Bedeutung biogener Brennstoffe für die Kraft-Wärme-Kopplung heute und in Zukunft

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1 Deutsches BiomasseForschungsZentrum German Biomass Research Centre Bedeutung biogener Brennstoffe für die Kraft-Wärme-Kopplung heute und in Zukunft Dialogforum Flexibilisierung der Kraft-Wärme-Kopplung in der Stromversorgung Berlin, 09. Mai 2012 Volker Lenz Deutsches BiomasseForschungsZentrum gemeinnützige GmbH Torgauer Str. 116, D Leipzig,

2 Inhalt 1. Hintergrund: Klimaschutz und Energiewende 2. Nutzung und Nutzungsalternativen biogener Brennstoffe 3. Beispiel: EEG-Flexibilitätsprämie für Biogasanlagen 4. Beispiel: Co-Firing von Biomasse 5. Thesen zum Bioenergieeinsatz in der Zukunft 6. Ausblick: Bedarfsgerechte Bioenergiebereitstellung 2

3 Hintergrund 1. Zielekatalog: Klimaschutz + Primärenergieeinsparung => effiziente KWK ist der getrennten Erzeugung von Strom und Wärme vorzuziehen! 2. Energiewende: Umbau auf eine erneuerbare Energiezukunft (2050 mindestens 80% des Stroms aus EE; massive Einsparungen im Wärmebedarf) => erneuerbare KWK-Technologien: Hochtemperatursolarthermie, Geothermie und Biomasse: Solar und geo praktisch ohne Bedeutung in der Erzeugung + erhebliche Hemmnisse; bisher fast nur Biomasse-KWK 3. Herausforderung: bisher praktisch nur Volllast nach EEG -> EEG Novellierung 2012 zu Flexibilisierung im Biogasbereich Flexibilisierung der biogenen KWK noch am Anfang! 3

4 Nutzungsalternativen biogener Brennstoffe fest Biogene Brennstoffe / Energieträger gasförmig flüssig Kraft/ Strom KWK Wärme Mobilität Die heimische Biomasse kann je nach Endenergiebedarf 10 25% des Energiebedarfs decken! Die Frage ist: Wo und wie soll sie das tun? 4

5 Nutzung biogener Brennstoffe 2011 Anteil erneuerbarer Energien am Endenergieverbrauch in Deutschland im Jahr 2011 Gesamt: PJ 1) Quelle: BMU: Erneuerbare Energien 2011 nach AGEE Stat Windenergie: 1,9 % Wasserkraft: 0,8 % Photovoltaik: 0,8 % fossile Energieträger (Steinkohle, Braunkohle, Mineralöl, Erdgas) und Kernenergie: 87,8 % Anteile EE ,2 % Biomasse 2) : 8,2 % Solarthermie, Geothermie: 0,5 % Bioenergie 1) Quelle: Energy Environment Forecast ist Analysis derzeit (EEFA) GmbH & mit Co KG; 2) einem Feste und flüssige Biomasse, Anteil Biogas, Deponievon und Klärgas, ¾ biogener die Anteil mit des Abfalls, Abstand Biokraftstoffe; Quelle: BMU-KI III 1 nach Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat) und ZSW, unter Verwendung von Angaben der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.v. (AGEB); EE: Erneuerbare Energien; 1 PJ = Joule; Abweichungen in den Summen durch Rundungen; Stand: März 2012; Angaben vorläufig wichtigste erneuerbare Energieform. 5

6 Struktur der Strombereitstellung aus erneuerbaren Energien Stand biogener in Deutschland KWK im Jahr Gesamt: 121,9 TWh Windenergie: 38,1 % Quelle: BMU: Erneuerbare Energien 2011 nach AGEE Stat Wasserkraft: 16,0 % biogener Anteil des Abfalls: 4,1 % Deponiegas: 0,5 % Klärgas: 0,9 % Biogas: 14,4 % biogene flüssige biogene Festbrennstoffe: 9,3 % Photovoltaik: 15,6 % Strombereitstellung aus Brennstoffe Abfall 1) : und biogenen flüssigen 1,1 % Brennstoffen weitgehend, aus Biogas zu rund 40% und aus biogenen Festbrennstoffen zu über 70% in KWK. Biomasseanteil 2) : 30 % 1) Inklusive Pflanzenöl; 2) Feste und flüssige Biomasse, Biogas, Deponie- und Klärgas, biogener Anteil des Abfalls; aufgrund geringer Strommengen ist die Tiefengeothermie nicht dargestellt; 1 TWh = 1 Mrd. kwh; Abweichungen in den Summen durch Rundungen; Quelle: BMU-KI III 1 nach Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat); Stand: März 2012; Angaben vorläufig 6

7 Brennstoff-KWK-Potenzial oberflächennahe Geothermie: 4,3 % Struktur der Wärmebereitstellung aus erneuerbaren Energien in Deutschland im Jahr 2011 biogene Festbrennstoffe (Haushalte): 44,8 % Gesamt: 138,4 TWh Quelle: BMU: Erneuerbare Energien 2011 nach AGEE Stat biogene Festbrennstoffe (Industrie): 17,5 % tiefe Geothermie: 0,2 % biogene Festbrennstoffe (HW/HKW): 4,9 % biogene flüssige biogener Anteil des Im Haushaltsbereich werden rund Abfalls: Biogas: 62 TWh Brennstoffe an Brennstoff 1) : umgesetzt, in Klein-KWK könnten hier mit zukünftigen Techno- Klärgas: Solarthermie: 5,7 % 0,8 % 11,9 % 5,6 % 4,0 % Deponiegas: logien z.b. bis zu 20 TWh 0,2 % an Strom gewonnen Biomasseanteil werden (ca. 2) : 91 % 2 1) Inklusive Pflanzenöl; 2) Feste und flüssige Biomasse, Biogas, Deponie- und Klärgas, biogener Anteil des Abfalls; 1 TWh = 1 Mrd. kwh; mal heutige Stromerzeugung aus fester Biomasse ohne Abfall) Quelle: BMU-KI III 1 nach Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat); Abweichungen in den Summen durch Rundungen; Stand: März 2012; Angaben vorläufig 7

8 Beispiel: EEG-Flexibilitätsprämie für Biogasanlagen Biogasproduktion und verstromung derzeit am weitesten unter den biogenen KWK-Lösungen im Hinblick auf eine Flexibilisierung der Produktion -> auch im EEG mittels der Flexibilitätsprämie berücksichtigt notwendige Komponenten: Zusätzlicher Gasspeicher, zusätzliche BHKW-Leistung und Steuereinrichtungen auch mit Fremdkontrolle über Stromhändler (An, Aus, Teillast) sind am Markt vorhanden und z.t. eingebaut Anlage muss eine Mindestauslastung von 20% der maximal möglichen Produktion haben Es wird maximal 50% der installierten Leistung als vergütbare Zusatzleistung (130 /kw/a) im EEG berücksichtigt (spezifische BHKW-Kosten: bei /kw ab 500 kw) 8

9 Beispiel: EEG-Flexibilitätsprämie für Biogasanlagen EEG: Flexibilitätsprämie nur bei Direktvermarktung (additional zur Marktprämie) Bescheinigung eines Umweltgutachters über technische Eignung zur flexiblen Erzeugung Kann unter günstigen Bedingungen zu Zusatzerlösen führen: z.b. ist bei einer Leistungsverdopplung, 12h-Speicher und dynamischer Fütterung im mittleren Leistungsbereich und effektiver Fahrweise der Anlage ein Überschuss möglich Flexibler Betrieb von Biogasanlagen ist technisch möglich und kann sich in bestimmten Fällen auch im Rahmen des EEG rechnen. Weitere Konzepte - auch außerhalb des EEG - sind in der Entwicklung. 9

10 Beispiel: Co-Firing von Biomasse In geringem Umfang wird in Deutschland bereits Co-Firing von Biomasse in Kohlekraftwerken betrieben. Zunahme voraussichtlich ab 2013, wenn alle Zertifikate ersteigert werden müssen. Unbehandelte Biomasse zu 5 bis 10% problemlos einsetzbar => massive Bestrebungen für torrifizierte Biomassepellets einen weltweiten Markt aufzubauen -> Großteil der Biomasse wird voraussichtlich importiert werden -> Nachhaltigkeitsfragestellungen (iluc) Mit steigendem Wind- und Solarstromanteil wird jedoch der Betrieb von Grundlastkraftwerken zunehmend uninteressanter insbesondere auch mit teurer Biomasse! Co-Firing wahrscheinlich nur Übergangstechnologie! 10

11 Ausgewählte Thesen zum Bioenergieeinsatz in der Zukunft Biomasse ist begrenzt und wird vielfältig nachgefragt (Nahrung, Rohstoff, Energieträger). => Biomasse muss in den zielführendsten Technologien genutzt werden! Technologien zur Bioenergiebereitstellung sind (bisher) im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energie-Technologien durch vergleichsweise geringe Kostensenkungspotenziale gekennzeichnet. => Bioenergie bietet vielfältige Lösungen; Anwendung eher bei kostenintensiveren Problemstellungen Bioenergie ist eine der wenigen für sich speicherbaren Energieformen unter den Erneuerbaren Energien und kann damit eine besondere Rolle im Energiesystem einnehmen. => spezielle technologische Einsatzgebiete 11

12 Ausblick: Bedarfsgerechte Bioenergiebereitstellung Bioenergieträger als einzige einsetzbare erneuerbare Energieform Bioenergie im integrierten Mix der Erneuerbaren Energien Biokraftstoffe im Luftverkehr; ggf. im Schwerlastverkehr Bedarfsgerechte Bereitstellung von Strom zur Minimierung der Systemkosten in einem 100% erneuerbaren Strombereitstellungssystem Bioerdgas für GuD- Prozesse Flexible Biogasverstromung Mikro-KWK mit Festbrennstoffen 12

13 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Deutsches BiomasseForschungsZentrum gemeinnützige GmbH Torgauer Straße 116 D Leipzig Tel./Fax. +49(0) / -133 Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Frank Scholwin Prof. Dr.-Ing. Daniela Thrän Dr.-Ing. Volker Lenz Dr.-Ing. Franziska Müller-Langer Dr.-Ing. Jan Liebetrau 13