Ökobilanz von Bioethanol

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1 Ökobilanz von Bioethanol Vortragsreihe Neue Entwicklungen auf den Energiemärkten TU Berlin - Institut für Energietechnik FG Energiesysteme Gregor Wehinger

2 Übersicht Was ist Bioethanol Was ist eine Ökobilanz Vorstellung der EMPA-Studie Bewertung von Herstellungsprozessen Bewertung der Bereitstellung Vergleich mit anderen Studien Kritik an der Studie und Fazit 2

3 Bioethanol Alkohol aus Pflanzenprodukten 3

4 Ökobilanz Definition nach ISO & 14044: Zusammenstellung und Beurteilung der Input- und Outputflüsse und der potenziellen Umweltwirkungen eines Produktsystems im Verlauf seines Lebensweges. Sachbilanz (Inventar) Auswirkungen (Interpretation: Bewertung) Anwendung: Optimierung Festlegung des Ziels und Untersuchungsrahmen Entscheidungsgrundlage Auswirkungen auf die Umwelt Kommunikation 4

5 Vorstellung der EMPA-Studie Ökobilanz von Energieprodukten - Ökologische Bewertung von Biotreibstoffen Erstellt Mai 2007 von EMPA (Schweizerisches Forschungsinstitut, Teil des ETH-Bereichs) Umfangreiche Gesamtstudie zum Thema Biotreibstoffe Vorgehen nach Ökobilanz Untersuchungsrahmen: Systemgrenzen: Entweder cradle-to-grave oder cradleto-gate Sachbilanzdaten: Ecoinvent (Swiss Centre of Life Cyle Inventories) Zeitraum: Situation 2004 Standort: Produktionsstandort Schweiz aber auch repräsentative Produktionsstandorte (z.b. Brasilien) Ziele: Handlungsorientierte Analyse der Umweltauswirkungen von biogenen Energieträgern & ökologische Gesamtbilanz 5

6 1. Produktion und Nutzung als Treibstoff Zielsetzung Ökologischer Vergleich der verschiedenen inund ausländischen Prozessketten zur Herstellung von biogenen Treibstoffen. Systemgrenze Cradle-to-gate Funktionelle Einheit 1 MJ Energiegehalt des jeweiligen Energieträgers ab Werk 6

7 1. Produktion und Nutzung KEA Kumulierter nicht erneuerbarer Energieaufwand zur Produktion von 1 MJ Bioethanol 0,9 0,1 0,62 0,85 0,9 1,3 1,7 7

8 1. Produktion und Nutzung Treibhausgasemissionen Treibhausgasemissionen bei der Produktion von 1 MJ Bioethanol nach treibhausrelevanten Schadstoffen aufgeschlüsselt 8

9 1. Produktion und Nutzung Aggegierte Bewertung Aggegierte Bewertung der Produktion von 1 MJ Bio-Ethanol mit dem Eco-indicator 99 und UBP 06 9

10 2. Bewertung der Bereitstellung von Bioethanol Zielsetzung 1. Umweltbelastungen von in Schweiz produzierten Alternativen vs. importierte analoge Alternativen 2. Vergleich zwischen momentan und in Zukunft erhältlichen Treibstoffen Systemgrenze From-well-to-tank (vom Anbau zur Tankstelle) Funktionelle Einheit 1 MJ Treibstoff ab Tankstelle 10

11 2. Bewertung der Bereitstellung KEA Kumulierter nicht erneuerbarer Energieaufwand zur Produktion und Bereitstellung von 1 MJ Bio-Ethanol an der Schweizer Tankstelle Rohstoff-Mix Zuckerhirse Roggen Mais Zuckerrohr 11

12 2. Bewertung der Bereitstellung Treibhausgasemissionen Treibhausgasemissionen, aufgetrennt in Produktion sowie den Transport zur Tankstelle, für die Produktion und Bereitstellung an der Schweizer Tankstelle. 12

13 3. Flächenerträge km-belastung und Treibhausgasbelastung Zweidimensionale Darstellung von Kilometerleistung pro Hektar und Treibhausgasbelastung pro Hektar für verschiedene Energiepflanzen. --- Korrelation. _ Ausländische Produkte 13

14 4. Vergleich mit anderen Studien Vergleich der Treibhausgasemissionen aus dieser Studie mit den Ergebnissen zweier Metastudien (concawe-studie sowie VIEWLS-Studie) 14

15 Fazit der Studie Große Unterschiede der einzelnen Produkte Größter Anteil der Umweltbelastungen geht auf landwirtschaftlichen Anbau zurück Zielkonflikt: Minimierung der THG vs. positive ökol. Gesamtbilanz Mit biogenen Energieträgern allein sind Energieprobleme nicht lösbar Wenn verfügbare Biomasse aber effizient und umweltfreundlich in Energie transformiert wird, gleichzeitig der Verbrauch gesenkt und die Energieeffizienz erhöht wird Lösungsansatz Alternativen Energieträger im Verbund mit anderen erneuerbaren Energieformen spielen eine nicht zu vernachlässigende Rolle in zukünftigen Energieversorgung Problem der Nahrungsmittelkonkurrenz soziale Folgen Bio-Treibstoffe stehen schlechter da als Strom 15

16 Kritik an der Studie Direkter Vergleich von Biotreibstoffen und fossilen Treibstoffen Keine Berücksichtigung von Problemen der Erdölproduktion Viele Annahmen und Wertungen beeinflussen Resultate sehr stark Keine Unterscheidung zwischen Produktionsverfahren die bereits am Markt und Pilot- oder Versuchsstadium Keine Berücksichtigung technischer Entwicklung einzelner Produktionsverfahren (seit 2004 Trend) Ausländische Produkte weisen z.t. große Unterschiede zwischen einzelnen Regionen auf Keine Berücksichtigung möglicher Entwicklungen und Szenarien Kein Aufzeigen von Konsequenzen eines vermehrten Anbaus von (Bio-) Energiepflanzen Hauptproblem ist Schnelligkeit der Technologie 16

17 Quellen und Literaturverzeichnis Zahl, R., Böni, H., u.a. (2007): Ökobilanz von Energieprodukten: Ökologische Bewertung von Biotreibstoffen. St. Gallen: EMPA Bernhardt, D. (2006): Ökobilanz von Bioethanol Eine Literaturstudie. Bonn: Germanwatch DIN EN ISO Ökobilanz Grundsätze und Rahmenbedingungen. Berlin: Deutsches Institut für Normung e.v. Erdmann, G., Zweifel, P. (2008): Energieökonomik Theorien und Anwendung. Berlin Heidelberg: Springer Kägi, T. (2007): Ökobilanz von Energieprodukten: Bewertung der landwirtschaftlichen Biomasse-Produktion. Zürich: ETH BMU/BMELV, VDA, MWV, IG, VDB und DBV (2007): Roadmap Biokraftstoffe. Berlin 17

18 Backup-Folien

19 Gesetzliche Rahmenbedingungen Europa: Mindestanteile von Biotreibstoffen in 2010 bei 5,75%. Bis 2020 auf 10%. Deutschland - BioKraftQuG Biokraftstoffquoten für Biodiesel bis 2010 auf 4,4%; für Bioethanol bis 2010 auf 3,6%. Entspricht 5 Vol %. (Kraftstoffe: E5, E10 ohne Umrüstung; E85 und E100 mit Umrüstung) Biokraftstoffgesamtquoten bis 2015 auf 8,00% Prozentsätze bezogen auf Energiegehalt 19

20 Produktion und Nutzung Herstellungsvarianten Varianten für den Vergleich der Herstellung von 1 MJ Ethanol 95%, auf der Stufe Destillation 20

21 Zu 1. Produktion und Nutzung Treibhausgasemissionen I Treibhausgasemissionen bei der Produktion von 1 MJ Bioethanol nach Prozesskette aufgeschlüsselt 21

22 1. Produktion und Nutzung Midpoint-Indikatoren Graphische Darstellung aller Indikatoren zur Beurteilung der Umweltauswirkungen von alternativen Energieträgern. 22

23 1. Produktion und Nutzung Midpoint-Indikatoren Midpoint-Indikatoren bei der Produktion von 1 MJ Bio-Ethanol, wobei die Skalierung dem Emissions-Maximum aller Treibstoffe entspricht 23

24 Zu 2. Bewertung der Bereitstellung Herstellungsvarianten Varianten für den Vergleich der Herstellung von 1 MJ Ethanol, 99,7% in Wasser, auf der Stufe Tankstelle in der Schweiz 24

25 2. Bewertung der Bereitstellung Midpoint-Indikatoren Midpoint-Indikatoren bei der Produktion un Bereitstellung von 1 MJ Bio-Ethanol an der Schweizer Tankstelle, wobei die Skalierung dem Emissions-Maximum aller untersuchten Treibstoffe entspricht. 25

26 2. Bewertung der Bereitstellung Aggegierte Bewertung Aggregierte Bewertung der Produktion und Bereitstellung vin 1 MJ Bio-Ethanol an der Schweizer Tankstelle mit Eco-indicator 99 und UBP 06 26

27 3. Flächenerträge km-belastung und Umweltbelastung Eco-indicator 99 Zweidimensionale Darstellung von Kilometerleistung pro Hektar und und Umweltbelastung nach Eco-indicator 99 pro Hektar für verschiedene Energiepflanzen. --- Korrelation. _ Ausländische Produkte 27

28 3. Flächenerträge km-belastung und Umweltbelastung UBP 06 Zweidimensionale Darstellung von Kilometerleistung pro Hektar und und Umweltbelastung nach UBP 06 pro Hektar für verschiedene Energiepflanzen. --- Korrelation. _ Ausländische Produkte 28

29 4. Ökologische Gesamtbilanz Ökologische Gesamtbilanz aller betrachteten, ungemischte Biotreibstoffe imvergleich zur fossilen Referenz. Referenz (=100%) ist jeweils Benzin EURO3. 29

30 4. Ökologische Gesamtbilanz Ökologische Gesamtbilanz aller betrachteten, ungemischte Biotreibstoffe imvergleich zur fossilen Referenz. Fehlerbalken = 2,5% / 97,5% Perzentilen berechnet mit M-C- Simulation. 30