Deutsches BiomasseForschungsZentrum gemeinnützige GmbH, Torgauer Str. 116, D-04347 Leipzig, www.dbfz.de Deutsches BiomasseForschungsZentrum German Biomass Research Centre Wie verändert die Energieversorgung der Zukunft die Landnutzung? Daniela Thrän, Jens Ponitka Dresden, 06. November 2009
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Wie verändert die Energieversorgung der Zukunft die ... · 2 Inhalt 1. Hintergrund - Stand und Ziele der Bioenergienutzung 2. Anforderungen an die Energieversorgung der Zukunft •
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Deutsches BiomasseForschungsZentrum gemeinnützige GmbH, Torgauer Str. 116, D-04347 Leipzig, www.dbfz.de
Deutsches BiomasseForschungsZentrumGerman Biomass Research Centre
Wie verändert die Energieversorgung der Zukunft die Landnutzung?
Daniela Thrän, Jens Ponitka
Dresden, 06. November 2009
2
Inhalt
1. Hintergrund -
Stand und Ziele der Bioenergienutzung
2. Anforderungen an die Energieversorgung der Zukunft
•
Effiziente Nutzung•
Integrierte Konzepte
•
Neue Technologien•
Zielvorgaben
3. Auswirkungen auf die Landnutzung •
Nachhaltigkeit
•
Risiken•
Chancen
4. Schlussfolgerungen
3
Bioenergie ist das Rückgrat der erneuerbaren Energien
85% der erneuerbaren Energie basieren auf Biomasse
Hauptsächlich Wärme-
und Stromproduktion (90%)
Energiepflanzenanbau noch gering (30 Mio. ha in 2008)
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1. Hintergrund – Stand und Ziele - Rolle der Bioenergie -
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1. Hintergrund – Stand und Ziele - Biomassennutzung in Deutschland -
In Deutschland wird gut die Hälfte des Potenzials genutzt (gleiches gilt für Europa)
0 200 400 600 800 1.000 1.200 1.400 1.600[PJ/a]
GegenwärtigerBrennstoffeinsatz
InländischesBrennstoffpotenzial
Inland Importe
Wärme
Wald(rest)holzIndustrie-rest-/Alt-
holzStrohSubs-
trateEnergiepflanzen (min/max)
Brennstoffpotenzial und Brennstoffnutzung DE 2007/2008 in PJ/a
0 200 400 600 800 1.000 1.200 1.400 1.600[PJ/a]
GegenwärtigerBrennstoffeinsatz
Inland
Wärme BiokraftstoffeStrom(H)KW Biogas/Pöl.
Wald(rest)holzIndustrie-rest-/Alt-
holzStrohSubs-
trateEnergiepflanzen (min/max)
Brennstoffherkunft
DB
FZ 2
009
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1. Hintergrund – Stand und Ziele - Entwicklung Stromerzeugung Deutschland -
Weiterer Anlagenausbau durch Anreize (kleinere Biogasanlagen, Nutzung von Reststoffen wie Stroh und Landschaftspflegeholz) im EEG (2009). Anlagenbestand von Pflanzenöl-BHKW
ist seit 2007 rückläufig. Ölpreis und
Agrarpreise sind von entscheidender Bedeutung.
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1. Hintergrund – Stand und Ziele - Anbauflächen Deutschland -
Weiterhin Steigende Tendenz des Anbaus nachwachsender Rohstoffe für die energetische Nutzung. Deutschlandweit könnte sich langfristig die Fläche für die Bioenergiebereitstellung mehr als Verdoppeln, auch vor dem
Hintergrund von Produktivitätssteigerung, Agrarmarktordnungen und sinkender Nahrungsmittelnachfrage (u.a. Bevölkerungsrückgang in Sachsen).
Quelle: FNR (2009), Oehme
(2008), Stat. Landesamt Sachsen (2008)
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1. Hintergrund – Stand und Ziele - Situation Sachsen -
Verstärkter Anteil des in Sachsen aus erneuerbaren Energien erzeugten Stroms am Stromverbrauch von 3,3% (1999) auf 13,9% (2007). Ebenfalls deutlicher Trend der Zunahme der Anbauflächen für nachwachsende Rohstoffe (2007: ca. 125.000 ha von 1 Mio. ha LF). Anfang 2009 waren in Sachsen ~
120 Biogasanlagen in Betrieb, aktuell 162 Anlagen (56,5 MW).
Zur Aufbereitung und Einspeisung von Biomethan in Deutschland sind ~20 Anlagen in Betrieb. In Sachsen ist
Raps wurde in der Vergangenheit zunehmend (Nahrungsmittelindustrie, stoffliche+energetische
Nutzung) angebaut (2008: ~
130.000 ha).
Die zukünftige Entwicklung ist jedoch schwer abzuschätzen (Komplexe Rahmenbedingungen für Biokraftstoffe).
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1. Hintergrund – Stand und Ziele - Biokraftstoffe -
Biodiesel (2009)
Ölsaatenverarbeitung
Bioethanol (2009)
Quelle: DBFZ-Projekt
„Monitoring
Biokraftstoffsektor“
2009, SMUL (2007)
•
wenige und verhältnismäßig kleine Anlagen zur Biokraftstoffproduktion
•
Ölmühle Riesa mit 350.000 t/a Produktionskapazität, Zukunft dezentraler Ölmühlen ungewiss
•
Choren Industries GmbH/Freiberg: Pilotanlage für Biokraftstoffe der 2. Generation
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2. Energieversorgung der Zukunft - Effiziente Nutzung -
Quelle: BMU (2008, 2009)
Nach der Leitstudie (2008) wird in den kommenden Jahren eine Verringerung des Primärenergiebedarfs erwartet. Wesentlich wird das Ziel erreicht durch höhere Primärenergieproduktivität, Ausbau KWK und Effizienzsteigerung im Strombereich.
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2. Energieversorgung der Zukunft - Integrierte Konzepte: Dezentralität -
stark steigende Energienachfrage stark steigende
EnergienachfrageEndlichkeit
fossiler Energieträger
Endlichkeit fossiler
EnergieträgerVersorgungs-
sicherheit Versorgungs-
sicherheit KlimaschutzKlimaschutz
Erneuerbare Energien(Nutzung vor Ort, kurze Transport- und Übertragungswege, lokale Versorgung,
Erwerbsquellen)
Erneuerbare Energien(Nutzung vor Ort, kurze Transport- und Übertragungswege, lokale Versorgung,
Erwerbsquellen)
Effizienz (KWK)
Effizienz (KWK)
Dezentrale Energieversorgung gewinnt global an Bedeutung:
sind zwei Optionen der Bereitstellung von Biomethan (Einspeisung, „Mikro-Gasnetze“, mobile Anwendungen). Die Konzepte ergänzen sich aufgrund unterschiedlicher Rohstoffbasis und Anlagengrößen. Standortangepasste, integrierte Konzepte ermöglichen hohe Nutzungsgrade durch Kraft-Wärme-Kopplung und Polygeneration. Hocheffiziente Anwendungen zur Strom/Wärme-, Biomethan-
und
Biokraftstofferzeugung sind dann möglich.
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heutezukünftig
2. Energieversorgung der Zukunft - Neue Technologien -
Heutige Technologien sind jung und teilweise unreif. Technologiefortschritte (u.a. Energiepflanzenzüchtung, Biogasgewinnung) werden erwartet. Die gezielte Aufbereitung und Verwertung der Nebenprodukte und Rückstände bietet Kosten-
und Umweltvorteile. Zukunftstechnologien basieren vielfach
auf holzartigen Biomassen und sind nennenswert erst nach 2020 verfügbar. Quelle: DBFZ
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2. Energieversorgung der Zukunft - Rohstoffbedarf aus der Landschaft -
2. Energieversorgung der Zukunft - Konkurrenzen um Holz -
Die zunehmende Holznachfrage im Energiebereich wirkt auch auf die Angebotssituation für die stoffliche Holznutzung; der Ölpreis ist von entscheidender Bedeutung. Künftige Engpässe könnten u.a. durch den gezielten Anbau von holzartigen Biomassen entschärft werden.
Quelle: Projekt „Nutzungskonkurrenzen“
(2007 –
2010), gefördert vom
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Die Nutzung von Bioenergie verfolgt unterschiedliche Ziele:
Klima-
und Ressourcenschutz (IEKP)
Versorgungssicherheit
Biodiversität, Lokaler Umweltschutz
Armutsbekämpfung
Entwicklung ländlicher Räume
Exportinteressen (Rohstoffe / Technologien)
2. Energieversorgung der Zukunft - Zielvorgaben der Bioenergie -
Aus den Zielen ergeben sich Zielkonflikte für den Ausbau:Energieformen
Technologien
Rohstoffe
Vor allem Biotreibstoffe, da keine Technologie-
und Rohstoffalternativen verfügbar,
stellen weltweit einen neuen Rohstoff-Faktor dar und nur in
ausgewählten Ländern einen Meilenstein für den Klimaschutz. Kraftstoffziele beeinflussen die Landnutzung umfassend (ambitionierte Ziele, sensible
Rohstoffbasis, Nutzbarkeit globaler Infrastrukturen für den Handel)
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3. Auswirkung auf die Landnutzung - Ansatzpunkte nachhaltiger
Bioenergienutzung -
Biomasseanbau
Biomasse Ebene 2
Forderung nach Energieeffizienz-
Landnutzung
Biomassekonversion
Fläche
Bioenergie
Bioenergie-träger
Ebene 1
Ebene 3
Ebene 4
Etablierung geeigneter Landnutzungspolitiken
Anforderungen an die Anbau-bedingungen für Energiepflanzen
Qualitätsstandards für Energie-träger und Konversion
Nutzung von Bioenergie
Ackerfläche vs. Indigene Wälder
Nahrungsmittel vs. stoffl. Nutzung vs. Bioenergie
Wärme vs. Strom vs. Kraftstoff
Fossile Energien vs. Erneuerbare Energien vs. Effizienz
Biomasseanbau
Biomasse Ebene 2
Forderung nach Energieeffizienz-
Landnutzung
Biomassekonversion
Fläche
Bioenergie
Bioenergie-träger
Ebene 1
Ebene 3
Ebene 4
Etablierung geeigneter Landnutzungspolitiken
Anforderungen an die Anbau-bedingungen für Energiepflanzen
Qualitätsstandards für Energie-träger und Konversion
Nutzung von Bioenergie
Ackerfläche vs. Indigene Wälder
Nahrungsmittel vs. stoffl. Nutzung vs. Bioenergie
Wärme vs. Strom vs. Kraftstoff
Fossile Energien vs. Erneuerbare Energien vs. Effizienz
Entlang der gesamten Bioenergieproduktionskette müssen geeignete Anforderungen und Standards für eine nachhaltige Produktion entwickelt und implementiert werden. Umwelt und soziale Aspekte spielen eine wesentliche Rolle.
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3. Auswirkung auf die Landnutzung - Landnutzung Sachsen -
Die Welt ist bunt: Biotoptypen und Landnutzung
Quelle: SMUL (2008)
Trends in Sachsen:Bioenergie
Zunahme der Anbauflächen für nachwachsende Rohstoffe (2007: 125.000 ha)
Andere Treiber
Abnahme Landwirtschaftsfläche
Zunahme der Siedlungs-
und Verkehrsfläche (2008: 6,9 ha/d)
Zunahme der Waldfläche seit 1997
Mit welchen Änderungen ist zukünftig zu rechnen?
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3. Auswirkung auf die Landnutzung - Biokraftstoffe -
Quelle: DBFZ-Projekt
„Monitoring
Biokraftstoffsektor“
2009, SMUL (2007)
Aussichten für BiokraftstoffeDeutliche Zuwächse deutschlandweit bei der Produktion von Biodiesel
(Verdoppelung zwischen 2005 und 2008) und Bioethanol (mehr als Verdreifachung zw. 2005 und 2008), bei geringer Auslastung der Produktionskapazitäten. Seit 2008 Einbruch der Nutzung von Pflanzenöl als Reinkraftstoff (höhere Besteuerung und hohe Weltmarktpreise)
Rahmenbedingungen:•
Biokraftstoffquotengesetz (2006): 8% in 2015, Steuerentlastung
Bioenergie wird bereits vielfältig genutzt und dynamisch ausgebaut
Teilweise vollzieht sich der Ausbau aufgrund von Marktbedingungen (z.B. Wärme / Zugang zu Energie in Schwellenländern)
Künftig kann der Anbau von Biogassubstraten und Kurzumtriebsholz die Landschaft prägen (und bereichern) –
Raps gewinnt eher im Nahrungs-
mittelbereich
an Bedeutung
ABER: Komplexes Gesamtsystem mit vielen Akteuren und Schnittstellen (Landwirtschaft, Abfallwirtschaft, Energiewirtschaft etc.) bedarf geeigneter Gestaltung:•
Umfassende Erschließung verfügbarer Roh-
und Reststoffe
•
Qualitätsanforderungen entlang der gesamten Kette (v.a. Ressourcennutzung und Klimagasemissionen)
•
Fortschreitende Bioenergiestrategie•
Enge Verzahnung mit agrarpolitischen Instrumenten (v.a. Synergien mit der Nahrungsmittelproduktion, Nachhaltigkeitsforderungen für die gesamte landwirtschaftliche Produktion)
Mit der EU Direktive für EE wurde ein wichtiger Grundstein für die nach- haltige
Bioenergienutzung gelegt weitere Steuerung ist notwendig