Wie verändert die Energieversorgung der Zukunft die ... · 2 Inhalt 1. Hintergrund - Stand und...
Transcript of Wie verändert die Energieversorgung der Zukunft die ... · 2 Inhalt 1. Hintergrund - Stand und...
Deutsches BiomasseForschungsZentrum gemeinnützige GmbH, Torgauer Str. 116, D-04347 Leipzig, www.dbfz.de
Deutsches BiomasseForschungsZentrumGerman Biomass Research Centre
Wie verändert die Energieversorgung der Zukunft die Landnutzung?
Daniela Thrän, Jens Ponitka
Dresden, 06. November 2009
2
Inhalt
1. Hintergrund -
Stand und Ziele der Bioenergienutzung
2. Anforderungen an die Energieversorgung der Zukunft
•
Effiziente Nutzung•
Integrierte Konzepte
•
Neue Technologien•
Zielvorgaben
3. Auswirkungen auf die Landnutzung •
Nachhaltigkeit
•
Risiken•
Chancen
4. Schlussfolgerungen
3
Bioenergie ist das Rückgrat der erneuerbaren Energien
85% der erneuerbaren Energie basieren auf Biomasse
Hauptsächlich Wärme-
und Stromproduktion (90%)
Energiepflanzenanbau noch gering (30 Mio. ha in 2008)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
50%
World BR SE AT EU US F DEshar
e of
RE
on p
rim
ary
ener
gy d
eman
d 20
06
Geothermal energyWind / Solar / PVHydropowerBiomass
Sour
ces:
IEA
(200
8), B
MU
(200
8), E
IA (2
008)
, E
uros
tat(
2008
)
1. Hintergrund – Stand und Ziele - Rolle der Bioenergie -
4
1. Hintergrund – Stand und Ziele - Biomassennutzung in Deutschland -
In Deutschland wird gut die Hälfte des Potenzials genutzt (gleiches gilt für Europa)
0 200 400 600 800 1.000 1.200 1.400 1.600[PJ/a]
GegenwärtigerBrennstoffeinsatz
InländischesBrennstoffpotenzial
Inland Importe
Wärme
Wald(rest)holzIndustrie-rest-/Alt-
holzStrohSubs-
trateEnergiepflanzen (min/max)
Brennstoffpotenzial und Brennstoffnutzung DE 2007/2008 in PJ/a
0 200 400 600 800 1.000 1.200 1.400 1.600[PJ/a]
GegenwärtigerBrennstoffeinsatz
Inland
Wärme BiokraftstoffeStrom(H)KW Biogas/Pöl.
Wald(rest)holzIndustrie-rest-/Alt-
holzStrohSubs-
trateEnergiepflanzen (min/max)
Brennstoffherkunft
DB
FZ 2
009
5
1. Hintergrund – Stand und Ziele - Entwicklung Stromerzeugung Deutschland -
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009*
Anl
agen
best
and
[-]
0
200
400
600
800
1000
1200
Inst
allie
rte
elek
tris
che
Leis
tung
[MW
el]
Anlagenbestand > 5 MWelAnlagenbestand 0,5 - 5 MWelAnlagenbestand ≤ 0,5 MWelInstallierte Leistung [MWel]
Quelle: DBFZ, Stand September 2009; *
= Prognose
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009*
Anl
agen
zahl
[-]
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Inst
allie
rte
elek
tris
che
Leis
tung
[M
Wel
]
Größer 500 kWel
Größer 70 bis 500 kWel
Bis 70 kWel
install. el.Leistung [MWel]
BiogasanlagenBiomasse(heiz)kraftwerke
Weiterer Anlagenausbau durch Anreize (kleinere Biogasanlagen, Nutzung von Reststoffen wie Stroh und Landschaftspflegeholz) im EEG (2009). Anlagenbestand von Pflanzenöl-BHKW
ist seit 2007 rückläufig. Ölpreis und
Agrarpreise sind von entscheidender Bedeutung.
6
1. Hintergrund – Stand und Ziele - Anbauflächen Deutschland -
Weiterhin Steigende Tendenz des Anbaus nachwachsender Rohstoffe für die energetische Nutzung. Deutschlandweit könnte sich langfristig die Fläche für die Bioenergiebereitstellung mehr als Verdoppeln, auch vor dem
Hintergrund von Produktivitätssteigerung, Agrarmarktordnungen und sinkender Nahrungsmittelnachfrage (u.a. Bevölkerungsrückgang in Sachsen).
Quelle: FNR (2009), Oehme
(2008), Stat. Landesamt Sachsen (2008)
7
1. Hintergrund – Stand und Ziele - Situation Sachsen -
Quelle: Grunert/LfULG
(2009); SMUL (2009); Biogas-Fachgespräch, Hr. Kübler (11/2009)
Verstärkter Anteil des in Sachsen aus erneuerbaren Energien erzeugten Stroms am Stromverbrauch von 3,3% (1999) auf 13,9% (2007). Ebenfalls deutlicher Trend der Zunahme der Anbauflächen für nachwachsende Rohstoffe (2007: ca. 125.000 ha von 1 Mio. ha LF). Anfang 2009 waren in Sachsen ~
120 Biogasanlagen in Betrieb, aktuell 162 Anlagen (56,5 MW).
Zur Aufbereitung und Einspeisung von Biomethan in Deutschland sind ~20 Anlagen in Betrieb. In Sachsen ist
1 Anlage
(5 MW) in Bau
und 6 weitere
Anlagen sind
in Planung.
Anbauflächen nachwachsender Rohstoffe
8
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
160000
1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Anb
au in
ha
1. Hintergrund – Stand und Ziele - Rapsanbau Sachsen -
Datenquelle: Statistisches Landesamt Sachsen (2009)
Trend?
Raps wurde in der Vergangenheit zunehmend (Nahrungsmittelindustrie, stoffliche+energetische
Nutzung) angebaut (2008: ~
130.000 ha).
Die zukünftige Entwicklung ist jedoch schwer abzuschätzen (Komplexe Rahmenbedingungen für Biokraftstoffe).
9
1. Hintergrund – Stand und Ziele - Biokraftstoffe -
Biodiesel (2009)
Ölsaatenverarbeitung
Bioethanol (2009)
Quelle: DBFZ-Projekt
„Monitoring
Biokraftstoffsektor“
2009, SMUL (2007)
•
wenige und verhältnismäßig kleine Anlagen zur Biokraftstoffproduktion
•
Ölmühle Riesa mit 350.000 t/a Produktionskapazität, Zukunft dezentraler Ölmühlen ungewiss
•
Choren Industries GmbH/Freiberg: Pilotanlage für Biokraftstoffe der 2. Generation
10
2. Energieversorgung der Zukunft - Effiziente Nutzung -
Quelle: BMU (2008, 2009)
Nach der Leitstudie (2008) wird in den kommenden Jahren eine Verringerung des Primärenergiebedarfs erwartet. Wesentlich wird das Ziel erreicht durch höhere Primärenergieproduktivität, Ausbau KWK und Effizienzsteigerung im Strombereich.
11
2. Energieversorgung der Zukunft - Integrierte Konzepte: Dezentralität -
stark steigende Energienachfrage stark steigende
EnergienachfrageEndlichkeit
fossiler Energieträger
Endlichkeit fossiler
EnergieträgerVersorgungs-
sicherheit Versorgungs-
sicherheit KlimaschutzKlimaschutz
Erneuerbare Energien(Nutzung vor Ort, kurze Transport- und Übertragungswege, lokale Versorgung,
Erwerbsquellen)
Erneuerbare Energien(Nutzung vor Ort, kurze Transport- und Übertragungswege, lokale Versorgung,
Erwerbsquellen)
Effizienz (KWK)
Effizienz (KWK)
Dezentrale Energieversorgung gewinnt global an Bedeutung:
Trends?
Schlüsseltechnologien und Märkte?
Steuerung?
12
2. Energieversorgung der Zukunft - Integrierte Konzepte: Biomethan + Bio-SNG -
Quelle: DBFZ, 2008 (Fotos: IE/DBFZ, REPOTEC)
Biogas und Bio-SNG
sind zwei Optionen der Bereitstellung von Biomethan (Einspeisung, „Mikro-Gasnetze“, mobile Anwendungen). Die Konzepte ergänzen sich aufgrund unterschiedlicher Rohstoffbasis und Anlagengrößen. Standortangepasste, integrierte Konzepte ermöglichen hohe Nutzungsgrade durch Kraft-Wärme-Kopplung und Polygeneration. Hocheffiziente Anwendungen zur Strom/Wärme-, Biomethan-
und
Biokraftstofferzeugung sind dann möglich.
13
heutezukünftig
2. Energieversorgung der Zukunft - Neue Technologien -
Heutige Technologien sind jung und teilweise unreif. Technologiefortschritte (u.a. Energiepflanzenzüchtung, Biogasgewinnung) werden erwartet. Die gezielte Aufbereitung und Verwertung der Nebenprodukte und Rückstände bietet Kosten-
und Umweltvorteile. Zukunftstechnologien basieren vielfach
auf holzartigen Biomassen und sind nennenswert erst nach 2020 verfügbar. Quelle: DBFZ
14
2. Energieversorgung der Zukunft - Rohstoffbedarf aus der Landschaft -
Biogas Nutzung von Lignozellulose
VorteilLandwirtschaftsnahe Produktion (dezentral)Nährstoffkreisläufe
VorteilLager-
und Transportfähigkeit
Dezentrale Distribution (Biomassehöfe)Große Produktpalette
RohstoffeAnnuelle
Energiepflanzen
Grasschnitt
RohstoffeHolzStroh
Fotos: www.agrowood.de
15
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
Holznutzung Aufkommen
2020
Hol
znut
zung
/-auf
kom
men
[PJ/
a]
Waldholz Rinde Sägenebenprodukte Altholzsonst. Holz LP-Holz Deckungslücke stofflichScheitholzfeuerungen Pelletfeuerungen Hackschnitzelfeuerungen (Heiz-)KraftwerkeKraftstoffe
2. Energieversorgung der Zukunft - Konkurrenzen um Holz -
Die zunehmende Holznachfrage im Energiebereich wirkt auch auf die Angebotssituation für die stoffliche Holznutzung; der Ölpreis ist von entscheidender Bedeutung. Künftige Engpässe könnten u.a. durch den gezielten Anbau von holzartigen Biomassen entschärft werden.
Quelle: Projekt „Nutzungskonkurrenzen“
(2007 –
2010), gefördert vom
16
Die Nutzung von Bioenergie verfolgt unterschiedliche Ziele:
Klima-
und Ressourcenschutz (IEKP)
Versorgungssicherheit
Biodiversität, Lokaler Umweltschutz
Armutsbekämpfung
Entwicklung ländlicher Räume
Exportinteressen (Rohstoffe / Technologien)
2. Energieversorgung der Zukunft - Zielvorgaben der Bioenergie -
Aus den Zielen ergeben sich Zielkonflikte für den Ausbau:Energieformen
Technologien
Rohstoffe
Vor allem Biotreibstoffe, da keine Technologie-
und Rohstoffalternativen verfügbar,
stellen weltweit einen neuen Rohstoff-Faktor dar und nur in
ausgewählten Ländern einen Meilenstein für den Klimaschutz. Kraftstoffziele beeinflussen die Landnutzung umfassend (ambitionierte Ziele, sensible
Rohstoffbasis, Nutzbarkeit globaler Infrastrukturen für den Handel)
17
3. Auswirkung auf die Landnutzung - Ansatzpunkte nachhaltiger
Bioenergienutzung -
Biomasseanbau
Biomasse Ebene 2
Forderung nach Energieeffizienz-
Landnutzung
Biomassekonversion
Fläche
Bioenergie
Bioenergie-träger
Ebene 1
Ebene 3
Ebene 4
Etablierung geeigneter Landnutzungspolitiken
Anforderungen an die Anbau-bedingungen für Energiepflanzen
Qualitätsstandards für Energie-träger und Konversion
Nutzung von Bioenergie
Ackerfläche vs. Indigene Wälder
Nahrungsmittel vs. stoffl. Nutzung vs. Bioenergie
Wärme vs. Strom vs. Kraftstoff
Fossile Energien vs. Erneuerbare Energien vs. Effizienz
Biomasseanbau
Biomasse Ebene 2
Forderung nach Energieeffizienz-
Landnutzung
Biomassekonversion
Fläche
Bioenergie
Bioenergie-träger
Ebene 1
Ebene 3
Ebene 4
Etablierung geeigneter Landnutzungspolitiken
Anforderungen an die Anbau-bedingungen für Energiepflanzen
Qualitätsstandards für Energie-träger und Konversion
Nutzung von Bioenergie
Ackerfläche vs. Indigene Wälder
Nahrungsmittel vs. stoffl. Nutzung vs. Bioenergie
Wärme vs. Strom vs. Kraftstoff
Fossile Energien vs. Erneuerbare Energien vs. Effizienz
Entlang der gesamten Bioenergieproduktionskette müssen geeignete Anforderungen und Standards für eine nachhaltige Produktion entwickelt und implementiert werden. Umwelt und soziale Aspekte spielen eine wesentliche Rolle.
18
3. Auswirkung auf die Landnutzung - Landnutzung Sachsen -
Die Welt ist bunt: Biotoptypen und Landnutzung
Quelle: SMUL (2008)
Trends in Sachsen:Bioenergie
Zunahme der Anbauflächen für nachwachsende Rohstoffe (2007: 125.000 ha)
Andere Treiber
Abnahme Landwirtschaftsfläche
Zunahme der Siedlungs-
und Verkehrsfläche (2008: 6,9 ha/d)
Zunahme der Waldfläche seit 1997
Mit welchen Änderungen ist zukünftig zu rechnen?
19
3. Auswirkung auf die Landnutzung - Biokraftstoffe -
Quelle: DBFZ-Projekt
„Monitoring
Biokraftstoffsektor“
2009, SMUL (2007)
Aussichten für BiokraftstoffeDeutliche Zuwächse deutschlandweit bei der Produktion von Biodiesel
(Verdoppelung zwischen 2005 und 2008) und Bioethanol (mehr als Verdreifachung zw. 2005 und 2008), bei geringer Auslastung der Produktionskapazitäten. Seit 2008 Einbruch der Nutzung von Pflanzenöl als Reinkraftstoff (höhere Besteuerung und hohe Weltmarktpreise)
Rahmenbedingungen:•
Biokraftstoffquotengesetz (2006): 8% in 2015, Steuerentlastung
•
IEKP (THG-Minderung, nachhaltige Bewirtschaftung)•
Biomasseaktionsplan (2009): Biokraftstoffanteil 2020 soll am
Gesamtkraftstoffverbrauch eine Netto-THG-Minderung
von 7
% (12% Biokraftstoffanteil); Förderung von Biomethan und hydrierten Pflanzenölen als Kraftstoff; Förderung nur, wenn THG-Minderung
von 35% (50% ab 2017)
gegenüber fossilen Kraftstoffen erreicht wird•
Änderung der Biokraftstoffquoten (6,25% ab 2010)
Unklare zukünftige Entwicklung (Produktion, Importe) durch volatile Preise für Agrarrohstoffe und Produktpreise und unsichere Rahmenbedingungen
20
3. Auswirkung auf die Landnutzung - mögliche Risiken -
International: Abholzung tropischer Regenwälder, Palmöl (Malaysia), Zuckerrohr (Brasilien), Biokraftstoffimporte: Umwelt-
und Sozialstandards!
Zunahme der Flächen für den Energiepflanzenanbau:
Trockenlegung von Mooren (CO2
), Grünlandumbruch (aber: Grünlanderhaltungsgebot, Umbruchsbeschränkungen)
Nutzungsdruck auf Naturschutzflächen (Agrarumweltmaßnahmen)
Verengung der Fruchtfolgen (Mais, Raps) mit Verlust an Kulturartenvielfalt
Änderung Fruchtartenspektren (Marktsituation, Klimawandel)
Änderung des Anbaus und der Bestandesführung (Intensivierung vs. Ökologisierung)
Akzeptanzprobleme
Landschaftsbild (Sichtachsen, Bioenergie-Anlagen)
Foto: Ponitka
21
3. Auswirkung auf die Landnutzung - Chancen -
Vielgestaltige Energiefruchtfolgen zur Bereitstellung von Biogasrohstoffen
Pflanzenzüchtung, Ertragssteigerung
Kurzumtriebsplantagen, Agro-Forstsysteme, Alley-Cropping(lignozellulosehaltige
Rohstoffe)
Abfall-
und Reststoffnutzung (Stroh)
Quelle: Röhricht (2009), SMUL (2006)KUP
22
Bioenergie wird bereits vielfältig genutzt und dynamisch ausgebaut
Teilweise vollzieht sich der Ausbau aufgrund von Marktbedingungen (z.B. Wärme / Zugang zu Energie in Schwellenländern)
Künftig kann der Anbau von Biogassubstraten und Kurzumtriebsholz die Landschaft prägen (und bereichern) –
Raps gewinnt eher im Nahrungs-
mittelbereich
an Bedeutung
ABER: Komplexes Gesamtsystem mit vielen Akteuren und Schnittstellen (Landwirtschaft, Abfallwirtschaft, Energiewirtschaft etc.) bedarf geeigneter Gestaltung:•
Umfassende Erschließung verfügbarer Roh-
und Reststoffe
•
Qualitätsanforderungen entlang der gesamten Kette (v.a. Ressourcennutzung und Klimagasemissionen)
•
Fortschreitende Bioenergiestrategie•
Enge Verzahnung mit agrarpolitischen Instrumenten (v.a. Synergien mit der Nahrungsmittelproduktion, Nachhaltigkeitsforderungen für die gesamte landwirtschaftliche Produktion)
Mit der EU Direktive für EE wurde ein wichtiger Grundstein für die nach- haltige
Bioenergienutzung gelegt weitere Steuerung ist notwendig
4. Schlussfolgerungen
23
Deutsches BiomasseForschungsZentrumgemeinnützige GmbH
Torgauer
Straße 11604347 LeipzigGermany
Ansprechpartner:Dr.-Ing. Daniela Thrä[email protected]. +49(0)341 -
2434 -
435
Fax +49(0)341 -
2434 -
133www.dbfz.de
Vielen Dank fVielen Dank füür Ihre Aufmerksamkeitr Ihre Aufmerksamkeit