Aktuelle und mögliche zukünftige energetische Nutzungen der vorhandenen Biomasse in der Nordwestschweiz Zwischenergebnisse des trinationalen Interreg IV Projektes «OUI Biomasse» i-net Cleantech Technology Event Christoph Hugi (FHNW) Muttenz 21.04.2015 Upper Rhine Environmental Research Institute (URERI) 1 21.04.2015
Inhalt Einführung in das Projekt OUI Biomasse Aktuelle Situation der Biomassenutzung und der Bioenergieproduktion im trinationalen Vergleich Szenarien zur Biomasseproduktion im trinationalen Vergleich Schlussfolgerungen und nächste Schritte 2 21.04.2015
Einführung in das Projekt «OUI Biomasse» Upper Rhine Environmental Research Institute (URERI) 3 21.04.2015
Motivation für OUI Biomasse Erhebliche Unterschiede in Bezug auf wirtschaftliche und rechtliche Rahmenbedingungen, Kulturen und die gesellschaftliche Situation innerhalb der Oberrheinregion (ORR). Nachhaltige Biomassenutzung erfordert einen umfassenden Ansatz, der die gesamten Wertschöpfungsketten sowie verschiedene Nutzungsalternativen in Betracht zieht. Es fehlen konsistente Studien und eine ganzheitliche, grenzübergreifende Strategie zur nachhaltigen Nutzung von Biomasse für die gesamte ORR. 4 21.04.2015
Förderung der Biomassenutzung in der Oberrheinregion als Hauptziel Förderung der grenzübergreifenden Biomassenutzung in der gesamten Oberrheinregion und Erarbeitung von strategischen Leitlinien zur nachhaltigen Nutzung von Biomasse als Energieträger und Rohstoff Untersuchung aller relevanten Aspekte der Biomassewertschöpfungskette: Produktion Transport Nutzung Entwicklung drei alternativer Szenarien: Business as usual Maximale Biomassenutzung Naturschutz und Erholung Analyse potentieller Auswirkungen unter Nachhaltigkeitskriterien: Ökonomische Auswirkungen Lebenszyklusanalyse Auswirkungen auf die Luft Einleitung eines lokalen Diskurses über die Vor- und Nachteile der Biomassenutzung mit Akteuren aus Politik Verwaltung Wirtschaft 5 21.04.2015
Trinationales Konsortium 9 8 2 6 21.04.2015
Aktuelle Situation und Szenarien der Biomassenutzung und Bioenergieproduktion in der ORR Partner Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Deutsch-Französisches Institut für Umweltforschung (DFIU) - K. Schumacher, C. Bidart Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS) - M. Knapp, R. Meyer Upper Rhine Environmental Research Institute (URERI) 7 21.04.2015
ORR in Zahlen Gesamtfläche von ca. 21 500 km 2 Etwa 6 Millionen Einwohner 1 807 Gemeinden 3,2 Millionen Erwerbspersonen BIP von ca. 34 200 pro Person, höher als der EU 27 Durchschnitt von 24 500 pro Person Anteil der Waldfläche an Gesamtfläche 43% Anteil der Landwirtschaftsfläche an Gesamtfläche 41% Quelle: TMO: Oberrhein Zahlen und Fakten 2010 8 21.04.2015
Holzbiomassenutzung ORR in m 3 (2010) 166'800 130'667 181'911 Stammholz Waldenergieholz Übrige Schweizer ORR 1'510 394'195 Industrieholz Hackschnitzel 245'633 219'079 Stammholz Energieholz Franz. ORR 1'062'905 Industrieholz 543'232 545'000 Deutsche ORR 1'402'108 Stamm- und Industrieholz Energieholz aus Industrieholzresten Energieholz Frankreich Deutschland Schweiz Waldfläche in % von total 38 47 40 Verhältnis öffentlicher zu privater Wald 75 / 25 73 / 27 (RP) 64 / 36 (BW) 80 / 20 Gesamternte in m 3 / Jahr 1`500`000 2`500`000 1`000`000 Diagramme: alle Zahlen für 2010, in m 3, Quellen: Frankreich: Agreste Alsace (2011) Deutschland: ForstBW (2010), SL RLP 2011 Schweiz: BAFU (2011): Jahrbuch Wald und Holz 2011 9 21.04.2015
Grünabfälle und Haushaltsabfall ORR in t/a 600'000 500'000 400'000 300'000 200'000 100'000 - DE FR CH Haushaltsabfall und Sperrmüll in t/a Grünabfälle in t/a 10 21.04.2015
Haushaltsabfall in Kehrichtsäcken (CH) «Der spezifische Kehrichtanfall pro Kopf der Bevölkerung ist im letzten Jahrzehnt um lediglich 5 auf 206 kg pro Person und Jahr (1992/93: 260; 2001/02: 212) gesunken.» Durchschnitt der Gemeindewerte, nicht einwohnergewichtet Quelle: BAFU (2014) Erhebung der Kehrichtzusammensetzung 2012 11 21.04.2015
Entsorgung von Haushaltsabfällen aus Deutschland in Schweizer KVA Quelle: Abfallbilanz 2014 Baden-Württemberg 12 21.04.2015
Konversionspfade der Biomasse in der ORR 13 21.04.2015 Quelle: BFE Energieforschungsprogramm Biomasse für die Jahre 2008-2011
Biomasse-Anlagen unter KEV in der Nordwestschweiz Biomasseanlage Abfallverbrennungsanlage Gasanlage Quelle: McKenna (2014): Aktuelle Bioenergienutzung am Oberrhein 14 21.04.2015
Biomasseanlagen unter KEV (CH) Jahr Anzahl der Biomasseanlagen nimmt in der Schweiz noch weiter zu (ca. 20 pro Jahr) Politische Rahmenbedingungen sind weiterhin gut, Bereitschaft für Investitionen scheint vorhanden Biomasseanlagen in Betrieb 4. Q2014 233 94 211 Quelle: Swissgrid Konkurrenz um Biomasse wird sich noch verschärfen Momentan sind ca. gleich viele Anlagen auf der Warteliste wie bereits in Betrieb Die Anzahl Anlagen mit positiven Bescheid steigt Anlagen mit positivem bescheid Politischer Wille die Bioenergie zu Fördern ist weiterhin da Anlagen auf Warteliste 1. Q2012 178 66 170 4. Q2012 192 51 236 4. Q2013 212 78 239 15 21.04.2015
OUI Biomasse Szenarien Szenario 1 Business as usual (BAU) Fortbestehen der heutigen politischen und ökonomischen Rahmenbedingungen Szenario 2 Maximum exploitation (MaxEx) Nutzung wesentlicher Teile der regionalen Biomassepotentiale infolge verbesserter politischer Unterstützung Szenario 3 Conservation + recreation (ConsRec) Erhöhte ökologische Anforderungen und Beschränkung der Biomassenutzung auf landwirtschaftliche Reststoffe, Wirtschaftsdünger und Waldrestholz 16 21.04.2015
Landwirtschaftliche Produktion Ackerbau ORR (in t TS) und Szenarien 2030 2'500'000 2'000'000 1'500'000 1'000'000 500'000 0 DE FR CH DE FR CH DE FR CH DE FR CH Ist 2010 BAU 2030 MaxEx 2030 ConsRec 2030 Nahrungs- und Futtermittel konventionell Nahrungs- und Futtermittel ökologisch Energiepflanzen 17 21.04.2015
Landwirtschaftliche Biomasse für Bioenergie von Reststoffen und Wirtschaftsdünger ORR (in t TS/a) und Szenarien 2030 3'000'000 2'500'000 Landwirtschaftliche Reststoffe Wirtschaftsdünger 2'000'000 1'500'000 1'000'000 500'000 0 DE FR CH DE FR CH DE FR CH DE FR CH Potential 2010 BAU 2030 MaxEx 2030 ConsRec 2030 18 21.04.2015
Theoretische Potentiale CH ORR Substrat Potential Gasertrag Methange Energie Heizwert halt (kwh) kwh/e Holz 130'000 Fm 2720 kwh/fm 350'000'000 250 Mist 460'000 t (TS) 45 m 3 /t 60% 9.97 kwh/m 3 123'800'000 90 Biogene Abfälle 27'000 t 100 m 3 /t 60% 9.97 kwh/m 3 16'200'000 12 Grüngut 50'000 t 80 m 3 /t 60% 9.97 kwh/m 3 24'000'000 17 Klärschlamm Holz/Altholz 4'900'000 m 3 Klärgas Das theoretische Primärpotential entspricht noch ca. 10% der heutigen Nutzung. Altholz bietet noch Potential. Holzpotential ist «einfach» mobilisierbar, Akteursnetzwerk gut etabliert Eine nachhaltige Nutzung verarbeitet das Holz zuerst stofflich, nur Rest- und Altholz sollten energetisch genutzt werden -> vermehrt für industrielle Prozesswärme Landwirtschaftliche Reststoffe Potential schwierig zu nutzen, da starke Förderung für kleine, dezentrale Anlagen notwendig Biogene Abfälle und Grüngut 31 l/d*ew 63% 9.97 kwh/m 3 30'800'000 22 Minimales Potential besteht durch Umlenken von Flüssen aus der Verbrennung und Kompostierung in die Vergärung schwierige organisatorische, gesellschaftliche, logistische und technologisch Umstellungen bestehender Wertschöpfungsketten notwendig Nachhaltigkeitsdebatte über den vorzuziehenden Weg noch nicht abgeschlossen Klärschlamm Um das Potential zu nutzen müssen weitere ARAs mit einer anaeroben Vergärung ausgerüstet werden 19 21.04.2015
Nachhaltigkeitsbewertung UBP/kWh Gesamtumweltbelastung der verschiedenen Technologien der Stromproduktion nach der Methode der ökologischen Knappheit 2013 700 600 500 400 300 200 100 0 20 21.04.2015 Quelle: Frischknecht (2015) Umweltbilanz Strommix Schweiz 2011
Schlussfolgerungen und nächste Schritte Upper Rhine Environmental Research Institute (URERI) 21 21.04.2015
Vorläufige Schlussfolgerungen zur Situation in der ORR Biomasse wird in allen drei Ländern bereits umfangreich energetisch genutzt, beschränktes Ausbaupotential aber weitere Investitionsbereitschaft in der CH vorhanden Bioenergie trägt im einstelligen Prozentbereich zur Elektrizitätserzeugung und wesentlicher zur Wärmeerzeugung in allen drei Regionen bei Etablierte Technologien: Insgesamt ca. 260 biomasse-basierte Energieanlagen unter kostendeckender Einspeisevergütung in der ORR, mit den meisten Anlagen (ca. 200) in Deutschland Politische Rahmenbedingungen in allen drei Ländern begünstigen weiterhin die energetische Nutzung von Biomasse, jedoch differenziertere Betrachtung Wesentliche gesetzliche Rahmenbedingungen sind entsprechend im Umbruch (EEG, TVA, Holzzertifizierung) Holz: geringes zusätzliches Waldholzpotential, Altholznutzung sollte im Fokus sein Vergärung: Neu- und Ersatzinvestitionen zur Effizienzsteigerung nutzen und fördern Abfallverbrennung: Mitverbrennung geeigneter biogener Abfälle kann durch Vergärung mit Biogaserzeugung und anschl. Kompostierung ersetzt werden 22 21.04.2015
Nächste Schritte Strategie: Einsatz und Nutzung der speicherfähigen Biomasseenergie optimaler in Gesamtenergiestrategie einpassen (bedarfsgerechte Produktion) Wertschöpfungsketten: Input-Output-Charakteristika der möglichen Biomasse-Wertschöpfungsketten inklusive der stofflichen weiter detaillieren Vernetzen: Für die relevanten biomasse-basierten Wertschöpfungsketten Synergien, Vernetzungs- und Optimierungspotentiale aufzeigen und die Möglichkeiten einer Kaskadennutzung mit vorrangiger stofflichen Nutzung vermehrt in Betracht ziehen 23 21.04.2015
Wenn da nur nicht 24 21.04.2015
Industrielle stoffliche Nutzung von Biomasse in Europa 2015 Quelle: www.bio-based.eu 25 21.04.2015
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Upper Rhine Environmental Research Institute (URERI) 26 21.04.2015