Reduktion der Treibhausgas- Emissionen und fossiler Energie durch die Bioethanolanlage in Pischelsdorf

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1 Reduktion der Treibhausgas- Emissionen und fossiler Energie durch die Bioethanolanlage in Pischelsdorf Ergebnis der Lebenszyklusanalyse Bioethanol als Kraftstoff Experten Forum Umwelt, Wien, 21. Mai 2008 G. Jungmeier L. Canella, J. Spitzer, JOANNEUM RESEARCH, Institut für Energieforschung, Graz J. Merkl, A. Schröckenstein AGRANA BIOETHANOL GMBH

2 Die AGRANA Bioethanol-Anlage Bioethanol-Kapazität m³/a Rohstoffe bis t/a - Trockenmais - Nassmais *) - Dicksaft (Zuckerrüben) - Weizen Bioethanol t/a Futtermittel (DDGS **) ) bis t/a *) max. 2 Monate während der Erntezeit möglich; **) Distiller's Dried Grains with Solubles

3 Die AGRANA Bioethanol-Anlage Treibhausgas-Reduktion im Verkehrssektor bis zu t/a Rohstoffe bis t/a - Trockenmais - Nassmais *) - Dicksaft (Zuckerrüben) - Weizen Bioethanol-Kapazität m³/a Bioethanol t/a 47-51% weniger Treibhausgas-Emissionen als Benzin Reduktion fossile Energie bis zu t Rohöl-Äquivalent/a Futtermittel (DDGS **) ) bis t/a *) max. 2 Monate während der Erntezeit möglich; **) Distiller's Dried Grains with Solubles

4 Übersicht Ergebnisse EU-Richtlinienvorschlag Ergebnisse Jahresbilanzen Methodik und Grunddaten Einleitung und Aufgabenstellung

5 Treibhausgas- Konzentratrion in der Atmosphäre Quelle: IPCC 2007

6 Beobachtete Klimaveränderungen in den letzten 150 Jahren Quelle: IPCC 2007

7 Treibhausgas-Emissionen Verkehrssektor in Österreich - 24 Mio. t/a aus dem Verkehr - 26% Anteil an den österreichischen Gesamtemissionen - 83% Zunahme zwischen 1990/2006 Quelle: Umweltbundesamt 2008

8 Biotreibstoffe im energiewirtschaftlichen Umfeld Erhöhung der Energieversorgungs-Sicherheit z.b. Nutzung heimischer Energieträger Reduktion der lokalen Schadstoffe z.b. Feinstaub, Stickoxide Reduktion der Treibhausgas-Emissionen, z.b. Kyoto-Ziel: minus 13% bis 2008/2012 bzgl (Weitere) Erhöhung der Nutzung erneuerbarer Energie z.b. Biotreibstoffe Erhöhung der Energieeffizienz bei Energieumwandlung, z.b. Hybrid-Fahrzeuge Energie-Sparen Reduktion Nutzenergiebedarf bei gleicher Energiedienstleistung, z.b. öffentl. Verkehr statt motorisierter Individualverkehr

9 Beiträge Bioethanol im energiewirtschaftlichen Umfeld Erhöhung der Energieversorgungs-Sicherheit z.b. Nutzung heimischer Energieträger Reduktion der lokalen Schadstoffe z.b. Feinstaub, Stickoxide Reduktion der Treibhausgas-Emissionen, z.b. Kyoto-Ziel: minus 13% bis 2008/2012 bzgl (Weitere) Erhöhung der Nutzung erneuerbarer Energie z.b. Biotreibstoffe Erhöhung der Energieeffizienz bei Energieumwandlung, z.b. Hybrid-Fahrzeuge Energie-Sparen Reduktion Nutzenergiebedarf bei gleicher Energiedienstleistung, z.b. öffentl. Verkehr statt motorisierter Individualverkehr

10 Biotreibstoffe im energiewirtschaftlichen Umfeld Erhöhung der Energieversorgungs-Sicherheit z.b. Nutzung heimischer Energieträger Reduktion der lokalen Schadstoffe z.b. Feinstaub, Stickoxide Reduktion der Treibhausgas-Emissionen, z.b. Kyoto-Ziel: minus 13% bis 2008/2012 bzgl (Weitere) Erhöhung der Nutzung erneuerbarer Energie z.b. Biotreibstoffe Erhöhung der Energieeffizienz bei Energieumwandlung, Langfristige Zielsetzung z.b. Hybrid-Fahrzeuge Energieeffizientes nachhaltiges Energiesystem mit 100% erneuerbarer Energie Energie-Sparen Reduktion Nutzenergiebedarf bei gleicher Energiedienstleistung, z.b. öffentl. Verkehr statt motorisierter Individualverkehr

11 Übersicht Ergebnisse EU-Richtlinienvorschlag Ergebnisse Jahresbilanzen Methodik und Grunddaten Einleitung und Aufgabenstellung

12 Lebenszyklusanalyse (LCA) Lebenszyklusanalyse ist eine Methode zur Abschätzung der Stoff- und Energieflüsse eines Produktes (z.b. Transportdienstleistung), zur Berechnung der Umweltauswirkungen im Verlauf des Lebensweges eines Produktes Rohstoff d.h. von der Wiege bis zur Bahre Ziel Treibhausgas- Emissionen und kumulierter Primärenergieaufwand (pro Jahr und MJ Bioetanol ) Produktion Anwendung Entsorgung 1 kg CO 2 = 1 kg CO 2 -Äq.; 1 kg CH 4 = 23 kg CO 2 -Äq.; 1 kg N 2 O = 296 kg CO 2 -Äq.

13 Methode der LCA Bearbeitung nach ISO Ökobilanz Bioenergie-System Schwach steigender atmosphärischer Kohlenstoffgehalt Kohlenstoff- Fixierung Erneuerbare Biomasse- Kohlenstoff- Lagerstätte Kohlenstoff- Oxidation Fossiles Energiesystem Stark steigender atmosphärischer Kohlenstoffgehalt Abnehmende fossile Kohlenstoff- Lagerstätte Standard Methodology von IEA Task 38 Greenhouse Gas Balances of Bioenergy Systems Emissionen fossile Hilfsenergie Anbau Biomasse Ernte Ernte fossile Hilfsenergie fossile Energieträger Gewinnung Aufbereitung Emissionen fossile Hilfsenergie Nebenprodukte Nebenprodukte JRC/CONCAWE/EUCAR: Well-to-Wheels analysis of future automotive fuels and powertrains in the European context EU-Richtlinienvorschlag Erneuerbare Energie 2020 Aufbereitung Biomasse Treibstoff Transport Transport Umwandlung in Fahrzeugen Transport Lagerung Fossiler Treibstoff Umwandlung in Fahrzeugen Es gibt Einheitliche international anerkannte Methode Kohlenstoff-Fluß Transportdienstleistungen von Personen und Gütern Energie-Fluß ief00

14 Bioethanol, 100% Trockenmais Anbau + Ernte Mais ha/a Fläche Benzin Förderung Rohöl Transport Mais Brache Trocknung Mais Anlage Pischelsdorf DDGS t/a Futtermittel *) Transport Rohöl Raffinerie Verteilung Bioethanol Verteilung Benzin Bioethanol 5 PJ/a ( t/a) Benzin 5 PJ/a PKW Bioethanol PKW Benzin Transportdienstleistung 2 Mrd. PKW-km/a *) Energieallokation

15 Bioethanol, 100% Trockenmais Anbau + Ernte Mais ha/a Fläche Benzin Förderung Rohöl Transport Mais Trocknung Mais Anlage Pischelsdorf Anbau/Ernte Konsum-Weizen DDGS t/a Nahrungsmittel Futtermittel *) Anbau/Ernte Konsum-Weizent Transport Rohöl Raffinerie Verteilung Bioethanol Verteilung Benzin Bioethanol 5 PJ/a ( t/a) Benzin 5 PJ/a PKW Bioethanol PKW Benzin Transportdienstleistung 2 Mrd. PKW-km/a *) Energieallokation

16 Methode der Energieallokation Bioethanol und Tierfutter (DDGS) Anbau und Ernte Rohstoffe Transport Rohstoffe Systemgrenze für Energieallokation EtOH&DDGS Prozesse 67% Energie in EtOH 33% Energie in Schlempe Schlempe Bioethanolanlage Trocknung und Pelletierung Verteilung Bioethanol PKW Bioethanol EtOH DDGS

17 EU-Richtlinenvorschlag Berücksichtigung Nebenerzeugnisse... für die Regulierung in Bezug auf einzelne Betreiber und einzelne Kraftstofflieferungen...für Regulierungszwecke eignet sich die Energieallokationsmethode am besten, da sie leicht anzuwenden und im Zeitablauf vorhersehbar ist,... und Ergebnisse hervorbringt, die in der Regel mit der Bandbreite der Ergebnisse der Substitutionsmethode vergleichbar sind... Quelle: Vorschlag für eine RICHTLINIE DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen, Brüssel, 21. Jänner 2008

18 Die untersuchten Varianten für Bioethanol Variante Nr Rohstoff 100% Weizen 80% Weizen + 20% Dicksaft a) 80% Weizen + 20% Dicksaft a), DDGS als Kohleersatz 100% Trockenmais 83% Trockenmais + 17% Nassmais 100% Trockenmais + 20%Dicksaft a) Referenz-Fläche Brache / Konsum-Weizen x / x x / x x / x x / x x / x x / x a) aus Zuckerrüben mit Nebenprodukt Trockenschnitzel als Tierfutter

19 Energieversorgung der Bioethanol-Anlage Strommix (LCA inkl. Stromnetz) sonstige; 6% Biogas; 0,36% Prozess-Dampfmix (LCA inkl. EVN Dampfleitung) Abfall; 10% Kohle; 21% Wasserkraft; 41% Erdgas; 45% Kohle; 45% Erdgas; 32% 422 g CO 2 -Äq/kWh 340 g CO 2 -Äq/kWh Quellen: AGRANA und EVN, 2007

20 Übersicht Ergebnisse EU-Richtlinienvorschlag Ergebnisse Jahresbilanzen Methodik und Grunddaten Einleitung und Aufgabenstellung

21 Treibhausgas-Emissionen 100% Trockenmais Referenzfläche Konsum-Weizen PKW Bioethanol 100% Trockenmais CO2 CH4 N2O - 49% bzw t/a PKW Benzin Treibhausgas-Emissionen [t CO 2 -Äq./a]

22 Reduktion im Verkehrssektor Vergleich Benzin und Bioethanol Referenzfläche Konsum-Weizen Österreich - Verkehrssektor andere Sektoren Österreich&Ausland PKW Bioethanol 100% Trockenmais % bzw t/a PKW Benzin Treibhausgas-Emissionen [t CO 2 -Äq./a]

23 Treibhausgas-Emissionen Einzelprozesse 100% Trockenmais Referenzfläche Konsum-Weizen Bioethanol PKW Tankstelle Verteilung 7,3% 0,02% Bioethanol 2,5% Gesamt t CO 2 -Äq./a Anbau & Ernte Mais (inkl. C- Bestandsänd.) 36,1% Bioethanolanlage 44,1% Transport Mais 0,6% Trocknung Mais 9,2%

24 CO 2 -Emissionen Einzelprozesse 100% Trockenmais Verteilung Bioethanol 3,9% Referenzfläche Konsum-Weizen Gesamt t CO 2 /a Tankstelle 0,03% Bioethanol PKW 0% Anbau & Ernte Mais (inkl. C- Bestandsänd.) 16,3% Transport Mais 1,0% Trocknung Mais 14,0% Bioethanolanlage 64,7%

25 N 2 O-Emissionen Einzelprozesse 100% Trockenmais Referenzfläche Konsum-Weizen Bioethanol PKW 21,4% Gesamt 274 t N 2 O/a Tankstelle 0,001% Verteilung Bioethanol 0,1% Bioethanolanlage 1,0% Trocknung Mais 0,1% Transport Mais 0,05% Anbau & Ernte Mais (inkl. C- Bestandsänd.) 77,3%

26 Sektorale Entwicklung der weltweiten Treibhausgas-Emissionen ( ) Quelle:

27 Kumulierter Primärenergieaufwand 100% Trockenmais Referenzfläche Konsum-Weizen PKW Bioethanol 100% Trockenmais % bzw t/a PKW Benzin fossil biogen sonstige Kumulierter Primärenergieaufwand [t Rohöl-Äq./a]

28 Fossiler Primärenergieaufwand Einzelprozesse 100% Trockenmais Verteilung Bioethanol (inkl. Tankstelle) 4% Gesamt t Rohöl-Äq./a Bioethanol PKW 0% Anbau Mais 12% Transport Mais 1% Bioethanolanlage 66% Trocknung Mais 17% Referenzfläche Konsum-Weizen

29 Übersicht Ergebnisse EU-Richtlinienvorschlag Ergebnisse Jahresbilanzen Methodik und Grunddaten Einleitung und Aufgabenstellung

30 EU-Richtlinenvorschlag E B = e ec + e l + e p + e td + e u e ccs - e ccr e ee [g CO 2 -Äq./MJ] Dabei sind: E B = Gesamtemissionen bei der Verwendung von Bioethanol; e ec = Emissionen bei der Gewinnung oder beim Anbau der Rohstoffe; e l = Emissionen aus Kohlenstoffbestandsänderungen aus geänd. Flächennutzung; e p = Emissionen bei der Verarbeitung; e td = Emissionen bei Transport und Vertrieb; e u = Emissionen bei der Nutzung des Kraftstoffs; e ccs = Emissionseinsparungen durch Kohlenstoffabscheidung und -sequestrierung; e ccr = Emissionseinsparungen durch Kohlenstoffabscheidung und ersetzung; e ee = Emissionseinsparungen durch überschüss. Strom aus Kraft-Wärme-Kopplung;. Quelle: Vorschlag für eine RICHTLINIE DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen, Brüssel, 21. Jänner 2008

31 EU-Richtlinenvorschlag E B = e ec + e l + e p + e td + e u e ccs - e ccr e ee [g CO 2 -Äq./MJ] E = (E F E B ) / E F [%] > 35% Dabei sind: E B = Gesamtemissionen bei der Verwendung von Bioethanol; E F = Gesamtemissionen bei der Verwendung von Benzin; E = Einsparung e ec = Emissionen bei der Gewinnung oder beim Anbau der Rohstoffe; e l = Emissionen aus Kohlenstoffbestandsänderungen aus geänd. Flächennutzung; e p = Emissionen bei der Verarbeitung; e td = Emissionen bei Transport und Vertrieb; e u = Emissionen bei der Nutzung des Kraftstoffs; e ccs = Emissionseinsparungen durch Kohlenstoffabscheidung und -sequestrierung; e ccr = Emissionseinsparungen durch Kohlenstoffabscheidung und ersetzung; e ee = Emissionseinsparungen durch überschüss. Strom aus Kraft-Wärme-Kopplung;. Quelle: Vorschlag für eine RICHTLINIE DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen, Brüssel, 21. Jänner 2008

32 Gesamtemissionen Einzelprozesse 100% Trockenmais Anbau Mais Kohlenstoff- Bestandsänderung -0,8-0, Ref. Brache Ref. Konsum-Weizen Bioethanolanlage Transport und Vertrieb Bioethanol-PKW 1,5 1,5 3,5 3,5 Gesamtemission Treibhausgas-Emissionen [g CO 2 -Äq./MJ]

33 Gesamtemissionen nach EU-Richtlinienvorschlag 100% Weizen 80% Weizen + 20% Dicksaft % Weizen + 20% Dicksaft, DDGS als Brennstoff % Trockenmais 83% Trockenmais + 17% Nassmais 80% Trockenmais + 20% Dicksaft Benzin 95 Ref. Brache Ref. Konsum-Weizen Gesamt-Emissionen nach EU-Richtlinienvorschlag [g CO 2 -Äq./MJ]

34 Einsparung nach EU- Richtlinienvorschlag mindestens 35% 100% Weizen 80% Weizen + 20% Dicksaft -50% -48% -48% -47% -82% 80% Weizen + 20% Dicksaft, DDGS als Brennstoff -79% 100% Trockenmais 83% Trockenmais + 17% Nassmais -50% -49% -51% -50% -49% 80% Trockenmais + 20% Dicksaft -48% Ref. Brache Ref. Konsum-Weizen -90% -80% -70% -60% -50% -40% -30% -20% -10% 0% Einsparung nach EU-Richtlinienvorschlag [%]

35 Die AGRANA Bioethanol-Anlage Treibhausgas-Reduktion im Verkehrssektor bis zu t/a Rohstoffe bis t/a - Trockenmais - Nassmais *) - Dicksaft (Zuckerrüben) - Weizen Bioethanol-Kapazität m³/a Bioethanol t/a 47-51% weniger Treibhausgas-Emissionen als Benzin Reduktion fossile Energie bis zu t Rohöl-Äquivalent/a Futtermittel (DDGS **) ) bis t/a *) max. 2 Monate während der Erntezeit möglich; **) Distiller's Dried Grains with Solubles