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o.d e
Wie viel Bioenergie können wir produzieren (ohne die Umwelt zu
schädigen)?
Beitrag zur BfN-Sommerakademie am 17. Juli 2007, Insel Vilm
Uwe R. FritscheKoordinator Bereich Energie & Klimaschutz
Öko-Institut e.V. (Institut für angewandte Ökologie), Büro Darmstadt
o.d e
private, non-profit Umweltforschungseinrichtung, gegründet1977; 110 MitarbeiterInnen; lokale bis globale Arbeit
Öko-Institut
Forschungsbereiche
Energie & Klimaschutz
Infrastruktur & Unternehmen
Nukleartechnik &Anlagensicherheit
Produkte & Stoffströme
Umweltrecht & Governance
Freiburg OfficeDarmstadt Office
Berlin Office
o.d eForschungspartner zu Bio
Institut für Energetik und Umwelt
Institut für Energie- und Umweltforschung
Institut für ZukunftsEnergieSysteme
Technische Universität Braunschweig
Fraunhofer Institut UMSICHT
Technische Universität München
gefördert vom
o.d eSystemgrenzen
o.d eStoffstromanalyse
Herstellung Anlagen
Nachfrage-seite
Angebots-seite
Mod
ellie
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Ric
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und
Ener
gief
lüss
e
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
ellie
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ergi
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sse
Energiebedarf: Strom, Wärme,
Kraftstoffe
Nachfrage-seite
Angebots-seite
o.d ePotenziale Bio-Reststoffe
0
100
200
300
400
500
600
700
2000-REF
2000-UMW
2000-BIO
2010-REF
2010-UMW
2010-BIO
2020-REF
2020-UMW
2020-BIO
2030-REF
2030-UMW
2030-BIO
Ener
giep
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-Res
tsto
ffen,
PJ/
a
Wald- und Industrieholz Abfall- und Altholz Klärschlamm, Zoomasse Stroh Biogas Deponie- und Klärgas
o.d eNachhaltiges 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
o.d eNaturschutz & Bioenergie
o.d e
Nachhaltige Potenziale
88 % direkt aus Land und Forst
250 PJ
1450 PJ 250 PJ
o.d eNachhaltige Bioenergie
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
Prim
ären
ergi
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PJ/
a
BiomasseRegenerative o. BioErdgasErdölBraunkohleSteinkohleUran
2010 2020 2030
Effi-zienz!
o.d eBioenergie: Gewinner
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
2000 2010 2020 2030
PJ P
rimär
ener
gie
Weizen, Mais-GP
Ölpflanzen
KUP-Holz, Miscanthus
Feuchtgut (Biogas)
sonstige Reststoffe
Org. Hausmüll + Gülle
Stroh
Altholz
Restholz (Wald, Industrie)
o.d eEU Bioenergie (Anbau)
0
20
40
60
80
100
120
140
2010 2020 2030
Prim
ary
bioe
nerg
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Mto
e
SRC+per. gras
plants for biogas
plants forethanol+
cereals forethanol
oil plants
o.d e
0
20
40
60
80
100
120
140
2010 2020 2030
Prim
ary
pote
ntia
l, M
toe
sweet sorghumswitch-grassgiant reedreed canary grassmiscan-thusSRC willowSRC poplar2-culture red.2-culture opt.wheat whole planttriticale whole plantmaize whole plantbarley/ triticale cornwheat cornmaize cornsunflower seedsrape seeds
AnbaupotenzialAnbaupotenzial nachnach PflanzePflanze/System/System
EU Bioenergie (Anbau)
o.d e
Bioenergiepotenzial EU-25
0
50
100
150
200
250
300
350
2010 2020 2030
Prim
ären
ergi
e au
s B
iom
asse
, MtO
E
Additionalagriculturalpotential(DE, FR)
Additionalforestpotential
Landwirtschaft
Wald
Reststoffe
Effect of increasing
energy& carbon
prices
Umrechnung 1 Mio tOE = 41,9 PJ, dh. Abfälle = 4,2 EJ, Wald = 2 EJ, Anbau = 4 EJ
o.d eBio-Potenziale EU
Quelle: IE/BFH/ÖKO/UH 2005
Zum Vergleich: EEA-Studie für 2020: 9.500 PJ, für 2030: 12.500 Primärenergiebedarf DE ca. 14.000 PJ
o.d eEU Biomasse: Handel?
Quelle: IE/BFH/ÖKO/UH 2005
o.d eGlobale Bioenergie
Potential (EJ)
Main Assumptions and Remarks
Agricultural Residues
15–70 Potential depends on yield/product ratios, total agricultural land area, type of production system. Extensive production systems require leaving of residues to maintain soil fertility; intensive systems allow for higher rates of residue energy use.
Organic Wastes 5–50 Includes the organic fraction of MSW and waste wood. Strongly dependent on consumption, and as well as use for biomaterials.
Forest Residues 30–150 Figures include processing residues. Part is natural forest (reserves). The (sustainable) energy potential of world forests is unclear. Low range value based on sustainable forest management; high value reflects technical potential.
Energy Crops (agricultural land)
0–700 Potential land availability of 0–4 Gigahectares (Gha), Based on productivity of 8–12 dry tonne/ha/yr (higher yields are likely with better soil quality). If adaptation of intensive agricultural production systems is not feasible, bioenergy supply could be zero.
Energy Crops (marginal land)
60–150 Potential maximum land area of 1.7 Gha. Low productivity is 2–5 dry tonne/ha/yr. Could be low or zero due to poor economics.
Total 40–1,100 (250 –500)
Pessimistic scenario assumes no land for energy farming, only use of residues; optimistic scenario assumes intensive agriculture on better quality soils. ( ) = realistic for large-scale bioenergy use.
o.d e
Globale Energie
Region total renewables biomass hydro RE shareAfrica 21,5 10,8 10,5 0,3 50%Latin America 18,8 5,2 3,3 1,9 28%Asia 48,2 16,1 15,0 0,6 33%China 48,4 10,0 9,0 1,0 21%Non-OECD Europe 4,2 0,4 0,2 0,2 9%Former USSR 39,5 1,2 0,4 0,9 3%Middle East 16,3 0,1 0,0 0,1 1%OECD 223,3 12,7 6,8 4,4 6%World 420,3 56,6 45,2 9,3 13%
Primary Energy, in ExaJoules (EJ)
Global Resources (EJ/a) Current use Technical potential Eco-potentialHydro 10 50 20Biomass 45 >1000 100-500Solar 0.2 >1,600 200Wind 0.2 600 150Geothermal 1.2 >1,500 200Ocean - ? ?TOTAL 56.6 >4,000 ± 1000
o.d e
Global Pattern 2030
Source: IEA (2005)
= oil-export = oil & bio domestic = bio-export = bio domestic
o.d e
Nutzungskonkurrenz?
o.d e“Leakage” durch Bioenergie
Quelle: Präsentation Girard (GEF-STAP Workshop, Neu Delhi 2005)
Nahrung& Futter
Schutz-gebiete, Korridore
Biodiversitäts-verlust?
Natürliche Habitate,Wälder etc.
Abholzung, Vernichtung?
Energiepflanzen& Plantagen
Konkurrenz
„ungenutzt“(marginal, devastiert)
o.d e
Biofuels: Preis-FeedbackAnteile von Biokraftstoffen (Diesel + Benzin)
IMPACT Dec. 2006 Ergebnisse zu relativen Preisänderungen für feedstocks (im Vergleich zu non-biofuel baseline)
Quelle: www.ifpri.org
o.d eNachhaltiger Anbau?
Jatropha-Setzling alsdezentral-rurale Option: Beschäftigungsintensiv, medium outputaber auch low-input und karstflächen-geeignet
Zuckerrohrplantagen im Staat Sao Paulo in Brasiien:Großflächiges Hochertragssystem, mehrjährig.
o.d eNachhaltiger Anbau?
Manuelle Zuckerrohr-Ernte in Brasilien
„High precision farming“ + GPS-gestützt Soja-Ernte in Brasilien
o.d eDie G8 meint dazu:
o.d e
• global/international: – „Guidance“-Papier von UN-Energy für CSD-15– Nachhaltigkeitskriterien EU sowie BE/NL/UK;
G8-GBEP; UNEP + GEF– FAO-Studie „Biofuels and Food Security“– Bioenergie und CBD (COP 2008 in DE!) sowie
CCD (Erosion, Marginalflächen…)
• national:– Nachhaltigkeitsstandards Biokraftstoffe (BMELV +
UBA/BMU); EEG; ökol. Opt. Biogas (BMU)– Projekt zu Naturschutzstandards RE (BfN/BMU)– Studien zu GVO und NaWaRo (TAB + BfN)
Perspektiven
o.d eSchlussfolgerungen• Biomassepotentiale hoch trotz ökologischer
Restriktionen (in DE und EU)
• „Ligno“-Ethanol + Biomethan früher als BtL
• Importe (BY, RU, UA + Entwicklungsländer) nur mit Nachhaltigkeitsstandards
• offen: Umsetzung Effizienzpotenziale Verkehr + Bedarfsfrage Biokraftstoffe (modal split; Suffizienz…) – dazu mehr über BMU-Projekt
o.d eMehr Info global:
www.oeko.dewww.oeko.de//serviceservice//biobio
o.d eBiogas: lokal & global
o.d eBiogas: lokal & global
o.d eBiogas: lokal & global
o.d e
Biogas in Mexico
Biogas: lokal & global
o.d e
Biomethan aus komprimiertem Biogas in New Delhi (Indien)
Biogas: lokal & global