Vorteile der Energiebereitstellung durch Biogasnutzung

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Ulrike Kaufer
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1 Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt Vorteile der Energiebereitstellung durch Biogasnutzung Dipl.-Ing. Gunther sta rena20 6. Oktober 20

2 vor 1 Mio. Jahren 2 Sammler, ohne Feuer vor Jahren 6 Sammler und Jäger vor Jahren 14 einfacher Ackerbauer um 1400 n.chr. 30 Westeuropa um Deutschland Gegenwart Energiebedarf pro rson und Tag in kwh Nahrung Haushalt + Kleinverbraucher Industrie Verkehr Quelle: Berenz 20, nach Heinloth 1993 Entwicklung des Energiebedarfs der Menschheit

3 45 Rohölpreise in $/b OPEC-Korb UK Brent West Texas Intermediate UAE Dubai Quelle: Rauh, 20 Wirtschaftsfaktor Ölpreis Veränderungen seit 1960

4 Welt Deutschland Rohöl 35% PJ Gas 21% Rohöl 36% Gas PJ 22% Kohle 24% Biomasse 11,0% Uran 7% Wasserkraft 2% Kohle 25% Biomasse 3% Wasserkraft 1% Uran 13% 3,3 % des Weltenergieverbrauchs Quelle: Berenz 20, nach IEA 2005, AG Energiebilanzen 2005 Struktur des Primärenergiebedarfs der Welt und Deutschlands, 2002

5 Deutscher Primärenergiebedarf 14 PJ Deutscher Endenergiebedarf 9 PJ Elektrizität 19% Kraftstoffe 29% Heizöl und Prozesswärme 52% Ziele der Bundesregierung für 2010 Anteil der erneuerbaren Energien am Primärenergiebedarf gegenüber 2000 zu verdoppeln (4,2 %), Strombereitstellung zu mindestens 12,5 % aus regenerativen Energieträgern Energiebedarf in Deutschland und Ziele für 2010

6 Anteil EE aus Biomasse Anteil Erneuerbare Energien Primärenergieverbrauch Anteil EE aus Biomasse Effizienz - Steigerung Einsatz neuer Technologien zur Erhöhung der Wirkungsgrade und Verminderung der Verluste Anteil Erneuerbare Energien Primärenergieverbrauch Anteil EE aus Biomasse Einsparung Wärmedämmung, Kraft-Wärme-Kopplung, etc. Anteil Erneuerbare Energien Primärenergieverbrauch heute Quelle: Heißenhuber und Berenz, 2005 Der Stellenwert der Biomasse in einer nachhaltigen Energieversorgung

7 Energiepflanzen Ernterückstände Organ. Abfälle fester Brennstoff Transport, Aufbereitung, Lagerung flüssiger Brennstoff gasförmiger Brennstoff Verbrennung Wärme Kraft Energetische Verwertung von Biomasse

8 Quelle: BMU, 1999 Aufbau und Stoffströme einer Biogasanlage

Wirtschaftsdünger Tierische Ausscheidungen, Jauche, Gülle und Stallmist Co-Substrate Stoffe pflanzlichen und tierischen Ursprungs aus Landwirtschaft, Industrie, Gewerbe und

9 Wirtschaftsdünger Tierische Ausscheidungen, Jauche, Gülle und Stallmist Co-Substrate Stoffe pflanzlichen und tierischen Ursprungs aus Landwirtschaft, Industrie, Gewerbe und Haushalten, die in Biogasanlagen Wirtschaftsdüngern zugesetzt werden Co-Fermentation Gemeinsame Vergärung von Wirtschaftsdüngern mit sogenannten Co-Substraten Begriffsbestimmungen

10 Landwirtschaft Energiepflanzen (Nachwachsende Rohstoffe) Fallobst Saatgut- und Futtermittelreste Agroindustrie Obsttrester, Kerne bzw. Pressrückstände Gemüseabfälle Ölsaatenrückstände Nahrungs- und Genussmittelindustrie Altbrot Biertreber Brennereischlempe Molkerei- und Käsereirückstände Schlachtabfälle Panseninhalt Magen- und Darminhalte Flotatfette Herkunft diverser Co-Substrate - I

Gemischte kommunale Garten- und Parkabfälle Grasschnitt Mähgut Blumen und Laub Diverse Industriezweige Glycerin aus der Biodieselherstellung

chemischen Industrie Küchen- und Kantinenabfälle, Bioabfälle aus Haushalten Abfälle aus der Speisezubereitung Speisereste aus Großküchen und

11 Gemischte kommunale Garten- und Parkabfälle Grasschnitt Mähgut Blumen und Laub Diverse Industriezweige Glycerin aus der Biodieselherstellung Abwasser der Papierindustrie Proteinabfälle aus der pharmazeutischen Industrie Bakterienbiomasse und Pilzmycele aus der pharmazeutischen und chemischen Industrie Küchen- und Kantinenabfälle, Bioabfälle aus Haushalten Abfälle aus der Speisezubereitung Speisereste aus Großküchen und Gastronomie Altspeisefett (Frittierfette) Fettabscheiderrückstände Gemüseabfälle Überlagerte Lebensmittel Biotonne Herkunft diverser Co-Substrate - II

Hochwertiger Flüssigdünger für die Landwirtschaft, Ausbringung mit

Einsparung von Mineraldünger, bis zu 20 kg N pro Großvieheinheit

12 Hochwertiger Flüssigdünger für die Landwirtschaft, Ausbringung mit der Schleppschlauch-Technik Fester Gärrest hat humifizierende Eigenschaften bzw. kann nach Separation kompostiert werden (Bodenverbesserer) Einsparung von Mineraldünger, bis zu 20 kg N pro Großvieheinheit und Jahr Reduktion von Geruchsemissionen Einsparung von Produktionsenergie Endprodukte des anaeroben Abbaus in einer Biogasanlage - I

13 Biogas ist ein regenerativer Energieträger für stationäre und mobile Anwendungen Dezentrale Energiebereitstellung, Strom (vier GVE versorgen einen Haushalt) und Wärme CO 2 -neutral, Reduktion der CO 2 -Emissionen in 2005 um 1,7 Millionen Tonnen (Quelle: Fachverband Biogas) Reduktion der Methan-Emissionen, 2,5 Millionen Tonnen CO 2 -Äquivalente (Quelle: Fachverband Biogas) 1 m³ N Biogas (60 % CH 4 ) entspricht 0,6 m³ N Erdgas bzw. 0,6 l Heizöl EL Endprodukte des anaeroben Abbaus in einer Biogasanlage - II

14 Direkte Verwertung durch Verbrennung Dampfkessel, zusammen mit Erdgas oder anstelle von Heizöl (Vielstoffbrenner), Bereitstellung von Prozessdampf Blockheizkraftwerk (BHKW), Gasmotor, Zündstrahlmotor oder Gasturbine, Bereitstellung von Strom und Wärme bzw. Prozessdampf Brennstoffzelle, Bereitstellung von Strom und Prozessdampf/Wärme Indirekte Verwertung nach Gasaufbereitung Einspeisung in Gasnetze Einspeisung in lokale Biogasleitungen bzw. -netze Kraftstoff in mobilen Anwendungen Möglichkeiten der Biogasnutzung

15 60 Cent/kWh 50 Kraftwerk 40 Brennstoff Kohle 600 MW Gas 600 MW Biogas 0,15 MW Biogas 0,5 MW Pflanzenöl-BHKW 0,008 MW Pflanzenöl-BHKW 0,11 MW Windkraft 0,6 MW Windkraft 1,5 MW Windkraft 2,5 MW Photovoltaik 0,005 MW Photovoltaik 1 MW nach Kaltschmitt 20, StMLU 2002, u. eig. Berechnungen Quelle: Berenz, 2005 Ökonomischer Aspekt Erzeugungskosten in D für Strom Erzeugungskosten elektrischer Strom

16 0,2 /l DÄ 0 RME 20 Cent/kWh el 0-0,2 Biogas -20-0, ,6 Fotovoltaik -60 Staatsausgaben/Verzicht Einnahmen Nutzen für die Landwirtschaft Nutzen durch Ersparnis bzw. Zusatzbelastung für den Verbraucher Veränderung der Wohlfahrt Quelle: Heißenhuber und Berenz, 2005 Wohlfahrtsanalyse der Bereitstellung regenerativer Energie

17 CO 2 -Äquivalent (CO *CH *N 2 O), inklusive Vorkette CO 2 -Minderungskosten [ /t] Hackschnitzelheizung Wind Biogas Energieeinsparung, Wärmedämmung Fotovoltaik RME CO 2 -Zertifikat an der EEX 2,0 1,5 1,0 0,5 0 Veränderung Heizölpreis [ /l] Quelle: Heißenhuber und Berenz, 2005 Vergleich der CO 2 -Minderungskosten ausgewählter Maßnahmen

18 Anbau, Aussaat Ernte CO 2 -Emissionen Produktion Industrie Umwandlung Konsumenten: Landwirtschaft Haushalt Industrie Speisereste, Bioabfall, Reststoffe Konsumenten: Produkte Co-Fermentation Tierfutter Elektrische Energie Thermische Energie Produktions Reststoffe Tierhaltung CHP Biogas Abwasser mit Nährstoffen (NH 4, Na, Ca, K, S, Mg, PO 4 ) Biogasanlage Gülle Stoffkreisläufe der Produktion landwirtschaftlicher Produkte

19 Die Bioenergienutzung bietet die Chance für den Aufbau einer dezentralen Wertschöpfungskette - Biomasseproduktion und -bereitstellung - Energieumwandlung, Energieträgerbereitstellung - Energieverwendung (dezentrale Nutzung und Arealversorgung) Positive Effekte - Intensivierung des Warenaustauschs in der Region - Intensivierung und Zukunftsausrichtung der Stadt-Umland-Beziehungen - Verbleiben der Wertschöpfung in der Region Kriterien versorgungssicher, kostengünstig (Gewinnung und Entsorgung), umweltverträglich in Anlehnung an Hemmers, 20 Bioenergienutzung und nachhaltige Energieversorgung

Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt Dipl.-Ing. Gunther sta Dipl.-Ing. Günther Bochmann Dipl.-Ing. Thomas Herfellner Dipl.

20 Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt Dipl.-Ing. Gunther sta Dipl.-Ing. Günther Bochmann Dipl.-Ing. Thomas Herfellner Dipl.-Ing. (FH) Franziska Kreuter Weihenstephaner Steig Freising Tel Fax

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