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Machbarkeitsstudie Reallabor zur Herstellung von Holzdiesel und Holzgas aus Biomasse und biogenen Reststoffen für die Land- und Forstwirtschaft
Impressum Medieninhaber und Herausgeber: Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus Stubenring 1, 1010 Wien Redaktion: Abt. Präs. 8 Fotonachweis: S. 1, 7: BMLRT/Bernhard Kern; S. 5: BMLRT/Paul Gruber, S. 9: Mitte: TU Wien, li. S. v.o.n.u.: 1. BMLRT/Alexander Haiden, 2., 3. BMLRT/Bernhard Kern, re. S. oben: BMLRT/Paul Gruber, BMLRT/pix abay, re. S. unten: BMLRT/Bernhard Kern, Raumberg-Gumpenstein; S. 12: TU Wien Wien, 2020. Stand: 4. August 2020 Rückfragehinweis: Technische Universität Wien Projektleiter: Hermann Hofbauer Tel.: +43 1 58801-166300; E-Mail: hermann.hofbauer@tuwien.ac.at Copyright und Haftung: Auszugsweiser Abdruck ist nur mit Quellenangabe gestattet, alle sons tigen Rechte sind ohne schriftliche Zustimmung des Medieninhabers unzulässig. Es wird darauf verwiesen, dass alle Angaben in dieser Publikation trotz sorgfältiger Bearbeitung ohne Gewähr erfolgen und eine Haftung des Bundesministeriums für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus und der Autorin/des Autors ausgeschlossen ist. Rechtausführungen stellen die unverbindliche Meinung der Autorin/des Autors dar und können der Rechtssprechung der unabhängigen Gerichte keinesfalls vorgreifen. Machbarkeitsstudie „Reallabor zur Herstellung von Holzdiesel und Holzgas“ 2
Machbarkeitsstudie Reallabor zur Herstellung von Holzdiesel und Holzgas aus Biomasse und biogenen Reststoffen für die Land- und Forstwirtschaft Forschungsprojekt Nr. 101471 Wien, 2020 Machbarkeitsstudie „Reallabor zur Herstellung von Holzdiesel und Holzgas“ 3
Machbarkeitsstudie „Reallabor zur Herstellung von Holzdiesel und Holzgas“ 4
Vorwort Der Klimawandel schreitet spürbar voran und bringt für viele Lebensbereiche, vor allem auch für unsere Wälder, große Herausforde rungen. Um das Ruder in Richtung Energie wende zu lenken, muss der Verbrauch von fossilen Energieträgern soweit als möglich re duziert werden. Hier braucht es rasch kon krete und wirksame Maßnahmen! Elisabeth Köstinger Bundesministerin Brachliegende Rohstoffpotenziale aus der Forst- und Holzwirtschaft spielen für die energetische Verwertung eine wichtige Rolle. Energie aus Biomasse wie Holzdiesel oder Holzgas weisen wesentlich geringere Emissionen auf, als herkömmliche Treibstoffe. Das bedeutet eine großartige Chance für unsere Land- und Forstwirtschaft als erster Sektor klimaneutral zu werden. Machbarkeitsstudie „Reallabor zur Herstellung von Holzdiesel und Holzgas“ 5
Eckdaten Projektleitung: Univ.-Prof. Dr.techn. Hermann Hofbauer Laufzeit: November 2019–Mai 2020 Budget: rund € 81.000 Finanzierung: BMLRT Projektumfang • Potentialerhebung vorhandener und zukünftiger Ressourcen • Prüfung der technischen Machbarkeit • Festlegung der Rahmenbedingungen für das Reallabor • Optionen der möglichen Ausrollung der Technologie • Mögliche/notwendige Förderinstrumente Durchführung • Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Bio wissenschaften, TU Wien • Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe, TU Wien Projektbegleitung • BMLRT, BMK, NÖ Landesregierung, Landwirtschaftskammer Öster reich, Österreichischer Biomasse-Verband, Österreichischer Raiffei senverband, Ökosoziales Forum Machbarkeitsstudie „Reallabor zur Herstellung von Holzdiesel und Holzgas“ 6
Hintergrund • Der Energieeinsatz in der Land- und Forstwirtschaft – fast aus schließlich Diesel- und Erdgas – ist für ca. 1,1 % der gesamten ös terreichischen Treibhausgas-Emissionen verantwortlich. Das sind ca. 0,9 Mio. Tonnen CO2e/Jahr. • Hohe Schadholzmengen durch Borkenkäfer, Trockenheit und Ext remwetterereignisse machen der Holzwirtschaft zu schaffen. Inhalt der Machbarkeitsstudie Untersuchung, inwieweit die für den Land- und Forstwirtschaftssektor benötigte Energie aus biogenen Rohstoffen, Reststoffen und Abfällen hergestellt werden kann, um damit einen Ausstieg des Sektors aus fos silen Kraftstoffen zu ermöglichen. Machbarkeitsstudie „Reallabor zur Herstellung von Holzdiesel und Holzgas“ 7
Konzept 1. Synthesegaserzeugung aus biogenen Rohstoffen, Reststoffen und Abfällen, 2. Gasreinigung und -konditionierung, 3. Fischer-Tropsch-Synthese zur Herstellung von Holzdiesel (synthe tisch hergestellte flüssige Kohlenwasserstoffe mit exzellenten „Die sel“-Eigenschaften, FT-Kraftstoff, FT-Kerosin und FT-Wachs) oder Methanisierung zur Herstellung von Holzgas (synthetisch herge stelltes Methan, SNG), 4. Aufbereitung der Syntheseprodukte auf Drop-In Qualität zur Einspei sung in das Erdgasnetz bzw. in die Diesel-Tankstelleninfrastruktur. Analog können auch gemischte Alkohole oder Methanol mit den hierfür optimierten Synthesen hergestellt oder „grüner“ Wasserstoff aus dem Synthesegas abgetrennt werden. In dieser Studie wurde das Konzept einer Kreislaufwirtschaft unter sucht. Biogene Roh- und Reststoffe aus der Land- und Forstwirtschaft sollen eingesetzt werden, um Holzdiesel und Holzgas zu erzeugen. Land- und forstwirtschaftliche Maschinen sollen mit Holzdiesel betrieben werden und das Holzgas für Raumheizung und Warmwasserbereitstel lung eingesetzt werden. Machbarkeitsstudie „Reallabor zur Herstellung von Holzdiesel und Holzgas“ 8
Kreislaufwirtschaft für die Erzeugung von Holzdiesel und Holzgas Machbarkeitsstudie „Reallabor zur Herstellung von Holzdiesel und Holzgas“ 9
Erzeugung von Holzgas • Die Energieeffizienz der Holzgasproduktion beträgt bis zu 85 % (65 % Holzgas und 20 % zusätzliche Wärmeauskopplung). • Die spezifischen Investitionskosten sowie die Produktionskosten (LCOP) sinken mit steigender Anlagengröße. • Für eine Anlagengröße von 100 MWth Brennstoffwärmeleistung (BWL) könnte beispielsweise der jährliche Erdgasbedarf von 63 000 50 m² Wohnungen bei einem LCOP-Wert ohne Steuern von 73 €/MWh abgedeckt werden. Einfluss der Anlagengröße auf die Investitions- und Produktionskosten (LCOP) bei der Holzgasproduktion Quelle: Technische Universität Wien Machbarkeitsstudie „Reallabor zur Herstellung von Holzdiesel und Holzgas“ 10
Erzeugung von Holzdiesel • Die Energieeffizienz der Holzdieselproduktion beträgt bis zu 70 % (50 % Holzdiesel und 20 % zusätzliche Wärmeauskopplung). • Die spezifischen Investitionskosten sowie die Produktionskosten sinken mit steigender Anlagengröße. • Für eine Anlagengröße von 100 MWth BWL könnte beispielsweise der jährliche Dieselbedarf für die Bewirtschaftung von ca. 0,7 Mio ha land- und forstwirtschaftlicher Fläche bei einem LCOP-Wert ohne Steuern von 1,27 €/l Holzdiesel abgedeckt werden. Einfluss der Anlagengröße auf die Investitions- und Produktionskosten (LCOP) bei der Holzdieselproduktion Quelle: Technische Universität Wien Machbarkeitsstudie „Reallabor zur Herstellung von Holzdiesel und Holzgas“ 11
Nächster Schritt: Reallabor Das Reallabor stellt eine Lernanlage mit einer Leistung von 5 MW dar, um technische Risiken zu minimieren und das Vertrauen der Anwender in die Technologie zu festigen. Dieses soll alle Elemente einer großen in dustriellen Anlage besitzen. Der Betrieb soll nicht nur die Erzeugung, sondern auch die Nutzung des Holzdiesels und/oder Holzgases in Trak toren im realen Betrieb testen. Möglicher Standort für die Errichtung des Reallabors ist das BLT Wiesel burg. Je nach Ausbaustufe (Holzgas, Holzdiesel) wurden Investitionskosten zwischen € 18,5 und € 31,5 Mio. berechnet. Gaserzeugungsanlage, Syntheseanlagen zu Holzgas und Holzdiesel, Technikum TU Wien Machbarkeitsstudie „Reallabor zur Herstellung von Holzdiesel und Holzgas“ 12
Perspektiven über die Ausrollung der Technologie Um die Substitution des fossilen Energieeinsatzes in der Land- und Forst wirtschaft bis 2035 zu realisieren, wäre die Installation von einer Holz gas-Anlage sowie neun Holzdiesel-Anlagen mit jeweils 100 MW BWL notwendig. Dafür wäre ein jährliches Investitionsvolumen von € 197 Mio. über 10 Jahre erforderlich. • Die wirtschaftliche Bewertung für die Ausrollung der Technologie im 100 MW-Maßstab ergibt Holzdiesel-Produktionskosten von 1,15–1,40 €/L bzw. Holzgas-Produktionskosten von 65–80 €/MWh abhängig von der Qualitätsklasse des eingesetzten Holzes. Zur Ausrollung der Technologie wäre eines der drei vorgeschlagenen Förderinstrumente (entweder … oder) sinnvoll: Maßnahme Holzdiesel* Holzgas* Investitionsförderung 24–66 % 16–72 % Betriebsförderung 10–40 Cent/L 5–20 €/MWh CO2-Bepreisung 60–170 €/tCO2e 25–120 €/tCO2e *Bereich basierend auf eingesetzter Qualitätsklasse des Holzes Weiterführende Informationen: www.dafne.at (Projekt Nr. 101471) Machbarkeitsstudie „Reallabor zur Herstellung von Holzdiesel und Holzgas“ 13
Beitrag zur Erfüllung der Klimaziele • Der CO2-Fußabdruck von Holzgas (SNG) und Holzdiesel (FT-Diesel) ist um ca. 90 % geringer als jener von fossilem Erdgas oder Diesel. • Holzdiesel (FT-Diesel) ist ein „Drop-in“-Kraftstoff keine Umrüs tung / Neuanschaffung des Traktorenfuhrparks notwendig. • Holzgas (SNG) erfüllt alle Anforderungen zur direkten Einspeisung in das bestehende Gasnetz und ist im Sinne des Ausbau- und Unter stützungsprogramms der Regierung „Grünes Gas“. • Aufgrund der „Drop-in“-Eigenschaften von Holzgas und Holzdiesel, ist die vorgestellte Technologie die günstigste Variante um die Land- und Forstwirtschaft zu defossilisieren. • Die Defossilisierung des Sektors Land- und Forstwirtschaft mit Holzdiesel ersetzt ca. 3 % des derzeitigen gesamten Kraftstoffver brauches. Holzdiesel (FT-Diesel) ist ein „Advanced Biofuel“ und trägt zu den in der RED II festgelegten Zielen bei. (Ziel für AT: 3,5 % Advanced Biofuels bis 2030) FT-Kraftstoff kann aber noch mehr • Bis zu 80 % Reduktion der Partikelemissionen im Vergleich zu fossilem Diesel • Bis zu 60 % Reduktion der organischen Kohlenwasserstoff- Emissionen im Vergleich zu fossilem Diesel Machbarkeitsstudie „Reallabor zur Herstellung von Holzdiesel und Holzgas“ 14
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