Wissenschaftliche Berichte

Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6882

Energie aus biogenen Rest- und Abfallstoffen. Bereitstellung und energetische Nutzung organischerRest- und Abfallstoffe sowie Nebenprodukte alsEinkommensalternative für die Land- und Forstwirtschaft - Möglichkeiten, Chancen und Ziele -

L. Leible, A. Arlt, B. Fürniß, S. Kälber, G. Kappler, S. Lange,E. Nieke, Chr. Rösch, D. Wintzer

Zusammenfassung
Aktuelle politische Ziele und Vorgaben auf nationaler und EU-Ebene zielen darauf ab, den Anteil erneuerbarer Energieträger an der Energieversorgung deutlich zu erhöhen. Hohe Erwartungen werden hierbei v.a. an die energetische Nutzung von Biomasse

– insbesondere an biogene Reststoffe und Abfälle – geknüpft. Hierbei stehen Bemühun-gen zur Verringerung der Emission treibhausrelevanter Gase im Vordergrund. Vor die-sem Hintergrund wurde von ITAS – im Auftrag des Bundesministeriums für Verbrau-cherschutz, Ernährung und Landwirtschaft (BMVEL) – eine systemanalytische Unter-suchung mit der Zielsetzung durchgeführt, die Chancen einer energetischen Nutzung von biogenen Rest- und Abfallstoffen zu analysieren und nach einer Bewertung ent-sprechende Empfehlungen für eine Veränderung der gegebenen Rahmenbedingungen und Förderstrategien abzuleiten.

Zunächst wurden in der Studie Abschätzungen zum Aufkommen und zur Zusammen-setzung der für eine energetische Nutzung verfügbaren biogenen Reststoffe und Abfälle in Deutschland – ergänzt um entsprechende Analysen zu Ländern der EU – durchge-führt. Daran schlossen sich detaillierte Prozesskettenanalysen zur Bereitstellung (Erfas-sung, Konditionierung, Transport, Lagerung) und energetischen Nutzung von biogenen Reststoffen und Abfällen zur Wärme- und Stromproduktion an.

In Deutschland beträgt das jährlich verfügbare Aufkommen an biogenen Reststoffen und Abfällen, das potenziell für eine energetische Nutzung zur Verfügung steht, rd. 75 Mio. Mg an organischer Trockensubstanz (oTS), v.a. bestimmt durch Waldrest-holz, Industrie- und Altholz, Getreidestroh und Gülle. Darüber hinaus könnten weitere 5 bis 15 Mio. Mg oTS in der Landwirtschaft und im produzierenden Gewerbe erschlossen werden. Das Aufkommen von 75 bzw. 90 Mio. Mg oTS entspricht rd. 9 bzw. 11 % des derzeitigen Primärenergiebedarfs und ist somit keinesfalls als gering einzustufen.

Beim Vergleich der verschiedenen Technologien wird deutlich, dass die derzeitigen Produktionskosten für Wärme und Strom aus biogenen Reststoffen und Abfällen ge-genüber den fossilen Alternativen i.d.R. noch nicht wettbewerbsfähig sind. Neben der Co-Verbrennung und Co-Vergasung in Steinkohlekraftwerken sind es zunächst die gro-ßen Biogas- und Klärgasanlagen, die die Wettbewerbsfähigkeit erreichen können.

Im Vergleich zu anderen Maßnahmen der CO2-Minderung stellen sich die erzielbaren CO2-Minderungskosten bei den in der Studie betrachteten Verfahren der Bio- und Klär-gasnutzung bzw. der Verbrennung und Vergasung von biogenen Reststoffen und Abfäl-len als sehr interessant dar. Die erzielbaren Beschäftigungseffekte sind zwar als positi-ver Nebeneffekt anzuerkennen, können jedoch nicht als Hauptmotiv für die Förderung der energetischen Nutzung der biogenen Reststoffe und Abfälle angeführt werden.

Energy from biogenic residues and waste

Abstract
Current political objectives and requirements on both the national and EU level aim at raising significantly the share of renewable energy sources in energy supply. High ex-pectations are mainly tied to the use of biomass for energy, in particular of biogenic residues and waste. The main focus here is on reducing the emissions of greenhouse gases. Against this background, a systems analysis was conducted by ITAS – funded by the German Federal Ministry of Consumer Protection, Food and Agriculture (BMVEL) – with the objective to analyse and assess the chances of utilisation of biogenic residues and waste for energy. Based on the results, recommendations for a modification of the given framework conditions and promotion strategies are developed.

Initially, volumes and compositions of the biogenic residues and waste that are available in Germany and suitable for energy use, were estimated, supplemented by correspond-ing analyses of EU member states. This was followed by detailed process chain analy-ses of the supply (gathering, conditioning, transport, storage) and use of biogenic resi-dues and waste for heat and electricity production.

In Germany, the annual volume of biogenic residues and waste available for energy use amounts to about 75 million Mg of dry organic matter (dom), above all wood residues from forestry and industry, waste wood, cereal straw and liquid manure. Furthermore, 5 to 15 million Mg dom from agriculture and industry could be made accessible. The amount of 75 and 90 million Mg dom corresponds to about 9 and 11 % of the present primary energy consumption, respectively, and is far from being marginal.

Comparison of the different technologies reveals that the present production costs of heat and electricity from biogenic residues and waste are not yet competitive with those of fossil alternatives. Apart from co-combustion and co-gasification in hard coal power plants, the large biogas and sewage gas plants may be the first to achieve competitive-ness.

In comparison to other instruments of CO2 reduction, the achievable CO2 mitigation costs of the technologies considered in this study, such as biogas and sewage gas utilisa-tion as well as the combustion and gasification of biogenic residues and waste, are very interesting. Although the achievable employment effects are acknowledged as positive spin-off, they cannot be given as a major reason for promoting the use of biogenic resi-dues and waste for energy supply.

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