Nachhaltiges Biomassepotenzial für Deutschland Daniela Thrän - Sitzung AG 3 Plattform Strommarkt am 8.12.2016, BMWi Berlin
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Nachhaltiges Biomassepotenzial für Deutschland Daniela Thrän Sitzung AG 3 Plattform Strommarkt am 8.12.2016, BMWi Berlin
Einleitung – die weltweite Situation
• Bioenergie ist weltweit der
wichtigste erneuerbare
Energieträger mit überwiegend
ineffizienten Konversions-
systemen und hohen
Umweltbelastungen.
Bioenergien weltweit 2012; Daten aus REN 21, BP, Faaij
• Das Gros der globalen
Landwirtschaftsflächen wird für
die Fleischproduktion verwendet.
• Jedem der 7,2 Mrd. Weltbürger
stehen 0,7 ha/EW an Landwirt-
schaftsfläche und 0,6 ha/EW an
Waldfläche gegenüber.
Verwendung von geernteter Forst- und Agrarbiomasse weltweit 2008
Quellen: eigene Darstellung nach nova-institut 2012 (basierend auf nova-institut
2011, FAO 2011, Krausmann et al. 2008)
08.12.2016 Daniela Thrän - Nachhaltiges Biomassepotenzial für Deutschland 2
Potenziale für Bioenergie
Definition
• Das technische Bioenergieträger-Potenzial beschreibt den Teil der
Biomasse, der unter Berücksichtigung der gegebenen „technischen“
Restriktionen nutzbar ist. Hierzu zählen:
• Technische Machbarkeiten (z.B. Bergungsrate)
• Strukturell und gesetzlich verankerte Begrenzungen (z.B. Schutzgebiete,
Abfallrecht)
• Ökologische Restriktionen (z.B. Humusbilanz)
• Gesellschaftliche Prioritäten (z.B. „food and fiber first“)
• Es ist zeit- und ortsabhängig zu beschreiben
Biomassepotenziale für die energetische Nutzung werden in der Regel
als Restmenge definiert
(Quelle: Methodenhandbuch Energetische Biomassenutzung)
08.12.2016 Daniela Thrän - Nachhaltiges Biomassepotenzial für Deutschland 3
Potenzialerwartungen global für 2050
Auswertung von 32 Studien - Gesamtpotenzial
∑ Min ∑ Mi elwert ∑ Max
1750
1650
1550 Gesamtpotenzial
1450
1350 umfasst:
1250
1150 Forstzuwachs
1050
950 Energiepflanzen
850
Reststoffe
Potenzial in EJ a-1
750
650
550
450
350
250
150
50
-50
1993 2000 2005 2010 2015
Jahr und Studie
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Potenzialerwartungen global für 2050
Forstzuwachs (FW)
FW Min FW Mittelwert FW Max
1750
1650
1550
1450
1350
1250
1150
1050
950
Potenzial in EJ a-1
850
750
650
550
450
350
250
150
50
-50
1993 2000 2005 2010 2015
Jahr und Studie
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Potenzialerwartungen global für 2050
Energiepflanzen (E)
E Min E Mittelwert E Max
1750
1650
1550
1450
1350
1250
1150
1050
950
Potenzial in EJ a-1
850
750
650
550
450
350
250
150
50
-50
1993 2000 2005 2010 2015
Jahr und Studie
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Potenzialerwartungen global für 2050
Rest- & Abfallstoffe (R)
R Min R Mittelwert R Max
1750
1650
1550
1450 Potenzial Rest- und
1350 Abfallstoffe MW: 135 EJ a-1
1250
1150
1050
+ Brennholznutzung: 36 EJ a-1
950 Pro Kopf: 14 GJ a-1
Potenzial in EJ a-1
850
750
650
550
450
350
250
150
50
-50
1993 2000 2005 2010 2015
Jahr und Studie
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Potenzialerwartungen global für 2050
Schlussfolgerungen
1750 1600
1650 1500
1550
1400
1450
1300
1350
1200
1250
1100
Potenzial in EJ a-1
1150
1000
1050
900
950
Potenzial in EJ a-1
800
850
700
750
650 600
550 500
450 400
350
300
250
200
150
100
50
0
-50
Jahr und Studie
Jahr und Studie
∑ Min ∑ Mi elwert ∑ Max FW Min FW Mittelwert FW Max
1750
1650
1600
1550
1500
1450
1400
1350
1300
1250
1200
1150
1100
Potenzial in EJ a-1
1050
1000
950
900
850
Potenzial in EJ a-1
800
750
700
650
600
550
450 500
350 400
250 300
150 200
50 100
-50
0
Jahr und Studie
Jahr und Studie
E Min E Mittelwert E Max
R Min R Mittelwert R Max
Die Potenzialerwartungen sind Veränderungen unterworfen.
Reststoffe sind davon weniger stark betroffen als Energiepflanzen
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Biomassepotenziale in Deutschland
Aktuelle Reststoffpotenziale
Biomassepotentiale von Rest- und Abfallstoffen und deren aktuelle Nutzung
Status quo in Deutschland (77 Einzelbiomassen wurden berücksichtigt)
541 PJ + + X durch Effizienzsteigerung 448 PJ
989 PJ Primärenergie
Entspricht in 2030
• 12,5 GJ/(EW*a)
• ca. 10 % des PEV
Quelle: Brosowski et al: A review for biomass potentials and its current utilisation – Status quo for 93 biogenic wastes and residues in Germany; Biomass
and Bioenery; accepted
Die Reststoffe fallen am Ende unterschiedlicher Wertschöpfungsketten an
Potenziale können mit hoher Wahrscheinlichkeit dauerhaft erwartet werden
08.12.2016 Daniela Thrän - Nachhaltiges Biomassepotenzial für Deutschland 9
Biomassepotenziale in Deutschland - Effekte
der Bioökonomie auf die Bioenergiepotenziale
• z.B. Neue Rohstoffe für Chemikalien und Materialen
Holzhackschnitzel mod. Verbrennungsanlg.
Quelle: Andreas Pilz / DBFZ Quelle: ÖA / DBFZ
Holzhackschnitzel Einwegbecher mod. Verbrennungsanlg.
Quelle: Andreas Pilz / DBFZ Quelle: Martin Jäger / pixelio.de Quelle: ÖA / DBFZ
Holzhackschnitzel Grundchemikalien Kunststoffteil mod. Verbrennungsanlg. Müllverbrennung
Quelle: Andreas Pilz / DBFZ Quelle: Carsten Böttcher / pixelio.de Quelle: Rainer Sturm / pixelio.de Quelle: ÖA / DBFZ Quelle: Dieter Schütz / pixelio.de
08.12.2016 Daniela Thrän - Nachhaltiges Biomassepotenzial für Deutschland 10Biomassepotenziale in Deutschland
Weitere Bioenergiepotenziale
1. Verlängerte Wertschöpfungs-
ketten und gekoppelte Nutzung
in bestehenden Systemen?
CO2
2. Gekoppelte Rohstofferzeugung, z.B. neue
Landschaftsstrukturelemente, nationale Proteinstrategie?
3. Integrierte Maßnahmen zum Klimaschutz in der Landwirtschaft?
4. Importbiomassen mit Herkunftsnachweis?
2015: ca. 66.165 TJ Biokraftstoffe
(Quelle: Evaluations- und Erfahrungsbericht für das Jahr 2015, Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung)
Etwaige weitere Potenziale hängen von vielfältigen
Rahmenbedingungen ab
08.12.2016 Daniela Thrän - Nachhaltiges Biomassepotenzial für Deutschland 11Zusammenfassung • Die Verfügbarkeit von Biomasse für Bioenergie ist von verschiedenen Restriktionen geprägt, die wissenschaftlicher aber auch gesellschaftlicher Natur sind. • Es gibt ein Biomassepotenzial von 990 PJ/a, das auf heimischen Reststoffen beruht; weitere Potenziale sind von künftigen Rahmenbedingungen abhängig. Biomasse-Importpotenziale sollten an abgestimmte internationalen Landnutzungspolitiken geknüpft werden. • Die vermehrte Bereitstellung von Materialen und Chemikalien aus Biomasse führt vor allem zu veränderten Biomassequalitäten für die energetische Nutzung. 08.12.2016 Daniela Thrän - Nachhaltiges Biomassepotenzial für Deutschland 12
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: • Daniela Thrän • Leiterin Department Bioenergie (BEN) • Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH – UFZ • Bereichsleiterin Bioenergiesysteme (Bereich BS) • Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH – DBFZ • Torgauer Straße 116 / D-04347 Leipzig / www.dbfz.de/ www.ufz.de Tel.: +49 (0)341 2434 – 435/ Fax: +49 3412434-133 08.12.2016 Daniela Thrän - Nachhaltiges Biomassepotenzial für Deutschland 13
Potenzialerwartungen global für 2050
betrachtete Studien
• 32 globale 1. 1993 Johansson 18. 2008 Faaij
Biomassepotenzial- 2. 1995 Williams 19. 2008 Greanpeace
Studien (1993–2016) 3. 2000 WEA 20. 2008 Lysen
4. 2000 IPCC 21. 2008 WBGU
• Zu beachten!
5. 2001 Fischer 22. 2009 Erb
• verschiedene 6. 2001 Yamamoto 23. 2009 Van Vuuren
Biomasseherkünfte, 7. 2003 Wolf 24. 2009 Hoogwijk
• verschiedene 8. 2003 WBGU 25. 2010 Thrän
Biomassedefinitionen 9. 2003 Hoogwijk 26. 2010 Haberl
10. 2003 Berndes 27. 2011 Haberl et al.
• verschiedene
11. 2004 Hoogwijk 28. 2011 Beringer
Potenzialdefinitionen 12. 2005 Hoogwijk 29. 2012 Kleinhanß
• verschiedene 13. 2005* Slade 30. 2012 IPCC
Szenarien 14. 2006 Smeets&Faaij 31. 2012 Zeddies
• etc. 15. 2007 de Vries 32. 2016 IRENA
16. 2007 IFEU * Slade 2014: Review von ca. 28
17. 2007 Smeets Studien von 1993-2010 >> DS 2005
08.12.2016 Daniela Thrän - Nachhaltiges Biomassepotenzial für Deutschland 14Situation in Deutschland Heterogene Erwartungen Szenarien haben sehr heterogene Aussagen bzgl. der Anteil der Bioenergie insgesamt und in den Sektoren Strom, Wärme und Kraftstoff BioCCU und BioCCS bisher in den Szenarien kaum adressiert Quelle: Nora Szarka, Marcus Eichhorn, Ronny Kittler, Alberto Bezama, Daniela Thrän (2015): Interpreting long-term energy scenarios and the role of bioenergy in Germany. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Elsevier. 08.12.2016 Daniela Thrän - Nachhaltiges Biomassepotenzial für Deutschland 15
Backup
2016: Erwartungen an die Integration
• Verfügbarkeit von EE-Strom und Kosten für den spezifischen
Substitutionspfad sind für etwaigen Systemübergang zu beachten.
• Bis zu diesem Zeitpunkt sollten die bestehenden Systeme in effizienter
Weise genutzt und weiter entwickelt werden.
Kosten in €Ct/hWh
Wertstoffe Wertstoffe
CO2-Quelle CO2-Quelle
20
Strom aus Biomasse – Flexibel
nutzbar (12-20 EuroCt/kwh)
2000 2010 2020 2030 2040 2050
Quellen:
• Brosowski et al: A review for biomass potentials and its current utilisation – Status quo for 93 biogenic wastes and residues in Germany; Biomass and
Bioenery; accepted
• Graf, Frank ; Götz, Manuel ; Henel, Marco ; Schaaf, Tanja ; Tichler, Robert: Abschlussbericht Technoökonomische Studie von Power-to-Gas-Konzepten :
DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V., 2014
• Schenuit, Carolin ; Heuke, Reemt ; Paschke, Jan: Potenzialatlas Power to Gas. Klimaschutz umsetzen, erneuerbare Energie integrieren, regionale
Wertschöpfung ermöglichen. : dena Deutsche Energie-Agentur GmbH, 2016
08.12.2016 Daniela Thrän - Nachhaltiges Biomassepotenzial für Deutschland 16Sie können auch lesen
