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NachhaltigeBiomasse
Nachhaltige energetische Nutzungvon Biomasse:
Nationale Potenziale und regionaleUmsetzung
Uwe R. FritscheKoordinator Bereich Energie & Klimaschutz
Öko-Institut, Büro Darmstadt
Beitrag zum 2. Aachener Anwenderforum „Bioenergie – Nutzung in Stadt und Region“,
Eurosolar, 27.-28. April 2005
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NachhaltigeBiomasse
Gutachten Naturschutz
Gutachten Kostendaten
ForschungspartnerForschungspartner
Institut für Energetik und Umwelt
Institut für Energie- und Umweltforschung
Institut für ZukunftsEnergieSysteme
Technische Universität Braunschweig
Fraunhofer Institut UMSICHT
Technische Universität München
gefördert vom
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NachhaltigeBiomasse
Vier Fragen zur Biomasse:
1. Wie sinnvoll nutzbar (Technologien) ?
2. Wie viel nachhaltig verfügbar (Potenziale)
3. Wann nutzbar, welche Effekte (Szenarien) ?
4. Wie umsetzen (Politik) ?
Projekt gibt Antworten für Deutschland.
ÜberblickÜberblickw
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o.de
NachhaltigeBiomasseSystemgrenzenSystemgrenzen
EnergiewirtschaftEnergiewirtschaftEnergiewirtschaft
Lebensmittel-industrie
Holz-, Papier-Pappe-,Möbel-
Industrie
Forstwirtschaft
biogene Fraktionen ausder Abfallwirtschaft
inkl. Haus-/Gewerbemüll
aufbereitete Bioenergie-Stoffströme
energetisch nutzbarebiogene Stoffströme
Biogas aus G
ülle + Kosubstraten, G
etreide-R
eststroh, Grasschnitt, A
nbaubiomasse
Rest- und Schw
achholz: Hackschnitzel, Pellets
Sägespäne,Hackschnitzel,
Pellets
Biogas ausAbwasserreinigung und
Kosubstraten, festeBiobrennstoffe
Deponie- und Klärgas,Biogas aus org. Fraktion,
Klärschlamm, Altholz
Landwirtschaft
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NachhaltigeBiomasseStoffstromanalyseStoffstromanalyse
Erdöl, Ergas, Kohle, Uran, Erneuerbare
(o. Biomasse )
Feuchtgut, KUP,
Miscanthus , Raps,
Weizen ...
Umwandlung : Fermenter , Vergaser ,
Pelletierung usw .
Kraftwerke , KWK-Systeme , Kessel ,
Heizung usw.
Bio-Kraft/Heizkraftwerke , Bio-Heizungen, Bio-Kraftstoffe
Deponie- und Klärgas,
Biomüll, Gülle, Zoomasse
Restholz ,Reststroh
Umwandlung : Aufbereitung ,
Raffinerie usw .
Transport : Zug, Lkw...
Mod
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f lüss
e
Energiebedarf : Strom, Wärme,
Kraftstoffe
Nachfrage -seite
Angebots -seite
Herstellung Anlagen
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NachhaltigeBiomasse
direkt indirekt*Prozess
Nutzung
Transport
Aufbereitung,Verarbeitung
Transport
Anbau/Ernte
Modellierung in GEMIS 4.2
BeschäftigungsbilanzBeschäftigungsbilanz
* = über Investitionskosten; Betriebskosten vernachlässigt
Herstellung Prozesse
IOT Stat. Bundesamt
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NachhaltigeBiomasse
Stoffstrom-Datenbank GEMISStoffstrom-Datenbank GEMIS
Energie Rohstoffe Transport
Prozesse &Lebenswege
TechnologiedatenUmweltdatenKostendatenBeschäftigteMetadaten
TechnologievergleicheAuswahl Zukunftstechnologien für Szenarien
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NachhaltigeBiomasse
• Ergebnisbeispiele zur Technologieanalyse(Kosten, Beschäftigte, Emissionen) für dieJahre 2010 und 2030
• technologiespezifische Lernkurveneinbezogen (Investitionskosten, Effizienz,Emissionen)
• Mehr ökobilanzielle Daten für Strom,Wärme + Kraftstoffe über GEMIS verfügbar
Biomasse-TechnologienBiomasse-Technologien
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NachhaltigeBiomasseStrom aus BiogasStrom aus Biogas
Kosten-2010 2030 Beschäft. CO2-Äq. SO2-Äq.
c/kWh el Pers./TWh el
fossile Referenzsysteme
Gas-GuD-KW 4,9 5,7 79 420 0,4
Importkohle-KW 5,0 4,4 142 913 1,4
Biogas
R+S-300-BHKW-25 14,0 10,0 1.468 -329 1,5
R+S-300-BHKW-100 12,7 8,6 1.476 -269 1,4
R+S-300-BHKW-200 11,0 7,6 1.186 -296 1,4
R+S-1500-BHKW-200 7,8 5,5 746 -317 1,4
R+S-1500-BHKW-500 6,9 4,5 642 -241 1,3
R+S-1500-BHKW-1000 6,6 4,6 585 -212 1,2
nur-Biomüll-1500-BHKW-500 8,1 5,9 522 -372 0,7
nur-Gülle-1500-BHKW-500 9,6 8,1 898 -240 1,1
BuL-4000-BHKW-500 3,5 2,0 539 -339 0,6
RuM-1500-BHKW-500 18,5 15,2 518 -187 1,9
RuM-öko-1500-BHKW-500 24,0 19,9 920 -233 1,2
Feuchtgut-BHKW-500 10,2 7,7 5.233 -182 1,6
g/kWh el
Angaben für 7% Kapitalzins (real), KWK-Systeme inkl. Wärmegutschrift
Biogasanlagen ohne Bonus für reduzierte CH4/N2O-Emissionen der Gülle
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NachhaltigeBiomasse
Kosten 2010 2030 Beschäft. CO2-Äq. SO2-Äq.
Brennstoff/System Pers./TWh th
Erdgas 10 kW 10,2 11,4 266 296 0,36Heizöl 10 kW 10,6 11,2 333 383 0,42
Restholz
HS-Hzg 10 kW 7,6 7,5 378 29 0,49
HS-Hzg 50 kW 6,1 6,1 289 29 0,48
Holz-Pellet-Hzg 10 kW 11,3 11,5 446 34 0,44
Holz-Pellet-Hzg 50 kW 10,9 11,1 420 33 0,43
Holz-Pellet-HW 0,5 MW + Netz 8,3 8,7 796 40 0,43
HS-HW 1 MW mit Netz 5,3 5,3 340 33 0,44
HS-HW 5 MW mit Netz 5,4 4,8 358 32 0,42
Stroh/GetreideStroh-Vergaser-Hzg 5,9 6,0 410 10 0,62
Stroh-Ballen HW 7,7 7,7 350 32 0,77
Getreide-Hzg 12,4 12,4 780 145 1,82
KUP-Pappel/Miscanthus
KUP-Pellet-Hzg 10 kW 13,7 14,1 1.322 56 0,59
KUP-Pellet-Hzg 50 kW 13,2 13,7 1.277 55 0,58
KUP-Pellet-HW 0,5 MW + Netz 10,8 11,4 1.728 64 0,60
KUP-HW 1 MW mit Netz 6,9 7,1 1.275 52 0,58
KUP-HW 5 MW mit Netz 6,7 7,0 1.272 50 0,57
Miscanthus-HW 1 MW + Netz 6,4 6,6 413 53 1,47
Miscanthus-HW 5 MW + Netz 7,0 7,3 430 47 1,03
HS= Hackschnitzel; Hzg= Heizung; HW= Heizwerk; KUP= Kurzumtriebsplantage
c/kWh th g/kWh th
Bio-Wärme (ohne KWK)Bio-Wärme (ohne KWK)
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NachhaltigeBiomasse
• Stoffstrommodell für Szenarien künftigerBiomassenutzung inkl. Potenziale
darausabgeleitet
• Handlungsempfehlungen zur verstärktenenergetischen Biomassenutzung
Mehr als Technik: SzenarienMehr als Technik: Szenarienw
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o.de
NachhaltigeBiomasse
• Modellgestützte Analyse für das Potenzialaus Land- und Forstwirtschaft(Reststoffe & Anbau, Waldrest-, Schwachholz, Stroh)
• Einzelanalysen für biogene Abfälle(Altholz, Industrierestholz, Deponie-/Klärgas,Klärschlamm, Biomüll)
• Einbeziehung externer GrößenNaturschutz- und Umwelt-RestriktionenBevölkerungsdynamik
Biomasse-PotenzialeBiomasse-Potenziale
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NachhaltigeBiomassePotenziale Bio-ReststoffePotenziale Bio-Reststoffe
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100
200
300
400
500
600
700
2000-
REF
2000-
UMW
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BIO
2010-
REF
2010-
UMW
2010-
BIO
2020-
REF
2020-
UMW
2020-
BIO
2030-
REF
2030-
UMW
2030-
BIO
En
erg
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le a
us B
iom
asse-R
ests
toff
en
, P
J/a
Wald- und Industrieholz Abfall- und Altholz Klärschlamm, Zoomasse Stroh Biogas Deponie- und Klärgas
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NachhaltigeBiomasseSzenarien: Bio-AnbauSzenarien: Bio-Anbau
• Referenz (REF)wie Enquete; Trendfortschreibung + Atomausstieg
• Umwelt (UMW)Effizienzsteigerung, ökologische und Naturschutz-Restriktionen für Biopotenziale
• Biomasse (BIO)wie UMW aber weniger Potenzialrestriktionen;maximales nachhaltiges Biomasse-Angebot
• Nachhaltig (NH)Mix aus UMW + BIO, Beschäftigung wichtig
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NachhaltigeBiomasseSzenario-AnnahmenSzenario-Annahmen
• UMW, BIO und NH jeweils 20% Ökoanbaufür Lebensmittel (30% bis 2030)
• Entwicklung bei Bevölkerung,Nahrungsmittel, Landwirtschaft (Erträge,Im- und Export)
• Flächenverzehr durch Siedlung + Verkehr
• Flächen für Naturschutz + ökologischeRestriktionen (Waldrestholz, Stroh)variieren
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NachhaltigeBiomasseErmittlung FlächenpotenzialErmittlung Flächenpotenzial
-Bevölkerung-Nachfrage
LebensmittelNachfrage:
für Energie-pflanzenbau
Flächen-potenzial
-Flächen-verbrauch
-Kompensation-Naturschutz
Abzüge
-Flächen- bedarf
Modelle:HEKTOR,AUGIAS & co.
Potenzial für Reststoffe:Gülle, Getreidestroh, ZR+K-Kraut
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NachhaltigeBiomassePotenziale Bio-AnbauPotenziale Bio-Anbau
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
2010 2020 2030
Bio
ma
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e P
rim
äre
ne
rgie
in
PJ
/aUMWELT BIOMASSE
(Daten für Anbau-Modell-Mix; Szenarien variierenAnbau)
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NachhaltigeBiomasseNachhaltige PotenzialeNachhaltige Potenziale
88 % direkt ausLand und Forst
250 PJ
1450 PJ 250 PJ
Summe: rund 2000 PJ Primärenergie !
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NachhaltigeBiomasseSzenarien: PrimärenergieSzenarien: Primärenergie
Angaben inkl. Auslandsanteile (Vorketten)Primärenergie von RE über Wirkungsgradansatz
-
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
16.000
18.000
2000
RE
F
UM
W
BIO NH
RE
F
UM
W
BIO NH
RE
F
UM
W
BIO NH
Pri
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nerg
ie in
PJ/a
Biomasse
Regenerative o. Bio
Erdgas
Erdöl
Braunkohle
Steinkohle
Uran
2010 2020 2030
Effi-zienz!
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NachhaltigeBiomasseNachhaltige BioenergieNachhaltige Bioenergie
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
2000 2010 2020 2030
PJ
P
rim
äre
ne
rgie
Weizen, Mais-GP
Ölpflanzen
KUP-Holz, Miscanthus
Feuchtgut (Biogas)
sonstige Reststoffe
Org. Hausmüll + Gülle
Stroh
Altholz
Restholz (Wald, Industrie)
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NachhaltigeBiomasseEmpfehlungen (1)Empfehlungen (1)
• Nachhaltige energetische Biomassenutzung mitUmwelt- und Naturschutz vereinbar (Synergien)
• EEG: Bonus für innovative Verfahren + reineBiomasse wichtig; für NaWaRo wenig Anreiz
• Wärme: Förderung Netze, Beteiligung Gas-VU;Heizöl-Handel: Pellets !
• Energiepflanzen: Anreize für Mehrjährige (insb.Erosionsschutz); Umsetzung Naturschutz: Länder !
• Verkehr: BtL interessant, Daten unsicher,Potenzial begrenzt; Biogas berücksichtigen(Einspeisung, GtL); Steuerbefreiung langfristigreduzierbar
• Prüfen: nachhaltige Importe (EU-25; Brasilien…)
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NachhaltigeBiomasseMehr InformationenMehr Informationen
• Broschüre, Infoblätter,Endbericht undSoftware kostenlos imInternet unterwww.oeko.de/service/bio
• Endbericht als Buch mitCDROM bei BMU!
Bioenergie-Technikdaten (Umwelt, Kosten) unterwww.probas.umweltbundesamt.de
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NachhaltigeBiomasse
Projekt „BioRegio“: Strategien zur nachhaltigen energetischen
Nutzung von Biomasse in ausgwähltenModellregionen
Institut für Energetik und Umwelt gGmbH, Leipzig
Fraunhofer Institut UMSICHT, Oberhausen
gefördert durch
Öko-Institut Freiburg / Darmstadt / Berlin
Institut für ZukunftsEnergieSysteme,Saarbrücken - Federführung -
Institut für angewandtes Stoffstrommanagement,Birkenfeld
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NachhaltigeBiomasseRegionen in Regionen in BioRegioBioRegio
Region 3:Emscher-Lippe
Region 1:Naturpark Saar-Hunsrück
Region 2:Südlicher Oberrhein
Region 4:Rügen, Ost-vorpommern (inkl. Usedom),Greifswald
Region 5:Mittelsachsen
Region 6:Kiel-Eckernförde-Rendsburg-NeumünsterKERN (Planung)
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NachhaltigeBiomasseZielausrichtung Zielausrichtung BioRegioBioRegio
Anpassung Werkzeuge für regionale Anwen-dungen ( Akteure, Entscheidungsträger)
Erweiterung um regionale Wertschöpfung
Ermittlung regionaler Potenziale von Biomasse
Regionale Biomasse–Nutzungsstrategien unterBerücksichtigung innovativer Technologien Umsetzung von „Leuchtturm“-Projekten
Übertragbarkeit methodischer und strategischerAbläufe auf andere Regionen
Kooperation international (Baltic21, FR/CH…
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NachhaltigeBiomasseMehr InformationenMehr Informationen
• Infoblatt
• Daten zu Regionen,Partnern usw.
• monatliches update
• Berichte undVeranstaltungen
…im Internet unter www.bioregio.info
