Wie viel Bioenergie können wir produzieren (ohne die Umwelt zu schädigen)?

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1 Wie viel Bioenergie können wir produzieren (ohne die Umwelt zu schädigen)? Uwe R. Fritsche Koordinator Bereich Energie & Klimaschutz Öko-Institut e.v. (Institut für angewandte Ökologie), Büro Darmstadt Beitrag zur BfN-Sommerakademie am 17. Juli 2007, Insel Vilm

2 Öko-Institut Forschungsbereiche Energie & Klimaschutz Infrastruktur & Unternehmen Freiburg Office Darmstadt Office Berlin Office Produkte & Stoffströme Umweltrecht & Governance Nukleartechnik & Anlagensicherheit private, non-profit Umweltforschungseinrichtung, gegründet 1977; 110 MitarbeiterInnen; lokale bis globale Arbeit

3 Forschungspartner zu Bio Fraunhofer Institut UMSICHT Institut für Energetik und Umwelt Institut für Energie- und Umweltforschung Institut für ZukunftsEnergieSysteme Technische Universität Braunschweig Technische Universität München gefördert vom

4 Systemgrenzen

5 Stoffstromanalyse Angebotsseite Angebotsseite Erdöl, Ergas, Kohle, Uran, Erneuerbare (o. Biomasse) Feuchtgut, KUP, Miscanthus, Raps, Weizen... Deponie- und Klärgas, Biomüll, Gülle, Zoomasse Restholz, Reststroh Modellierte Modellierte Richtung Richtung der der Stoff- Stoff- und und Energieflüsse Energieflüsse Umwandlung : Aufbereitung, Raffinerie usw. Kraftwerke, KWK- Systeme, Kessel, Heizung usw. Transport: Zug, Lkw... Umwandlung : Fermenter, Vergaser, Pelletierung usw. Bio-Kraft/ Heizkraftwerke, Bio-Heizungen, Bio-Kraftstoffe Herstellung Anlagen Nachfrageseite Nachfrageseite Energiebedarf: Strom, Wärme, Kraftstoffe

6 Potenziale Bio-Reststoffe Wald- und Industrieholz Abfall- und Altholz Klärschlamm, Zoomasse Stroh Biogas Deponie- und Klärgas 700 Energiepotenziale aus Biomasse-Reststoffen, PJ/a REF UMW BIO REF UMW BIO REF UMW BIO REF UMW BIO

7 Nachhaltiges Flächenpotenzial Lebensmittel Nachfrage: -Bevölkerung -Nachfrage Modelle: HEKTOR, AUGIAS & Co. -Flächenverbrauch -Kompensation -Naturschutz -Flächenbedarf Abzüge Flächenpotenzial für Energiepflanzenbau Potenzial für Reststoffe: Gülle, Getreidestroh, ZR+K-Kraut

8 Naturschutz & Bioenergie

9 Nachhaltige Potenziale 1450 PJ 250 PJ 250 PJ 88 % direkt aus Land und Forst

10 Nachhaltige Bioenergie REF UMW BIO NH REF UMW BIO NH REF Primärenergie in PJ/a UMW BIO NH Effizienz! Biomasse Regenerative o. Bio Erdgas Erdöl Braunkohle Steinkohle Uran Angaben inkl. Auslandsanteile (Vorketten) Primärenergie von RE über Wirkungsgradansatz

11 Bioenergie: Gewinner PJ Primärenergie Weizen, Mais-GP Ölpflanzen KUP-Holz, Miscanthus Feuchtgut (Biogas) sonstige Reststoffe Org. Hausmüll + Gülle Stroh Altholz Restholz (Wald, Industrie)

12 EU Bioenergie (Anbau) Primary bioenergy potential, Mtoe SRC+per. gras plants for biogas plants for ethanol+ cereals for ethanol oil plants

13 EU Bioenergie (Anbau) Primary potential, Mtoe Anbaupotenzial nach Pflanze/System sweet sorghum switch-grass giant reed reed canary grass miscan-thus SRC willow SRC poplar 2-culture red. 2-culture opt. wheat whole plant triticale whole plant maize whole plant barley/ triticale corn wheat corn maize corn sunflower seeds rape seeds

14 Bioenergiepotenzial EU-25 Primärenergie aus Biomasse, MtOE Additional agricultural potential (DE, FR) Additional forest potential Landwirtschaft Wald Effect of increasing energy & carbon prices 50 Reststoffe Umrechnung 1 Mio toe = 41,9 PJ, dh. Abfälle = 4,2 EJ, Wald = 2 EJ, Anbau = 4 EJ

15 Bio-Potenziale EU Quelle: IE/BFH/ÖKO/UH 2005 Zum Vergleich: EEA-Studie für 2020: PJ, für 2030: Primärenergiebedarf DE ca PJ

16 EU Biomasse: Handel? Quelle: IE/BFH/ÖKO/UH 2005

17 Globale Bioenergie Agricultural Residues Potential (EJ) Main Assumptions and Remarks Potential depends on yield/product ratios, total agricultural land area, type of production system. Extensive production systems require leaving of residues to maintain soil fertility; intensive systems allow for higher rates of residue energy use. Organic Wastes 5 50 Includes the organic fraction of MSW and waste wood. Strongly dependent on consumption, and as well as use for biomaterials. Forest Residues Figures include processing residues. Part is natural forest (reserves). The (sustainable) energy potential of world forests is unclear. Low range value based on sustainable forest management; high value reflects technical potential. Energy Crops (agricultural land) Energy Crops (marginal land) Total 40 1,100 ( ) Potential land availability of 0 4 Gigahectares (Gha), Based on productivity of 8 12 dry tonne/ha/yr (higher yields are likely with better soil quality). If adaptation of intensive agricultural production systems is not feasible, bioenergy supply could be zero Potential maximum land area of 1.7 Gha. Low productivity is 2 5 dry tonne/ha/yr. Could be low or zero due to poor economics. Pessimistic scenario assumes no land for energy farming, only use of residues; optimistic scenario assumes intensive agriculture on better quality soils. ( ) = realistic for large-scale bioenergy use.

18 Globale Energie Primary Energy, in ExaJoules (EJ) Region total renewables biomass hydro RE share Africa 21,5 10,8 10,5 0,3 50% Latin America 18,8 5,2 3,3 1,9 28% Asia 48,2 16,1 15,0 0,6 33% China 48,4 10,0 9,0 1,0 21% Non-OECD Europe 4,2 0,4 0,2 0,2 9% Former USSR 39,5 1,2 0,4 0,9 3% Middle East 16,3 0,1 0,0 0,1 1% OECD 223,3 12,7 6,8 4,4 6% World 420,3 56,6 45,2 9,3 13% Global Resources (EJ/a) Current use Technical potential Eco-potential Hydro Biomass 45 > Solar 0.2 >1, Wind Geothermal 1.2 >1, Ocean -?? TOTAL 56.6 >4,000 ± 1000

19 Global Pattern 2030 = oil-export = oil & bio domestic = bio-export = bio domestic Source: IEA (2005)

20 Nutzungskonkurrenz?

21 Leakage durch Bioenergie Abholzung, Vernichtung? Natürliche Habitate, Wälder etc. Konkurrenz Energiepflanzen & Plantagen Nahrung & Futter ungenutzt (marginal, devastiert) Schutzgebiete, Korridore Biodiversitätsverlust? Quelle: Präsentation Girard (GEF-STAP Workshop, Neu Delhi 2005)

22 Biofuels: Preis-Feedback Anteile von Biokraftstoffen (Diesel + Benzin) IMPACT Dec Ergebnisse zu relativen Preisänderungen für feedstocks (im Vergleich zu non-biofuel baseline) Quelle:

23 Nachhaltiger Anbau? Zuckerrohrplantagen im Staat Sao Paulo in Brasiien: Großflächiges Hochertragssystem, mehrjährig. Jatropha-Setzling als dezentral-rurale Option: Beschäftigungsintensiv, medium output aber auch low-input und karstflächengeeignet

24 Nachhaltiger Anbau? Manuelle Zuckerrohr-Ernte in Brasilien High precision farming + GPS-gestützt Soja-Ernte in Brasilien

25 Die G8 meint dazu:

26 Perspektiven global/international: Guidance -Papier von UN-Energy für CSD-15 Nachhaltigkeitskriterien EU sowie BE/NL/UK; G8-GBEP; UNEP + GEF FAO-Studie Biofuels and Food Security Bioenergie und CBD (COP 2008 in DE!) sowie CCD (Erosion, Marginalflächen ) national: Nachhaltigkeitsstandards Biokraftstoffe (BMELV + UBA/BMU); EEG; ökol. Opt. Biogas (BMU) Projekt zu Naturschutzstandards RE (BfN/BMU) Studien zu GVO und NaWaRo (TAB + BfN)

27 Schlussfolgerungen Biomassepotentiale hoch trotz ökologischer Restriktionen (in DE und EU) Ligno -Ethanol + Biomethan früher als BtL Importe (BY, RU, UA + Entwicklungsländer) nur mit Nachhaltigkeitsstandards offen: Umsetzung Effizienzpotenziale Verkehr + Bedarfsfrage Biokraftstoffe (modal split; Suffizienz ) dazu mehr über BMU-Projekt

28 Informationen & Kontakt Dies und mehr unter Kontakt:

29 Mehr Info global: service/bio

30 Biogas: lokal & global

31 Biogas: lokal & global

32 Biogas: lokal & global

33 Biogas: lokal & global Biogas in Mexico

34 Biogas: lokal & global Biomethan aus komprimiertem Biogas in New Delhi (Indien)