Wie viel Bioenergie können wir produzieren (ohne die ... · plants for biogas plants for ethanol+...

o.d e

Wie viel Bioenergie können wir produzieren (ohne die Umwelt zu

schädigen)?

Beitrag zur BfN-Sommerakademie am 17. Juli 2007, Insel Vilm

Uwe R. FritscheKoordinator Bereich Energie & Klimaschutz

Öko-Institut e.V. (Institut für angewandte Ökologie), Büro Darmstadt

o.d e

private, non-profit Umweltforschungseinrichtung, gegründet1977; 110 MitarbeiterInnen; lokale bis globale Arbeit

Öko-Institut

Forschungsbereiche

Energie & Klimaschutz

Infrastruktur & Unternehmen

Nukleartechnik &Anlagensicherheit

Produkte & Stoffströme

Umweltrecht & Governance

Freiburg OfficeDarmstadt Office

Berlin Office

o.d eForschungspartner zu Bio

Institut für Energetik und Umwelt

Institut für Energie- und Umweltforschung

Institut für ZukunftsEnergieSysteme

Technische Universität Braunschweig

Fraunhofer Institut UMSICHT

Technische Universität München

gefördert vom

o.d eSystemgrenzen

o.d eStoffstromanalyse

Herstellung Anlagen

Nachfrage-seite

Angebots-seite

Mod

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Ener

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Erdöl, Ergas, Kohle, Uran, Erneuerbare

(o. Biomasse)

Feuchtgut, KUP,

Miscanthus, Raps,

Weizen...

Umwandlung : Fermenter , Vergaser ,

Pelletierung usw .

Kraftwerke, KWK-Systeme, Kessel,

Heizung usw.

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

Deponie- und Klärgas,

Biomüll, Gülle, Zoomasse

Restholz,Reststroh

Umwandlung : Aufbereitung ,

Raffinerie usw .

Transport: Zug, Lkw...

Mod

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Energiebedarf: Strom, Wärme,

Kraftstoffe

Nachfrage-seite

Angebots-seite

o.d ePotenziale Bio-Reststoffe

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2000-REF

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2030-UMW

2030-BIO

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Wald- und Industrieholz Abfall- und Altholz Klärschlamm, Zoomasse Stroh Biogas Deponie- und Klärgas

o.d eNachhaltiges Flächenpotenzial

-Bevölkerung-Nachfrage

LebensmittelNachfrage:

für Energie-pflanzenbau

Flächen-potenzial

-Flächen-verbrauch

-Kompensation-Naturschutz

Abzüge

-Flächen-bedarf

Modelle:HEKTOR, AUGIAS & Co.

Potenzial für Reststoffe:Gülle, Getreidestroh, ZR+K-Kraut

o.d eNaturschutz & Bioenergie

o.d e

Nachhaltige Potenziale

88 % direkt aus Land und Forst

250 PJ

1450 PJ 250 PJ

o.d eNachhaltige Bioenergie

Angaben inkl. Auslandsanteile (Vorketten)Primärenergie von RE über Wirkungsgradansatz

-

2.000

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BIO NH

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BIO NH

RE

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BIO NH

Prim

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BiomasseRegenerative o. BioErdgasErdölBraunkohleSteinkohleUran

2010 2020 2030

Effi-zienz!

o.d eBioenergie: Gewinner

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2000 2010 2020 2030

PJ P

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Weizen, Mais-GP

Ölpflanzen

KUP-Holz, Miscanthus

Feuchtgut (Biogas)

sonstige Reststoffe

Org. Hausmüll + Gülle

Stroh

Altholz

Restholz (Wald, Industrie)

o.d eEU Bioenergie (Anbau)

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2010 2020 2030

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plants for biogas

plants forethanol+

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2010 2020 2030

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sweet sorghumswitch-grassgiant reedreed canary grassmiscan-thusSRC willowSRC poplar2-culture red.2-culture opt.wheat whole planttriticale whole plantmaize whole plantbarley/ triticale cornwheat cornmaize cornsunflower seedsrape seeds

AnbaupotenzialAnbaupotenzial nachnach PflanzePflanze/System/System

EU Bioenergie (Anbau)

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Bioenergiepotenzial EU-25

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2010 2020 2030

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, MtO

E

Additionalagriculturalpotential(DE, FR)

Additionalforestpotential

Landwirtschaft

Wald

Reststoffe

Effect of increasing

energy& carbon

prices

Umrechnung 1 Mio tOE = 41,9 PJ, dh. Abfälle = 4,2 EJ, Wald = 2 EJ, Anbau = 4 EJ

o.d eBio-Potenziale EU

Quelle: IE/BFH/ÖKO/UH 2005

Zum Vergleich: EEA-Studie für 2020: 9.500 PJ, für 2030: 12.500 Primärenergiebedarf DE ca. 14.000 PJ

o.d eEU Biomasse: Handel?

Quelle: IE/BFH/ÖKO/UH 2005

o.d eGlobale Bioenergie

Potential (EJ)

Main Assumptions and Remarks

Agricultural Residues

15–70 Potential depends on yield/product ratios, total agricultural land area, type of production system. Extensive production systems require leaving of residues to maintain soil fertility; intensive systems allow for higher rates of residue energy use.

Organic Wastes 5–50 Includes the organic fraction of MSW and waste wood. Strongly dependent on consumption, and as well as use for biomaterials.

Forest Residues 30–150 Figures include processing residues. Part is natural forest (reserves). The (sustainable) energy potential of world forests is unclear. Low range value based on sustainable forest management; high value reflects technical potential.

Energy Crops (agricultural land)

0–700 Potential land availability of 0–4 Gigahectares (Gha), Based on productivity of 8–12 dry tonne/ha/yr (higher yields are likely with better soil quality). If adaptation of intensive agricultural production systems is not feasible, bioenergy supply could be zero.

Energy Crops (marginal land)

60–150 Potential maximum land area of 1.7 Gha. Low productivity is 2–5 dry tonne/ha/yr. Could be low or zero due to poor economics.

Total 40–1,100 (250 –500)

Pessimistic scenario assumes no land for energy farming, only use of residues; optimistic scenario assumes intensive agriculture on better quality soils. ( ) = realistic for large-scale bioenergy use.

o.d e

Globale Energie

Region total renewables biomass hydro RE shareAfrica 21,5 10,8 10,5 0,3 50%Latin America 18,8 5,2 3,3 1,9 28%Asia 48,2 16,1 15,0 0,6 33%China 48,4 10,0 9,0 1,0 21%Non-OECD Europe 4,2 0,4 0,2 0,2 9%Former USSR 39,5 1,2 0,4 0,9 3%Middle East 16,3 0,1 0,0 0,1 1%OECD 223,3 12,7 6,8 4,4 6%World 420,3 56,6 45,2 9,3 13%

Primary Energy, in ExaJoules (EJ)

Global Resources (EJ/a) Current use Technical potential Eco-potentialHydro 10 50 20Biomass 45 >1000 100-500Solar 0.2 >1,600 200Wind 0.2 600 150Geothermal 1.2 >1,500 200Ocean - ? ?TOTAL 56.6 >4,000 ± 1000

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Global Pattern 2030

Source: IEA (2005)

= oil-export = oil & bio domestic = bio-export = bio domestic

o.d e

Nutzungskonkurrenz?

o.d e“Leakage” durch Bioenergie

Quelle: Präsentation Girard (GEF-STAP Workshop, Neu Delhi 2005)

Nahrung& Futter

Schutz-gebiete, Korridore

Biodiversitäts-verlust?

Natürliche Habitate,Wälder etc.

Abholzung, Vernichtung?

Energiepflanzen& Plantagen

Konkurrenz

„ungenutzt“(marginal, devastiert)

o.d e

Biofuels: Preis-FeedbackAnteile von Biokraftstoffen (Diesel + Benzin)

IMPACT Dec. 2006 Ergebnisse zu relativen Preisänderungen für feedstocks (im Vergleich zu non-biofuel baseline)

Quelle: www.ifpri.org

o.d eNachhaltiger Anbau?

Jatropha-Setzling alsdezentral-rurale Option: Beschäftigungsintensiv, medium outputaber auch low-input und karstflächen-geeignet

Zuckerrohrplantagen im Staat Sao Paulo in Brasiien:Großflächiges Hochertragssystem, mehrjährig.

o.d eNachhaltiger Anbau?

Manuelle Zuckerrohr-Ernte in Brasilien

„High precision farming“ + GPS-gestützt Soja-Ernte in Brasilien

o.d eDie G8 meint dazu:

o.d e

• global/international: – „Guidance“-Papier von UN-Energy für CSD-15– Nachhaltigkeitskriterien EU sowie BE/NL/UK;

G8-GBEP; UNEP + GEF– FAO-Studie „Biofuels and Food Security“– Bioenergie und CBD (COP 2008 in DE!) sowie

CCD (Erosion, Marginalflächen…)

• national:– Nachhaltigkeitsstandards Biokraftstoffe (BMELV +

UBA/BMU); EEG; ökol. Opt. Biogas (BMU)– Projekt zu Naturschutzstandards RE (BfN/BMU)– Studien zu GVO und NaWaRo (TAB + BfN)

Perspektiven

o.d eSchlussfolgerungen• Biomassepotentiale hoch trotz ökologischer

Restriktionen (in DE und EU)

• „Ligno“-Ethanol + Biomethan früher als BtL

• Importe (BY, RU, UA + Entwicklungsländer) nur mit Nachhaltigkeitsstandards

• offen: Umsetzung Effizienzpotenziale Verkehr + Bedarfsfrage Biokraftstoffe (modal split; Suffizienz…) – dazu mehr über BMU-Projekt

o.d eInformationen & Kontakt

Dies und mehr unter www.oeko.de/service/bio

Kontakt: u.fritsche@oeko.de

o.d eMehr Info global:

www.oeko.dewww.oeko.de//serviceservice//biobio

o.d eBiogas: lokal & global

o.d eBiogas: lokal & global

o.d eBiogas: lokal & global

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Biogas in Mexico

Biogas: lokal & global

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Biomethan aus komprimiertem Biogas in New Delhi (Indien)

Biogas: lokal & global