Überblick zum Projekt und wesentlichen Ergebnissen€¦ · (fossil, regenerativ inkl. Biomasse)...

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deNachhaltige Biomasse

© Öko-Institut 2004

Stoffstromanalyse zur nachhaltigen energetischen Nutzung von Biomasse

Überblick zum Projekt und wesentlichen Ergebnissen

Uwe R. Fritsche

Koordinator Bereich Energie & Klimaschutz

Öko-Institut, Büro Darmstadt

Beitrag zur BMU-Fachtagung „Ausbau der Nutzung erneuerbarer Energien in Deutschland – ökologisch und ökonomisch optimiert bis 2010, 2020, 2050“

am 12. Mai 2004 in Berlin

http://www.oeko.de

Institut für Energetik und Umwelt gGmbH, Leipzig

Institut für Energie- und Umweltforschung GmbH,Heidelberg

Institut für ZukunftsEnergieSysteme, Saarbrücken

TU München - Weihenstephan, Lehrstuhl für Wirtschaftslehre des Landbaus

Fraunhofer Institut UMSICHT, Oberhausen

TU Braunschweig – Institut für Geoökologie/Abt. Umweltsystemanalyse

sowie Fichtner (Kurzgutachten), TU Berlin (BMU-Auftrag) + Experten-WS

Nachhaltige Biomasse

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de

Projektträger FZ Jülich

gefördert vom im Rahmen des betreut von

ForschungspartnerForschungspartner

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Drei Fragen zur Biomasse:

• Wie sinnvoll nutzbar (Technologien) ?

• Wie viel wann mit welcher Wirkung nutzbar (Szenarien) ?

• Wie umsetzen (Politik) ?

Projekt gibt Antworten für Deutschland…

ÜberblickÜberblick

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EnergiewirtschaftEnergiewirtschaftEnergiewirtschaft

Lebensmittel-industrie

Holz-, Papier-Pappe-,Möbel-

Industrie

Forstwirtschaft

biogene Fraktionen ausder Abfallwirtschaft

inkl. Haus-/Gewerbemüll

direkt energetischnutzbare Biomasse-

Stoffströme

indirekt energetischnutzbare Biomasse-

Stoffströme

Biogas aus Gülle + Kosubstraten, G

etreide-R

eststroh, Grasschnitt, Anbaubiom

asse

Rest- und Schw

achholz: Hackschnitzel, Pellets

Sägespäne,Hackschnitzel,

Pellets

Biogas ausAbwasserreinigung und

Kosubstraten, festeBiobrennstoffe

Deponie- und Klärgas,Biogas aus org. Fraktion,

Klärschlamm, Altholz

Landwirtschaft

SystemgrenzenSystemgrenzen

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StoffstromanalyseStoffstromanalyse

Erdöl, Ergas, Kohle,Uran, Erneuerbare

(o. Biomasse)

Miscanthus,Raps...

Umwandlung:Fermenter,Vergaser,

Pelletierung usw.

Kraftwerke, KWK-Systeme, Kessel,

Heizung usw.

Bio-Kraft/Heizkraftwerke,Bio-Heizungen,Bio-Kraftstoffe

Deponie- undKlärgas,

Biomüll, Gülle,Zoomasse

Holz,Stroh

Umwandlung:Aufbereitung,

Raffinerie usw.

Transport:Zug, Lkw...

Stoff- und E

nergieflüsse

Energiebedarf:Strom, Wärme,

KraftstoffeNachfrage-

seite

Angebots-seite

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StoffstromStoffstrom--DatenbankDatenbank

Energie Rohstoffe Transport

Prozesse & Lebenswege

TechnologiedatenUmweltdatenKostendatenBeschäftigteMetadaten

TechnologievergleicheAuswahl Zukunftstechnologien für Szenarien

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• Im Folgenden nur ein Beispiel zu Kosten und Beschäftigten (für 2010 + 2030)

• technologiespezifische Lernkurveneinbezogen bis 2030

• Ökobilanzielle Daten für Strom, Wärme + Kraftstoffe über GEMIS verfügbar

• Flächenfrage hier nicht berücksichtigt (erfolgt in Szenarien)

BiomasseBiomasse--TechnologienTechnologien

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Strom aus Holz/StrohStrom aus Holz/Stroh

Angaben für 7% Kapitalzins (real), bei KWK-Systeme inkl. Wärmegutschrift

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Strom aus BiogasStrom aus Biogas


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BioBio--Strom und EEGStrom und EEG


0

5

10

15

20

25

30

Bio

ga

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+S

-30

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HK

W-1

00

Bio

ga

s-R

+S

-30

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HK

W-2

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Bio

ga

s-R

+S

-15

00

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KW

-20

0

Bio

ga

s-R

+S

-15

00

-BH

KW

-50

0

Bio

ga

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-40

00

-BH

KW

-50

0

Bio

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-15

00

-BH

KW

-50

0

Bio

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BH

KW

-50

0

Ho

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M

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-HK

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Str

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t/kW

2010 2030

EEG-Bio-min inkl. KWK

EEG-Bio-max inkl. KWK

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BioBio--Strom: MitverbrennungStrom: Mitverbrennung

Angaben für alle Prozesse einheitlich für Neuanlagen, 7% Kapitalzins; Kostenbasis Jahr 2010

0,01,02,03,04,05,06,07,08,09,0

ImpKo-KW Altholz-A1/2 Waldrestholz KUP-Holz Micanthus Reststroh

Stro

mko

sten

, c€/k

Wh-

elohne CO2-Preis bei 5 €/t bei 10 €/t

Effekt des Emissionshandels auf Biomasse-Mitverbrennung in Kohlekraftwerken bei CO2-Preisen von 5 bis 10 €/t

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Modell BIOModell BIO--SZENSZEN

BIO-SZEN: Ausgleich Nachfrage/Angebot für Strom, Wärme, Verkehr

Mix von Heizungen undHeizwerken nach Brennstoffen

und Technologien(fossil, regenerativ inkl.

Biomasse)

Sub-Modell: Wärme

Mix von Kraft- undHeizkraftwerken nach

Brennstoffen und Technologien(fossil, nuklear, regenerativ

inkl. Biomasse)

Sub-Modell: Strom

Exogene Variablen:Nachfrage für Strom, Wärmeund Personen/Gütertransport

Ergebnisse HEKTOR/WALD:Verfügbare Potenziale zur

Energienutzung (zeitabhängig)

Exogenen Variablen:Bevölkerung, Umwelt- und

Naturschutzrestriktionen, FlächenWohnen/Verkehr etc.

Tierzahlen und -arten, Haltungsformen,Anbauarten, Wachstumsraten,

Düngemittelbedarfe, Naturschutzfragenusw.

AUGIAS: BiogaspotenzialPROMETHEUS: Strohpotenzial

(zeitabhängig)

Teilmodell HEKTOR

Waldflächen, Artenwahl, stofflicherHolzbedarf, Naturschutzfragen etc.

(zeitabhängig)

Teilmodell WALD

Ergebnisse BIO-SZEN:Nachfrage nach Biomasse, Emissionen,

Reststoffe, Flächenbedarf, Kosten,Beschäftigung (zeitabhängig)

Bio

mas

se- P

oten

zial

Daten:Leistung, Kosten, Emissionen, Inputs,

Lebensdauer, Beschäftige etc.

Berechnung:Lebenswegbilanzen für Umwelt,

Kosten und Beschäftigung jeweils proEinheit Output

Datenbank GEMIS 4.2

Mix von Verkehrssystemen(Personen, Güter) nach

Kraftstoffen und Technologien(fossil, regenerativ inkl.

Biomasse)

Sub-Modell: Verkehr

Bio

mas

se-

Ntu

zung

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SzenarienraumSzenarienraum

• Referenz (REF)wie Enquete; Trendfortschreibung + Atomausstieg

• Umwelt (UMW)Effizienzsteigerung + RE (Basis Ausbauprojekt), für Biomasse ökologische + Naturschutz-Restriktionen

• Biomasse (BIO)wie UMW aber weniger Potenzialrestriktionen; maximales nachhaltiges Biomasse-Angebot

• Nachhaltig (NH)Mix aus UMW + BIO, Beschäftigung wichtig

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SzenarioSzenario--AnnahmenAnnahmen

• UMW, BIO und NH jeweils 20% Ökoanbau für Lebensmittel (30% bis 2030); Effizienz + Regenerative außer Biomasse gleich

• Entwicklung Bevölkerung, Nahrungsmittel, Landwirtschaft (Erträge, Im- und Export)

• Flächen für Siedlung + Verkehr

• Flächen für Naturschutz + ökologische Restriktionen (Waldrestholz, Stroh)

vorsichtiger Rahmen für Biomasse

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Szenarien: PrimärenergieSzenarien: Primärenergie

Angaben inkl. Auslandsanteile (Vorketten)Primärenergie von Regenerativen über Substitutionsansatz

-

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

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BiomasseRegenerative o. BioErdgasErdölBraunkohleSteinkohleUran

2010 2020 2030

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Szenarien: RegenerativeSzenarien: Regenerative

Regenerative Primärenergie in 2030

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

REF UMW BIO NH

Prim

ären

ergi

e, P

J/a

Bio-ReststoffeBio-AnbauWindWasserkraftSonneGeothermie

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Szenarien: EnergiekostenSzenarien: Energiekosten

Kosten für Strom, Wärme + Kraftstoffe, ohne Einsparkosten !

200

210

220

230

240

250

260

270

280

2000 2010 2020 2030

Ener

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Referenz Umwelt Biomasse Nachhaltig

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Szenarien: TreibhausgaseSzenarien: Treibhausgase

Treibhausgase inkl. Vorketten im Ausland

500

600

700

800

900

1.000

1.100

1.200

2000 2010 2020 2030

Mio

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Äqu

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ente

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Szenarien: BeschäftigungSzenarien: Beschäftigung

Netto-Bilanz, ohne Effekte der Energieeinsparung

-

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

2000 2010 2020 2030

Ener

gieb

edin

gte

Bes

chäf

tigun

gsbi

lanz

, net

to

(dire

kt+i

ndire

kt)


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AusblickAusblick

• Technologiedaten + Szenarien erfolgreich genutzt(Beispiel Beratung EEG-Novelle)

• Szenario-Modell weiter nutzbar, Technologie-Datenüber GEMIS öffentlich verfügbar

• Weiterentwicklung Daten Verkehr (Biokraftstoffe, H2, Infrastruktur) integrierte Stoffstromanalyse

• Anwendungen der Werkzeuge: Bundesländer, Regionen, ggf. EU

Politikempfehlungen: s. Broschüre + Bericht

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Mehr InformationenMehr Informationen

• Broschüre, Infoblätter, Endbericht und Software kostenlos im Internet unter www.oeko.de/service/bio

• Bioenergie-Technikdaten (Umwelt, Kosten) ab sofort unter www.probas.umweltbundesamt.de

http://www.oeko.de/service/bio

http://www.probas.umweltbundesamt.de

http://www.oeko.de

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