Zukünftige Wege der Bioenergienutzung

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1 Helmholtz Zentrum für Umweltforschung Zukünftige Wege der Bioenergienutzung Prof. Dr.-Ing. Daniela Thrän Zukunftsworkshop Erneuerbare Energien in der Landschaft 15 April 2015, BfN Bonn

2 Warum brauchen wir Forschung für die Bioenergie? Quelle: Janusz Klosowski/pixelio.de Klimafreundlich 50% der Klimagaseinsparung aus EE in Deutschland Hochwertig anspruchsvolle Energieformen können ersetzt werden Kraftstoff modern Strom, KWK modern Effizient in modernen Systemen (ABER: weltweit liegt der Nutzungsgrad der Bioenergie bei unter 30% ) Komplex Teil der globalen Kohlenstoffströme mit all seinen Wechselwirkungen (Klima, Nahrung, Agrarproduktion, Umweltwirkung, etc.) 20 Wärme modern 10 Wärme traditionell 0 2 EJ/a Primärenergie EJ/a Sekundärenergie

3 Bioenergieforschung Status Quo Ziele Sektoren Verarbeitende Industrie Land-/ Forstwirtschaft Maschinenbau Energiewirtschaft Abfallwirtschaft Klimaschutz Versorgungssicherheit Quelle: Naturschutzpark Lüneburger Heide Quelle: Gabi Schoenemann/pixelio.de Innovation Entwicklung ländl. Räume Bioökonomie Quellen: len: Quellen: Erdgas Ed Erdgas ss Schwaben Schwaben Quelle: e: piu700/pixelio.de Quelle: piu700/pixelio.de i io. e Artenerhalt 3

4 Ergebnisse der Bioenergieforschung BRENNSTOFFE TECHNOLOGIEN KONZEPTE PRODUKTE BIOMASSEANBAU BIOMASSETRANSPORT Wasser Raumbelastung in g ots KONVERSION 10 Triticale-Lager Stroh-Lager Mais-Silage-Silo 3 Triticale-Reinigung 70% Einsparung an Reaktorvolumen = Investitionskosten Pflanzenanbau Mineraldünger 6 25 Vermahlung BHKW Biomethan Verweilzeit in d Stärkehydrolyse Schlempe Biogasfermenter Fermentation Destillation Bioethanol Gärrest, Dünger Wärme, Strom, Kraftstoff, Gas, Glyzerin, Futtermittel etc. marktverfügbar DISTRIBUTION Bioethanol frei Tankstelle GRUNDLAGEN- FORSCHUNG GESAMTBEWERTUNG MONITORING DNA-Fluoreszenz (DAPI) Tag 87: HRT = 4 d Tag 99: HRT = 3 d Tag 121: HRT = 2 d Relative Zellgröße (FSC) Cytometric community pattern analysis Koch et al. (2013) Nature Protocols, EST Techni. Kennzahlen Nachhaltigkeit Machbarkeit Techn. und gesellschaftliche Risiken

5 Bioenergieforschung Status Quo Quellen: Erdgas Schwaben zsth.ch 5

6 Bioenergieforschung Die Vision SMART BIOENERGY Nachhaltige Rohstoffbasis Traditionelle Bioenergiebereitstellung Moderne Bioenergiebereitstellung Integrierte Bioenergiebereitstellung BioEconomy Quelle: Thrän: smart bioenergy. Veröffentlichung in Vorbereitung verändert 6

7 Bioenergieforschung 2050 Integrierte Versorgung 7 Quelle: Thrän: Smart bioenergy. Veröffentlichung in Vorbereitung.

8 Bioenergieforschung Der Weg Innovative Bioenergie - träger Smarte Bioenergie - bereitstellung Zielgerichtete Bioenergie - nutzung 8 Innovative Produkte Fest, flüssige und gasförmige Bioenergieträger aus integrierter Bereitstellung mit definierten Produktqualitäten und effizienten supply chains Emissionsarme, effiziente Konversionssysteme in kleineren Einheiten mit kurzen Reaktionszeiten und zielgerichteter Regelung Ver sorgungskonzepte aus Bioenergie und anderen Erneuerbaren Energien (z. B. Power-to-Gas) als integrierte Konzepte der Bioökonomie für künftige Märkte Umfassende Nachhaltigkeitsanforderungen für alle Biomassen als Voraussetzung für eine nachhaltige Bioökonomie Instrumente zur Unterstützung des Marktzugangs bestehender & neuer Anlagen basierend auf dem Mehrwert flexibler Bioenergie unter Beachtung der Standortbedingung Bioenergiestrategie als Teil der Bioökonomie unterstützt durch Monitoring der Rohstoffbasis und verwendung

9 Ein Beispiel für Vorlaufforschung: Räumliche Verteilung von Windkraft und Biogasanlagen Bereits hohe Räumliche Überlagerung Windkraft- und Bioenergieanlagen Positiv: Innovative Energieversorgungskonzepte möglich Negativ: Verursacht vermehrt kumulative Umweltwirkungen Forschungsbedarf 9

10 Bioenergieforschung 2050 Systemwissen gefragt 10

11 Zusammenfassung Die künftige Bioenergieforschung muss den Systemübergang von der modernen zur smarten Bioenergiebereitstellung ebnen Innovative Verfahren, Koppel- und Kaskadennutzung, präzise und flexibel regelbare Anlagen und integrierte Versorgungskonzepte sind wichtige Komponenten; ihre Entwicklung braucht verlässliche Rahmenbedingungen Um den Beitrag zum Klima-, Ressourcen- und Natur- schutz zu optimieren sind weitere Indikatoren und regelmäßige Berichterstattung notwendig Nachhaltige Rahmenbedingungen werden bei der Biomassenutzung zunehmend wichtig; Bioenergie ist hier Vorreiter für die Bioökonomie Source: Stadtwerke Greven 11

12 Zum Weiterlesen: BioPot Kurzstudie zur Verfügbarkeit von biogenen Reststoffen (coming soon) 12

13 Ansprechpartner Prof. Dr.-Ing. Daniela Thrän Leiterin Department Bioenergie (BEN) Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ Bereichsleiterin Bioenergiesysteme (Bereich BS) Deutsches Biomasseforschungszentrum GmbH - DBFZ Torgauer Straße 116 / Leipzig / / Tel.: / Fax: