Globale Biomassenutzung

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1 Globale Biomassenutzung Summe Welt: ca. 52 EJ (29) 21% 26% 5% Öl Gas Kohle Kernenergie Wasserkraft Biomasse 6% 32% Bioenergie ist ein wesentlicher Teil unseres globalen Energiesystems, der bei wachsender Weltbevölkerung und tendenziell steigenden Energiepreisen an Bedeutung gewinnen wird. Politisches Ziel muss es daher sein, diese zunehmende Nutzung möglichst nachhaltig zu gestalten. 1%

2 Technische Universität Hamburg-Harburg Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft Zukunft des Bioenergiemarktes in Deutschland Martin Kaltschmitt Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft, Technische Universität Hamburg-Harburg, Eissendorfer Str. 4, D-213 Hamburg,

3 Inhalt Einleitung Wärme und/oder Strom Biogene Festbrennstoffe Biogas Kraftstoffe Biodiesel & Bioethanol Zukünftige Kraftstoffe Schlussfolgerungen

4 Rahmenbedingungen Die längerfristige Nutzung des regenerativen Energieangebots ist durch eine Vielzahl mehr oder weniger verbindlicher politischer Langfristziele auf EU-Ebene festgelegt, die auch von der Bundesregierung übernommen und z.t. noch ambitionierter gestaltet wurden. Die Bioenergiemärkte werden durch eine Vielzahl unterschiedlichster Gesetze und Verordnungen (mit-)bestimmt. Prominente Beispiele sind: Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) Erneuerbare-Energien-Wärme-Gesetz (EEWG) Biokraftstoffquotengesetz KWK-Gesetz Hinzu kommen viele weitere Mechanismen und Maßnahmen, mit denen die weitere Marktentwicklung gelenkt werden soll wie z.b. Marktanreizprogramm (MAP) F&E im Bereich der regenerativen Energien Bundesimmissions-Schutzverordnung Nachhaltigkeitsverordnung

5 Besonderheiten Biomasse Biomasse ist ein begrenzt verfügbarer Rohstoff, der als Nahrungs- und Futtermittel, als Industrierohstoff und als Energieträger eingesetzt wird; alle diese Märkte wachsen derzeit deutlich. Potenzielle bzw. tatsächliche Konkurrenzen sind damit a priori nicht zu vermeiden. Biomasse soll so der politische Anspruch nachhaltig produziert werden und Bioenergie weitgehend zum Klimaschutz beitragen. Beides ist grundsätzlich miteinander kombinierbar und kann auch praktisch umgesetzt werden; dieses Ziel ist aber selbst in Europa oft erst ansatzweise erreicht. Die Schließung der Stoff- und Nährstoffkreisläufe ist erklärtes politisches Ziel. Nicht alle Bioenergieoptionen ermöglichen dies systembedingt. Infolge regionaler Ungleichgewichte zwischen Biomasseproduktion und -nachfrage wird der globale Handel mit Bioenergieträgern zukünftig weiter zunehmen. Dies wird der Verbraucher auf Dauer aber nur dann akzeptieren, wenn bestimmte Nachhaltigkeits(mindest)standards eingehalten werden. Politisch wird eine Nutzung von organischen Rückständen, Nebenprodukten und insbesondere Abfällen (d.h. Kaskadennutzung) bevorzugt. Diese Potenziale sind aber mengenmäßig begrenzt und z.t. technisch aufwändig nutzbar zu machen. Energiepflanzen werden zwingend benötigt.

6 Wärme aus Biomasse Gesamt: 11,1 TWh biogene Festbrennstoffe (Haushalte): 52,7 % Im Wärmemarkt dominieren biogene Festbrennstoffe sowohl bei den Haushalten als auch bei der Industrie. Aber auch die KWK gewinnt zunehmend an Bedeutung. Diese Entwicklung wird sich insbesondere bei den Haushalten fortsetzen, da hier der Wunsch nach einer gefühlt hohen Versorgungssicherheit die ggf. gegebenen Mehrkosten ausgleicht. biogener Anteil des Abfalls: 9,9 % Deponiegas:,4 % Klärgas: 1, % Biogas: 5,9 % biogene flüssige Brennstoffe: 4,2 % biogene Festbrennstoffe (Heizkraft- und Heizwerke): 5,7 % biogene Festbrennstoffe (Industrie): 2,4 % Quelle: BMU-KI III 1 nach Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat); Abweichungen in den Summen durch Rundungen; Stand: Dezember 21; Angaben vorläufig

7 Pelletmarkt Anzahl Pelletfeuerungen in 1 Holzpellets in 1. t/a Pellets 16 haben in den letzten Jahren im Kleinanlagenbereich 4zur Wärmeerzeugung deutlich an Bedeutung gewonnen. Diese 14 Entwicklung wird Jährlicher sich Anlagenzubau in den kommenden Jahren und das nicht Gesamtzahl 12 nur in Deutschland fortsetzen und sich in deutlich höheren Marktanteilen auch bei Neukunden bemerkbar machen Produktionskapazität Produktion Inlandsverbrauch Kapazität in 1. t/a Produktion in 1. t/a Pelletproduktion, -kapazität und -absatz in Mio. t/a inländischer Gesamtverbrauch in 1. t/a Kleinverbrauchermarkt in 1. t/a DE AT IT SE DK FI BE NL GB PL CA RU US

8 KW und HKW für biogene Festbrennstoffe Die Verstromung biogener Festbrennstoffe wird weiter zunehmen; dies gilt insbesondere für KWK-Anlagen mit Leistungen, wo die anfallende Wärme weitgehend genutzt werden kann. Wesentlich ist, 3 dass lokal genügend Brennstoff kostengünstig verfügbar 125 ist. Anlagenanzahl > 5 MW,5 bis 5 MW <,5 MW Leistung Leistung in MW

9 Biogasanlagen Die 6 landwirtschaftliche Biogaserzeugung wird kontrovers diskutiert 25 (u.a. Vermaisung, steigende Pachtpreise, Geruchsbelastungen), obwohl > 5 kw 5 sie sehr effizient und flexibel ist. Deshalb wird die Vergärung von Rückständen, < 7 kw Nebenprodukten und insbesondere Ab- 7 bis 5 kw 2 Leistung fällen weiter an Bedeutung gewinnen. Die potenzielle Marktentwicklung bei Energiepflanzen wird jedoch wesentlich a) von 4 15der EEG-Novellierung, b) der Ökologisierung der Pflanzenproduktion 3 und c) einem potenziellen Gaseinspeisegesetz bestimmt. Anlagenanzahl 1 2 Leistung in MW *

10 Biodiesel Produktionskapazität in Mio. t Der Biodieselabsatz wird festgelegt durch die gesetzlichen Vorgaben. Wird das Biokraftstoffquotengesetz nicht geändert, 6 3,5 ist damit die weitere Marktentwicklung definiert Jährlich installierte Kapazität Gesamte installierte Kapazität Biodieselabsatz 2,5 2 1,5 1,5 Absatz in Mio. t/a

11 Bioethanol Bioethanol spielt bisher nur eine eingeschränkte Rolle im Verkehrssektor. In Abhängigkeit der nach wie vor laufenden E1- Diskussion wird dieser Anteil entsprechend der gesetzlichen Vorgaben (Biokraftstoffquotengesetz) sukzessive zunehmen.

12 Kraftstoffe der nächsten Generation Biomass (e.g. solid biofuels) Die Marktentwicklung bei Kraftstoffen der nächsten Generation wird durch die Verfügbarkeit Gasification der Vergasung Biomasse, die Fortschritte bei der Entwicklung der Konversionsprozesse und die Wirtschaftlichkeit bestimmt (d.h. Effizienz des Gesamtprozesses). Optionen zur Gasreinigung cleaning Bereitstellung gasförmiger Kraftstoffe sind hier deutlich Gaskonditionierung conditioning vielversprechender; bisher fehlt aber die entspr. Fahrzeugflotte. Synthesis Synthesegas (m CO + n H 2 + o CO 2 ) Methanisierung Fischer- Tropsch Synthese Methanol Synthese Dimethylether Synthese CO-shift Konversion FT-Diesel Liquid Flüssig MeOH DME SNG H 2 Gasförmig Gaseous

13 Schlussfolgerungen Die Bioenergiemärkte werden zukünftig weiter wachsen; das Ausmaß dieses Wachstums wird durch den energiepolitischen Rahmen (mit)bestimmt. Deutlich ansteigen wird die Wärmeerzeugung aus fester Biomasse; dies gilt primär für Stückholz und Pellets. Mittelfristig könnte die limitierte Verfügbarkeit von kostengünstigem Holz den Markt begrenzen. Der Zuwachs im Bereich "Strom" wird durch das EEG bestimmt. Es ist zu erwarten, dass es auch nach der EEG-Novellierung zu einem weiteren (moderaten) Zuwachs kommen wird. Auch dürften mehr Biokraftstoffe genutzt werden wenn die mangelnde Akzeptanz der Verbraucher dies nicht verhindert (E1-Diskussion). Entscheidend für Höhe und Schnelligkeit der Marktausweitung der Bioenergie ist die Lösung der Nachhaltigkeitsfrage. Ohne den nachvollziehbaren Nachweis einer nachhaltigen Primärproduktion ist die politische Akzeptanz kaum zu halten und dadurch kein weiteres deutliches Wachstum möglich. Perspektivisch wird auch die potenzielle Konkurrenz um die begrenzt vorhandene Biomasse die Marktentwicklung (mit-)bestimmen. Deshalb müssen Maßnahmen zur Ausweitung der Ressourcenbasis entwickelt und implementiert werden; dies ist möglich und sinnvoll.

14 Zukunft des Bioenergiemarktes in Deutschland Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft (IUE), Technische Universität Hamburg-Harburg Eissendorfer Str. 4; D-213 Hamburg Tel. / Fax: / 2315 Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Martin Kaltschmitt