KALTSCHMITT Praesentation 01

Globale Biomassenutzung
Summe Welt: ca. 520 EJ (2009)
26%
Öl
Gas
21%
Kohle
5%
Kernenergie
Wasserkraft
Biomasse
6%
32%
10%
Bioenergie ist ein wesentlicher Teil unseres globalen
Energiesystems, der bei wachsender Weltbevölkerung und
tendenziell steigenden Energiepreisen an Bedeutung gewinnen
wird. Politisches Ziel muss es daher sein, diese zunehmende
Nutzung möglichst nachhaltig zu gestalten.
Technische Universität Hamburg-Harburg
Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft
Zukunft des Bioenergiemarktes
in Deutschland
Martin Kaltschmitt
Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft, Technische Universität Hamburg-Harburg,
Eissendorfer Str. 40, D-21073 Hamburg, www.tuhh.de/iue
Inhalt
 Einleitung
 Wärme und/oder Strom
 Biogene Festbrennstoffe
 Biogas
 Kraftstoffe
 Biodiesel & Bioethanol
 Zukünftige Kraftstoffe
 Schlussfolgerungen
Rahmenbedingungen
 Die längerfristige Nutzung des regenerativen Energieangebots ist durch
eine Vielzahl mehr oder weniger verbindlicher politischer Langfristziele auf
EU-Ebene festgelegt, die auch von der Bundesregierung übernommen und
z.T. noch ambitionierter gestaltet wurden.
 Die Bioenergiemärkte werden durch eine Vielzahl unterschiedlichster Gesetze und Verordnungen (mit-)bestimmt. Prominente Beispiele sind:
• Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)
• Erneuerbare-Energien-Wärme-Gesetz (EEWG)
• Biokraftstoffquotengesetz
• KWK-Gesetz
 Hinzu kommen viele weitere Mechanismen und Maßnahmen, mit denen
die weitere Marktentwicklung gelenkt werden soll wie z.B.
• Marktanreizprogramm (MAP)
• F&E im Bereich der regenerativen Energien
• Bundesimmissions-Schutzverordnung
• Nachhaltigkeitsverordnung
Besonderheiten Biomasse
 Biomasse ist ein begrenzt verfügbarer Rohstoff, der als Nahrungs- und
Futtermittel, als Industrierohstoff und als Energieträger eingesetzt wird; alle
diese Märkte wachsen derzeit deutlich. Potenzielle bzw. tatsächliche Konkurrenzen sind damit a priori nicht zu vermeiden.
 Biomasse soll – so der politische Anspruch – nachhaltig produziert werden
und Bioenergie weitgehend zum Klimaschutz beitragen. Beides ist grundsätzlich miteinander kombinierbar und kann auch praktisch umgesetzt
werden; dieses Ziel ist aber selbst in Europa oft erst ansatzweise erreicht.
 Die Schließung der Stoff- und Nährstoffkreisläufe ist erklärtes politisches
Ziel. Nicht alle Bioenergieoptionen ermöglichen dies systembedingt.
 Infolge regionaler Ungleichgewichte zwischen Biomasseproduktion und
-nachfrage wird der globale Handel mit Bioenergieträgern zukünftig weiter
zunehmen. Dies wird der Verbraucher auf Dauer aber nur dann akzeptieren,
wenn bestimmte Nachhaltigkeits(mindest)standards eingehalten werden.
 Politisch wird eine Nutzung von organischen Rückständen, Nebenprodukten
und insbesondere Abfällen (d.h. Kaskadennutzung) bevorzugt. Diese Potenziale sind aber mengenmäßig begrenzt und z.T. technisch aufwändig nutzbar zu machen. Energiepflanzen werden zwingend benötigt.
Wärme aus Biomasse
Gesamt: 110,1 TWh
biogene Festbrennstoffe
(Haushalte):
52,7 %
Im Wärmemarkt dominieren biogene Festbrennstoffe sowohl
bei den Haushalten als auch bei der Industrie. Aber auch
die KWK gewinnt zunehmend an Bedeutung. Diese Entwicklung
wird sich insbesondere bei den Haushalten fortsetzen, da hier der
Wunsch nach einer gefühlt hohen Versorgungssicherheit die ggf.
gegebenen Mehrkosten ausgleicht.
biogener Anteil
des Abfalls:
9,9 %
Deponiegas:
0,4 %
biogene
Festbrennstoffe
(Industrie):
20,4 %
Biogas:
5,9 %
Klärgas:
1,0 %
biogene flüssige
Brennstoffe:
4,2 %
biogene Festbrennstoffe
(Heizkraft- und Heizwerke):
5,7 %
Quelle: BMU-KI III 1 nach Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat); Abweichungen in den Summen durch Rundungen; Stand: Dezember 2010; Angaben vorläufig
Pelletmarkt
3.200
4.800
012
030 0
05 0
07
09
0120
03 01
05
07
0920
03 02
05
07
092
010 0
03 3
05
07
0920
01 04
03
05
072
090 0
01 5
03
052
070 0
08 6
05
07
0820
01 07
03
05
072
080 0
05 8
07
08
0320
05 09
07
09
0120
03 10
05
07
09
05
07
08
03
Pelletproduktion, -kapazität und -absatz
05
in Mio. t/a
07
09
Anzahl Pelletfeuerungen in 1000
Pellets
haben in den letzten Jahren im Kleinanlagenbereich4 zur
160
Wärmeerzeugung deutlich an Bedeutung gewonnen. Diese
140
Jährlicher
Anlagenzubau
Entwicklung wird
sich
in den kommenden Jahren – und das nicht
Gesamtzahl
3
120
nur in Deutschland
– fortsetzen und sich in deutlich höheren
Marktanteilen
– auch bei Neukunden – bemerkbar machen.
Produktionskapazität
100
Produktion
Holzpellets in 1.000 t/a
80
2.800
2.400
Kapazität in 1.000 t/a
2
Produktion in 1.000 t/a
inländischer Gesamtverbrauch in 1.000 t/a
Kleinverbrauchermarkt in 1.000 t/a
Inlandsverbrauch
60
2.000
1
40
1.600
1.200
20
800
400
0
0
0
DE
AT
IT
SE
DK
FI
BE
NL
GB
PL
CA
RU
US
KW und HKW für biogene
Festbrennstoffe
Die Verstromung biogener Festbrennstoffe wird weiter zunehmen;
dies gilt insbesondere für KWK-Anlagen mit Leistungen, wo die
anfallende Wärme weitgehend genutzt werden kann. Wesentlich
300 dass lokal genügend Brennstoff kostengünstig verfügbar
1250
ist,
ist.
250
1000
200
0,5 bis 5 MW
750
< 0,5 MW
Leistung
150
500
100
250
50
0
0
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
Leistung in MW
Anlagenanzahl
> 5 MW
Biogasanlagen
1000
2 000
500
1 000
0
0
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010*
Leistung in MW
Anlagenanzahl
000
2500
Die6landwirtschaftliche
Biogaserzeugung wird kontrovers diskutiert
(u.a. Vermaisung, steigende Pachtpreise, Geruchsbelastungen),
> 500 kW
obwohl
5 000 sie sehr effizient und flexibel ist. Deshalb wird die Vergä70 bis 500 kW
2000
< 70 kW
rung von Rückständen,
Nebenprodukten und insbesondere AbLeistung
fällen
weiter
an
Bedeutung gewinnen. Die potenzielle Marktent4 000
wicklung bei Energiepflanzen wird jedoch wesentlich a) von
1500der
EEG-Novellierung, b) der Ökologisierung der Pflanzenproduktion
3 000
und c) einem potenziellen Gaseinspeisegesetz bestimmt.
Biodiesel
3
Jährlich installierte Kapazität
Gesamte installierte Kapazität
4
2,5
Biodieselabsatz
2
3
1,5
2
1
1
0,5
0
0
Absatz in Mio. t/a
5
19
96
19
97
19
98
19
99
20
00
20
01
20
02
20
03
20
04
20
05
20
06
20
07
20
08
20
09
20
10
Produktionskapazität in Mio. t
Der Biodieselabsatz wird festgelegt durch die gesetzlichen
Vorgaben.
Wird das Biokraftstoffquotengesetz nicht geändert,
6
3,5
ist damit die weitere Marktentwicklung definiert.
Bioethanol
Bioethanol spielt bisher nur eine eingeschränkte Rolle im
Verkehrssektor. In Abhängigkeit der nach wie vor laufenden E10Diskussion wird dieser Anteil entsprechend der gesetzlichen
Vorgaben (Biokraftstoffquotengesetz) sukzessive zunehmen.
Kraftstoffe der nächsten Generation
Biomass (e.g. solid biofuels)
Die Marktentwicklung bei Kraftstoffen der nächsten Generation
Vergasung
wird durch die Verfügbarkeit Gasification
der
Biomasse, die Fortschritte bei der
Entwicklung der Konversionsprozesse und die Wirtschaftlichkeit
bestimmt (d.h. Effizienz des
Gesamtprozesses). Optionen zur
Gasreinigung
Gas cleaning
Bereitstellung gasförmiger Kraftstoffe sind hier deutlich
Gaskonditionierung
Gas conditioning
vielversprechender; bisher
fehlt aber die entspr. Fahrzeugflotte.
Synthesegas
Synthesis
gas (m CO + n H2 + o CO2)
FischerTropsch
Synthese
FT-Diesel
Flüssig
Liquid
Methanol
Synthese
MeOH
Dimethylether
Synthese
Methanisierung
CO-shift
Konversion
DME
SNG
H2
Gasförmig
Gaseous
Schlussfolgerungen
 Die Bioenergiemärkte werden zukünftig weiter wachsen; das Ausmaß dieses Wachstums wird durch den energiepolitischen Rahmen (mit)bestimmt.
• Deutlich ansteigen wird die Wärmeerzeugung aus fester Biomasse; dies
gilt primär für Stückholz und Pellets. Mittelfristig könnte die limitierte Verfügbarkeit von kostengünstigem Holz den Markt begrenzen.
• Der Zuwachs im Bereich "Strom" wird durch das EEG bestimmt. Es ist
zu erwarten, dass es auch nach der EEG-Novellierung zu einem
weiteren (moderaten) Zuwachs kommen wird.
• Auch dürften mehr Biokraftstoffe genutzt werden – wenn die mangelnde
Akzeptanz der Verbraucher dies nicht verhindert (E10-Diskussion).
 Entscheidend für Höhe und Schnelligkeit der Marktausweitung der Bioenergie ist die Lösung der Nachhaltigkeitsfrage. Ohne den nachvollziehbaren
Nachweis einer nachhaltigen Primärproduktion ist die politische Akzeptanz
kaum zu halten und dadurch kein weiteres deutliches Wachstum möglich.
 Perspektivisch wird auch die potenzielle Konkurrenz um die begrenzt vorhandene Biomasse die Marktentwicklung (mit-)bestimmen. Deshalb müssen
Maßnahmen zur Ausweitung der Ressourcenbasis entwickelt und implementiert werden; dies ist möglich und sinnvoll.
Zukunft des Bioenergiemarktes in
Deutschland
Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft (IUE),
Technische Universität Hamburg-Harburg
Eissendorfer Str. 40; D-21073 Hamburg
Tel. / Fax: 040 – 42878 – 3008 / 2315
Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. Martin Kaltschmitt

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