JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbh
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- Valentin Frieder Linden
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1 JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbh NANUPOT Ergebnisse der ökologischen Analyse für 2010 und 2050 Kurt Könighofer, Lorenza Canella Workshop, Wien, 29. Oktober 2010
2 Ökologische Bewertung mit Lebenszyklusanalyse (LCA) Bearbeitung nach Bioenergie-System Schwach steigender atmosphärischer Kohlenstoffgehalt Fossiles Energiesystem Stark steigender atmosphärischer Kohlenstoffgehalt ISO Ökobilanz Standard Methodology von IEA Task 38 Greenhouse Gas Balances of Bioenergy Systems Kohlenstoff- Fixierung Erneuerbare Biomasse- Kohlenstoff- Lagerstätte Emissionen fossile Hilfsenergie Anbau Nebenprodukte Kohlenstoff- Oxidation Biomasse Ernte Ernte fossile Hilfsenergie fossile Energieträger Gewinnung Aufbereitung Abnehmende fossile Kohlenstoff- Lagerstätte Emissionen fossile Hilfsenergie Nebenprodukte Aufbereitung Transport Transport Lagerung Empfehlungen von COST Action E9 Life Cycle Assessment of Forestry and Forest Products Biomasse Treibstoff Umwandlung in Fahrzeugen Fossiler Treibstoff Umwandlung in Fahrzeugen Transportdienstleistungen von Personen und Gütern Kohlenstoff-Fluß Energie-Fluß ief 00005
3 LCA-Vergleich von Treibstoffen Bioenergiesystem Referenzsystem mit fossiler Energie Sammlung Reststoffe Anbau Nawaros Reststoffe Fläche Referenznutzung Fossile Ressource Gewinnung Rohstofftransport Umwandlung Verteilung Konv. Herstellung Produkt Produkte aus Referenznutzung Konv. Herstellung d. Nebenprodukte Nebenprodukte Transport Umwandlung Verteilung Verwendung Verwendung Energiedienstleistung
4 Lebenszyklusanalyse (LCA) Anbau & Ernte Rohstoff Rohstoff Rohstoff-Transport Rohstoff Umwandlung Treibstoff Treibstoff-Verteilung Treibstoff Fahrzeug LCA = Well to Wheel (WTW) WTW = WTT + TTW Well to Tank (WTT) Tank to Wheel (TTW) Well to Wheel (WTW)
5 Ökologische Analyse: Methodologie Berechnungen werden durchgeführt mit GEMIS Version 4.5 Treibhausgas-Emissionen (THG-Emissionen) [g CO 2 -Äq./LKW-km bzw. g CO 2 -Äq./tkm] als Summe von Kohlendioxid CO 2 (1 kg CO 2 = 1 kg CO 2 -Äq.) Methan CH 4 (1 kg CH 4 = 25 kg CO 2 -Äq.) Lachgas N 2 O (1 kg N 2 O = 298 kg CO 2 -Äq.) Kumulierter PrimärEnergieVerbrauch (KEV) in [kwh Primärenergie /LKW-km] für Erneuerbare Energiequellen (Biomasse, Wasserkraft, Wind, Solar) Nicht Erneuerbare Energiequellen (Kohle, Öl, Erdgas) Sonstige Energiequellen (Abfälle, Kernkraft u.a.)
6 Ökologische Analyse: Treibstoffe und Rohstoffe Rohstoff Treibstoff Raps, Sonnen-Maisblumen, Weizen, Altspeiseöl Zuckerrüben, Stroh Weiden 1) Grassilage, Maissilage Gülle Hackgut 2) Wasserkraft BIOTREIBSTOFFE Biodiesel 3) X Bioethanol 4) X X Biogas X X Öko-Wasserstoff X X X Öko-Strom 5) X SNG 6) X DME 7) X X Fischer Tropsch(FT)-Diesel X FOSSILE TREIBSTOFFE Benzin Diesel CNG 8) DME 5) Strommix 9) Wasserstoff 1) Weiden als Beispiel für Kurzumtriebswälder. 2) Hackgut aus Durchforstung und Schlagrücklass. 3) Für Plug-in-Nutzfahrzeuge: Biodiesel aus 1/3 Altspeiseöl+1/3 Rapsöl+1/3 Sonnenblumenöl angenommen. 4) Für Plug-in-Nutzfahrzeuge: Bioethanol aus 1/3 Mais+1/3 Weizen +1/3 Zuckerrüben angenommen. 5) Öko-Strom aus Wasserkraft, PV und Wind 6) SNG... Synthetic Natural Gas 7) DME Dimethylether 6) CNG... Compressed Natural Gas 7) Österreichischer Strommix 2010: GEMIS UBA-Datensatz mit Importe 2007; Österreichischer Strommix 2050: Annahmen JOANNEUM RESEARCH Schwarzlauge Rohöl Erdgas X X X X X
7 Ökologische Analyse: Randbedingungen Nutzfahrzeuge N1: km (10 Jahre, km/Jahr) N2: km (6 Jahre, km/Jahr) N3: km (6 Jahre, km/Jahr) N3-Zug: 1, km (6 Jahre, km/Jahr)
8 Ergebnisse 2010: Diesel Treibhausgasemissionen Diesel NFZ N1 vkm 375 N1 micro hybrid 373 N1 mild hybrid 349 N1 voll hybrid 308 N2 vkm N2 micro hybrid N2 mild hybrid CO2 CH4 N2O N3 vkm 944 N3 mild hybrid 815 N3-Zug vkm 1026 N3-Zug mild hybrid THG-Emissionen [g CO 2 -Äq./LKW-km]
9 Ergebnisse 2010: Biodiesel Raps Treibhausgasemissionen Biodiesel Raps NFZ N1 vkm 223 N1 micro hybrid 221 N1 mild hybrid 208 N1 voll hybrid 184 N2 vkm N2 micro hybrid N2 mild hybrid CO2 CH4 N2O N3 vkm 562 N3 mild hybrid 487 N3-Zug vkm 611 N3-Zug mild hybrid THG-Emissionen [g CO 2 -Äq./LKW-km]
10 Ergebnisse 2010: Diesel Treibhausgasemissionen Diesel NFZ N1 vkm 375 N1 micro hybrid 373 N1 mild hybrid 349 N1 voll hybrid 308 N2 vkm 460 N2 micro hybrid N2 mild hybrid WTT TTW N3 vkm 944 N3 mild hybrid 815 N3-Zug vkm 1026 N3-Zug mild hybrid THG-Emissionen [g CO 2 -Äq./km]
11 Ergebnisse 2010: Biodiesel Raps Treibhausgasemissionen Biodiesel Raps NFZ N1 vkm 223 N1 micro hybrid 221 N1 mild hybrid 208 N1 voll hybrid 184 N2 vkm 273 N2 micro hybrid N2 mild hybrid WTT TTW N3 vkm 562 N3 mild hybrid 487 N3-Zug vkm 611 N3-Zug mild hybrid THG-Emissionen [g CO 2 -Äq./LKW-km]
12 Ergebnisse 2050: Diesel Treibhausgasemissionen Diesel NFZ N1 vkm 339 N1 micro hybrid 336 N1 mild hybrid 315 N1 voll hybrid 265 N2 vkm N2 micro hybrid N2 mild hybrid CO2 CH4 N2O N3 vkm 810 N3 mild hybrid 680 N3-Zug vkm 898 N3-Zug mild hybrid THG-Emissionen [g CO 2 -Äq./LKW-km]
13 Vergleich 2050/2010: Diesel Reduktion Treibhausgasemissionen N1 vkm 9,8% N1 micro hybrid 9,9% N1 mild hybrid 9,8% N1 voll hybrid 14,1% N2 vkm 8,7% N2 micro hybrid 8,8% N2 mild hybrid 13,3% N3 vkm 14,2% N3 mild hybrid 16,6% N3-Zug vkm 12,5% N3-Zug mild hybrid 15,4% 0,0% 2,0% 4,0% 6,0% 8,0% 10,0% 12,0% 14,0% 16,0% 18,0% Treighausgasreduktion 2050/2010 [%]
14 Ergebnisse 2010: THG-Emissionen fossile Treibstoffe, Strommix N1 vkm N1 micro hybrid N1 mild hybrid N1 voll hybrid BZ H2 Erdgas Plug-in (Diesel+Strommix Ö) E Strommix Ö DME Erdgas Erdgas Diesel N2 vkm N2 micro hybrid N2 mild hybrid Treibhausgasemissionen [g CO 2 -Äq./LKW-km]
15 Ergebnisse 2010: THG-Emissionen N1 fossile Treibstoffe, Strommix BZ H2 Erdgas 221 Plug-in (Diesel+Strommix Ö) 222 E Strommix Ö 206 DME Erdgas voll hybrid 357 DME Erdgas vkm 448 Erdgas voll hybrid 336 Erdgas vkm 422 Diesel voll hybrid 308 Diesel vkm Treibhausgasemissionen [g CO 2 -Äq./LKW-km]
16 Ergebnisse 2010: THG-Emissionen N1 Biotreibstoffe, Strom Wasserkraft E+BZ (H2 Wasserkraft) 46 Plug-in (Biodiesel + E Wasserkraft) 64 E Wasserkraft 45 DME Lauge vkm 39 SNG - Hackgut vkm 59 Biomethan - Grassilage vkm 19 FT-Diesel Hackgut vkm 80 Biodiesel - Altspeiseöl vkm Treibhausgasemissionen [g CO 2 -Äq./LKW-km]
17 Ergebnisse 2010: THG-Emissionen N1 Biotreibstoffe, Strom Wasserkraft E+BZ (H2 Wasserkraft) 46 Plug-in (Biodiesel + E Wasserkraft) 64 E Wasserkraft 45 DME Lauge vkm 39 SNG - Hackgut vkm 59 Biomethan - Grassilage vkm 19 FT-Diesel Hackgut vkm 80 Biodiesel - Altspeiseöl vkm Treibhausgasemissionen [g CO 2 -Äq./LKW-km]
18 Ergebnisse 2010: THG-Emissionen Biotreibstoffe für N1 Bioethanol + E Wasserkraft Biodiesel + E Wasserkraft Plug-in-Fahrzeug BZ-Fahrzeug H2 Wasserkraft H2 Weiden H2 Hackgut PV 64 Wind 44 E-Fahrzeug Wasser 45 DME Lauge 39 vkm SNG Hackgut 59 FT-Diesel Gülle Grassilage 19 Biogas vkm Maissilage 157 Biodiesel vkm Sonnenblumen Raps Altspeiseöl Treibhausgasemissionen [g CO 2 -Äq./LKW-km]
19 Ergebnisse 2010: THG-Emissionen N1 und N2, Biotreibstoffe N1 vkm N1 micro hybrid N1 mild hybrid N1 full hybrid N2 vkm DME Lauge SNG - Hackgut Biomethan - Grassilage FT-Diesel Hackgut Biodiesel - Altspeiseöl N2 micro hybrid N2 mild hybrid Treibhausgasemissionen [g CO 2 -Äq./LKW-km]
20 Ergebnisse 2010: THG-Emissionen Biodiesel, Biomethan mild hybrid Gülle Grassilage Biomethan Maissilage Sonnenblumen N3-Zug N3 N2 N1 Raps Altspeiseöl Biodiesel
21 Ergebnisse 2010: THG-Emissionen Herstellung N1 BZ-Fahrzeug 14,5 E-Fahrzeug 35,4 Benzin plug-in 22,0 Diesel plug-in 21,9 voll hybrid 10,4 mild hybrid micro hybrid 9,1 9,6 Erdgas vkm 9,0 voll hybrid 9,9 mild hybrid micro hybrid 8,6 9,2 Diesel vkm 8,5 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 Treibhausgasemissionen Herstellung N1 [g CO 2 -Äq./LKW-km]
22 Ergebnisse 2010 THG-Emissionen pro tkm: Diesel, Biodiesel Altspeiseöl, Biodiesel Raps N1 vkm N1 micro hybrid N1 mild hybrid N1 voll hybrid N2 vkm N2 micro hybrid N2 mild hybrid Biodiesel - Raps Biodiesel - Altspeiseöl Diesel N3 vkm N3 mild hybrid N3-Zug vkm N3-Zug mild hybrid Treibhausgasemissionen [g CO 2 -Äq./t-km]
23 Ergebnisse 2010: Diesel Primärenergieverbrauch Diesel NFZ N1 vkm 1,38 N1 micro hybrid 1,37 N1 mild hybrid 1,28 N1 voll hybrid 1,13 N2 vkm N2 micro hybrid N2 mild hybrid 1,44 1,69 1,67 Nicht Erneuerbare Erneuerbare Sonstige N3 vkm 3,46 N3 mild hybrid 2,98 N3-Zug vkm 3,76 N3-Zug mild hybrid 3, Primärenergiebedarf [kwh/km]
24 Ergebnisse 2010: FT-Diesel Primärenergieverbrauch FT-Diesel Hackgut NFZ N1 vkm 2,86 N1 micro hybrid 2,83 N1 mild hybrid 2,65 N1 voll hybrid 2,33 N2 vkm N2 micro hybrid N2 mild hybrid 2,98 3,51 3,46 Nicht Erneuerbare Erneuerbare Sonstige N3 vkm 7,17 N3 mild hybrid 6,17 N3-Zug vkm 7,79 N3-Zug mild hybrid 6, Primärenergiebedarf [kwh/km]
25 Ergebnisse 2010: Biomethan Gülle Primärenergieverbrauch Biomethan Gülle NFZ N1 vkm 1,76 N1 micro hybrid 1,74 N1 mild hybrid 1,64 N1 full hybrid 1,40 Nicht Erneuerbare Erneuerbare Sonstige N2 vkm 2,59 N2 micro hybrid 2,56 N2 mild hybrid 2, Primärenergiebedarf [kwh/km]
26 Ergebnisse 2010: N1 Vergleich Primärenergieverbrauch N1 vkm E Wasserkraft 0,61 Biotreibstoffe DME Lauge 2,39 SNG - Hackgut 2,84 Biomethan - Maissilage 2,46 FT-Diesel Hackgut 2,86 Biodiesel - Altspeiseöl 2,18 DME Erdgas 2,44 Erdgas Diesel 1,38 1,89 Treibstoffe fossil 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 Primärenergieverbrauch [kwh/lkw-km]
27 Ergebnisse 2010: Vergleich Primärenergieverbrauch DME Lauge SNG - Hackgut Biomethan - Maissilage Biotreibstoffe FT-Diesel Hackgut Biodiesel - Altspeiseöl N2 mild hybrid N2 micro hybrid N2 vkm N1 voll hybrid N1 mild hybrid N1 micro hybrid N1 vkm DME Erdgas Erdgas Treibstoffe fossil Diesel Biodiesel Altspeiseöl N1 voll hybrid 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 Diesel N1 voll hybrid Primärenergieverbrauch [kwh/lkw-km]
28 Ergebnisse 2010: Vergleich fossiler Primärenergieverbrauch DME Lauge Biodiesel Altspeiseöl N1 voll hybrid SNG - Hackgut Diesel N1 voll hybrid Biomethan - Maissilage FT-Diesel Hackgut Biodiesel - Altspeiseöl DME Erdgas Biotreibstoffe N2 mild hybrid N2 micro hybrid N2 vkm N1 voll hybrid N1 mild hybrid N1 micro hybrid N1 vkm Erdgas Treibstoffe fossil Diesel 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 Primärenergieverbrauch fossil [kwh/lkw-km]
29 Ergebnisse 2010: Primärenergieverbrauch fossiler Anteil in % DME Lauge SNG - Hackgut Biomethan - Maissilage Biotreibstoffe FT-Diesel Hackgut Biodiesel - Altspeiseöl DME Erdgas Erdgas N2 mild hybrid N2 micro hybrid N2 vkm N1 voll hybrid N1 mild hybrid N1 micro hybrid N1 vkm Treibstoffe fossil Diesel 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Anteil Primärenergieverbrauch fossil [%]
30 Schlussfolgerungen: THG-Emissionen pro LKW-km THG-Emissionen nehmen mit zunehmender Beladung zu und mit zunehmender Hybridisierung ab. Biotreibstoffe haben THG-Reduktionspotenzial bis zu 100% (z.b. Biomethan aus Gülle zu Erdgas). Biotreibstoffe aus Reststoffen (wie Gülle, Lauge, Gras) haben niedrigere THG-Emissionen als aus lignozellulosen Rohstoffen (wie Hackgut). Biotreibstoffe aus lignozellulosen Rohstoffen (wie Hackgut) haben niedrigere THG-Emissionen als Biotreibstoffe aus landwirtschaftlichen Rohstoffen (wie Weizen, Raps).
31 Schlussfolgerungen: THG-Emissionen pro Tonnenkilometer (tkm) Werden die THG-Emissionen auf Tonnenkilometer (tkm) bezogen (unter der Annahme gleicher Auslastung für alle Fahrzeuge), nehmen die THG-Emissionen mit zunehmender Nutzlast ab. D.h. Sattelzugmaschinen (N3-Zug) haben die geringsten THG-Emissionen pro tkm.
32 Schlussfolgerungen: Primärenergieverbrauch (KEV) pro LKW-km KEV bei Biotreibstoffen in der Regel höher als bei fossilen Treibstoffen (Ausnahme: KEV für DME aus Erdgas ist höher als KEV Biomethan und KEV für DME aus Lauge). KEV ist bei Elektroantrieben niedriger im Vergleich zu fossilen Treibstoffen und Biotreibstoffen. Anteil fossiler Energie am KEV bei Biotreibstoffen signifikant niedriger als bei fossilen Treibstoffen.
33 Kontakt: Danke für Ihre Aufmerksamkeit! JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbh RESOURCES - Institut für Wasser, Energie und Nachhaltigkeit Energieforschung Elisabethstrasse 5 A-8010 Graz kurt.koenighofer@joanneum.at
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