Biogas im Verkehrssektor Technische Möglichkeiten, Potential und Umweltrelevanz

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1 Bigas im Verkehrssektr Technische Möglichkeiten, Ptential und Umweltrelevanz Abstract DI Stefan Salchenegger, DI Werner Pölz Umweltbundesamt GmbH Spittelauer Lände 5, 1090 Wien Tel: +43(0) Fax: +43(0) Die Bikraftstffrichtlinie (RL 2003/30/EG) verpflichtet die Mitgliedsstaaten bis zum Jahr ,75% des Energieeinsatzes im Verkehrssektr durch bigene Treibstffe zu substituieren. In Österreich ist die Richtlinie im Rahmen der Nvelle der Kraftstffverrdnung vm umgesetzt wrden, wbei das Richtlinienziel vn 5,75% schn 2008 erreicht werden muss. Aufgrund des überprprtinal hhen Dieselabsatzes in Österreich bietet Bidiesel das größte Ptential aller bigenen Treibstffe. Die Anbaufläche für Ölpflanzen in Österreich reicht nicht aus um 5,75% des gesamten Kraftstffeinsatzes zu substituieren. Die Fermentatin vn Bimasse stellt ein Ptential für erneuerbare Energieträger als Kraftstff dar, das bisher in Österreich nch nicht betrachtet wrden ist. Die vm Umweltbundesamt durchgeführte Studie bietet einen Überblick über das Ptential vn Erdgasfahrzeugen, vn Bigas in Österreich und vergleicht mit Hilfe unterschiedlicher Szenarien die öklgischen Auswirkungen der Bigaserzeugung. Einleitung Österreich hat sich mit der Ratifizierung des Kyt Prtklls dazu verpflichtet, die Treibhausgasemissinen (CO 2, CH 4 und N 2 O) bis zur Peride 2008 bis 2012 gegenüber 1990 um 8% zu verringern. Dazu ist eine Reduktin der THGEmissinen in allen Sektren erfrderlich. Die größte Zunahme der CO 2 Äquivalentemissinen im Bebachtungszeitraum weist mit einem Anstieg vn mehr als 60% der Verkehrssektr auf [Umweltbundesamt 2004]. Eine Reduktin der Treibhausgasemissinen im Verkehrsbereich wäre unter anderem durch technische Entwicklungen mit der Zielsetzung eines geringeren Treibstffverbrauchs möglich. Dieser Maßnahme wirkt aber der Trend zu immer größeren und leistungsstärkeren Fahrzeugen entgegen. Eine Verringerung der THGEmissinen kann aber auch durch den Einsatz CO 2 neutraler Treibstffe erreicht werden. Dazu zählt neben Bidiesel und Biethanl auch Bigas, das in einigen eurpäischen Staaten bereits als Fahrzeugkraftstff genutzt wird. Als Substrate stehen neben bigenen Abfallprdukten auch Gülle und Energiepflanzen swie Klärschlamm zur Verfügung. Depnie und Klärgas scheiden wegen des unverhältnismäßig hhen Aufwands der Aufbereitung aus. In der vrliegenden Studie werden aufgrund des größten Rhstffptentials die Substrate Gülle und Mais näher behandelt. Vr einem Einsatz in Fahrzeugen muss das Bigas allerdings auf Erdgasqualität aufbereitet werden um die Kriterien der Kraftstffverrdnung zu erfüllen. Schädliche Begleitstffe, wie etwa Schwefelwasserstff, müssen entfernt werden, das Gas muss getrcknet und schließlich der Methangehalt auf mindestens 96% erhöht werden. Die Abgabe vn Bigas kann swhl über die Einspeisung ins Erdgasnetz als auch direkt über Bigastankstellen erflgen.

2 Technisches Ptential vn Bigas in Österreich Für diese Studie wurden keine neuen Prgnsen über das Ptential vn Bigas in Österreich erstellt, es wurde vielmehr auf vrhandene Literatur zurückgegriffen. Ptential Energiepflanzen Berechnungen aus der Literatur [AMON 2001] gehen vn einem realistischen Ptential vn 1,8 Mrd. m_ Bigas pr Jahr aus der Pflanzenprduktin aus. Laut Amn können Hektarerträge vn etwa m_ (Silmais), m_ (Luzerne) und 2087 m_ (Futterrüben) Bigas erreicht werden. Er geht davn aus, dass 20% der Ackerfläche Österreichs zum Energiepflanzenanbau genutzt wird, auf 20% der Ackerfläche Energiepflanzen als Zwischenfrüchte erzeugt werden und 20% der Bimasse des Dauergrünlandes genutzt werden. Ptential Gülle Grßes Ptential für die Bigaserzeugung stellt die Nutzung landwirtschaftlicher Tierhaltung dar. Vr allem die Exkremente vn Rindern, Schweinen und Geflügel eignen sich für die Fermentatin. In der Praxis werden zur Ermittlung vn Güllemengen und den daraus zu erwartenden Bigasmengen Grßvieheinheiten (GVE) herangezgen. Eine Grßvieheinheit beträgt 500 kg Lebendgewicht, was etwa einem Rind, fünf Schweinen der 250 Stück Geflügel entspricht. Das gesamte theretisch nutzbare Ptential kann jedch nicht für die Fermentatin eingesetzt werden. Ausreichende Vraussetzungen bieten hier Betriebe mit hhen Geflügelbeständen (Hühnerfarmen) swie Betriebe mit mindestens 30 GVE Rindern bzw. Schweinen. Ab dieser Größe kann die Installatin einer Bigasanlage als wirtschaftlich sinnvll angesehen werden. Unter Berücksichtigung dieser Annahmen kann vn einem technisch Ptential vn Bigas aus landwirtschaftlicher Tierhaltung vn ca. 670 Mi. m_ im Jahr ausgegangen werden [AMON 1997]. Prduktin und Aufbereitung vn Bigas Bigasprduktin Weltweit stehen zahlreiche Verfahren zur Bigaserzeugung zur Verfügung. Diese sind: Nassfermentatin Rührkesselfermentatin Pfrpfenströmfermenter ZweiKammersystem Trckenfermentatin ANACOM Verfahren Garagensystem Schlauchfermenter In Österreich am weitesten verbreitet ist die Anwendung des Rührkesselfermenters. In dieser Arbeit wird daher nur dieses Verfahren behandelt. Bigasanlagen mit Rührkesselfermenter gewährleisten eine ständige Durchmischung der Substrate im Fermenterraum. Sie werden entweder im mesphilen (35 C 38 C) der im thermphilen (55 C 60 C) Bereich betrieben. Bigasaufbereitung Auch für die Bigasaufbereitung stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. Neben der Entschwefelung und Trcknung des Gases ist die Methananreicherung durch eine Reduktin des CO 2 Anteils vn entscheidender Bedeutung. Bei der CO 2 Abscheidung unterscheidet man flgende Verfahren: Absrptinsverfahren physikalische Absrptin

3 physikalisch chemische Absrptin Membran Trennverfahren Gasverflüssigung Das am weitesten verbreitete Verfahren ist die DruckwechselAdsrptin, die auch in dieser Arbeit als Standardverfahren definiert wird. Das Bigas wird auf ca. 810 bar verdichtet und in den Adsrptinsbehälter gepresst. Das CO 2 wird drt an Aktivkhle der an Mlekularsieben auf Khlenstffbasis adsrbiert. Es werden immer mindestens vier Adsrptinsbehälter gleichzeitig betrieben um eine kntinuierliche Reinigung Regeneratin gewährleisten zu können. Das bei der Regeneratin mittels Druckentspannung desrbierte Khlendixid wird in die Atmsphäre abgeführt. Mit dieser Technik lassen sich Methanknzentratinen > 96% erreichen, wdurch das Gas für einen Einsatz in Fahrzeugen genutzt werden kann. Schwefelwasserstff (H 2 S) ist ein Nebenprdukt, das bei der Vergasung im Fermenter entsteht und das nicht nur giftig ist sndern auch stark krrsiv auf Leitungen und Anlagen wirkt swie bei der Verbrennung zu Schwefeldixid umgewandelt wird. Methden zur Reduktin des Schwefelwasserstffgehaltes sind: H 2 S Oxidatin Adsrptin vn H 2 S Chemische Fällung Meist wird die H 2 S Oxidatin verwendet, w geringe Mengen Luft in den Fermenter eingeblasen werden. Mikrrganismen wandeln den Schwefelwasserstff auf aerbem Weg in elementaren Schwefel um, der sich an der Fermenterwand ablagert. Dieser wird dann zusammen mit dem Ausbringen des fermentierten Materials entfernt. Technischer Stand vn Erdgasfahrzeugen Erdgasfahrzeuge spielen derzeit in Österreich eine nur untergerdnete Rlle. S gab es im Jahr 2003 nur 30 Neuzulassungen dieses Kraftstfftyps, insgesamt sind ca. 250 Erdgasfahrzeuge auf Österreichs Straßen unterwegs. Für die Einführung dieser neuen Technlgie sind neben der Errichtung einer benötigten Infrastruktur auch legistische Maßnahmen, wie etwa eine garantierte Steuersicherheit, vnnöten. Die Fahrzeuge werden in mnvalenter und bivalenter Ausführung angebten. Erstere verfügen nur über einen Erdgastank, letztere zusätzlich über einen Benzintank, wdurch während der Fahrt zwischen den beiden Kraftstffen gewechselt werden kann. Benzinbetriebener und erdgasbetriebener Mtr weisen in ihrer Funktinsweise keine grundlegenden Unterschiede auf. Ausschlaggebend ist vielmehr der verwendete Kraftstff, und hier erweisen sich die Eigenschaften vn Erdgas ideal für den Einsatz in der mdernen Mtrentechnlgie. Bei erdgasbetriebenen Mtren kann das KraftstffLuftGemisch auf Grund der hhen Klpffestigkeit vn Erdgas (ROZ 125) höher verdichtet werden als dies bei Benzin der Fall ist. Dies bringt durchwegs Vrteile: Mit einer höheren Verdichtung lässt sich ein höherer Wirkungsgrad bei gleichzeitig sparsamerem Verbrauch erzielen. Überdies wird der Schadstffausstß reduziert. Zudem arbeiten mit Erdgas betriebene Mtren deutlich leiser als Benzin der Dieselmtren. Grund für die Geräuschreduktin ist die Tatsache, dass das ErdgasLuftGemisch langsamer und daher weicher verbrennt. Das Erdgas wird mit einem Druck vn 200 bar in den Tank gefüllt, der einen vrgeschriebenen Berstdruck vn 600 bar aufzuweisen hat. Da auch der Flammpunkt über dem vn knventinellen Kraftstffen liegt, ist die Gefahr eines Brandes nicht höher als bei Benzin der Dieselfahrzeugen. Smit ist das Unfallverhalten in keiner Weise negativer als das

4 knventineller PKW, Da Erdgas rasch in die Atmsphäre entweicht kann es sgar als sicherer bezeichnet werden. Ökbilanz vn Bigas im Verkehrssektr Für die Erstellung der Ökbilanz werden die Przessketten für die Prduktin vn Bigas für den Verkehrssektr analysiert. Im Flgenden werden als Substrate Mais und Gülle betrachtet. Die Przessketten sind in der nachflgenden Abbildung ersichtlich. Schweinegülle Anbau und Pflege vn Mais Fermenter der Bigasanlage Ernte und Abtransprt Bigas (65 % CH 4, 34 % CO 2 ) Silage vn Mais Reinigung und Aufbereitung Fermenter der Bigasanlage Einspeisung Erdgasnetz der Abgabe an Erdgastankstelle Bigas (65 % CH 4, 34 % CO 2 ) Reinigung und Aufbereitung Einspeisung Erdgasnetz der Abgabe an Erdgastankstelle Abbildung 1: Przessketten der Prduktin und Reinigung vn Bigas für den Verkehrssektr vn verschiedenen Substraten (links Gülle, rechts Mais) Das fällt als Abfallprdukt der Landwirtschaft an. Daher sind keine vrgelagerten Przesse in der Ökbilanz zu berücksichtigen. Bei der Bereitstellung vn Mais werden sämtliche Energieeinsätze vn Anbau über Ernte bis zur erfrderlichen Silage des Substrates berücksichtigt. Die Anlagenkmpnenten werden je nach Einsatzgebiet dezentrale der zentrale Bigaserzeugung knfiguriert, wbei die Fermentervlumen bei zentralen Anlagen größer ausgelegt werden, als bei dezentralen Anlagen. Die Bigasreinigung und Aufbereitung führt in Flge zu der erfrderlichen Bigasqualität, wdurch eine Einspeisung in das Erdgasnetz bzw. die Abgabe an Erdgasfahrzeuge möglich ist. Die Energie und Materialbilanzen werden in GEMISÖsterreich 4.2 eingearbeitet. Mit Hilfe der Szenarienarbeit werden die Treibhausgas und Luftschadstffemissinen vn Bigas jenen vn Erdgas bzw. Dieselfahrzeuge gegenübergestellt. Für die Prjektierung vn Bigas wird in dieser Studie ein Zeitraum bis 2010 angenmmen. Die spezifischen Emissinen werden aus dem Handbuch Emissinsfaktren des Straßenverkehrs (HBEFA) für ein zukünftiges Dieselfahrzeug herangezgen. Die Luftschadstffemissinen der Erdgasfahrzeuge stammen aus TREMOD [IFEU 2002]. Die Entwicklungen und Verbesserungen der Verbrennungstechnlgie im ErdgasfahrzeugSektr bis zum Jahr 2010 wurden auf Grund vn mangelnden Daten nicht berücksichtigt. Sämtliche Berechnungen in dieser Studie gehen vn einem durchschnittlichen, österreichischen Fahrzeug unter Berücksichtigung einer durchschnittlichen Fahrsituatin mit einem Besetzungsgrad vn 1,5 Persnen aus.

5 Bei den nachflgenden Szenarien und den Referenztechnlgien werden swhl die direkten Emissinen, als auch die vrgelagerten Emissinen berücksichtigt. Im Rahmen dieser Arbeit werden drei Szenarien näher betrachtet, die kurz bis mittelfristig das größte Ptential einer Umsetzung aufweisen. Energie und Materialbilanz Szenari 1: Zentrale Bigasanlage Bereitstellung mittels Bigastankstelle Bei der zentralen Bigasprduktin wird vn einer Anlagengröße vn mindestens 1,5 MW ausgegangen. In der Ökbilanz werden die Substrate Schweinegülle und Mais betrachtet. Der Hektarertrag vn Mais beträgt 42 t Frischmasse mit einem Feuchtegehalt vn 33 %. Das entspricht einer Menge vn 12 bis 13 t rganischer Trckensubstanz pr Hektar. Für den Anbau und Pflege vn Mais werden laut Kuratrium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft [KTBL 2002] 180 Liter Diesel pr Hektar angegeben. Der Düngeaufwand pr Hektar wird mit rund 80 kg Stickstff, 27 kg Phsphr und 85 kg Kalium in die Ökbilanz aufgenmmen. Weiters werden rund 1,3 kg Pflanzenschutzmittel pr Hektar eingesetzt. Der Silagevrgang, der für die Aufbereitung vn Mais vr dem Fermentatinsprzess erfrderlich ist, benötigt rund 15 Liter Diesel pr Tnne Frischmais und wird mittels Traktraufbaugerät durchgeführt. Weiters wird ein Transprt vn 3 km mittels Traktr und Anhänger berücksichtigt. Der Antransprt der Substrate zu der zentralen Fermentatinsanlage wird mittels LKW durchgeführt. Beim Straßentransprt wird ein LKW der Abgasklasse EURO 3 mit 14 bis 20 Tnnen Nutzlast eingesetzt. Die Transprtlängen werden mit 50 bzw. 100 km angenmmen, die durchschnittliche Beladung beträgt 7,5 Tnnen. Auf Grund der leeren Rückfahrt werden in die Ökbilanz Wegstrecken vn 100 bzw. 200 km einberechnet. Die anaerbe Fermentatin vn Maissilage und vn Gülle läuft bei rund 35 C ab. Der Heizenergieeinsatz beträgt rund 0,108 kwh pr kwh Bigas. Die Heizenergie wird mittels Bimasseheizwerk bereitgestellt, was für österreichische Verhältnisse als realistischster Ansatz erscheint. An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Standrtwahl einen wesentlichen Einfluss auf die Emissinsbilanz vn Bigas darstellt. Die Nutzung vn Fernwärme der Wärme aus einer KWKAnlage kann die Luftschadstffemissinen der Bigaserzeugung drastisch reduzieren. Diese Idealbedingungen werden in der Studie in einem weiteren Szenari Rechnung getragen. Das Rühren des Fermentats beansprucht rund 0,03 kwh pr kwh Bigas an elektrischemstrm. Die Errichtung der Fermentatinsanlage wird in der Ökbilanz berücksichtigt. Der Materialeinsatz wird auf die Lebenszeit vn 15 Jahren aufgeteilt. Der Energieeinsatz an elektrischem Strm wird mit 0,05 kwh pr kwh aufgebereiteten Bigasen angegeben [SCHULTE 2003]. Bei der Aufbereitung wird vn einem Wirkungsgrad vn rund 94,2% ausgegangen. In der Ökbilanz wird angenmmen, dass rund 5% an Methan (CH 4 ) des aufbereiteten Bigases durch Khlefilter einweicht. Bei der Abgabe vn kmprimiertem, aufbereitetem Bigas an einer Tankstelle wird 2,5% Strmverbrauch pr kwh Bigas in der Ökbilanz berücksichtigt. Energie und Materialbilanz Szenari 2: Zentrale Bigasanlage Einspeisung in das Erdgasnetz Das Szenari 2 wird als Weiterentwicklung des Szenari 1 gesehen. Die Ökbilanz berücksichtigt wie im Szenari 1 Anbau, Ernte, Silage vn Mais, Transprt vn Mais bzw. Gülle und sämtlich nachflgende Przesse der Bigaserzeugung und Aufbereitung. Das gereinigte Bigas wird im Szenari 2 jedch direkt in das Erdgasnetz eingespeist. Laut GEMIS Deutschland 4.2 wird für den Transprtaufwand vn Bigas in Rhrleitungssystemen vn einem Strmeinsatz vn 75 Wh/tkm und einem Verlust vn 0,0006% Methan pr 100 km ausgegangen [GEMIS 4.2, 2004]. Die Transprtdistanz für Erdgas in Österreich wird in GEMISÖsterreich mit 100 km angegeben.

6 Energie und Materialbilanz Szenari 3: Dezentrale Bigasanlagen Bereitstellung mittels Bigastankstelle bzw. Einspeisung in das Erdgasnetz Das Szenari 3 geht vn einer dezentralen Prduktin vn Bigas aus. Die Abgabe vn Bigas erflgt mittels Erdgastankstelle, die sich in unmittelbarer Nähe zur Bigasherstellung befindet, bzw. mittels Einspeisung in das Erdgasnetz. Die Energie und Massenbilanzen werden vm Szenari 1 übernmmen, ein Transprt mittels LKW ist jedch nicht erfrderlich. Grundsätzlich wird in diesem Szenari vn kleineren Anlagen mit einer installierten Leistung vn 300 kw ausgegangen. Treibhausgas und Luftschadstffemissinen Szenari 1 Die gesamten CO 2 ÄquivalentEmissinen beim Kraftstff Erdgas in einem durchschnittlichen PKW beträgt 116 g/pkm. Rund 73% entstehen direkt bei der Verbrennung. In den vrgelagerten Emissinen werden Leitungsverluste vn Erdgas berücksichtigt. 74% der gesamten österreichischen Erdgasaufbringung stammen aus Russland. In GEMIS Österreich werden CH 4 Verluste in den Pipelines mit 0,016% pr 100 km bei gesamter Transprtdistanz vn km angeführt [GEMISÖsterreich 4.2, 2004]. In den Verlusten sind die CH 4 Emissinen der Kmpressrstatinen mitgerechnet. Die gesamten CO 2 Äquivalentemissinen eines durchschnittlichen DieselPKW im Jahr 2010 betragen rund 118 g pr Persnenkilmeter (1,5 Persnen pr Fahrzeug). Der überwiegende Teil der Gesamtemissinen entsteht während der Fahrt (85%), rund 18 g/pkm stammen aus den vrgelagerten Przessen Treibhausgasemissinen [g/pkm] CO2Äquivalent CO2 CH4 Transprt: 50 km Transprt: 50 km Transprt: 100 km Transprt: 100 km Abbildung 2: Gesamte Treibhausgasemissinen in g/pkm für PKW mit den Kraftstffen Erdgas, Diesel (2010) und Bigas beim Szenari 1 Das Szenari 1 beschreibt die zentrale Bigasprduktin mit den Substraten Mais und Gülle. Die direkten Treibhausgasemissinen aus dem Kraftstff Bigas nehmen mit rund 2,1 g/pkm einen sehr geringen Anteil an den gesamten Treibhausgasemissinen ein. Der Anbau vn Mais verursacht mit 32,1 g/pkm rund 33% der CO 2 ÄquivalentEmissinen. Der Transprt vn Mais mittels LKW bei einer Distanz vn 50 km führt zu CO 2 ÄquivalentEmissinen vn 9,5 g/pkm. Hingegen sind die CO 2 ÄquivalentEmissinen beim Transprt vn Gülle auf Grund der niedrigeren Energiedichte durch den hhen Wasseranteil mit 21,5 g/pkm deutlich höher. Der größte Anteil der Treibhausgasemissinen stammt aus der Bigasreinigung. Hier wirkt sich der Energieeinsatz für die Aufbereitung des Bigases und für den Fermentatinsprzess aus. Als driving frces bei den CO 2 ÄquivalentEmissinen gelten die Methanausgasungen bei der Reinigung und Aufbereitung vn Bigas. Neue Reinigungstechnlgien könnten die

7 Methanverluste (derzeit ca.5%) erheblich verringern und eine Reduktin der CO 2 Äquivalent Emissinen bewirken. Aus der bigen Abbildung ist klar ersichtlich, dass größere Transprtdistanzen zu höheren Treibhausgasen führen. Daher nimmt man mit der Standrtwahl einer zentralen Fermentatinsanlage einen wesentlichen Einfluss auf die Ökbilanz. Der Transprt vn Gülle ist aus dieser Sichtweise nicht zu frcieren. Der Einsatz vn Bigas unter Berücksichtigung der Annahmen vn Szenari 1 führt bei beiden Substraten zu einer Reduktin der Treibhausgasemissinen. 0,9 0,8 Luftschadstffemissinen [g/pkm] 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 SO2 NOx Staub CO NMVOC Transprt: 50 km Transprt: 50 km Transprt: 100 km Transprt: 100 km Abbildung 3: Gesamte Luftschadstffe in g/pkm für PKW mit den Kraftstffen Erdgas, Diesel (2010) und Bigas beim Szenari 1 In der bigen Abbildung werden die Luftschadstffemissinen der Referenztechnlgien mit den Bigasprduktinsvarianten aus Szenari 1 verglichen. Die gesamten Luftschadstffemissinen vn SO 2, NO x, Staub und CO liegen deutlich über den Emissinen der Erdgasfahrzeuge. Die SO 2 Emissinen beim Kraftstff Bigas stammen zu einem Teil aus dem Heizenergieaufwand aus Bimasse für den Fermentatinsvrgang, andererseits aus dem Strmeinsatz für den Bigasprzess. Die gesamten NO x Emissinen beim Kraftstff Bigas entstehen vr allem beim Transprt der Substrate. Die NO x Emissinen aus Bigas mit dem bei einem Transprt vn 50 km setzen sich aus den direkten (0,070 g/pkm) und vrgelagerten Emissinen (0,20 g/pkm) zusammen. Der größte Anteil der COEmissinen bei Erdgasfahrzeugen/Bigasfahrzeugen stammt aus der direkten Verbrennung. Der Strmeinsatz für die Bigasprduktin wird mit der österreichischen Strmaufbringung 2002 (inklusive den Strmimprten) gedeckt. Die StaubEmissinen beim Kraftstff Bigas werden vr allem durch die Strmimprte verursacht. Die Düngermittelprduktin zeigt sich hauptverantwrtlich für die höheren Staubemissinen beim.

8 Treibhausgas und Luftschadstffemissinen: Szenari 2 Grundlage für das Szenari 2 ist das vrangehende Szenari. Neben der zentralen Bigasprduktin mit den Substraten Mais und Gülle wird der Energieeinsatz für die Einspeisung in das Erdgasnetz betrachtet. Die Abgabe erflgt über eine Erdgastankstelle in Österreich Treibhausgasemissinen [g/pkm] CO2Äquivalent CO2 CH4 Substrat Mais Transprt: 50 km Substrat Gülle Transprt: 50 km; Substrat Mais Transprt: 100 km; Substrat Gülle Transprt: 100 km; Abbildung 4: Gesamte Treibhausgasemissinen in g/pkm für PKW mit den Kraftstffen Erdgas, Diesel (2010) und Bigas beim Szenari 2 Die Verdichtung und der Transprt vn Bigas im Erdgasnetz erhöhen die gesamten CO 2 ÄquivalentEmissinen um rund 4,2 g/pkm. Die gesamten CO 2 ÄquivalentEmissinen bei der Bigasprduktin aus dem liegen trtz des Transprtes vn 100 km nicht über jenen der PKWDieselFahrzeuge. 0,9 Luftschadstffemissinen [g/pkm] 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 SO2 NOx Staub CO NMVOC Substrat Mais Transprt: 50 km; Substrat Gülle Transprt: 50 km; Substrat Mais Transprt: 100 km; Substrat Gülle Transprt: 100 km; Abbildung 5: Gesamte Luftschadstffe in g/pkm für PKW mit den Kraftstffen Erdgas, Diesel (2010) und Bigas beim Szenari 2 Der Pipelinetransprt vn Bigas im Erdgasnetz hat sehr geringe Auswirkungen auf die gesamten Luftschadstffemissinen. Die GasKmpressrstatinen werden mit Gasturbinen betrieben.

9 Treibhausgas und Luftschadstffemissinen: Szenari 3 Das Szenari 3 betrachtet die dezentrale Bigaserzeugung. Fermenter mit einer Leistung vn 300 kw dienen zur Bigaserzeugung. Die Bigasanlagen werden in unmittelbarer Nähe der Substrate Mais und Gülle errichtet. Die Bigasreinigung und Aufbereitung wird an den jeweiligen Bigasanlagen angeschlssen. Als Abgabesysteme wird eine Tankstelle bzw. die Einspeisung in das Erdgasnetz gewählt. Die Errichtung der Bigasanlagen, Tankstellen und Verdichterstatinen wurde in die Ökbilanz aufgenmmen Treibhausgasemissinen [g/pkm] CO2Äquivalent CO2 CH4 Bigastankstelle Bigastankstelle Einspeisung Pipeline Einspeisung Pipeline Abbildung 6: Gesamte Treibhausgasemissinen in g/pkm für PKW mit den Kraftstffen Erdgas, Diesel (2010) und Bigas beim Szenari 3 Die dezentrale Bigasprduktin aus den Substraten Mais und Gülle führt im Vergleich zu den Referenzfahrzeugen mit den Kraftstffen Erdgas und Diesel (Bezugsjahr 2010) zu deutlich geringeren CO 2 ÄquivalentEmissinen. Das wird wiederum als Reststff betrachtet. Daher sind die gesamten CO 2 ÄquivalentEmissinen um rund 35% niedriger als beim. Der Anbau, die Ernte und die Silage vn Mais verursachen 35,4 g CO 2 ÄquivalentEmissinen/Pkm. Der Strmeinsatz beim Fermenter, die Bigasaufbereitung und Reinigung verursachen rund 12 g CO 2 ÄquivalentEmissinen/Pkm. Die gesamten CH 4 Emissinen aus Bigas mit dem betragen 2,04 g/pkm. Das Treibhausgasptential vn Methan ist um den Faktr 23 höher als jenes vn CO 2. Daher bilden die CH 4 Emissinen aus der gesamten Przesskette vn Bigas mit den Substraten Mais und Gülle rund 47 g CO 2 ÄquivalentEmissinen/Pkm. Über 95% der CH 4 Emissinen stammen aus den Verlusten bei der Bigasaufbereitung und reinigung.

10 1,0 Luftschadstffemissinen [g/pkm] 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 Bigastankstelle Bigastankstelle 0,1 SO2 NOx Staub CO NMVOC Abbildung 7: Gesamte Luftschadstffe in g/pkm für PKW mit den Kraftstffen Erdgas, Diesel (2010) und Bigas beim Szenari 3 Die gesamten Luftschadstffe der Referenzfahrzeuge mit den Kraftstffen Erdgas und Diesel (2010) swie die Bigasvarianten werden in der bigen Abbildung angeführt. Die SO 2 Emissinen bei den Substraten Mais und Gülle stammen größtenteils aus den Strmeinsätzen für Fermenterprzess und Bigasaufbereitung swie der Heizenergie aus Bimasse. Die Herstellung der Düngermittel führt beim zu höheren SO 2 Emissinen im Vergleich zu Bigas aus dem. Wie auch schn in den anderen Szenarien führt die dezentrale Bigasprduktin im Vergleich zu Diesel zu einer Reduktin der gesamten NO x Emissinen. Am Beispiel des Substrats Gülle sieht man, dass der überwiegende Teil der NO x Emissinen bei der Verbrennung im Fahrzeug entstehen (56%). Der Heizenergieaufwand aus Bimasse (rund 20%) und bei der Strmprduktin (rund 15%) sind weitere NO x Emissinsquellen. Der Heizenergieaufwand bzw. Anbau, Ernte und Silage vn Mais verursachen den Grßteil der Staubemissinen aus der Bigasprduktin. Über 93% der COEmissinen bei Bigas im Kraftfahrzeug entstehen bei der Verbrennung des Kraftstffes. Zusammenfassung In dieser Studie wurde versucht, das Ptential vn Bigas als Kraftstff im Verkehrssektr zu ermitteln. Mit Hilfe eines Cmputermdells namens GEMIS Österreich wurden Ökbilanzen erstellt, um die öklgischen Auswirkungen zu berechnen. Es wurden swhl die direkten Emissinen des Fahrzeuges swie die s genannten vrgelagerten Przesse berücksichtigt. Die verwendete Literatur weist ein grßes Ptential für die Prduktin vn Bigas in Österreich aus, das im Verkehrssektr genutzt werden kann. Die Studie kmmt zur Erkenntnis, dass der Einsatz vn Bigas als Kraftstff swhl zu einer Reduktin vn Treibhausgasen als auch vn wesentlichen Luftschadstffen führen kann. Dies ist insfern beachtlich, als technlgische Weiterentwicklungen bei Dieselfahrzeugen im Gegensatz zu Erdgas/Bigasfahrzeugen berücksichtigt wurden. Für den Einsatz des Kraftstffes Bigas ist jedch swhl die Frcierung der Erdgastechnlgie als auch die Schaffung der ntwendigen Infrastruktur erfrderlich.

11 Literatur AMON 1997 AMON 2001 Amn T., Reduktinsptentiale für klimarelevante Spurengase durch dezentrale Bimethanisierung in der Landwirtschaft, BOKU Wien, 1997 Amn T., etal., Neue Entwicklung der landwirtschaftlichen Bigaserzeugung und wirtschaftliche Rahmenbedingungen, Gumpensteiner Bautagung 2001 Bikraftstffrichtlinie Richtlinie 2003/30/EG zur Förderung der Verwendung vn Bikraftstffen der anderen erneuerbaren Kraftstffen im Verkehrssektr GEMIS Daten aus: Gesamt Emissinsmdell Integrierter Systeme (GEMIS), GEMISÖsterreich IFEU 2002 KTBL 2002 Österreich spezifische Daten aus: Gesamt Emissinsmdell Integrierter Systeme (GEMIS), Institut für Energie und Umweltfrschung: TREMOD Daten und Rechenmdell: Energieverbrauch und Schadstffemissinen aus dem mtrisierten Verkehr in Deutschland ; W. Knörr, U. Höpfner, U. Lambrecht, H.J. Nagel, A. Patyk, laufende Arbeiten, Heidelberg, 2002 KTBL (Kuratrium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft): Betriebsplanung Landwirtschaft 2002/2003. Datensammlung. 18. Aufl., Darmstadt, 2002 SCHULTE 2003 SchulteSchulze Berndt, A., Gasaufbereitung mittels Druckwechseladsrptin, Prceedings zum Wrkshp Aufbereitung vn Bigas, 2003 Umweltbundesamt 2004 Luftschadstfftrends in Österreich, Umweltbundesamt 2004