Energieerzeugung auch in Zukunft noch eine Chance für die Landwirtschaft?

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1 Energieerzeugung auch in Zukunft noch eine Chance für die Landwirtschaft? Quelle: U. Holzhammer, privat Dr. B. Krautkremer, Fraunhofer IWES, Kassel, 12. Sächsische Biogastagung

2 Übersicht n Aktuelle Situation n Was benötigt das Energiesystem? n Was kann Bioenergie (Biogas) leisten? n Systemdienstleistungen im ländlichen Raum n Weitere EE-Technologien n Randbedingungen n Ausblick / Schlussfolgerung

3 3 Das Energiesystem

4 Was leistet Bioenergie heute? (Leistung vs. Arbeit) DE ges. Endenergie ca. 25 TWh Bioenergie 59%! 1 PJ =,28 TWh, 1 TWh = 3,6 PJ

5 Der gesetzgeberische Prozess Steigerung der EE-Beiträge Chance zur Systemgestaltung Kohlestrom verdrängen Gegensteuern zu Fehlentwicklungen Entwicklung getrieben aus Energiesicht!

6 Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien nach den BMU-Leitszenarien Szenario 211 A - 49 Stromerzeugung erneuerbare Energien, TWh/a Wasser Fotovoltaik 13 Wind Onshore Geothermie Wind Offshore Europäischer Verbund 235 Biomasse, biog. Abfälle SZEN11/ STR-23; [Quelle: BMU Leitstudie 211]

7 PV and wind energy modelling at Fraunhofer IWES meteorol. Input data historical meteorol. data mesh size: EU: 7 km temporal resolution: 1 h physical RE models RES feed-in time series spatial distribution RES scenario, existing units, GIS analyses renewable ressource deployment model wind power photovoltaics biomass hydro power 7

8 Netzsituationen bei 1%EE

9 Ausgleichsenergiebedarf ohne e-mobility, Wärmepumpen und Klimaanlagen (Meteo-Jahr 27) 6 Inst. el. Leistung aus Bioenergie, Deutschland 214*: 8,8 GW / 49,1 TWh Biogas (215)**: 4,1 GW / 27,9 TWh Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 27) * BMWI AG StatEE, ** Fachverband Biogas Überschüsse: TWh Minimale Residuallast: GW May Residuallast = Last EE-Einspeisung 9

10 Szenarienentwicklung Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 27) Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 27) May Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 27) May Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 27) May TWh Überschüsse: Minimale Residuallast: GW Szenario May Szenario 2 EE-Anteil heute May TWh Überschüsse: Minimale Residuallast: GW May Überschüsse: TWh Minimale Residuallast: GW 4-2 May TWh Überschüsse: Minimale Residuallast: GW -4-8 Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 27) TWh Überschüsse: Minimale Residuallast: GW May TWh Überschüsse: Minimale Residuallast: GW May Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 27) May TWh Überschüsse: Minimale Residuallast: GW May TWh Überschüsse: Minimale Residuallast: GW -4-8 May Überschüsse: TWh Minimale Residuallast: GW -1 6 May TWh Überschüsse: Minimale Residuallast: GW Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 27) TWh Überschüsse: Minimale Residuallast: GW -4-8 Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 27) May TWh Überschüsse: Minimale Residuallast: GW Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 27) Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 27) Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 27) TWh Überschüsse: Minimale Residuallast: GW Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 27) Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 27) Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 27) -4 Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 27) 4 Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 27) Überschüsse: TWh Minimale Residuallast: GW Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 27) May -1 Überschüsse: TWh Minimale Residuallast: GW Überschüsse: TWh Minimale Residuallast: GW X% EE-Anteil Residuallast ohne E-Mobilität, Wärmepumpen und Klimatisierung (Meteo-Jahr 27) May TWh Überschüsse: Minimale Residuallast: GW -8 May Überschüsse: TWh Minimale Residuallast: GW May Szenario n 1

11 BMU Studie 211: beginnend in 23 werden bedeutende Stromüberschüsse für die Langzeitspeicherung erwartet Energiemenge (TWh) Energie [TWh] Performance (GW) Leistung [GW] Stundenausgleich stündlicher Ausgleich Tagesausgleich täglicher Ausgleich Wochenausgleich wöchentlicher Ausgleich sausgleich monatlicher Ausgleich Jahresausgleich jährlicher Ausgleich Heute: Flexibilisierung vor Ort verstromender Biogasanlagen! 11

12 Qualitative Veränderung auf der Outputseite 12

13 Maßnahmen im erneuerbaren Energiesystem - Ausgleichsbedarf nach Lastmanagement und PSW bei 1%EE 6 Residuallast nach allen Verbrauchern und Lastmanagement und PSW (Meteo-Jahr 29) Aufgabe von PtG -8-1 Überschüsse: TWh Defizite: 82.6 TWh Minimale Residuallast: -6.7 GW Maximale Residuallast: 57.3 GW -12 May Kapazität und Leistung Gasspeicher heute Kapazität und Leistung 42 Mio. E-KFZ Pumpspeicher heute Idealfall FhG IWES 13

14 Mögliche Systemdienstleistungen durch Bioenergie, Projekte Regelleistungsbereitstellung Lokale Spannungsstützung Blindleistungsbereitstellung in der Fläche Hilfestellung beim Netzwiederaufbau Notstromfunktion Vermeidung von Netzausbau NetzKraft Regio:VK

15 Das Energiesystem ist nicht nur Strom! 15

16 Sektorenkopplung im Energiesystem Multitalent Bioenergie: Fluch oder Segen? Europa STROMNETZ STROM H 2 Elektrolyse 653 TWh 65 TWh Speicher Wasser Geothermie Elektromobilität Wärmepumpe / PtH VERKEHR WÄRME Sp. Motor Kessel GASNETZ WÄRMENETZ Solar KWK, Gaskraftwerk Speicher THG-Emissionen und Klimaziele Wind PtG (CH 4 ) Elektrolyse Speicher Biomasse KWK Die Kopplung der Sektoren und deren Netze ist eine zentrale Aufgabe, die derzeit jedoch nicht hinreichend vom EEG tangiert wird.

17 Bioenergie ist nicht nur im Energiesystem verankert. 17

18 Systemdienstleister Bioenergie Landwirtschaftliche Ökonomie Langfristige, stabile Einnahmen bzw. Absatzmärkte Erweiterte Wertschöpfung Neue Geschäftsfelder Wahrung des Mengengerüstes Maximale Systemdienlichkeit Nutzung der spezifischen Eigenschaften Korrekte Bewertung Neue Aufgaben Bioenergie Verbesserte Umweltbilanz etablierter Stoffströme (Gülle!) Aufnahme von Stoffen des gesamtlandwirtschaftlichen Ökologisierungsprozesses Energiesystem Landwirtschaftliche Ökologie 18

19 Qualitative Veränderung auf der Inputseite Quelle: Spiegel Online

20 Systemdienstleistung außerhalb des Energiesystems Denkansätze: Nutzung von Rest- und Abfallstoffen Bioenergie als integraler Bestandteil der Landwirtschaft Ökologische Integration Ökonomische Integration Gezielte Entwicklung vs. Mengengerüste Verbesserung der Nachhaltigkeit der gesamten Landwirtschaft Im Zuge der Verbesserung der Nachhaltigkeit der Landwirtschaft kann die Bioenergie helfen, Stoffströme jenseits der Nahrungsmittel sinnvoll zu verwerten. Sie wird so zur Lösung und nicht zur Konkurrenz.

21 Bioenergie/Biogasförderung auf der Zerreißprobe EEG-Umlagekosten Fördersystematik Energiewirtschaftliche Anforderung Bioenergieförderung Bestandsschutz Nachhaltige Bioenergienutzung und Regionen mit hoher Nutzungskonkurrenz und hohen Preisen

22 22 Weitere EE-Formen

23 Power-to-Gas, ein Oberbegriff indirekte Nutzung

24 Methanisierungskonzepte

25 Aufbau PtG-Testplattform im Biogasumfeld PtG Testhalle ReBi2-Anlage Biogasanlage Biogastechnologie als Wegbereiter und wichtige CO2-Quelle für PtG HBFZ

26 Photovoltaik und Speicher Gedruckte Version: Bestell-Nummer: 411 ISBN Zunehmende Attraktivität zur Eigenstromversorgung: Systemnutzen? Umlagen? Speichertechnologie? 26

27 Biokraftstoffe: kurze Wege in der Landwirtschaft Biodiesel Pflanzenöl Bioethanol Biomethan BTL Quelle: TFZ, Straubing Technik: verfügbar Nachhaltigkeit: darstellbar Systemnutzen: deutlich Randbedingungen: unsicher Nachhaltigkeitskriterien Steuerrecht Anrechnung Quelle: 27

28 Zusammenfassung n n n n n n n n n Bioenergie spielt eine wichtige Rolle in allen Sektoren (Strom, Wärme, Verkehr) und leistet derzeit den größten Anteil aller EE! Bioenergie kann wichtige Systemaufgaben im Energiesystem übernehmen. Das derzeitig genutztes Biomassepotenzial ist ausreichend für solche Aufgaben! (Energiemenge) Bioenergie kann wichtige ökonomische und ökologische Systemaufgaben in der Landwirtschaft übernehmen. Das EEG konnte diese Aufgaben nicht adressieren. Die derzeitigen ktbedingungen sind bei alleiniger Betrachtung des Energiesystemaspektes (für Biogasanlagen) nicht hinreichend. Kraftstoffe und PV sind in einigen Fällen darstellbar, aber unklare Zukunft. Eine Berücksichtigung aller Systemaspekte ist erforderlich und muss verursachergerecht monetär bewertet werden. Eine gezielte Förderung muss alle Systemdienstleistungsaspekte adressieren und Investitionssicherheit bieten.

29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Hessisches Biogasforschungszentrum HBFZ, Bad Hersfeld

30 Kontaktinformation Dr.-Ing. Bernd Krautkremer Abteilungsleiter Bioenergie-Systemtechnik Bereich: Energieverfahrenstechnik Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES Königstor 59, Kassel