59 % Sonnenblumensilage 57 % Sudangras 55 % Zuckerrübe 55 % Geflügelmist 64 % Apfeltrester 68 % Grünroggensilage 53 % Grünschnitt 6 % Grassilage 54 % Getreide-GPS 55 % Maissilage 53 % Methangehalt in % Biogasertrag (Nm³/t FM) Quelle: Leitfaden Biogas, FNR (21) Anbau von verschiedenen Energiepflanzen und deren theoretisches Strompotenzial (Angaben je Hektar) Ernteertrag [t FM/ha] Energiepflanze Methanertrag [Nm 3 ] Stromertrag [kwh] Anzahl Haushalte Maissilage ,1 Zuckerrüben ,8 Sudangras ,5 Getreide-GPS ,2 Grassilage , Quelle: FNR nach KTBL (211) Annahmen: 12 % Lagerungsverluste (außer Zuckerrüben); BHKW-Wirkungsgrad 37 %; Stromverbrauch 3.6 kwh/a Haushalt 36 37

20 biogasportal.info Wichtige Prozessgrößen bei der Biogasproduktion Benötigtes Fermentervolumen [m 3 ] = tägl. Substratzugabe [m 3 /d] mittlere Verweilzeit [d] Verweilzeit [d] Füllvolumen Fermenter [m 3 ] HRT = Substratzugabe [m 3 /d] Raumbelastung [kg ots/m 3 d] tägl. ots Zugabe [kg/d] B R = Füllvolumen Fermenter [m 3 ] Trockenmasse [kg] TM = Frischmasse [kg] - Wasseranteil [kg] organische Trockenmasse [kg] otm = Trockenmasse [kg] - Rohasche [kg] Biogasertrag [m 3 ] = FM Substrat [t] TS [%] ots [%] Ertrag [m 3 /t ots] Faustzahlen 1 m 3 Biogas 5, 7,5 kwh gesamt 1 m 3 Biogas 1,5 3 kwh el 1 m³ Biogas ~,6 l Heizöl 1 m³ Methan 9,97 kwh Gülleanfall Rinder Gülleanfall Schweine 7,5 21 m 3 /Tierplatz a 1,2 6 m 3 /Tierplatz a Gülleanfall Geflügel Quelle: FNR ~ 7,5 m 3 /1 Tierplätze a 1 ha Silomais m 3 Biogas 1 ha Silomais ca. 1 2 m 3 Faulraum BHKW Wirkungsgrad elektrisch 3 45 % BHKW Wirkungsgrad thermisch 35 6 % BHKW Wirkungsgrad gesamt ca. 85 % 9 % BHKW-Laufzeit Arbeitsbedarf Biogasanlage Temp.-Schwankungen im Fermenter Bh/a 1 5 Akh/kW el Optimaler FOS/TAC-Bereich,4,6 Strombedarf Biogasanlage 7 1 % Wärmebedarf Biogasanlage 25 % Foliendurchlässigkeit Störfälle Biogasanlagen pro Jahr Kosten Biomethan-Aufbereitung 25 Nm³ Kosten Biomethan-Aufbereitung 1. Nm³ Spezifische Investitionskosten Biogasanlage bis 5 kw el Biogasanlage ab 5 kw el BHKW (Gasmotor) 15 kw el BHKW (Gasmotor) 25 kw el BHKW (Gasmotor) 5 kw el Biomethan-Aufbereitungsanlage 25 Nm³/h Biomethan-Aufbereitungsanlage 1. Nm³/h <± 2 C pro Tag 1,5 Biogas/Tag 1,2 je 1 kw el 7,79 1,1 ct/nm³ 5,82 6,7 ct/nm³ / kw el 3. / kw el 875 / kw el 738 / kw el 586 / kw el /MWh 7 13 /MWh 38 39

21 biogasportal.info Rechtliche Rahmenbedingungen Genehmigungskriterien für die Errichtung einer BGA Genehmigung einer landwirtschaftlichen Biogasanlage Anlagen zur biologischen Behandlung (4. BlmSchV) von nicht besonders überwachungsbedürftigen Abfällen > 1 t/tag nein Errichtung der Biogasanlage im Zusammenhang mit einer genehmigungsbedürftigen Tierhaltungsanlage z. B. >2. Schweinemastplätzen (4. BlmSchV) nein Güllelagerkapazität > 2.5 m 3 (4. BImSchV) nein Feuerwärmeleistung des BHKW > 1 MW (4. BlmSchV) nein Lagerung nicht besonders überwachungsbedürftiger Abfälle > 1 t (4. BlmSchV) nein Baugenehmigung Quelle: Leitfaden Biogas, FNR (21) ja ja ja ja ja Genehmigungsverfahren nach Bundes-Immissionsschutzgesetz Gesetze und Verordnungen fu r Bau und Betrieb von Biogasanlagen Baugesetzbuch mit entsprechenden Verordnungen (BauGB, Bauordnungen der Länder) Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) Umweltverträglichkeitsprüfungsgesetz (UVPG) Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen (4. BImSchV) Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz (KrW-/AbfG) Tierische Nebenprodukte-Beseitigungsgesetz (TierNebG) EU-Verordnung Nr. 1774/22 (EG) vom mit Hygienevorschriften für nicht für den menschlichen Verzehr bestimmte Nebenprodukte Bioabfallverordnung (BioAbfV) Futtermittelgesetz, Viehverkehrsverordnung Düngeverordnung, Düngemittelverordnung, Düngemittelgesetz (DüV, DüMV, Düngegesetz) Regelungen für den Umgang mit Gärresten Rechtsvorgaben nährstoffbezogene Regelung DüngeV DüngemittelV schadstoffbezogene Regelung BioAbfV TierNebG Regelung in Bezug auf die Produkthygiene EU-HygieneV DüngermittelV BioAbfV TierNebG betroffene Substrate alle Substrate alle Substrate, die nicht auf betriebseigenen Flächen ausgebracht werden alle Bioabfälle, die nicht der EU-HygieneV unterliegen Gärreste mit Bioabfall als Koferment Substrate tierischer Herkunft alle Substrate, die nicht auf betriebseigenen Flächen ausgebracht werden alle Bioabfälle, die nicht der EU-HygieneV unterliegen Gärreste mit Bioabfall als Koferment Quelle: FNR 4 41

22 bio-energie.de Anhang EEG-Vergütung für Strom aus Biomasse (EEG 29) [in ct/kwh] jährliche Degression von 1 % für Grundvergütung und Boni Grundvergütung bis 15 kw el a 11,55 11,44 15 bis 5 kw el 9,9 9, 5 kw el bis 5 MW el 8,17 8,9 5 MW el bis 2 MW el h 7,71 7,63 Nawaro-Bonus a, m bis 15 kw el 5,94/6,93 c 5,88/6,86 c 15 bis 5 kw el b 5,94/6,93 c 5,88/6,86 c b 3,96 5 kw el bis 5 MW c, d 3,92 c, d el /2,48 e /2,46 e Gülle-Bonus a, c, f, k bis 15 kw el 3,96 3,92 15 bis 5 kw el,99,98 Landschaftspflegematerial-Bonus a, c, l bis 5 kw el 1,98 1,96 Emissionsminderungs- Bonus a, c, f, n bis 5 kw el,99,98 Technologie-Bonus bis 5 MW el 1,98/,99 g 1,96/,98 g KWK-Bonus bis 2 MW el 2,97 i /1,98 j 2,94 i /1,96 j Quelle: FNR Angaben sind rechtsunverbindlich a auch fu r Altanlagen gu ltig (Inbetriebnahme bis ) b kein Anspruch fu r Strom aus flu ssiger Biomasse fu r Neuanlagen (ab dem ) c fu r Biogasanlagen d fu r Verbrennung von Kurzumtriebsholz und Landschaftspflegematerial e beim Einsatz von sonstigem Nawaro-Bonus fa higem Holz f kein Anspruch fu r Anlagen, die Gas aus einem Gasnetz einsetzen g fu r Anlagen mit Gasaufbereitung zu Biomethan ab 35 bis max. 7 Nm 3 /h h nur fu r Stromerzeugung mit KWK i fu r Altanlagen (anteilig bis 5 kw el ) und Neuanlagen, deren Wa rmenutzung die Anforderungen der 2. EEG-Novelle erfu llen j fu r Altanlagen, deren Wa rmenutzung nicht den Anforderungen der 2. EEG-Novelle entspricht k erho ht den Nawaro-Bonus bei sta ndigem Wirtschaftsdu nger-einsatz von mind. 3 Masse % l erho ht den Nawaro-Bonus bei sta ndigem Landschaftspflegematerial-Einsatz von mind. 5 Masse % m beim Einsatz von Nawaro (Positivliste III); kompatibel mit pflanzlichen Nebenprodukten (Positivliste V); Voraussetzung fu r Neuanlagen nach BImSchG: gasdichtes Ga rrestlager und zusa tzl. Gasverbraucher n Erho hung der Grundvergu tung fu r Anlagen nach BImSchG bei Einhaltung der entsprechenden Formaldehydgrenzwerte nach Emissionsminimierungsgebot der TA Luft 42 43

23 bio-energie.de Vergütung für Biomasse-/Biogasanlagen (EEG 212) [in ct/kwh] Grundvergütung 1, bis 15 kw el 14,3 14,1 bis 5 kw el 12,3 12,5 bis 5 MW el 8 11, 1,78 bis 2 MW el 8 6, 5,88 Sondervergütung 2 bis 75 kw el 25, 24,5 Rohstoffvergütung 3 Einsatzstoffvergütungsklasse I Einsatzstoffvergütungsklasse II Gasaufbereitungsbonus 6 Bioabfallvergärung 7 Quelle: EEG 212 bis 5 kw el 6/6 4 6/6 4 bis 75 kw el 5/2,5 4 5/2,5 4 bis 5 MW el 4/2,5 4 4/2,5 4 bis 5 kw el 8 8 bis 5 MW el 8/6 5 8/6 5 bis 7 Nm³ 3, 2,94 bis 1. Nm³ 2, 1,96 bis 1.4 Nm³ 1,,98 bis 5 kw el 16, 15,68 bis 2 MW el 14, 13,72 Angaben sind rechtsunverbindlich 1 einschließlich Wärmenutzungsverpflichtung von mindestens 6 % der anfallenden Wärme Ausnahme: Biomethananlagen, Anlagen mit 6 Masse % Gülleeinsatz 2 Güllekleinanlagen, Einsatz von 8 Masse % Gülle/Mist 3 Grund- und Rohstoffvergütung nur bei 6 Masse % Mais und Getreidekorn 4 Rinden und Waldrestholz 5 für Gülle/Mist 6 ct/kwh bei Anlagen > 5 kw bis 5 MW 6 7 Nm³/ha (ca. 2,8 MW), 1. Nm³/h (ca. 4, MW), 1.4 Nm³/h (ca. 5,5 MW) 7 9 Masse % Bioabfälle gemäß Bioabfallverordung 8 ab 214 für Neuanlagen > 75 kw Vergütung nur noch durch Direktvermarktung (Marktprämie) 9 jährliche Degression von 2 % auf Grundvergütung und Boni, nicht auf Rohstoffvergütung Berechnung des KWK-Stroms nach EEG 29 Der Bonus fu r Kraft-Wa rme-kopplung entfa llt lediglich auf den Stromanteil, der dem Anteil der Wa rme entspricht, der außerhalb der Anlage genutzt wurde. Aus der Stromkennzahl des Aggregats und der gemessenen Wa rmemenge la sst sich der KWK-Strom (in kwh) ermitteln. Produzierter Strom extern genutzte Wärme Produzierte Wärme = KWK-Strom 44 45

24 bio-energie.de Marktberichte und Preise für Brennstoffe und Biomasse Heizöl/Rohöl Biodiesel Ölsaaten und Pflanzenöle Hackschnitzel und Pellets Scheitholz Pellets Agrarsektor Statistisches Bundesamt Umrechnung von Energieeinheiten MJ kwh m 3 Erdgas 1 MJ 1,278,32 1 kwh 3,6 1,113 1 kg SKE 29,31 8,14,924 1 kg RÖE 41,87 11,63 1,319 1 m 3 Erdgas 31,74 8,82 1 m 3 l Barrel Gallone 1 m , l,1 1,63,26 1 Barrel, Gallone,38 3,79,238 1 SKE: Steinkohleeinheiten; RÖE: Rohöleinheiten Vorzeichen für Energieeinheiten Vorsatz Vorsatzzeichen Faktor Zahlwort Deka Da 1 Zehn Hekto h 1 2 Hundert Kilo k 1 3 Tausend Mega M 1 6 Million Giga G 1 9 Milliarde Tera T 1 12 Billion Peta P 1 15 Billiarde Exa E 1 18 Trillion Weitere Informationen Daten und Fakten zum Thema (Mediathek/Daten und Fakten) Regionale beratung in der Landwirtschaft Wege zum dorf -Regionen Impressum Herausgeber Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.v. (FNR) Bilder FNR; Biogasanlage: Peter Dethloff Gestaltung/ Realisierung Rostock FNR

25 Herausgeber Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.v. (FNR) OT Gülzow Hofplatz Gülzow-Prüzen Tel.: 38 43/ Fax: 38 43/ info@fnr.de Mit Förderung des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages. Bestell-Nr. 469 FNR 211