Regionale Biomassepotenziale und Standortbewertung am Beispiel von Stroh in Sachsen

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1 Deutsches Biomasseforschungszentrum ggmbh DBFZ Regionale Biomassepotenziale und Standortbewertung am Beispiel von Stroh in Sachsen GIS-basierte Ermittlung von Biomasse-Bereitstellungskosten André Brosowski GeoForum MV 2012, Rostock-Warnemünde, Deutsches Biomasseforschungszentrum ggmbh, Torgauer Str. 116, D Leipzig,

2 Gliederung Einleitung Erneuerbare Energien in Zahlen Definition Biomassepotenziale (am Beispiel Stroh) Warum Stroh? Methodik Ergebnisse Fazit & Ausblick 2

3 Prozent DBFZ Einleitung Erneuerbare Energien in Zahlen (Stand März 2012) Erneuerbare Energien im Überblick Stand März % Biomasse % Endenergieverbrauch 30 % Strom 91 % Wärme 100 % Kraftstoff % 20 % ,2 % 10,4 % 14 % 5,6 % 10 % Ziel Ziel Ziel Ziel 2020 Endenergieverbrauch Strom Wärme Biokraftstoff ZIEL 2020 Wasserkraft Windenergie Biomasse Photovoltaik Solar-/Geothermie Solarthermie Geothermie (Quelle: Eigene Darstellung, nach AGEE-Stat) 3

4 Einleitung Definition Biomassepotenziale 30 Mio. tfm/a 8-13 Mio. tfm/a???? Theoretisches Potenzial Technisches Potenzial Wirtschaftliches Potenzial Erschließbares Potenzial Gesamtmenge Strohaufwuchs Technische Restriktionen Konkurrenzfähigkeit? Verkaufsbereitschaft? Nachhaltige Bodennutzung Stoffliche Nutzung Quellen: nach Kaltschmitt, Hartman & Hofbauer 2009; Zeller et al

5 Strom Wärme Stromgestehungskosten [ct/kwhel] DBFZ Einleitung Warum Stroh? Fossile Referenz 20 THG-Emissionen bei Kraft-Wärme-Kopplung Stromgestehungskosten Stroh Heizkraftwerk 11,2 [ct/kwhel] MW 26,7 22,4 EEG-Boni: 19,7 ct/kwh 15 Stroh-HKW 11,2 MW 10 Fossile Referenz 5 6,4 13, % 0 Erdgas GuD 400 MWel Stroh-HKW 2,3 MWel Biogene Festbrennstoff-KWK 2 MWel % 60 /t Brennstoffkosten gco 2 -Äq./MJ 90 /t Brennstoffkosten Stroh-HKW 2,3 MWel Gesamt Min. Max. Quelle: nach Zeller et al

6 Gliederung Einleitung Methodik GIS-Analyse zur Ermittlung standortbezogener Strohpotenziale Excel-Tool zur Berechnung von Bereitstellungskosten Ergebnisse Fazit & Ausblick 6

7 Methodik GIS-Analyse: Ausgangspunkt Was steht zur Verfügung? Strohpotenziale auf LK-Ebene Weizen, Roggen, Gerste, Triticale, Hafer Ackerflächen aus ATKIS BasisDLM Auflösung: 25m Flächenerfassung: > 1 ha Ackerflächenpolygone aus BasisDLM (Ebene veg01_f, OBA 4101) Luftbild: BING Maps Aerial (ESRI Online Map) 7

8 Methodik GIS-Anaylse: Datenaufbereitung Modellierung durch Auswertung der statistischen Datenbasis Jedes Ackerflächenpolygon repräsentiert den Durchschnitt des jeweiligen Landkreises Datenbasis: Agrarstrukturerhebung Ø 1999, 2003, 2007, 2010 Ackerfläche Landkreis Gesamte Getreidefläche Landkreis Anteil Weizen, Roggen, Gerste, Triticale, Hafer an Getreidefläche Anteil Weizen, Roggen, Gerste, Triticale, Hafer an Ackerfläche z.b. 100 ha 52 ha 95% 49,4 ha >>> In Verbindung mit den Strohpotenzialen wird Ertrag abgeleitet 8

9 Methodik GIS-Analyse: Berechnungen Faktoren LK-Ebene Flächenanteil Ertrag Flächenberechnung Ackerflächenpolygone Ergebnisse als Punkt-Shape (Mittelpunkte der Polygone) 9

10 Methodik GIS-Analyse: Zwischenergebnis 10

11 Methodik GIS-Analyse: Standortbezogene Auswertung Geschlossenes Modellsystem 100 km Einzugsradius 5 km Radien Straßenverlängerungsfaktor: 1,2 >>> Strohpotenzial nach Einzugsradien 11

12 Methodik Excel-basiertes Berechnungstool Bereitstellungskosten Ergebnisse aus GIS Analyse Ballenpressung Variable Parameter: Anlagebedarf Lagerkapazität des Anlagenlager Ballenbergung Strohverfügbarkeit Transport Direktlieferung Personalkosten Zwischenlagerung Kraftstoffpreise Arbeitsgeschwindigkeiten der Maschinen Entladung Maximale Arbeitsentfernungen für Maschinenkombinationen Transport Mittlere Entfernung zum Zwischenlager Dauer der Beladung Verzögerungszeiten (Standzeit, Umsetzzeit) Transport Gewinnmarge Entladung Transport Zwischenlager Beladung Kostengrundlage KTBL Betriebsplanung Landwirtschaft >>> Vollkostenrechnung Quelle: nach KTBL Betriebsplanung Landwirtschaft Anlagenlager 12

13 Gliederung Einleitung Methodik Ergebnisse Standortbezogen Anlagenbezogen Fazit & Ausblick 13

14 Ergebnisse Standortbezogene Strohverfügbarkeit t FM Strohverfügbarkeit [tfm] Döbeln Grimma Schwarzenberg/Erzg. Pirna Niesky t FM Entfernung [km] 14

15 Bereitstellungskosten [ /t] DBFZ Ergebnisse Standort-/anlagenbezogene Bereitstellungskosten Heizkraftwerk 11,2 MW Pelletierwerk 100,00 95,00 94,17 90,00 85,00 86,99 Kostenunterschied pro Jahr: ,00 75,00 70,00 65,00 Kostenunterschied pro Jahr: ,62 73,96 60, Anlagenbedarf [ttm] Döbeln Grimma Pirna Schwarzenberg/Erzg. Niesky Rahmenbedingungen Standardszenario: Strohverfügbarkeit: 100 %; Personalkosten Traktor/LKW: 15/15 /h; Kraftstoffpreise Traktor/LKW: 0,70/1,40 /l; Entfernung zum Zwischenlager: 2 km; Stand-/Reparaturzeiten: 10%; Arbeitsgeschwindigkeit Traktor Feld/Straße: 8/25 km/h, LKW: 40 km/h; Bergezeit pro Ballen: 1 min; Be-/Entladezeit pro Ballen: 0,5 min; Anlagenlager: 250 t; Max. Transportentfernung Traktor: 10 km; Gewinnspanne: 10%; Kosten Kompensationsdüngung: 27,70 /t TM ; Ballengröße: 220x120x70 cm (auf Basis von KTBL 2010, FNR 2007) 15

16 Bereitstellungskosten [ /t TM ] DBFZ Ergebnisse Bereitstellungskosten am Standort Döbeln 95,00 90,00 Strohverfügbarkeit: 10 % Strohverfügbarkeit: 25 % 85,00 80,00 75,00 Gewinnspanne: 15 % LKW-Kraftstoff: 1,60 /l STANDARDSZENARIO Entfernung Zwischenlager: 500 m 70,00 65,00 60, Anlagenbedarf [t TM ] Rahmenbedingungen Standardszenario: Strohverfügbarkeit: 100 %; Personalkosten Traktor/LKW: 15/15 /h; Kraftstoffpreise Traktor/LKW: 0,70/1,40 /l; Entfernung zum Zwischenlager: 2 km; Stand-/Reparaturzeiten: 10%; Arbeitsgeschwindigkeit Traktor Feld/Straße: 8/25 km/h, LKW: 40 km/h; Bergezeit pro Ballen: 1 min; Be-/Entladezeit pro Ballen: 0,5 min; Anlagenlager: 250 t; Max. Transportentfernung Traktor: 10 km; Gewinnspanne: 10%; Kosten Kompensationsdüngung: 27,70 /t TM ; Ballengröße: 220x120x70 cm (auf Basis von KTBL 2010, FNR 2007) 16

17 Ausgewählte Parameter DBFZ Ergebnisse Stromgestehungskosten am Standort Döbeln EEG-Boni 19,7 ct/kwh Strohverfügbarkeit 10 % 25,4 Strohverfügbarkeit 25 % 24,7 Gewinnspanne 15 % 24,0 Standardszenario 23,7 Entfernung Zwischenlager 500m 23, Stromgestehungskosten [ct/kwh el ] Rahmenbedingungen Standardszenario: Strohverfügbarkeit: 100 %; Personalkosten Traktor/LKW: 15/15 /h; Kraftstoffpreise Traktor/LKW: 0,70/1,40 /l; Entfernung zum Zwischenlager: 2 km; Stand-/Reparaturzeiten: 10%; Arbeitsgeschwindigkeit Traktor Feld/Straße: 8/25 km/h, LKW: 40 km/h; Bergezeit pro Ballen: 1 min; Be-/Entladezeit pro Ballen: 0,5 min; Anlagenlager: 250 t; Max. Transportentfernung Traktor: 10 km; Gewinnspanne: 10%; Kosten Kompensationsdüngung: 27,70 /t TM ; Ballengröße: 220x120x70 cm (auf Basis von KTBL 2010, FNR 2007) 17

18 Gliederung Einleitung Methodik Ergebnisse Fazit & Ausblick 18

19 Fazit & Ausblick GIS-Analyse trägt dazu bei, das wirtschaftliche Potenzial der energetischen Strohnutzung standortbezogen bewerten zu können Unsicherheiten Ansatz Ackerpolygon repräsentiert Durchschnitt des Landkreises Logistikkette mit Vollkostenrechnung kalkuliert Sachsen als geschlossenes Modellsystem betrachtet Straßenverlängerungsfaktoren kritisch zu bewerten Ausblick Analyse für ganz Deutschland Netzwerkanalysen der Wegstrecken Ausweitung Maschinenkombinationen Identifikation von Vorzugsgebieten Regionaler Abgleich der Rahmenbedingungen mit Experten Übertragung auf weitere Reststoffe/Rohstoffe 19

20 Vielen Dank! DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum ggmbh Torgauer Straße 116 D Leipzig Dipl.-Geogr. André Brosowski Tel. +49 (0) Fax +49 (0)