Ansätze zur Optimierung der THG-Kalkulation Susanne Köppen BMEL-Fachtagung Treibhausgasbilanzen von Biokraftstoffen Berlin, 1. Oktober 014 1
Inhalt 1 Einführung 3 Zusammenfassung und Ausblick
1 Einführung Warum ist die Methode wichtig? Ab Januar 015 Umstellung auf THG-Quote THG-Emissionen der Kraftstoffe (fossil + biogen) müssen gegenüber Basiswert sinken: ab 015: 3,5 % ab 017: 4 % ab 00: 6% Basiswert: 83,8 g CO eq / MJ Kraftstoff Die Folgen: Je weniger ein Kraftstoff emittiert, desto weniger muss beigemischt werden Bloßes Erreichen der 35% (bzw. 50%)-Hürde genügt nicht mehr Großer Anreiz zur Berechnung tatsächlicher Werte 3
1 Einführung THG-Emissionswerte von Biokraftstoffen g CO eq / MJ 80 70 60 50 40 30 0 10 0 35 % 50 % (017) Transport Verarbeitung Anbau Spätestens ab 017 europaweiter Anreiz zum Rechnen EE-RL, Annex V.D 4
1 Einführung Methodenoptimierung aus Sicht der... Regulierenden Möglichst eindeutige und wasserdichte Ergebnisse Möglichst wenig Schlupflöcher... Anwender Eindeutige Methode mit wenig Definitionslücken Gute Abbildung der Realität Bereitstellung von Daten / Standardfaktoren 5
Inhalt 1 Einführung.1 Regelungs- und Definitionslücken. Praktikabilität.3 Abbildung der Realität 3 Ausblick 6
.1 Regelungs- und Definitionslücken THG-Methode in der EE-RL nur sehr grob definiert Viel Spielraum für Interpretation Bietet Schlupflöcher und schafft Unsicherheit Teilweise im BioGrace-Tool (und in ENZO ) über die Formulierung von Rechenregeln ( Calculation rules ) geschlossen Nicht verpflichtend, nur ein Angebot Andere Tools / Systeme können es anders machen Keine Kenntnis über Reichweite der Tools 7
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BioGrace-Rechenregeln Auswahl von Düngeremissionen JRC: Berechnung von Durchschnittsemissionen für N, P, K-Dünger BioGrace: Nutzung von spezifischen Emissionsfaktoren, wenn Düngerart bekannt (Liste liegt bei) Berechnung der NO-Feldemissionen Nach IPCC Tier 1 Künftig Nutzung des GNOC ( Global Nitrous Oxide Calculator ) Umgang mit kleinen Mengen an Chemikalien und Hilfsstoffen Cut-off-Kriterium 9
BioGrace-Rechenregeln Wahl des Strommixes bei Nutzung von Netzstrom Standardwerte mit EU-Mix berechnet Tatsächliche Werte müssen nationale Mixe verwenden Künftig Umstellung auf EU-Marginalmix (?) Liste mit Hintergrundwerte 10
.1 Regelungslücken - Hintergrundwerte Nicht in EE-RL vorgegeben Umfasst Emissionsfaktoren und Umrechnungswerte (z.b. Heizwerte, Dichten) Inputdaten (z.b. Düngermengen) X Emissionsfaktor = THG-Emissionen Unterschiedliche Ergebnisse durch verschiedene Faktoren 11
.1 Regelungslücke - Hintergrundwerte Vergleich verschiedener THG-Tools Berechnung mit dem BioGrace-Tool sowie dem RSB-Tool beide rechnen nach der EE-RL-Methode Berechnung von 4 Lebenswegen Ethanol aus Weizen Ethanol aus Zuckerrohr Biodiesel aus Raps Biodiesel aus Palmöl dieselben Input-Daten wurden in beide Tools eingegeben 1
.1 Regelungslücke - Hintergrundwerte Gründe für Abweichungen: Hennecke et al. 01 Unterschiedliche Hintergrunddaten (Emissionswerte) Unterschiedliche Berechnung der NO-Feldemissionen Unterschiedliche Interpretationen bei Landnutzungskategorien 13
.1 Regelungslücken 14
.1 Regelungslücken - esca Emissionseinsparung durch Akkumulierung von Kohlenstoff im Boden infolge besserer landwirtschaftlicher Bewirtschaftungspraktiken In BioGrace orientiert sich Berechnung des SOC an IPCCMethode Probleme: Definition bessere landwirtschaftliche Bewirtschaftungspraktiken Nachweis dieser Praktiken Wie lange müssen Methoden angewandt werden? Bis jetzt keine Anwendungsfälle bekannt 15
.1 Regelungslücken - eccs / eccr Emissionseinsparung durch Abscheidung und Ersetzung / Speicherung von Kohlendioxid Methode nicht festgelegt Erste Berechnungen tauchten bereits auf z.b. eccr: CO aus Ethanolproduktion wird in Gewächshäuser umgeleitet und gilt damit der Atmosphäre entzogen Führt zu sehr hohen Einsparquoten (> 90%) oder sogar negativen Emissionen Liegt derzeit im Ermessensspielraum des Auditors zu entscheiden, ob Methode korrekt ist 16
.1 Regelungslücken - Grünland Rohstoff darf nicht von Grünland mit großer biologischer Vielfalt stammen Bis dato keine eindeutige Definition von biodiversem Grünland, bzw. Ausweisung solcher Flächen Bundesweite Veränderung Grünlandanteil 003 01: -3,6% Wenn Veränderung > 5%, dann muss wieder angelegt werden Redcert-EU: Biomasse von Grünlandumbruch generell ausgeschlossen, so lange keine Definition vorliegt 17
.1 Regelungslücken Nebenprodukte Keine Definition von Nebenprodukten, Abfällen, Reststoffen Ernterückstände: Stroh, Bagasse, Hülsen, Maiskolben, Nussschalen Produktionsrückstände: Rohglycerin Relevant für Allokation (nur auf Nebenprodukte) und wenn Produkte intern in KWK genutzt werden (Umgang mit Überschussstrom) Problem bei neuartigen Kraftstoffen / Produkten Nationale Definitionen gelten, die jedoch wieder zu Unterschieden führen 18
.1 Regelungslücken. Generation Kaum Standardwerte in der EE-RL Nicht in BioGrace integriert, da damals nur geringe ökonomische Bedeutung Berechnung nicht transparent und keinen Anhaltspunkt f. eigene Berechnungen Keine Rechenregeln Teilweise schwierige Definition der Systemgrenzen Definition einzelner Produktgruppen 19
. Praktikabilität - Einheiten Alle Teilstandardwerte beziehen sich auf g COeq / MJ Kraftstoff Auf jeder Stufe liegt Emissionswert nur bezogen auf Produkt dieser Stufe vor (z.b. pro kg Pflanzenöl) Akteure wissen späteren Kraftstoffertrag nicht können nicht umrechnen Vergleich mit Teilstandardwerte nicht möglich 0
Beispiel Biodieselanlage Direkte Landnutzungsänderung E=((( Anbau Transp. (Ölsaat) Ölmühle Transp. Raffinerie (Öl) Transp. (raff. Öl) Umesterung Transp. (Biodiesel) Letzte Schnittstelle + ( etd 1+ep 1 ) ) + ( etd + ep ) ) + ( etd 3 + ep 3 + etd 4 ) ) x Heizwert-1 ( el + eec ) Wert für Ölsaat (in g COeq/kg Ölsaat) Wert für unraffiniertes Pflanzenöl (in g COeq/kg Pflanzenöl (roh)) Wert für raffiniertes Pflanzenöl (in g COeq/kg Pflanzenöl (raff.)) Wert für Biodiesel (in g COeq/kg Biodiesel) 1
. Praktikabilität - Massenbilanz Saldierung in Deutschland möglich, wenn Höchstwerte für die einzelnen Inputs vorhanden sind Höchstwerte sollen verhindern, dass sehr schlechte Inputs durch gute aufgewertet werden Für Raps, Palmöl, Soja, Weizen, Mais, Zuckerrüben, Zuckerrohr Für Biomethansubstrate nicht vorhanden Problem 1: bei Co-Vergärung muss f. jedes eingesetzte Substrat eigene THG-Berechnung durchgeführt werden (Prinzip der Nämlichkeit ) Problem : Biogasertrag muss auf einzelne Substrate aufgeteilt werden (bei Co-Vergärung höherer Gasertrag als bei Monovergärung)
. Praktikabilität - Massenbilanz Im Commission Staff Working Document (SWD) f. Strom / Wärme aus fester und gasförmiger Biomasse ist Massenbilanz für Biogas aufgehoben Nicht ganz eindeutige Formulierung Rechtlich (noch) nicht verbindlich Unbekannt, wie bei Update der EE-RL damit umgegangen wird 3
. Praktikabilität Datenlücken / -unsicherheiten Nutzung von Nebenprodukten als Ausgangsstoff (z.b. Melasse) Zuckerrohr Zuckerfabrik Allokation Melasse Zucker Ethanolanlage Ethanol Berechnung des gesamten Systems sehr aufwändig! Standardwerte für THG-Rucksäcke wären hilfreich 4
. Praktikabilität Datenlücken / -unsicherheiten Keine Standardwerte für Roggen, Gerste, Triticale Könnte aber mit Update des Annex V kommen Unsicherheiten, was alles berücksichtigt werden muss Bei Berechnung der Standardwerte nicht immer alles drin Wann beginnt Rechnung bei Reststoffen ( ab Sammlung )? Emissionen für Abfallentsorgung Emissionen aus Gärrestentsorgung CH4- und NO-Emissionen während Verarbeitung Besonders relevant bei neuen Technologien 5
.3 Realitätsnähe - Teilstandardwerte Transport und Prozesse bestehen aus mehreren Teilschritten, werden jedoch in nur Teilstandardwerten (ep, etd) zusammen gefasst Im hinteren Teil der Kette (z.b. Biodieselanlage) besteht nur eingeschränkte Wahlmöglichkeit zwischen Standardwert und Berechnung Wenn erster Transport- / Verarbeitungsschritt keine tatsächlichen Werte liefert, kann nachfolgender auch nicht mehr rechnen 6
.3 Realitätsnähe - Teilstandardwerte el el Anbau eec Transport etd eec Ölextraktion eep Transport etd eep Landnutzungs änderung Umesterung RapsDiesel Transport Nutzung etd - esca eep etd - eee Fossiler Vergleichswert: 83,8 g CO-Äquiv. / MJ 7
Beispiel Biodieselanlage Direkte Landnutzungsänderung E=((( Anbau Transp. (Ölsaat) Ölmühle Transp. Raffinerie (Öl) Transp. (raff. Öl) Umesterung Transp. (Biodiesel) Letzte Schnittstelle + ( etd 1+ep 1 ) ) + ( etd + ep ) ) + ( etd 3 + ep 3 + etd 4 ) ) x Heizwert-1 ( el + eec ) Wert für Ölsaat (in g COeq/kg Ölsaat) Wert für unraffiniertes Pflanzenöl (in g COeq/kg Pflanzenöl (roh)) Wert für raffiniertes Pflanzenöl (in g COeq/kg Pflanzenöl (raff.)) Wert für Biodiesel (in g COeq/kg Biodiesel) 8
.3 Realitätsnähe Düngermengen Zeitliche Systemgrenze: Abschluss der Ernte der vorangegangenen Frucht bis Abschluss Ernte der betrachteten Feldfrucht Problem: bei mehrgliedrigen Fruchtfolgen wird zwischen Feldfrüchten unterschiedliche Vor- und Nachfruchtwerte weiter gegeben reale zeitliche Zurechnung von Düngegaben stimmt nicht mit den tatsächlich von den Fruchtfolgegliedern aufgenommenen Nähstoffen aus den Düngemitteln überein inkonsistente und damit ungerechtfertigte Zurechnungen auf die einzelne Feldfrucht 9
.3 Realitätsnähe Düngermengen Ifeu entwickelte Ansatz, wie Düngergaben innerhalb einer Furchtfolge auf Feldfrüchte verteilt werden (anhand spezifischer Entzugswerte) Kontrovers auf Workshop diskutiert Vor- und Nachteile Noch kein abschließendes Urteil Anforderung an Alternativansatz: Muss vollständige Gültigkeit für alle haben (ansonsten Gefahr des Rosinenpickens) Muss breite Basis haben, zumindest in Deutschland Müsste am besten für ganz Europa gelten 30
Inhalt Einführung 3 Zusammenfassung und Ausblick 1 31
3 Zusammenfassung Wichtigste Lücken Keine einheitlichen Hintergrundwerte Unpraktische Einheiten und Einteilung der Teilstandardwerte Saldierungsverbot Definitionslücken bei esca, eccs, eccr, Grünland Unsicherheiten bei neuen Technologien 3
3 Ausblick Zu erwartende Änderungen Update des Annex V der EE-RL für nächstes Jahr erwartet Update von Standardwerten, von fossilen Referenzwerte, zusätzliche Pfade Zu erwarten, dass Methode mit SWD harmonisiert wird: Umstellung der Strommix auf Marginalmix Bei KWK ersetzt Allokation nach Exergie die Gutschriftenregel Nur CO-Emissionen in Nutzungsphase = 0 Gutschrift für Güllenutzung zur Biogasproduktion Evtl. Aufhebung der Massenbilanzregel bei Biogas 33
6 Arbeitsfelder Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Susanne Köppen ifeu - Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg GmbH Wilckensstraße 3 6910 Heidelberg Fon: +49 (0) 61 / 47 67-67 Fax: +49 (0) 61 / 47 67-19 E-Mail: susanne.koeppen@ifeu.de Homepage: www.ifeu.de 34