Aktuelle Bioenergienutzung am Oberrhein 2. Trinationale Konferenz Nachhaltige Biomassenutzung am Oberrhein Russell McKenna, Christian Bidart, Tobias Jäger, Wolf Fichtner INSTITUTE OF INDUSTRIAL PRODUCTION, CHAIR OF ENERGY ECONOMICS Selected photographs Tim Holsgrove 2011 1 24.10.2014 www.kit.edu
Agenda 1. Einführung Die Oberrheinregion (ORR) in Zahlen 2. Ziele und methodischer Ansatz 3. Bioenergie in der deutschen ORR 4. Bioenergie in der schweizerischen ORR 5. Bioenergie in der französischen ORR 6. Zusammenfassung 7. Ausblick 2 24.10.2014
1. Einführung Die Oberrheinregion (ORR) in Zahlen 21.000km 2 Fläche Etwa 5,9 Millionen Einwohner 1,799 Gemeinden Anteil Erwerbsfähiger beträgt 3,2 Millionen BIPvon 34,900 pro Kopf, höherer Wert als DurchschnittderEU27(24,500 prokopf) Anteil Waldflächen von 44% Anteil Landwirtschaftsflächen von 42% 3 24.10.2014
2. Ziele und methodischer Ansatz Ziel: Identifizierung der aktuellen Nutzung von Biomasse in der ORR: Das Portfolio von Biomasseanlagen in Einspeisevergütungssystemen Die Einteilung der Anlagen nach Prozessprofilen, also Anlagenkapazität, verwendete Technologie, Biomasseressourcen und geographischer Verteilung der Biomasseanlagen Datenerhebung Daten bezüglich der Biomasseanlagen wurden von offiziellen Regierungsstellen und Quellen mit hinreichender Vertrauenswürdigkeit eingeholt. Zur Analyse der Bioenergiepolitik jedes Mitgliedslandes wurde eine ausführliche bibliographische Recherche durchgeführt. 4 24.10.2014
Wertschöpfungskette Bioenergie 5 24.10.2014
Typisierung von Biomasseanlagen gemäß Typ der Ressourcen und Kraftstoff Da die Begriffe Biomasse, Biogas und Biogasanlagein den jeweiligen Mitgliedsländern verschiedene Bedeutungen haben, wird eine Makro-Definition für die gesamte ORR erstellt. Anlagentyp Ressourcen Kraftstoff Endprodukt Biomasseanlage landwirtschaftliche & Lebensmittel-Abfälle, Mist Holzbiomasse allgemein, Pflanzenöl Biogas, Biomethan Holzpellets, Pflanzenöl Elektrizität, Wärme oder Biomethan Gasanlage Klärschlamm, Deponiegas, Grubengas Biogas, Biomethan Elektrizität, Wärme oder Biomethan Abfallverbrennungsanlage kommunale feste Abfälle kommunale feste Abfälle Elektrizität oder Wärme 6 24.10.2014
3. Bioenergie in der deutschen ORR Gesamte Netto-Elektrizitätsproduktion (2013) 633.6 TWh el Erneuerbare Energieträger Braunkohle 25.6% Andere 4% 151.7 TWh el Sonne 4.7 % Kernenergie 15.4% Erneuerbare Energieträger 23.9% Biomasse 6.7% Wind 8.4% Steinkohle 19.6% Erdgas 10.5% Öl 1% Wasserkraftwerke 3.2% Biogene Abfälle 0.8% Biomasse deckt 6,7% der Elektrizitätserzeugung, 8,7% der Wärmenachfrage und 5,8% der Kraftstoffnutzung(Stand 2010) in Deutschland ab Bei der Erzeugung von Elektrizität haben Erneuerbare Energien einen Anteil von ca. 24% an der gesamten Erzeugung, wobei Biomasse nach Windenergie die zweitwichtigste Energieform ist 7 24.10.2014
3. Bioenergie in der deutschen ORR Installierte Leistung (2012) 76 MW el 60 50 51% der Kraftwerke n=196 Kraftwerke (2013) Biomasseanlage 65 MW el (85%) Gasanlage 11 MW el (15%) Häufigkeitsverteilung 40 30 20 10 0 Es existieren 196 biomassebasierte Anlagen in der deutschen ORR(Stand 2013), welche unter Einspeisevergütungstarifen gemäß dem EEG betrieben werden 35 dieser Anlagen sind Gasanlagen, wohingegen 161 Biomasseanlage sind Ein signifikanter Anteil der Anlagen setzt Energiepflanzen als Substrat ein Die insgesamt installierte Kapazität beträgt 76 MW el 10-50 kw el 50-150 kw el 150-300 kw el 300-500 kw el 0.5-1 MW el 1-5 MW el 5-20 MW el Klassenhäufigkeit Der größte Teil der Biomasseanlagen wird im Bereich von 50-300 kw el betrieben 8 24.10.2014
24.10.2014 9 Switzerland France Germany Breisgau-Hochschwarzwald Emmendingen Freiburg Lörrach Ortenaukreis Waldshut Baden-Baden Stadt Karlsruhe Landkreis Karlsruhe Rastatt Germersheim Stadt Landau Südliche Weinstraße Südwest-Pfalz 1 2 3 5 6 8 9 11 13 14 15 16 19 20 21 23 24 25 28 30 35 40 42 43 44 48 53 54 63 69 81 104 105 106 108 113 115 116 117 123 135 144 163 182 183 186 192 Switzerland France Germany Breisgau-Hochschwarzwald Emmendingen Freiburg Lörrach Ortenaukreis Waldshut Baden-Baden Stadt Karlsruhe Landkreis Karlsruhe Rastatt Germersheim Stadt Landau Südliche Weinstraße Südwest-Pfalz 4 10 17 18 22 32 33 47 65 67 74 90 92 97 128 131 132 133 134 139 145 148 152 154 156 158 160 161 164 165 168 169 171 172 174 : Biomasseanlage : Gasanlage Deutschland Frankreich Schweiz Deutschland Schweiz
4. Bioenergie in der schweizerischen ORR Gesamte Netto-Elektrizitätsproduktion 65.1 TWh el (2012) 39.9% Nicht erneuerbare Stromproduktion Wind 0.13% Andere 1.9 TWh el Biomasse (Holz) 0.48% 57.2% Wasserkraftwerke 2.9% Biomasse aus der Abwasserreinung 0.2% Sonne 0.49% Erneuerbare Anteile aus Abfall 1.65% Biomasse deckt etwa 49 PJ des jährlichen schweizerischen Primärenergiebedarfs und etwa 2,9% der gesamten Elektrizitätserzeugung ab Damit spielt die Biomasse eine marginale Rolle im schweizerischen Primärenergiemix Biomasse ist die zweitwichtigste Quelle erneuerbarer Elektrizität (2,9%), wobei die Wasserkraft einen weitaus höheren Anteil hat (57,2%) 10 24.10.2014
4. Bioenergie in der schweizerischen ORR Installierte Leistung (2012) 12.9 MW el 8 7 n=27 Kraftwerke (2013) Biogas and Pflanzenöl 3 MW el (23%) Biomasse aus der Abwasserreinigung 2.3 MW el (18%) Häufigkeitsverteilung 6 5 4 3 2 Erneuerbare Anteile aus Abfall 7.6 MW el (59%) 1 0 10-50kW el 50-150kW el 150-300kW el 300-500kW el 0.5-1MW el 1-5MW el 5-20 MW el Klassenhäufigkeit Es existieren 27 biomassebasierte Anlagen in der schweizerischen ORR (Stand 2013) unter Einspeisevergütungstarifen DieinsgesamtinstallierteKapazitätbeträgt12,9MW el Bezüglich der Kapazität machen (Abfall-)Verbrennungsanlagen 59% aus, während Biomasseanlagen(Biogas und Pflanzenöl) 23% ausmachen Der größte Teil der Biomasseanlagen wird im Bereich von 50-300 kw el betrieben 11 24.10.2014
17 4 Frankreich France Jura 13 Basel-Stadt 1 8 20 9 7 12 Basel-Landschaft Deutschland Germany 6 24 3 19 5 23 2 27 16 Aargau 14 21 22 18 26 11 Solothurn 25 10 Switzerland Schweiz : Biomasseanlage : Biogasanlage : Abfallverbrennungsanlage : Ressourceninformation nicht verfügbar Sechzehn der größten Anlagen befinden sich im Kanton Aargau. Diese verarbeiten hauptsächlich Klärschlämme zu Biogas und anschließend zu Elektrizität(Gasanlagen) Eine Abfall-zu-Energie-Anlage (Verbrennungsanlage waste-to-energy) repräsentiert mehr als die Hälfte der Elektrizitätskapazität der gesamten schweizerischen ORR In der schweizerischen ORR findet keine Nutzung von Energiepflanzen statt 12 24.10.2014
5. Bioenergie in der französischen ORR Gesamte Netto-Elektrizitätsproduktion (2011) 561 TWh el Erdgas Öl 1% 5% Kohle und Koks 3% Erneuerbare Energieträger 72 TWh el Abfälle 0.8% Kerneenergie 79% Erneuerbare Energieträger 13% Wasser 9% Wind 9% Biokraftstoff 0.5% Gezeiten 0.1% Das französische Elektrizitätssystem ist durch seine starke Abhängigkeit von Nuklearenergie geprägt Mit 1,3% hat die Biomasse einen marginalen Anteil an der Elektrizitätserzeugung Trotz allem macht Biomasse bei der Primärenergieversorgung einen Anteil von 69% bei den Erneuerbaren Energien aus, bedingt durch den hohen Biomasseverbrauch in Haushalten, insbesondere zu Heizzwecken Sonne 0.4% 13 24.10.2014
Installierte Leistung (2013) 48.6 MW el 4 3 n=12 Kraftwerke (2013) 58% der Kraftwerke Biomassanlage 11,6 MW el (24%) Biomasse aus der Abwasserreinigung 37 MW el (76%) Gasanlage 706 kw el (1.5%) n.a. 960 kw el (2%) Häufigkeitsverteilung 2 1 0 10-50 kw el 50-150 kw el 150-300 kw el 300-500 kw el 0.5-1MW el 1-5MW el 5-25 MW el Klassenhäufigkeit Es existieren 22 biomassebasierte Anlage in der französischen ORR(Stand 2013), wobei für nur 13 Anlagen Informationen erhältlich sind Die insgesamt installierte Kapazität beträgt 48,6 MW el Große Anlagen sind Abfall-zu-Energie-Anlagen (Verbrennungsanlagen) Die Kapazität konzentriert sich auf den gering-& mittelstarken Bereich; 58% der Anlagen liegen zwischen 50 kw el 1 MW el 14 24.10.2014
Wissembourg 11 Saverne 18 6 19 Haguenau 10 Strasbourg-Campagne 20 8 Molsheim 5 2 Strasbourg-Ville 12 17 Frankreich France Sélestat-Erstein 9 Ribeauvillé 7 1 Colmar 16 Thann Guebwiller 15 3 14 Deutschland Germany Mulhouse 4 13 Altkirch Switzerland : Gasanlage : Abfallverbrennungsanlage 15 24.10.2014 : Biomasseanlage Schweiz : Ressourceninformation nicht verfügbar
Geographische und Kapazitäts-Verteilung von biomassebasierte Anlage in der ORR 70 60 n=243 Kraftwerke (2013) Häufigkeitsverteilung 50 40 30 20 10 0 10-50 kw el 50-150 kw el 150-300 kw el 300-500 kw el 0.5-1 MW el 1-5 MW el 5-20 MW el Klassenhäufigkeit 16 24.10.2014
6. Zusammenfassung Aktuell werden in der ORR 243 biomassebasierte Anlage mit einer insgesamt installierten Kapazität von139mw el betrieben Die wichtigsten Technologien für die Elektrizitätserzeugung aus Bioenergien in der ORR sind i) anaerobe Gärung zu Biogas; ii) Abfall-zu-Energie; iii) Holzverbrennung; und iv) Deponiegasverwertung Die Mehrheit der existierenden Anlagen haben geringe Kapazitäten; Anlagen mit insgesamt 65% der KapazitätoperierenimBereichvon50-500kW el.25%davonliegenimbereichvon150-300kw el Bezüglich der verwendeten Ressourcen wurden deutliche Unterschiede sichtbar: Während in Deutschland insbesondere Energiepflanzen(Silage) eine wichtige Rolle einnehmen, werden in der Schweiz fast ausschließlich sekundäre/wiederverwertete Biomasseressourcen (Abfälle) verwendet. In Frankreich konnte dagegen keine Nutzung von Energiepflanzen festgestellt werden. Unterschiede in den Einspeisetarifsystemen können ebenfalls als Gründe für diese Ergebnisse Die Konzentration der Bevölkerung und Verfügbarkeit von Landwirtschafts- und Waldflächen in den jeweiligen Mitgliedsländern haben ebenfalls Einfluss auf die Ergebnisse 17 24.10.2014
7. Ausblick Die Ergebnisse bilden den Ausgangspunkt für die Szenarien innerhalb des OUI-Biomasse Projekts und fließen somit in den Leitfaden mit. Kontakt: Russell McKenna, E-Mail: mckenna@kit.edu Weiterführende Informationen im Report Current use of biomass in the Upper Rhine Region unter dem Link: www.oui-biomasse.info/kommunikation/publikationen/ 18 24.10.2014
Allgemeine Daten Deutschland Schweiz Frankreich Absolute Primärenergieversorgung (TPES) (ktoe) (2011) 311,770 25,375 252,827 Biokraftstoffeund Abfall in TPES (ktoe) (2011) 26,598 (8.5%) 2,273 (9%) 14,250 (5.6%) Flüssigkraftstoffverbrauch (1,000 t y -1 ) (2011) 4,427 12 2,890 Klima-& Energie-Ziele bis 2020 GHG Reduzierung (1990 als Basisjahr) -40% -20% -14% Anteile Erneuerbarer Energieressourcen an Elektrizität 35% n/a 27% Elektrizitätssektor Elektrizitätaus Biomasse(TWh el ) 43.5 (6.7%) (2013) 1.53 (2.3%) (2012) 7.3 (1.3%) (2011) Unterstützungsmechanismus Einspeisetarifsystem Einspeisetarifsystem Einspeisetarifsystem Basisvergütung 6-25 ct kwh -1 el 14.2-22.8 ct kwh -1 el 4.24-9.74 ct kwh -1 el Laufzeit der Vergütung 20 Jahre 20 Jahre 15 Jahre Biogas, 20 Jahre Biomasse Jährliche Degression 1.5-2% Nein Jährlich anpassbar Markt-orientierte Anreize Ja Nein Nein Wärmesektor Minimaler Anteil an Wärmeversorgung in Neubauten 30-50% 20% - Investmentunterstützung Ja Ja Ja Niedrigzins-Darlehen Ja Ja Ja Transportsektor Biokraftstoffquote Ja Nein Ja Ja Steuerbefreiung für Biokraftstoffe Ja (teilweise und unter (obwohl begrenzt) Modifikation) Andere Förder-Mechanismen Einkommenssteuervorteile - - Ja Ausschreibungen - - Ja Ja 19 24.10.2014