Regionales Potential und bestehende Initiativen der Nutzung Erneuerbarer Energien in Rheinland-Pfalz Dr. Herbert von Francken-Welz Gruppe Nachwachsende Rohstoffe, DLR Eifel DFG-Graduiertenkolleg der Universität Trier Hofgut Imsbach, 25./26. September 2008
Gliederung - Vorstellung des DLR und des Beratungszentrums NaWaRo - Motivation - Regenerative Energien in RLP - Biomassepotenziale in RLP - bestehende Initiativen (Beispiele)
Im Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Eifel (DLR Eifel) werden die Aufgaben der Landentwicklung und Ländlichen Bodenordnung, der landwirtschaftlichen Berufsbildenden Schulen, der Ernährungsberatung, der staatlichen landwirtschaftlichen Beratung und des Versuchswesens zusammenfasst. Die Dienstleistungszentren Ländlicher Raum gehören in den Geschäftsbereich des Ministeriums für Wirtschaft, Verkehr, Landwirtschaft und Weinbau des Landes Rheinland- Pfalz.
Aufgaben des landesweiten Beratungszentrums Nachwachsende Rohstoffe Beratung der Energielandwirte: o produktionstechnische Fragen des Anbaus o Wirtschaftlichkeit der Produktionsverfahren und des Betriebszweiges o Unterstützung von umweltverträglichen Anbaumethoden Ausbau des Versuchswesens zur Produktion Nachwachsender Rohstoffe Fort- und Weiterbildung für Energielandwirte Deckung des Ausbildungsbedarfs der landwirtschaftlichen Berufs- und Fachschüler
Aufgaben des landesweiten Beratungszentrums Nachwachsende Rohstoffe Beratung der Kommunen bei der Erarbeitung von Energiekonzepten auf der Grundlage von Nachwachsenden Rohstoffen Erarbeitung von Grundlagen, Studien und Handreichungen Durchführung von Tagungen und Workshops Weiterentwicklung eines wirtschaftlichen Netzwerkes, in welches der landwirtschaftliche Berufsstand, die Abnehmer der Rohstoffe und der Energie sowie wissenschaftliche Einrichtungen eingebunden sind. Betreuung und Koordinierung des Kompetenznetzwerkes Nachwachsende Rohstoffe in Rheinland-Pfalz
Globale Energieversorgung Energie ist einer der Hauptfaktoren für unseren heutigen Wohlstand Globale Energienachfrage steigt Weltwirtschaftliches Wachstum wird durch die Nachfrage vs. Verfügbarkeit begrenzt Die Quellen von nutzbarer Energie sind: Fossile Energieträger: Erneuerbare Energien: Rohöl, Erdgas Geoenergie Sonne Wasserkraft Windkraft Biomasse (NaWaRo)
Zielvorgaben der Staats- und Regierungschefs im Rahmen des EU-Gipfels vom 09.03.2007: Reduktion des CO 2 Ausstoßes bis 2020 um mindestens 20% gegenüber 1990 Energiebereitstellung aus erneuerbaren Quellen soll 2020 20% des Gesamtenergieverbrauchs betragen Erhöhung des Anteils an Biokraftstoffe auf 10% EU Ziele heißen für Deutschland: 16% der Primärenergie bis 2020 Bedarf einer strategischen Vorgehensweise zur Erreichung dieser Ziele
Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Eifel
Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Eifel
Staatsministerin Margit Conrad (Regierungserklärung von am 28.06.2007) 30 Prozent Strom aus erneuerbaren Energien Die erneuerbaren Energien dienen als Brücke in die solare Zukunft. Ziel ist es, den Anteil des Stroms aus erneuerbaren Energien zu verdoppeln. Bis 2020 könne dieser auf über 30 Prozent wachsen. Energie aus Sonne, Wind, Biomasse, Wasserkraft und Erdwärme stellen, heimische Ressourcen dar. Im Wärmemarkt stellen die erneuerbaren Energien den schlafenden Riesen dar. Eine Verdreifachung ihres heutigen Anteils sei bis 2020 realistisch und zudem hoch wirtschaftlich.
Erneuerbare Energien in Rheinland-Pfalz Geothermie: Rheinland-Pfalz wird zur Referenzregion Geothermie in Deutschland. In Arbeit ist ein Geothermieatlas, der Auskunft über die geothermischen Ressourcen in der Tiefe gibt. Zur Unterstützung der oberflächennahen Geothermie wird eine Geopotentialkarte erarbeitet.
Windkraft: In Rheinland-Pfalz war Ende 2006 eine Leistung von rd. 992 MW installiert. Der potenzielle Jahresenergieertrag im Normalwindjahr beläuft sich auf 1.631 GWh bzw. ca. 6% des Nettostromverbrauchs. 2006 wurden in Rheinland-Pfalz über 100 Windenergieanlagen mit einer installierten Leistung von rd. 182 MW neu errichtet. Das Potenzial beim Ausbau der Windkraft liegt neben neuen Standorten v.a. im Repowering, d.h. im Ersatz bestehender Anlagen durch neue, leistungsstärkere.
Wasserkraft: Die Wasserkraft liefert je nach Flussgebiet und jahreszeitlichem Wasserangebot eine mehr oder weniger konstante Grundlast und trägt dadurch zur Leistungsabsicherung der Energiegewinnung bei. Durch die Modernisierung der bestehenden Wasserkraftwerke sowie durch begrenzten Zubau an Kleinwasserkraft kann die Wasserkraft ihren Beitrag von knapp 4 Prozent am Stromverbrauch auf 5 Prozent steigern Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Eifel Quelle: 7. Energiebericht Rheinland-Pfalz (2007)
Photovoltaik/Solarthermie: Rheinland-Pfalz hat mit hohen Solarstrahlungswerten gute Voraussetzungen zur Nutzung von Photovoltaik und Solarthermie. Im bundesweiten Vergleich liegt Rheinland-Pfalz nach den beiden Südländern Bayern und Baden-Württemberg auf dem 3. Platz bei der installierten Photovoltaikleistung pro Einwohner. Photovoltaikanlagen 2005: 7.244 Photovoltaikanlagen 2007: 11.843 Anlagen 63,5 Prozent Zunahme 2005: 72 MW installierte Leistung 2006: 132 MW 82,7 Prozent Zunahme In den letzten sechs Jahren wurden in Rheinland-Pfalz über 21.000 solarthermische Anlagen installiert.
In einem stark land- und forstwirtschaftlich geprägten Land wie Rheinland-Pfalz kommt der Biomassenutzung eine besondere Bedeutung zu. Landwirte stellen ihre Kernkompetenzen durch Produktion von Bioenergie in den Dienst der Energieversorgung und schaffen dadurch Einkommen und regionale Wertschöpfung. Ebenso wichtig sind die Beiträge zum Klimaschutz, die so erzielt werden.
Biomasse wird in der Biomasseverordnung wie folgt definiert: Biomasse sind Energieträger aus Phyto- und Zoomasse. Hierzu gehören auch aus Phyto- und Zoomasse resultierende Folge- und Nebenprodukte, Rückstände und Abfälle, deren Energiegehalt aus Phyto- und Zoomasse stammt.
Nutzungs- und Aufbereitungsmöglichkeiten für Biomasse zur energetischen Nutzung Quelle: nach Kaltschmitt, M. (2001)
Biomassepotentiale nach Akteursgruppen Landwirtschaft incl. Sonderkulturen Forstwirtschaft Landschaftspflege öffentliche Hand Industrie und Gewerbe - Landw. Anbau (incl. NaWaRo, Kurzumtriebhölzer - Reststoffe aus der Tierhaltung - Sonderkulturen Weinbau Obstbau Baumschulen - NH-Holz - Schwachholz - Brennholz - Biotoppflege - Straßen - Uferwege - Schiene - kommunaler Grünschnitt - privater Grünschnitt - Klärschlamm - private Altöle und Fette - Altholz - Industrierestholz - gewerblicher Grünschnitt - gewerbl. Altöle und Fette - gewerbl. Bioabfälle - gewerbl. Klärschlämme Holzartige Biomasse -Stückholz - Hackschnitzel - Pellets - Sägemehl - Sägespäne Ölhaltige Biomasse einjähriger Pflanzen und Altfette/-öle - Pflanzenöl - Altföl -Altfett sonst. Pflanzen - Halmgut - Fruchtgut sonstige organische Biomasse - Gülle - Festmist - Bioabfall - Klärschlamm Biomassepotentiale nach Stoffgruppen Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Eifel Quelle: IfaS (2001)
Auf über 2 Mio. ha (17 Prozent der Ackerfläche) werden im Jahr 2008 Rohstoffpflanzen überwiegend für die energetische Nutzung angebaut.
Theoretisches Potenzial: die nach physikalischen Gesetzmäßigkeiten grundsätzlich angebotene Energie, unabhängig von den technischen oder organisatorischen Hemmnissen. Technisch/ökologische Potential: -> unter der heutigen Technik nutzbares Potential Viele aktuellen Potentialbetrachtungen gehen vom technischen Potential aus: wird u.a. durch wirtschaftliche, politische, soziale und ökologische Einflüsse begrenzt. zur Abschätzung der zukünftig verfügbaren Flächen zum Anbau von Energiepflanzen wird oft folgender Umweg gemacht: Abschätzung des Flächenverbrauchs für Siedlungsfläche, Naturschutz, Lebensmittelproduktion, Non-Food-Produktion (Stoffliche Nutzung) [Stilllegungsfläche] -> verbleibende Fläche = Potential für die Bioenergie
Letztlich entscheidet aber die Ökonomie der Flächennutzung (und die Fruchtfolge) über das regionale Potenzial der Bioenergienutzung entscheidend: das wirtschaftliche Potential - Welche Biomasse könnte unter den momentanen wirtschaftlichen Rahmenbedingungen zur Verfügung gestellt werden? - Flächenverfügbarkeit entscheidet sich auf der Fläche (Deckungsbeitrag und Fruchtfolge) - hier konkurrieren die Bioenergieverfahren mit der stoffliche Nutzung und diese gemeinsam mit der Lebensmittelproduktion (Flächenkonkurrenzen)
Das kurzfristig verfügbare Potenzial entspricht dem Potenzial, das aktuell und kurzfristig (ca. ein bis zwei Jahre) in der Region aktiviert werden kann. Definiert wird dieses Potenzial v.a. aufgrund der wirtschaftlichen Rahmenbedingungen, das heißt der aktuellen Marktsituation. Durch die Realisierung der umsetzbaren Projekte entstehen häufig Strukturen, die weitere Potenzialmengen verfügbar machen. So werden potenzielle Biomasse-Anbieter durch den Bau von z.b. Hackschnitzelheizungen oder Biogasanlagen in der Umgebung oft erst auf den Wert ihrer Güter aufmerksam und interessieren sich folglich für deren Aktivierung.
Potenzialkategorien Quelle: IfaS (2001)
Anteil der Biomasse-Potenziale zur Bereitstellung des Primärenergieverbrauchs in Rheinland-Pfalz (Verbrauch 2000: 746,7 PJ bzw. 207.400 GWh) Quelle: IfaS (2001)
Gesamtpotenziale Rheinland-Pfalz nach Anfallort Als einheitliches Maß wird der Energieinhalt der jeweiligen Biomasse angegeben. Umrechnung: 3.600 kj = 3,6 MJ = 1 kwh, bzw. 3,6 GJ = 1 MWh Quelle: IfaS (2001)
Potenzialvergleich verfügbare und technische Potenziale nach Stoffgruppen Quelle: IfaS (2001)
Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Eifel
Waldholz Eigentümerstruktur: 49 % kommunale Wälder 27 % Staatswald 24 % Privatwald Quelle: Bundeswaldinventur
Übersicht über die Waldholzpotenziale in Rheinland-Pfalz (ohne Privatwald) theoretisches Potential technisches/ökologisches Potential wirtschaftliches Potential davon umgesetzt min max Fm 3.720.000 2.490.000 441.786 709.980 394.000 MWh 9.799.000 6.576.000 1.242.256 2.068.468 1.147.886 Scheitholz Holzhackschnitzel 2007: mind. 240 HHS-Heizungen (10-10.000 kw) gesamt: 150.114 kw
Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Eifel
Theoretisch nutzbare Strohmenge in Deutschland für energetische Zwecke (aus Potentialstudien) Fritzsche/Dehoust et al. 2004 Öko-Institut Kaltschmitt et al. IE-Leipzig Leible et al. 2003 FZK Referenzszenario Biomasseszenario Gesamtstrohaufkommen Mio t 36,1 (ohne Raps und Mais) 48,9 42,7 (ohne Raps und Mais) Einstreubedarf und Humusersatz Überschußstrohmenge Mio t 31,9 28,2 39,1 20,5-26,9 % 88 78 80 48-63 Mio t 4,2 7,9 9,8 22,2-15,8 % 12 22 20 52-37
Rheinland-Pfalz: 397.000 ha Ackerfläche 237.800 ha Getreide ca. 1.189.000 t Stroh angenommen ¼ Überschussmenge ca. 297.250 t Stroh
Wie viele Einfamilienhäuser (Altbau) lassen sich von dem Energieertrag pro ha beheizen? Einfamilienhaus 100 m² Heizwärmebedarf 150 kwh th /(m²*a) Jahresnutzungsgrad Heizung = 80 % Heizwert Getreidestroh 14,3 MJ/kg bzw. 4,0 kwh/kg Ertrag 6.000 kg/(ha*a) = 1,28 Einfamilienhäuser
Einfamilienhaus (EFH) 100 m² Heizwärmebedarf 150 kwh th /(m²*a) Jahresnutzungsgrad Heizung = 80 % Rheinland-Pfalz: 297.250 t Stroh = 1,18 Mio. MWh = 62.973 EFH
Stroh- / Getreide als Energieträger Vorteile Stroh /Getreide kurzer Umtrieb gezielter Anbau hohe Energieleistung/ha bewährte Produktionsverfahren hohe Verfügbarkeit? kostengünstiges Nebenprodukt (Stroh)? Entwicklungsbedarf Verbrennungstechnik Ernte / Lagerung / Pellettierung Staubfilter in Kleinanlagen gesetzliche Einordnung
Vollkostenkalkulation für Stroh in Quaderballen 2007: Nährstoffwert: 7 Kosten: 55 Ansätze: 16,00 /AKh, 1,50 /l Diesel (inkl. 1% Öl) Quelle: LWK Niedersachsen, 7/08
Quelle: Biogas, eine natürliche Energiequelle, Broschüre, BMVEL
Stand Ende 2007: 84 Anlagen in Betrieb 2007: 29 MW el Leistung installiert 2010: 36 MW el (geschätzt) Erzeugter Strom (ohne Wärme): 132.784 MWh/a Kreisfreie Städte wurden den jeweiligen Landkreisen zugeteilt.
kw pro Kreis (Quelle: BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.v. Berlin): 2007: 174.000 MWh/a Deckung des Stromverbrauchs durch Biogasstrom in % (n = 87 Anlagen bis Mitte 2008 am Netz)
Einsatz von Wirtschaftsdünger 250.000 m³ Gülle 21.000 t Mist Gülleanfall: Rinder: 5 Mio. m³ 4 % wird genutzt Schweine: 400.000 m³ 10 % wird genutzt m³ bzw. t 225.000 200.000 175.000 150.000 125.000 100.000 75.000 50.000 25.000 0 Rind Schwein Huhn Gülle in m³ Mist in t
Einsatzfläche für nachwachsende Rohstoffe 14.000 Ackerfläche: 397.000 ha AF für Biogas: 13.000 ha (3 %) ha 12.000 10.000 8.000 6.000 4.000 2.000 0 Gesamtfläche Silomais GPS Getreidekorn Acker- und Weidelgras Sudangras
Ackerfläche zu landwirtschaftlichen Nutzfläche in % Ackerfläche: 397.000 ha davon Silomais: 22.000 ha (5,4 %) davon Silomais für Biogas: 7.700 ha (35 %) ca. 2 % der AF Anteil der Maisfläche zur Ackerfläche in % Anteil der Maisfläche für Biogasanlagen zur Ackerfläche in %
Grünlandfläche zu landwirtschaftlichen Fläche in % Grünland: 280.000 ha für Biogas: 2.700 ha (1 %) Genutzte Grünlandfläche für Biogasanlagen zu landwirtschaftlichen Fläche in %
Biotreibstroffe
Rapsanbau in Rheinland-Pfalz 2008: ca 43.400 Hektar Ölertrag: 67.700 l größter Teil in die Nahrungsmittelindustrie Die Zahl der dezentralen Ölmühlen : 38 (RLP + Saarland)
Steckbrief Biodiesel Rohstoffe Jahresertrag je Hektar Kraftstoff-Äquivalent Marktpreis CO 2 -Minderung Technische Hinweise Rapsöl (und andere nichttrocknende Pflanzenöle) ca. 1.550 l/ha 1l Biodiesel ersetzt ca. 0,91l Diesel 137,46 EUR/l (Stand September/2008) ca. 70% gegenüber Diesel Biodiesel in Reinform: Freigabe des Herstellers erforderlich; in Mischungen bis 5% ohne Anpassung des Motors einsetzbar Steckbrief Pflanzenöl Rohstoffe Jahresertrag je Hektar Kraftstoff-Äquivalent Marktpreis CO 2 -Minderung Technische Hinweise Rapsöl (und andere nichttrocknende Pflanzenöle) ca. 1.480 l/ha 1l Rapsöl ersetzt ca. 0,96l Diesel 1,20 EUR/l (Stand September/2008) > 80% gegenüber Diesel Umrüstung des Motors erforderlich Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Eifel
Bioethanol Rohstoffe, Herstellung Rohstoff Verfahrensschritte Zuckerrübe bzw. Melasse Getreide Lignocellulose (Holz, Stroh) Zerkleinerung Mühle Zerkleinerung Zuckerextraktion Verflüssigung Säurehydrolyse Verzuckerung Cellulosehydrolyse Fermentation Destillation Rektifikation Absolutierung Hauptprodukt Bioethanol Nebenprodukte Pressschnitzel, Vinasse, CO 2 Proteinfuttermittel, CO 2 Lignin, CO 2 Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Eifel Quelle: Grunert,TLL 2006
Steckbrief Ethanol-Kraftstoff Rohstoffe Jahresertrag je Hektar Kraftstoff-Äquivalent Marktpreis (E 85) CO 2 -Minderung Technische Hinweise Steckbrief Bio-Methan Getreide, Zucker, (Holz) 2.560 l/ha* 1l Ethanol ersetzt ca. 0,66l Ottokraftstoff ca. 0,96 EUR/l ca. 30-70% gegenüber Ottokraftstoff kann Kraftstoff bis zu 5% beigemischt werden *auf Grundlage von Getreide Rohstoffe Jahresertrag je Hektar Kraftstoff-Äquivalent Marktpreis CO 2 -Minderung Technische Hinweise Energiepflanzen; Gülle und organische Reststoffe 4.950 m 3 /ha bzw. 3560 kg* 1kg Methan ersetzt ca. 1,4l Ottokraftstoff 0,90 EUR/kg keine Angaben Bio-Methan kommt ohne Anpassung in Erdgasfahrzeugen zum Einsatz * Grundlage: Flächenertrag von Mais 45 [t/ha*a]; Biogasausbeute 190 [m³/t]; Methangehalt 55 % Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Eifel
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Steuerungsgruppe Kompetenznetzwerk Nachwachsende Rohstoffe in Rheinland-Pfalz IfaS (FH Trier) TSB FH Bingen LWK RLP Agroscience DLR s Umwelt- Campus Beratungszentrum MWVLW PFI Pirmasens LUFA Speyer BWV Rhld.- Nassau BWV Süd MBWJK MUFV
Netzwerk Nahwärme und Energiemix Umsetzung der Handlungsfelder des Strategiepapiers für die Entwicklung der ländlichen Räume in Rheinland-Pfalz vom MWVLW Auftakttreffen: 09.09.2008 Teilnehmer: aus allen Bereichen der regenerativen Energien Energieunternehmen Landkreise und Gemeinden Genehmigungsbehörden
Projekt Rubin (Ende 2007): Interregionale Strategie zum zielgerichteten und nachhaltigen Einsatz von Biomasse in der Großregion Lothringen Luxemburg Rheinland-Pfalz Saarland Ziel des Projektes: Vernetzung von Biomasseakteuren in der Großregion die Initiierung und Unterstützung (grenzüberschreitender) Bioenergie-Vorhaben Entwicklung neuer strategischer Ansätze für dieses Zielgebiet.
Morbacher Energielandschaft: Photovoltaikanlage 3.072 Modulen auf einer Flächen von 3.490,6m² Nennleistung: 489,91 kwp Ertrag: 455.000 kwh/a Eine Erweiterung der Anlage um weitere 7.000m² ist vorgesehen.
Windkraft in der Morbacher Energielandschaft 14 Windkraftanlagen je 2 MW (28 MW gesamt) jährlich rund 40 bis 45 Millionen kwh elektrisch In der verbandsfreien Gemeinde Morbach wurde die Idee des Bürgerwindparks realisiert. So wurde ein Windrad komplett durch Einwohner der Gemeinde Morbach finanziert. Durch die EEG-Vergütung erhalten die Bürger damit jährlich einen Anteil an den Gewinnen des Windparks.
Biogasanlage: geplant 500 kw elektrischer Leistung und 700 kw Wärmeleistung derzeit: 300 kw 1.600 t Mais 2.250 t Gras 2.000 t GPS Holzpelletierung: Quelle: IfaS, Juwi Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Eifel
Verschiedene LAGs in Rheinland-Pfalz planen Projekte mit erneuerbaren Energien: z.b.: - HHS Heizungen - Nahwärmekonzepte - Biomassehöfe - Öffentlichkeitsarbeit - Schulprojekte
Beispiele weitere Initiativen: Solarverein Trier Arbeitsgemeinschaft Wasserkraftwerke Rheinland-Pfalz und Saar e. V. Umweltzentrum HWK Trier Initiative Region Trier geplant: Netzwerk NaWaRo und Energieagentur Projekt Enerbiom: Produktion von Energiepflanzen in benachteiligten Regionen unter nachhaltigen Gesichtspunkten (Lothringen, Luxemburg, Ostbelgien, RLP) Beantragt: Bioenergieregion EIFEL (Wettbewerb der FNR)
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Eifel Gerichtsstraße 2-4 Tel.: 06561-9648-0 E-Mail:Herbert.von-Francken-Welz@dlr.rlp.de
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