Bioenergie im Kontext der erneuerbaren Energien in Deutschland

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1 Technische Universität Hamburg-Harburg Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft Bioenergie im Kontext der erneuerbaren Energien in Deutschland Martin Kaltschmitt Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft, Technische Universität Hamburg-Harburg, Eissendorfer Str. 40, D Hamburg,

2 Herausforderungen Klimaschutz Pasterzegletscher

3 Herausforderungen Klimaschutz

4 Energiebedingte CO 2 -Emissionen in Mt/a Herausforderungen Klimaschutz Pasterzegletscher

5 Inhalt odeutsches Energiesystem obioenergie im Energiesystem o Wärme o Strom o Kraftstoffe obiomasseverfügbarkeit oschlussbemerkungen

6 Deutsches Energiesystem Summe % 22% 9% 1% 34% PEV PJ Mineralöl Steinkohle Braunkohle Erdgas Kernenergie Erneuerbare Sonstiges 11% 12% Quelle: BMWi 2011

7 Deutsches Energiesystem Endenergie aus regenerativen Energien 2010 Struktur der Endenergiebereitstellung aus erneuerbaren Energien in Deutschland im Jahr 2010 Gesamt: Gesamt: ,5 PJ bzw. TWh 284,5 TWh biogene Brennstoffe, Wärme: 47,1 % biogene Kraftstoffe: 12,5 % Wasserkraft: 7,4 % Geothermie: 2,0 % Solarthermie: 1,8 % Photovoltaik: 4,1 % biogene Brennstoffe, Strom: 11,9 % Windenergie: 13,3 % gesamte Biomasse*, einschl. biogene Kraftstoffe: 71 % * Feste und flüssige Biomasse, Biogas, Deponie- und Klärgas, biogener Anteil des Abfalls; 1 TWh = 1 Mrd. kwh; Abweichungen in den Summen durch Rundungen; Quelle: BMU-KI III 1 nach Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat); Stand: Dezember 2011; Angaben vorläufig

8 Quelle: UBA nach Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat); Abweichungen in den Summen durch Rundungen; Stand: Dezember 2011; Angaben vorläufig Deutsches Energiesystem Struktur Vermiedene der Treibhausgas-Emissionsvermeidung Klimagasemissionen 2010 in Deutschland im Jahr 2010 Gesamt rd. 120 Mio. t CO 2 -Äquivalent Wind: 23,2 % Wasser: 13,9 % Biomasse: 50,8 % Biokraftstoffe: 4,1 % Solarthermie: 1,0 % Geothermie: 0,4 % Photovoltaik: 6,6 %

9 Quelle: UBA nach Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat); Abweichungen in den Summen durch Rundungen; Stand: Dezember 2011; Angaben vorläufig Deutsches Energiesystem Struktur Vermiedene der Treibhausgas-Emissionsvermeidung Klimagasemissionen 2010 in Deutschland im Jahr 2010 Gesamt rd. 120 Mio. t CO 2 -Äquivalent Wind: 23,2 % Zum Vergleich: 937 Mio. t CO 2 -Äquivalent-Emissionen (2009) (d. h. 12,8 % Reduktion) Wasser: 13,9 % Biomasse: 50,8 % Biokraftstoffe: 4,1 % Solarthermie: 1,0 % Geothermie: 0,4 % Photovoltaik: 6,6 %

10 Bioenergie im Energiesystem Stromerzeugung allgemein 2010 Struktur der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland im Jahr 2010 Gesamt: 104,3 TWh Wasserkraft: 20,1 % Windenergie: 36,2 % biogener Anteil des Abfalls: 4,6 % Deponiegas: 0,6 % Klärgas: 1,1 % Biogas: 13,9 % biogene flüssige Brennstoffe: 1,6 % biogene Festbrennstoffe: 10,7 % Photovoltaik: 11,2 % Biomasseanteil*: 32,5 % * Feste und flüssige Biomasse, Biogas, Deponie- und Klärgas, biogener Anteil des Abfalls; aufgrund geringer Strommengen ist die Tiefengeothermie nicht dargestellt; 1 TWh = 1 Mrd. kwh; Abweichungen in den Summen durch Rundungen; Quelle: BMU-KI III 1 nach Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat); Stand: Dezember 2011; Angaben vorläufig

11 Bioenergie im Energiesystem Struktur der Stromerzeugung Biomasse aus Biomasse 2010 in Deutschland im Jahr 2010 biogene Festbrennstoffe: 33,1 % Gesamt: 33,9 TWh biogene flüssige Brennstoffe: 4,9 % biogener Anteil des Abfalls: 14,1 % Deponiegas: 1,9 % Klärgas: 3,3 % Biogas: 42,7 % Quelle: BMU-KI III 1 nach Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat); 1 TWh = 1 Mrd. kwh; Abweichungen in den Summen durch Rundungen; Stand: Dezember 2011; Angaben vorläufig

12 Biomasse im Energiesystem - Biogene Festbrennstoffe -

13 Anlagenanzahl [ ] Leistung [MW] Biomasse im Energiesystem - Strom aus biogenen Festbrennstoffen Größer 5 MW Größer 0,5 bis 5 MW bis 0,5 MW Leistung Stromerzeugung ca. 8,4 TWh (2010, nur EEG-Anlagen)

14 Stand 2010 Biomasse im Energiesystem - Strom aus biogenen Festbrennstoffen - Stromerzeugung ca. 8,4 TWh (2010, nur EEG-Anlagen)

15 Bioenergie im Energiesystem - Biogas -

16 Anlagenanzahl [ ] Leistung [MW] Bioenergie im Energiesystem - Strom aus Biogas - Potenzielle Stromerzeugung ca. 15,8 TWh (2010) Tatsächliche Stromerzeugung ca. 14,7 TWh (2010) Größer 500 kw 70 kw bis 500 kw bis 70 kw Leistung

17 Bioenergie im Energiesystem Stand Strom aus Biogas -

18 Bioenergie im Energiesystem Wärmeerzeugung allgemein 2010 Struktur der Wärmebereitstellung aus erneuerbaren Energien in Deutschland im Jahr 2010 Gesamt: 144,7 TWh biogene Festbrennstoffe (Haushalte): 50,2 % oberflächennahe Geothermie: 3,7 % biogene Festbrennstoffe (Industrie): 16,5 % tiefe Geothermie: 0,2 % biogener Anteil des Abfalls: 5,2 % Solarthermie: 3,6 % Klärgas: 0,8 % Deponiegas: 0,2 % Biogas: 9,4 % biogene flüssige Brennstoffe: 5,5 % biogene Festbrennstoffe (HW/HKW): 4,7 % Biomasseanteil*: 92,5 % * Feste und flüssige Biomasse, Biogas, Deponie- und Klärgas, biogener Anteil des Abfalls; 1 TWh = 1 Mrd. kwh; Quelle: BMU-KI III 1 nach Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat); Abweichungen in den Summen durch Rundungen; Stand: Dezember 2011; Angaben vorläufig

19 Bioenergie im Energiesystem Wärmeerzeugung Biomasse 2010 Struktur der Wärmebereitstellung aus Biomasse in Deutschland im Jahr 2010 Gesamt: 133,9 TWh biogene Festbrennstoffe (Haushalte): 54,3 % biogener Anteil des Abfalls: 5,7 % biogene Festbrennstoffe (Industrie): 17,9 % Deponiegas: 0,2 % Klärgas: 0,8 % Biogas: 10,2 % biogene flüssige Brennstoffe: 5,9 % biogene Festbrennstoffe (HW/HKW): 5,0 % Quelle: BMU-KI III 1 nach Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat); 1 TWh = 1 Mrd. kwh; Abweichungen in den Summen durch Rundungen; Stand: Dezember 2011; Angaben vorläufig

20 Bioenergie im Energiesystem Biogene Festbrennstoffe

21 Pelletproduktion Kapazität und Absatz [Mio. t/a] Bioenergie im Energiesystem Entwicklung des Pelletmarktes 4 Pelletproduktionskapazität in Dtl. Pelletproduktion 3 Inlandsverbrauch 2 1 0

22 Holzpellets in t/a Bioenergie im Energiesystem Entwicklung des Pelletmarktes Kapazität in t/a Produktion in t/a inländischer Gesamtverbrauch in t/a Kleinverbrauchermarkt in t/a DBFZ 2011 DE AT IT SE DK FI BE NL UK PL PT FR CA RU US

23 Bioenergie im Energiesystem Biogene Festbrennstoffe

24 Anlagenzahlen [1000] Pelletabsatz [Mio. t/a] Bioenergie im Energiesystem Wärme aus Pellets Jährlicher Zubau an Pelletanlagen Gesamtzahl der Pelletanlagen Inlandsverbrauch

25 Bioenergie im Energiesystem Struktur Kraftstoffe der biogenen allgemein Kraftstoffe 2010 in Deutschland im Jahr 2010 Gesamt: 35,4 TWh Biodiesel: 73,6 % Bioethanol: 24,6 % Pflanzenöl: 1,8 % Quelle: BMU-KI III 1 nach Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat); 1 TWh = 1 Mrd. kwh; Abweichungen in den Summen durch Rundungen; Stand: Dezember 2011; Angaben vorläufig

26 Bioenergie im Energiesystem Biodiesel

27 Quelle: CropEnergies 2006 Bioenergie im Energiesystem Bioethanol

28 Bioenergie im Energiesystem Biomethan als Kraftstoff

29 [GWh] Bioenergie im Energiesystem Biokraftstoffe Nutzung Beitrag erneuerbarer Energien zum Kraftstoffverbrauch in Deutschland Bioethanol Pflanzenöl Biodiesel Keine Biokraftstoffe im Jahr 1990; Pflanzenöl bereits seit 1992 für biogene Kraftstoffe verwendet, Bioethanol seit 2004; 1 GWh = 1 Mio. kwh; Quelle: BMU-KI III 1 nach Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat); Bild: BMU / Dieter Böhme; Stand: Dezember 2011; Angaben vorläufig

30 Ethanolproduktion global in Mio. t Bioenergie im Energiesystem Biokraftstoffe Nutzung Andere Kanada China Europa Brasilien USA 52,09 57,62 67,18 69, , ,51 14,57 16,21 19,23 22,52 24,75 30,78 Zum Vergleich: Biodiesel Schätzung Quelle: DBFZ 2011 auf Basis F.O.Licht s World Ethanol and Biofuels Report Vol. 9, No.16

31 Bioenergie im Energiesystem Zukünftige Entwicklung Quelle: Prognos, EWI, GWS 2010

32 Quelle: Prognos, EWI, GWS 2010 Bioenergie im Energiesystem Zukünftige Entwicklung Quelle: Prognos, EWI, GWS 2010

33 Bioenergie im Energiesystem Zwischenfazit o Biomasse trägt heute merklich zur Deckung der Energienachfrage in Deutschland bei und das im Strom-, Wärme- und Kraftstoffmarkt o Im Vergleich der regenerativen Energien untereinander leistet Biomasse insgesamt über 70 %; sehr hohe Beiträge liefert sie im Wärmeund im Kraftstoffmarkt o Biomasse trägt mit rund der Hälfte zu den etwa 120 Mio. t Klimagasminderung durch regenerative Energien bei o Alle Bioenergiemärkte außer der Kraftstoffmarkt waren die letzten Jahre durch erhebliche Wachstumsraten gekennzeichnet; insbesondere infolge der (politischen) Energiewende sind die Weichen im Hinblick auf ein weiteres Wachstum gestellt o Damit drängt sich u. a. aufgrund der Teller-oder-Tank-Diskussion zwingend die Frage nach der Verfügbarkeit der benötigten Biomasseressourcen in und für Deutschland immer mehr in den Vordergrund der politischen Diskussionen

34 Biomasseverfügbarkeit Magisches Dreieck der Biomassemärkte Nutzung als Nahrungsmittel Energetische Nutzung Stoffliche Nutzung... und a priori begrenzt verfügbare Anbauflächen!

35 Veränderung in % Biomasseverfügbarkeit Entwickl. Nahrungsmittelnachfrage (134 St.) Quelle: Zeddies / Uni Hohenheim 2008

36 Biomasseverfügbarkeit Biomasseeinsatz als Rohstoff (Beispiele) Globale Nachfrage nach Textilfasern Quelle: Cotton Council International

37 Biomasseverfügbarkeit Biomasseeinsatz als Rohstoff (Beispiele) Beispiel: Marktentwicklung für biomassebasierte Kunststoffe Globale Nachfrage nach Textilfasern Quelle: Cotton Council International Quelle: PRO-BIP 2009 / Shen et al / Uni Utrecht

38 Biomasseverfügbarkeit Entwicklung der Energienachfrage Quelle: BP Energy Outlook 2011 Keine Berücksichtigung der nicht-kommerziellen Biomasse

39 Schlussbemerkungen o Biomasse trägt heute merklich global und national zur Deckung der Energienachfrage bei; und dieser Anteil wird bei hohen und potenziell weiter steigenden Energiepreisen zunehmen o Biomasse wird aber auch in anderen Märkte eingesetzt, in denen sie nicht direkt substituierbar ist; auch diese Märkte wachsen deutlich o Konkurrenzen um das aufgrund der begrenzten Produktionsfläche nicht beliebig vermehrbare Biomasseaufkommen sind damit möglich mit allen damit verbundenen Konsequenzen o Damit nimmt die Notwendigkeit zu, Biomasse vollständig und hocheffizient zu nutzen und mit der verfügbaren Biomasse möglichst viele (Teil-)Märkte parallel zu bedienen o Dazu müssen im Verlauf der gesamten Bereitstellungskette entsprechende Maßnahmen implementiert werden; d. h. Ausweitung der Biomasseressourcenbasis, effizientere Biomassebereitstellung und -nutzung, integrierte und optimierte Produktions- und Nutzungskonzepte

40 Bioenergie im Kontext der erneuerbaren Energien in Deutschland Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft (IUE), Technische Universität Hamburg-Harburg Eissendorfer Str. 40; D Hamburg Tel. / Fax: / 2315 Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Martin Kaltschmitt

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