Wie verändert die Energieversorgung der Zukunft die Landnutzung?

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1 Deutsches BiomasseForschungsZentrum German Biomass Research Centre Wie verändert die Energieversorgung der Zukunft die Landnutzung? Daniela Thrän, Jens Ponitka Dresden, 06. November 2009 Deutsches BiomasseForschungsZentrum gemeinnützige GmbH, Torgauer Str. 116, D Leipzig,

2 Inhalt 1. Hintergrund - Stand und Ziele der Bioenergienutzung 2. Anforderungen an die Energieversorgung der Zukunft Effiziente Nutzung Integrierte Konzepte Neue Technologien Zielvorgaben 3. Auswirkungen auf die Landnutzung Nachhaltigkeit Risiken Chancen 4. Schlussfolgerungen 2

3 1. Hintergrund Stand und Ziele - Rolle der Bioenergie - Bioenergie ist das Rückgrat der erneuerbaren Energien 85% der erneuerbaren Energie basieren auf Biomasse Hauptsächlich Wärme- und Stromproduktion (90%) Energiepflanzenanbau noch gering (30 Mio. ha in 2008) share of RE on primary energy demand % 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% Geothermal energy Wind / Solar / PV Hydropower Biomass World BR SE AT EU US F DE Sources: IEA (2008), BMU (2008), EIA (2008), Eurostat (2008) 3

4 1. Hintergrund Stand und Ziele - Biomassennutzung in Deutschland - In Deutschland wird gut die Hälfte des Potenzials genutzt (gleiches gilt für Europa) Inland Importe Brennstoffherkunft Strom Wärme Biogas/Pöl. Biokraftstoffe (H)KW Gegenwärtiger Brennstoffeinsatz Wald(rest)holz Industrie- Subsrest-/Alt- trate holz Stroh 800 [PJ/a] DBFZ 2009 Inländisches Brennstoffpotenzial Energiepflanzen (min/max) Brennstoffpotenzial und Brennstoffnutzung DE 2007/2008 in PJ/a 4

5 1. Hintergrund Stand und Ziele - Entwicklung Stromerzeugung Deutschland - Biomasse(heiz)kraftwerke Biogasanlagen Anlagenbestand [-] Anlagenbestand > 5 MWel Anlagenbestand 0,5-5 MWel Anlagenbestand 0,5 MWel Installierte Leistung [MWel] Installierte elektrische Leistung [MW el ] Anlagenzahl [-] Größer 500 kwel Größer 70 bis 500 kwel Bis 70 kwel install. el.leistung [MWel] Installierte elektrische Leistung [MWel] * * Weiterer Anlagenausbau durch Anreize (kleinere Biogasanlagen, Nutzung von Reststoffen wie Stroh und Landschaftspflegeholz) im EEG (2009). Anlagenbestand von Pflanzenöl-BHKW ist seit 2007 rückläufig. Ölpreis und Agrarpreise sind von entscheidender Bedeutung. Quelle: DBFZ, Stand September 2009; * = Prognose 5

6 1. Hintergrund Stand und Ziele - Anbauflächen Deutschland - Weiterhin Steigende Tendenz des Anbaus nachwachsender Rohstoffe für die energetische Nutzung. Deutschlandweit könnte sich langfristig die Fläche für die Bioenergiebereitstellung mehr als Verdoppeln, auch vor dem Hintergrund von Produktivitätssteigerung, Agrarmarktordnungen und sinkender Nahrungsmittelnachfrage (u.a. Bevölkerungsrückgang in Sachsen). Quelle: FNR (2009), Oehme (2008), Stat. Landesamt Sachsen (2008) 6

7 1. Hintergrund Stand und Ziele - Situation Sachsen - Anbauflächen nachwachsender Rohstoffe Verstärkter Anteil des in Sachsen aus erneuerbaren Energien erzeugten Stroms am Stromverbrauch von 3,3% (1999) auf 13,9% (2007). Ebenfalls deutlicher Trend der Zunahme der Anbauflächen für nachwachsende Rohstoffe (2007: ca ha von 1 Mio. ha LF). Anfang 2009 waren in Sachsen ~ 120 Biogasanlagen in Betrieb, aktuell 162 Anlagen (56,5 MW). Zur Aufbereitung und Einspeisung von Biomethan in Deutschland sind ~20 Anlagen in Betrieb. In Sachsen ist 1 Anlage (5 MW) in Bau und 6 weitere Anlagen sind in Planung. Quelle: Grunert/LfULG (2009); SMUL (2009); Biogas-Fachgespräch, Hr. Kübler (11/2009) 7

8 1. Hintergrund Stand und Ziele - Rapsanbau Sachsen Raps wurde in der Vergangenheit zunehmend (Nahrungsmittelindustrie, stoffliche+energetische Nutzung) angebaut (2008: ~ ha). Die zukünftige Entwicklung ist jedoch schwer abzuschätzen (Komplexe Rahmenbedingungen für Biokraftstoffe). Anbau in ha Trend? Datenquelle: Statistisches Landesamt Sachsen (2009) 8

9 1. Hintergrund Stand und Ziele - Biokraftstoffe - Biodiesel (2009) Ölsaatenverarbeitung Bioethanol (2009) Quelle: DBFZ-Projekt Monitoring Biokraftstoffsektor 2009, SMUL (2007) wenige und verhältnismäßig kleine Anlagen zur Biokraftstoffproduktion Ölmühle Riesa mit t/a Produktionskapazität, Zukunft dezentraler Ölmühlen ungewiss Choren Industries GmbH/Freiberg: Pilotanlage für Biokraftstoffe der 2. Generation 9

10 2. Energieversorgung der Zukunft - Effiziente Nutzung - Nach der Leitstudie (2008) wird in den kommenden Jahren eine Verringerung des Primärenergiebedarfs erwartet. Wesentlich wird das Ziel erreicht durch höhere Primärenergieproduktivität, Ausbau KWK und Effizienzsteigerung im Strombereich. Quelle: BMU (2008, 2009) 10

11 2. Energieversorgung der Zukunft - Integrierte Konzepte: Dezentralität - stark steigende Energienachfrage Endlichkeit fossiler Energieträger Versorgungs- sicherheit Klimaschutz Effizienz (KWK) Erneuerbare Energien (Nutzung vor Ort, kurze Transport- und Übertragungswege, lokale Versorgung, Erwerbsquellen) Dezentrale Energieversorgung gewinnt global an Bedeutung: Trends? Schlüsseltechnologien und Märkte? Steuerung? 11

12 2. Energieversorgung der Zukunft - Integrierte Konzepte: Biomethan + Bio-SNG - Biogas und Bio-SNG sind zwei Optionen der Bereitstellung von Biomethan (Einspeisung, Mikro-Gasnetze, mobile Anwendungen). Die Konzepte ergänzen sich aufgrund unterschiedlicher Rohstoffbasis und Anlagengrößen. Standortangepasste, integrierte Konzepte ermöglichen hohe Nutzungsgrade durch Kraft-Wärme-Kopplung und Polygeneration. Hocheffiziente Anwendungen zur Strom/Wärme-, Biomethan- und Biokraftstofferzeugung sind dann möglich. Quelle: DBFZ, 2008 (Fotos: IE/DBFZ, REPOTEC) 12

13 2. Energieversorgung der Zukunft - Neue Technologien - heute zukünftig Heutige Technologien sind jung und teilweise unreif. Technologiefortschritte (u.a. Energiepflanzenzüchtung, Biogasgewinnung) werden erwartet. Die gezielte Aufbereitung und Verwertung der Nebenprodukte und Rückstände bietet Kosten- und Umweltvorteile. Zukunftstechnologien basieren vielfach auf holzartigen Biomassen und sind nennenswert erst nach 2020 verfügbar. Quelle: DBFZ 13

14 2. Energieversorgung der Zukunft - Rohstoffbedarf aus der Landschaft - Biogas Vorteil Landwirtschaftsnahe Produktion (dezentral) Nährstoffkreisläufe Rohstoffe Annuelle Energiepflanzen Grasschnitt Nutzung von Lignozellulose Vorteil Lager- und Transportfähigkeit Dezentrale Distribution (Biomassehöfe) Große Produktpalette Rohstoffe Holz Stroh Fotos: 14

15 2. Energieversorgung der Zukunft - Konkurrenzen um Holz - Holznutzung/-aufkommen [PJ/a] Die zunehmende 200 Holznachfrage im Energiebereich wirkt auch auf die Angebotssituation für die stoffliche Holznutzung; der Ölpreis ist von 0 entscheidender Bedeutung. Holznutzung Künftige Engpässe könnten Aufkommen u.a. durch den gezielten Anbau von holzartigen Biomassen 2020 entschärft werden. Waldholz Rinde Sägenebenprodukte Altholz sonst. Holz LP-Holz Deckungslücke stofflich Scheitholzfeuerungen Pelletfeuerungen Hackschnitzelfeuerungen (Heiz-)Kraftwerke Kraftstoffe Quelle: Projekt Nutzungskonkurrenzen ( ), gefördert vom 15

16 2. Energieversorgung der Zukunft - Zielvorgaben der Bioenergie - Die Nutzung von Bioenergie verfolgt unterschiedliche Ziele: Klima- und Ressourcenschutz (IEKP) Versorgungssicherheit Biodiversität, Lokaler Umweltschutz Armutsbekämpfung Entwicklung ländlicher Räume Exportinteressen (Rohstoffe / Technologien) Aus den Zielen ergeben sich Zielkonflikte für den Ausbau: Energieformen Technologien Rohstoffe Vor allem Biotreibstoffe, da keine Technologie- und Rohstoffalternativen verfügbar, stellen weltweit einen neuen Rohstoff-Faktor dar und nur in ausgewählten Ländern einen Meilenstein für den Klimaschutz. Kraftstoffziele beeinflussen die Landnutzung umfassend (ambitionierte Ziele, sensible Rohstoffbasis, Nutzbarkeit globaler Infrastrukturen für den Handel) 16

17 3. Auswirkung auf die Landnutzung - Ansatzpunkte nachhaltiger Bioenergienutzung - Landnutzung Fläche Ackerfläche vs. Indigene Wälder Ebene 1 Etablierung geeigneter Landnutzungspolitiken Biomasseanbau Biomassekonversion wesentliche Rolle. Bioenergieträger Ebene 3 Nahrungsmittel vs. stoffl. Nutzung vs. Bioenergie Wärme vs. Strom vs. Kraftstoff Anforderungen an die Anbaubedingungen für Energiepflanzen Entlang der gesamten Bioenergieproduktionskette müssen geeignete Biomasse Ebene 2 Anforderungen und Standards für eine nachhaltige Produktion entwickelt und implementiert werden. Umwelt und soziale Aspekte spielen eine Qualitätsstandards für Energieträger und Konversion Nutzung von Bioenergie Bioenergie Fossile Energien vs. Erneuerbare Energien vs. Effizienz - Ebene 4 Forderung nach Energieeffizienz 17

18 3. Auswirkung auf die Landnutzung - Landnutzung Sachsen - Die Welt ist bunt: Biotoptypen und Landnutzung Trends in Sachsen: Bioenergie Zunahme der Anbauflächen für nachwachsende Rohstoffe (2007: ha) Andere Treiber Abnahme Landwirtschaftsfläche Zunahme der Siedlungs- und Verkehrsfläche (2008: 6,9 ha/d) Zunahme der Waldfläche seit 1997 Mit welchen Änderungen ist zukünftig zu rechnen? Quelle: SMUL (2008) 18

19 3. Auswirkung auf die Landnutzung - Biokraftstoffe - Aussichten für Biokraftstoffe Deutliche Zuwächse deutschlandweit bei der Produktion von Biodiesel (Verdoppelung zwischen 2005 und 2008) und Bioethanol (mehr als Verdreifachung zw und 2008), bei geringer Auslastung der Produktionskapazitäten. Seit 2008 Einbruch der Nutzung von Pflanzenöl als Reinkraftstoff (höhere Besteuerung und hohe Weltmarktpreise) Rahmenbedingungen: Biokraftstoffquotengesetz (2006): 8% in 2015, Steuerentlastung IEKP (THG-Minderung, nachhaltige Bewirtschaftung) Biomasseaktionsplan (2009): Biokraftstoffanteil 2020 soll am Gesamtkraftstoffverbrauch eine Netto-THG-Minderung von 7 % (12% Biokraftstoffanteil); Förderung von Biomethan und hydrierten Pflanzenölen als Kraftstoff; Förderung nur, wenn THG-Minderung von 35% (50% ab 2017) gegenüber fossilen Kraftstoffen erreicht wird Änderung der Biokraftstoffquoten (6,25% ab 2010) Unklare zukünftige Entwicklung (Produktion, Importe) durch volatile Preise für Agrarrohstoffe und Produktpreise und unsichere Rahmenbedingungen Quelle: DBFZ-Projekt Monitoring Biokraftstoffsektor 2009, SMUL (2007) 19

20 3. Auswirkung auf die Landnutzung - mögliche Risiken - International: Abholzung tropischer Regenwälder, Palmöl (Malaysia), Zuckerrohr (Brasilien), Biokraftstoffimporte: Umwelt- und Sozialstandards! Zunahme der Flächen für den Energiepflanzenanbau: Trockenlegung von Mooren (CO 2 ), Grünlandumbruch (aber: Grünlanderhaltungsgebot, Umbruchsbeschränkungen) Nutzungsdruck auf Naturschutzflächen (Agrarumweltmaßnahmen) Verengung der Fruchtfolgen (Mais, Raps) mit Verlust an Kulturartenvielfalt Änderung Fruchtartenspektren (Marktsituation, Klimawandel) Änderung des Anbaus und der Bestandesführung (Intensivierung vs. Ökologisierung) Akzeptanzprobleme Landschaftsbild (Sichtachsen, Bioenergie-Anlagen) Foto: Ponitka 20

21 3. Auswirkung auf die Landnutzung - Chancen - Vielgestaltige Energiefruchtfolgen zur Bereitstellung von Biogasrohstoffen Pflanzenzüchtung, Ertragssteigerung Kurzumtriebsplantagen, Agro-Forstsysteme, Alley-Cropping (lignozellulosehaltige Rohstoffe) Abfall- und Reststoffnutzung (Stroh) Quelle: Röhricht (2009), SMUL (2006) KUP 21

22 4. Schlussfolgerungen Bioenergie wird bereits vielfältig genutzt und dynamisch ausgebaut Teilweise vollzieht sich der Ausbau aufgrund von Marktbedingungen (z.b. Wärme / Zugang zu Energie in Schwellenländern) Künftig kann der Anbau von Biogassubstraten und Kurzumtriebsholz die Landschaft prägen (und bereichern) Raps gewinnt eher im Nahrungsmittelbereich an Bedeutung ABER: Komplexes Gesamtsystem mit vielen Akteuren und Schnittstellen (Landwirtschaft, Abfallwirtschaft, Energiewirtschaft etc.) bedarf geeigneter Gestaltung: Umfassende Erschließung verfügbarer Roh- und Reststoffe Qualitätsanforderungen entlang der gesamten Kette (v.a. Ressourcennutzung und Klimagasemissionen) Fortschreitende Bioenergiestrategie Enge Verzahnung mit agrarpolitischen Instrumenten (v.a. Synergien mit der Nahrungsmittelproduktion, Nachhaltigkeitsforderungen für die gesamte landwirtschaftliche Produktion) Mit der EU Direktive für EE wurde ein wichtiger Grundstein für die nachhaltige Bioenergienutzung gelegt weitere Steuerung ist notwendig 22

23 Vielen Dank für f r Ihre Aufmerksamkeit Deutsches BiomasseForschungsZentrum gemeinnützige GmbH Torgauer Straße Leipzig Germany Ansprechpartner: Dr.-Ing. Daniela Thrän Tel. +49(0) Fax +49(0)

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