Klimaschutz durch Bioenergie? - Chancen und Herausforderungen bei der Entwicklung nachhaltiger Bioenergiekonzepte

Transkript

1 in Kooperation mit dem Klimaschutz durch Bioenergie? - Chancen und Herausforderungen bei der Entwicklung nachhaltiger Bioenergiekonzepte 25. Neubrandenburger Kolloquium, 20. September 2016 Stefan Majer, Katja Oehmichen

2 Vorstellung des DBFZ Entwicklung: Gegründet am 28. Februar 2008 in Leipzig als gemeinnützige GmbH Alleiniger Gesellschafter: Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft Auftrag: Der Auftrag des DBFZ ist es, die effiziente Integration von Biomasse als wertvolle Ressource für eine nachhaltige Energiebereitstellung wissenschaftlich im Rahmen angewandter Forschung zu unterstützen. Struktur: Rund 160 Mitarbeiter in Verwaltung und vier Forschungsbereichen. Geschäftsführung: Prof. Dr. mont. Michael Nelles (Wissenschaftlich) Daniel Mayer (Administrativ) 2

3 Vorstellung des DBFZ Bilder: DBFZ, Gabriele Jepsen - Fotolia.com (oben) 3

4 Vorstellung des DBFZ Forschungsbiogasanlage Verbrennungstechnikum Kompaktierungszentrum HTC-Prüfstand Motorprüfstand Methanisierungsprüfstand Fotos: DBFZ, Jan Gutzeit 4

5 Jürgen Lösel Vorstellung des DBFZ Biokraftstofflabor Analytiklabor Biogaslabor Arbeit in den Laboren Fotos: DBFZ, Jan Gutzeit, Jürgen Lösel 5

6 Einleitung Globales Biomasseaufkommen und Nutzung DBFZ,

7 Einleitung Biomasse im nationalen Energiesystem Anteil erneuerbarer Energien am Endenergieverbrauch im Jahr 2014 Quelle: Entwicklung der erneuerbaren Energien in Deutschland im Jahr 2014, BMWi/AGEE Stat 2014, eigene Darstellung 7

8 Einleitung Biomasse im Energiesystem Struktur der Endenergiebereitstellung aus der gesamten Biomasse im Strom-, Wärme- und Kraftstoffbereich in Deutschland im Jahr 2012 Anteil der Biomasse an der erneuerbaren Endenergie: 65,5 % Quelle: BMU auf Basis AGEE-Stat sowie weitere Quellen / eigene Darstellung 8

9 Einleitung Die deutsche Energiewende DBFZ FZ Energiekonzept der Bundesregierung 2010 zeigt Langzeitperspektive bis 2050 auf Hoher Anteil an erneuerbaren Energien angestrebt Erneuerbare Energien in der Stromproduktion: heute: 23% Ziel bis 2020: 35% Ziel bis 2050: 80% Primärenergieverbrauch soll reduziert werden (Basis 2008) um 20% bis 2020 um 50% bis 2050 nach Fukushima: Ausstieg aus der Atomkraft bis2022 Erneuerbare Energie in Zahlen, BMU 2013 Quelle: Bundesregierung: Das Energiekonzept: Deutschlands Weg zu einer bezahlbaren, zuverlässigen und umweltschonenden Energieversorgung,

10 Einleitung Motivation der Bioenergieförderung von Nachhaltigkeitsbetrachtungen am DBFZ FZ Klimaschutz Reduktionsziel für Treibhausgasemissionen gemäß Kyoto- Protokoll, : EU-15 um 8%, Deutschland um 21% gegenüber 1990 EU-27 Selbstverpflichtung: Reduktion um 20% bis 2020 Versorgungssicherheit Verringerung der Importabhängigkeit Verringerung der Abhängigkeit von erschöpflichen Energieträgern Schaffung von Arbeitsplätzen Direkt: Förderung ländlicher Regionen Indirekt: Aufbau eines Bioenergie-Wirtschaftszweigs 10

11 Einleitung Bioenergie: Das Multitalent Begrenzte Ressourcen und vielfältige Bedarfsfelder stellen neue Herausforderungen an die Nutzung von Biomasse im Energiesystem und erfordern eine nachhaltige Bereitstellung der Biomasse, ihre Umwandlung in stofflich-energetischen Koppel- und Kaskadensystemen und schließlich die effiziente und in das gesamte Energiesystem integrierte Nutzung. 11

12 Anbauflächen für nachwachsende Rohstoffe 12

13 Anbauflächen für nachwachsende Rohstoffe und Flächenpotenziale * Vorläufige Schätzung Industriepflanzen Energiepflanzen Rapsöl für Biodiesel/Pflanzenöl Pflanzen für Bioethanol Pflanzen für Biogas Quelle: Eigene Berechnungen; FNR (2012) 13

14 Risiken der Bioenergie Ökologie Vermehrte Zunahme von Eutrophierung, Versauerung und klimawirksamen Emissionen durch intensivierte Landwirtschaft Veränderung von bestehenden Fruchtfolgen Gefahr von Monokulturen Verlust von Biodiversität Zerstörung von natürlichen Ökosystemen und Lebensräumen Starke Emissionen im Zuge von direkten und indirekten Landnutzungsänderungen 14

15 Risiken der Bioenergie Die Tank oder Teller Diskussion Einflussfaktoren auf Nahrungsmittelpreise Bioenergie steigende Preise für landw. Hilfsmittel geringe Investitionen in Landwirtschaft Handelsbarrieren geringe Vorräte steigende Bevölkerung Spekulation climate change Änderung von Ernährungsgewohnheiten Einfluss der Bioenergie auf steigende Nahrungsmittelpreise OECD (maize) IFPRI Mitchell (WB) USDA OECD (vegetable oils) 0% 25% 50% 75% 100% Sources: IFPRI (2008), OECD (2008), Mitchell (2008), USDA (2008), WGBU (2008) 15

16 Risiken der Bioenergie direkte und indirekte Landnutzungsänderungen Ausgangszustand Energiepflanzenanbau (In-)direkte Landnutzungsänderung Bestehende Nutzung Luftbilder: maps.google.de Zusätzliche Flächennutzung durch Energiepflanzen Verdrängung der ursprünglichen Nutzung Abholzung/Umbruch neuer Flächen Vernichtung wichtiger CO2 Senken 16

17 Ökobilanzen für Bioenergie Systemfragen Bei der ganzheitlichen Betrachtung der Klimaeffizienz kommen verschiedene Rahmenbedingungen zum tragen, die eine Auswirkung auf das Ergebnis der Effizienz haben: Referenzsysteme Berücksichtigung von Nebenprodukten Effizienzsteigerung 17

18 Ökobilanzen für Bioenergie Beispiel Referenzsysteme Effizienz kann auf unterschiedliche Systeme bezogen sein (Flächen, Ressourcen, Klimaschutzbeitrag etc.) KWK hat ein hohes THG-Minderungspotenzial, aber teilweise auch hohe Kosten DBFZ Expertise für 2008, verändert 18

19 Ökobilanzen für Bioenergie Beispiel Referenzsysteme Landnutzungsänderungen durch Energiepflanzenanbau geringere THG-Minderungen Die Referenzsysteme der Energiebereitstellung ändern sich in unterschiedlicher Weise Pfeile: Richtung der Veränderung (qualitativ) Erschließung neuer Ölvorhaben Ölsande, Ölschiefer Höherer Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung Korrektur der THG durch LUC und iluc? DBFZ Expertise für 2008, verändert 19

20 Ökobilanzen für Bioenergie Beispiel Nebenproduktnutzung 90 Pflanzenanbau Mineraldünger BIOMASSEANBAU Triticale-Lager BIOMASSETRANSPORT Wasser Triticale-Reinigung Vermahlung Stärkehydrolyse Stroh-Lager BHKW Schlempe Mais-Silage-Silo Biomethan Biogasfermenter Gärrest, Dünger T H G - E m i s s i o n e n i n g C O 2 - Ä q. / M J K r a f t s t o f f % THG- Minderung 77% THG- Minderung Fermentation KONVERSION Destillation Bioethanol 10 DISTRIBUTION Bioethanol frei Tankstelle 0 fossile Referenz EU RED EtOH konventionell EtOH Getreide mit Schlempevergärung Geschlossene Nährstoffkreisläufe Interne Prozessenergieversorgung Biomasseanbau Konversion Biomassetransport Distribution 20

21 Ökobilanzen für Bioenergie Beispiel Effizienzsteigerung Produktsystems entlang seines Lebensweges nach ISO 14040/44 51% 50% THG-Minderung 64% 62% 67% 21

22 Wege zur nachhaltigen Bioenergienutzung Produktsystems entlang seines Lebensweges nach ISO F l ä c h e n Etablierung von nachhaltiger Landnutzungpolitik Nachhaltige Landwirtschaft Anforderungen an den Anbau Qualitätsstandards an Konversionstechnologien und Bioenergieträger Effiziente Endnutzung 22

23 Die Vision Von Moderner zu Smarter Bioenergie Quelle: angepasst nach Thrän, Smart Bioenergy,

24 Von Moderner zu Smarter Bioenergie Beispiel Strommarkt Modellierte Stromerzeugung mit flexibler Bioenergiebereitstellung für den deutschen Strommarkt am 23. August 2015 (Quelle: frei verfügbare Netzdaten, eigene Modellierung und Abbildung) *Biogas feed-in continuous 2,7 GW 24

25 25 Bioenergieforschung für mehr Nachhaltigkeit was ist nötig? 1. Optimierung der Bereitstellungskette Ausweitung der Rohstoffbasis auf Reststoffe und Energiepflanzen mit geringen Ansprüchen Optimierung der Konversionstechnologien in allen Anwendungsbereichen: Steigerung der Nutzungsgrade und des Energieertrags Reduktion der Emissionen Ausweitung auf strategische Anwendungsfelder: Flugturbinenkraftstoffe Bereitstellung von Regelenergie und Ausgleich fluktuierender Erzeugung Einspeisung von Biomethan ins Erdgasnetz 2. Umfassende Integration von Nachhaltigkeit entlang der gesamten Bereitstellungskette 3. Aber

26 Bioenergieforschung für mehr Nachhaltigkeit was ist nötig? 3. Aber Bioenergie kann nur ein kleiner Bestandteil der zukünftigen Energieversorgung sein Endenergieverbrauch

27 Bioenergieforschung für mehr Nachhaltigkeit was ist nötig? Nachhaltige Bioenergiebereitstellung muss Teil einer nachhaltigen Agrarproduktion generell sein Agrarpolitik ist gefragt Bioenergiepolitik nimmt Vorreiterrolle ein

28 in Kooperation mit dem Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Ansprechpartner Prof. Dr. mont. Michael Nelles Daniel Mayer Prof. Dr.-Ing. Daniela Thrän Dr.-Ing. Jan Liebetrau Dr.-Ing. Volker Lenz Dr.-Ing. Franziska Müller-Langer DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH Torgauer Straße 116 D Leipzig Tel.: +49 (0)