Zentrum für Biotreibstoff aus Holz in der Steiermark - Ergebnisse der Machbarkeitsstudie

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1 Institut für Energieforschung Zentrum für Biotreibstoff aus Holz in der Steiermark - Ergebnisse der Machbarkeitsstudie Mai 2007 NOEST Energy Lunch 30. Mai 2007 im Auftrag vom Gerfried Jungmeier Angelika Lingitz Josef Spitzer Stefan Fürnsinn Hermann Hofbauer JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbh

2 Demonstrationsanlage für Fischer-Tropsch Diesel Leistung Brennstoff Strom (netto) Fernwärme (70/90 C) Hackgutbedarf (Wassergehalt 30%) 4,6 t/h Biotreibstoff (450 l/h) Nutzungsgrade Strom 11%, Fernwärme 40%, Biotreibstoff 29% Kosten Investitionskosten Jahreskosten Kapital (15 Jahre, 15%, 7500h/a) Brennstoff (16 /MWh) Betriebskosten (Personal, Versicherung etc.) Jahresgesamtkosten Erlöse Fernwärme (20 /MWh, h/a) 0,46 0,87 Mio. /a Strom (150 /MWh, 7500h/a) 1,8. Mio. /a Kosten Biotreibstoff 15 MW Br 1,6 MW el 5,8 MW th t/a 3,4 Mio. l/a 80% 17 Mio. 1,5 Mio. /a 1,8 Mio. /a 1,6 Mio. /a 4,9 Mio. /a 2,3 2,7 Mio. /a 0,77-0,64 /l

3 Einfluss des Menschen auf die Atmosphäre Kohlendioxid-Konzentration (CO 2 ) in den letzten Jahren Source: IPCC

4 Klimaveränderungen in den letzten 150 Jahren Source: IPCC

5 Treibhausgas-Emissionen Verkehrssektor in Österreich - 24 Mio. t/a aus dem Verkehr - 31% Anteil an den österreichischen Gesamtemissionen - 87% Zunahme zwischen 1990/2004 Quelle: Emissionstrends , Ein Überblick über die österreichischen Verursacher von Luftschadstoffen mit Datenstand 2006, Umweltbundesamt GmbH, Wien 2006

6 Zielwerte für Biotreibstoffe zur Substitution von Diesel und Benzin Biotreibstoffe 2,5% 1) 4,3% 1) 5,75% 1) 5,75% 2) 7% 3) 8% 3) 25% 4) [2% 2) ] [10% 5) ] 1) Österreichische Biokraftstoff-Verordnung, 4. November ) EU Biotreibstoff-Richtlinie, 2003/30/EG 3) EU Grünbuch Energieversorgungssicherheit, KOM(2000)769 4) Biofuels in the European Union A Vision for 2030 and beyond 5) EU 2007

7 Übersicht Zentrum für Biotreibstoff aus Holz Empfehlungen Ergebnisse Zielsetzung im Auftrag vom Hintergrund

8 Zielsetzung Holz Biotreibstoff Graz Konzepte für ein Zentrum für Biotreibstoffe aus Holz in der Steiermark

9 Inhalte der Machbarkeitsstudie Darstellung Stand der Technik von Biotreibstoffen aus Holz Festlegung von Anlagenkonzepten Ökonomische und ökologische Analyse Zentrum für Biotreibstoff aus Holz in der Steiermark Bewertung des Forschungsund Entwicklungsbedarfs Erfahrungen mit bestehenden Pilot- und Demoanlagen Einbindung relevanter Akteure Schlussfolgerungen und Empfehlungen

10 Vom Rohstoff zum Biotreibstoff Rohstoff ölhältige Pflanzen zuckerhältige Pflanzen stärkehältige Pflanzen lingnozellulose Pflanzen Holz organische Reststoffe Verfahren Bio-chemisch Thermo-chemisch Physikalisch-chemisch sonstige zur Aufbereitung Biotreibstoffe Pflanzenöl Biodiesel Bioethanol Biobutanol Biogas Synthetische Biotreibstoffe Biologischer Wasserstoff (aufbereitetes) Pyrolyseöl Hydro-thermal upgrading (HTU) Biotreibstoff Biotreibstoffe der Direktverflüssigung (KNV)

11 Vom Rohstoff zum Biotreibstoff Rohstoff ölhältige Pflanzen zuckerhältige Pflanzen stärkehältige Pflanzen lingnozellulose Pflanzen Holz organische Reststoffe Verfahren Bio-chemisch Thermo-chemisch Physikalisch-chemisch sonstige zur Aufbereitung Biotreibstoffe Pflanzenöl Biodiesel Bioethanol Biobutanol Biogas Synthetische Biotreibstoffe Biologischer Wasserstoff (aufbereitetes) Pyrolyseöl Hydro-thermal upgrading (HTU) Biotreibstoff Biotreibstoffe der Direktverflüssigung (KNV)

12 Vom Rohstoff zum Biotreibstoff Rohstoff ölhältige Pflanzen zuckerhältige Pflanzen stärkehältige Pflanzen lingnozellulose Pflanzen Holz organische Reststoffe Verfahren Bio-chemisch Thermo-chemisch Physikalisch-chemisch sonstige zur Aufbereitung Biotreibstoffe Pflanzenöl Biodiesel Bioethanol Biobutanol Biogas Synthetische Biotreibstoffe Biologischer Wasserstoff (aufbereitetes) Pyrolyseöl Hydro-thermal upgrading (HTU) Biotreibstoff Biotreibstoffe der Direktverflüssigung (KNV)

13 Vorgangsweise Übersicht Biotreibstoffe Stand der Kriterien 1 Kriterien 2 Technik Anlagenkonzepte für ein Biotreibstoffzentrum Rohstoff Holz Treibstoff mit hoher Qualität Nutzung der bestehenden Infrastruktur: Benzin, Diesel, Erdgas Demo-/Pilot-Anlage vorhanden Integration in bestehende Anlagen / Infrastruktur NoE Bioenergy (Network of Excellence): Joanneum Research (A), VTT (FI), INRA (F), ECN (NL), AU (UK), FZK (G), IIIEE (S), EC-BREC (P) ABP (Austrian Biofuel Platform): Joanneum Research, TU-Wien, FJ-BLT Wieselburg

14 Für Holz Pilotbzw. Demoanlagen vorhanden? KNV-Biotreibstoff Machbarkeitsstudie Steiermark HTU-Biotreibstoff Pyrolyseöl (nicht aufbereitet) Bioethanol Synthetische Biotreibstoffe Labor Technologie-Entwicklung und Markteinführung Process developing unit PDU Pilot- Demoanlage Kommerzielle Anlage

15 Biotreibstoff-Zentrum Aspekte der Integration Holz Biotreibstoff Strom Wärme Graz Polygeneration + Nutzung vorhandener Infrastruktur: z.b. Fernwärmenetz + Nutzung bestehener Brennstofflogistik

16 Ausgangspunkt für Demo-Anlage für synthetische Biotreibstoffe Biomasse-Heizwerke in der Steiermark (Stand 2005) MW; MW; MW; MW; 8 Anschlussleistung und Anzahl Fernwärmeleistung 5-18 MW 3-11 Standorte

17 Anlagenkonzepte Biotreibstoffzentrum Realisierung Anlagenkonzepte für Biotreibstoff-Zentrum Synthetische Biotreibstoffe Holz- Bioethanol Demoanlage: FT-Treibstoffe (2 Konzepte) BioSNG (4 Konzepte) Design Demoanlage Graz

18 Verfahrensschema Synthetische Biotreibstoffe BIOMASSE SYNTHESE-GAS SYNTHESE-TREIBSTOFF VERGASUNG SYNTHESE

19 Vergasung: Basis Produktgas (z.b. Vergaser Güssing) Produktgas Rauchgas asdf Wasserstoff Kohlenmonoxid = 1,5 1,8 praktisch stickstofffreies Gas VERGASUNGSTEIL VERBRENNUNGSSTEIL Biomasse Dampf Luft

20 Schema FT-Demoanlage in Polygeneration mit Strom und Wärme Dampf Biomasse Brennstoffaufbereitung Vergasung Gasreinigung Gaskühlung Verdichter Wärme Abgas ORC Gasmotor Kondensation Off-Gas Fischer-Tropsch Synthese Strom Wärme Strom Luft Benzin Diesel Wachs Aufarbeitung Flüssigprodukte

21 Schema FT-Demoanlage in Polygeneration mit Strom und Wärme Dampf Biomasse Brennstoffaufbereitung Vergasung Gasreinigung Gaskühlung Verdichter Stand der Technik Wärme Abgas ORC Gasmotor Kondensation Off-Gas Fischer-Tropsch Synthese Strom Wärme Strom Luft Innovation Benzin Diesel Wachs Aufarbeitung Flüssigprodukte

22 Umweltbewertung Lebenszyklus-Analyse Bearbeitung nach ISO Ökobilanz Standard Methodology von IEA Task 38 Greenhouse Gas Balances of Bioenergy systems Empfehlungen von COST Action E31 Life Cycle Assessment of Forestry and Forest Products

23 Treibhausgas-Emissionen FT-Demonstrationsanlage Hackgut-Heizwerk, Erdgas-GuD, Diesel-PKW 17,3-87% CO2 CH4 N2O FT-Demonstrationsanlage, FT-Diesel PKW 2, Treibhausgas-Emissionen [1.000 t CO 2 -Äq/a]

24 FT- Demonstrationsanlage Leistung Brennstoff Strom (netto) Fernwärme (70/90 C) Hackgutbedarf (Wassergehalt 30%) 4,6 t/h Biotreibstoff (450 l/h) Nutzungsgrade Strom 11%, Fernwärme 40%, Biotreibstoff 29% Kosten Investitionskosten Jahreskosten Kapital (15 Jahre, 15%, 7500h/a) Brennstoff (16 /MWh) Betriebskosten (Personal, Versicherung etc.) Jahresgesamtkosten Erlöse Fernwärme (20 /MWh, h/a) 0,46 0,87 Mio. /a Strom (150 /MWh, 7500h/a) 1,8. Mio. /a Kosten Biotreibstoff 15 MW Br 1,6 MW el 5,8 MW th t/a 3,4 Mio. l/a 80% 17 Mio. 1,5 Mio. /a 1,8 Mio. /a 1,6 Mio. /a 4,9 Mio. /a 2,3 2,7 Mio. /a 0,77-0,64 /l

25 Zusammenfassung Internationale Vorreiterrolle Demonstration Steirischer und Österreichischer Technologie Polygeneration: kleine Anlagen, Risikominimierung, schnellere Realisierbarkeit Synthetische Biotreibstoffe: Errichtung Demoanlage Graz Stand der Technik am weitesten für Synthetische Biotreibstoffe Holz am günstigsten für: Bioethanol und synthetische Biotreibstoffe

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