Nachhaltige Systeme der Energiepflanzenproduktion

Landinfo 5/2011 Landwirtschaftlicher Hochschultag
M. Sc. Dipl. Ing. (FH) Janet Witt, DBFZ Leipzig
Nachhaltige Systeme der Energiepflanzenproduktion
Erfahrungsbericht zum EEG - Nachhaltigkeitsvorgaben für die Stromerzeugung aus
Biomasse heute und morgen
In den energie- und umweltpolitischen Diskussionen gewinnt die Energiebereitstellung aus regenerativen
Energien im Allgemeinen und aus Biomasse im Besonderen zunehmend an Bedeutung. Erneuerbare
Energien decken heute bereits über 10 % des Endenergieverbrauchs in Deutschland. Etwa
70 % davon entfällt auf Biomasse. Bis 2020 soll der Anteil erneuerbarer Energien am Endenergieverbrauch
in Deutschland auf 18 % steigen. Dieses verbindliche nationale Ziel ist sowohl im Integrierten
Energie- und Klimaprogramm der Bundesregierung als auch im nationalen Aktionsplan für erneuerbare
Energien (nREAP), der auf der verbindlichen Zielsetzung im Rahmen der EU-Richtlinie Erneuerbare
Energien (2009/28/EG) beruht, verankert.
Hintergrund
Die Erreichung dieses Ziels ist der
deutsche Beitrag zur Erreichung
des Ziels, bis 2020 mindestens
20 % des Endenergieverbrauchs
der Europäischen Union aus erneuerbaren
Energien zu decken.
Der Beitrag im Stromsektor wird
auf mindestens 30 % erneuerbare
Energien am Stromverbrauch gesetzt.
Zur Erreichung dieser Zielsetzung
in Deutschland bis 2020
wird Biomasse als erneuerbarer
Energieträger eine tragende Rolle
spielen, da aufgrund bestehender
Technologien und Nutzungspfade
im Bereich der Bioenergie eine
Erhöhung der Energiebereitstellung
kurz- und mittelfristig realisierbar
ist. Daher ist es zunehmend
wichtig, Einsatzmöglichkeiten
der Biomassenutzung zu prüfen
und den effizienten Einsatz
von Biomasse als Energieressource
bei der Strom-, Wärme- und
Kraftstoffbereitstellung weiter voranzubringen,
um diese politischen
Zielvorgaben erreichen zu können.
Zielsetzung und Aufbau
des EEG
Das Erneuerbare-Energien-Gesetz
(EEG) stellt seit dem Jahr 2000 in
Deutschland ein maßgebliches Instrument
zur Förderung des Einsatzes
erneuerbarer Energien an
der Stromerzeugung dar. Ein essentielles
Ziel des EEG ist es damit
einen Beitrag zu leisten zur:
� Reduktion der Treibhausgaseinsparungen
in Deutschland,
� Steigerung der Versorgungssicherheit
durch Substitution fossiler
Energieträger und
� die Stärkung dezentraler Strukturen.
Seit der Einführung sorgten die
Vergütungsregelungen des EEG
für einen starken Ausbau der
Stromerzeugung, zunächst auf
Basis von fester Biomasse und
seit der ersten Gesetzesnovelle im
Jahr 2004 auch von gasförmigen
Bioenergieträgern. Etwas anders
sieht es bei der Verstromung von
flüssigen Bioenergieträgern
(Pflanzenölen) aus, deren Ausbau
– nach einem starkem Wachstum
in den Jahren 2005-2007 – zunächst
aufgrund einiger technischer
Probleme und später aufgrund
hoher Rohstoffpreise ins
Stocken geraten war und im Rahmen
der EEG-Neufassung 2009
weitere Einschränkungen erfahren
hat (d. h. Erstellung eines zentralen
Anlagenregisters aller BHKW-
Betreiber; Erbringung von Nachhaltigkeitszertifikaten
für die eingesetzten
Pflanzenölmengen).
Momentan wird die EEG-Fassung
von 2009 erneut überarbeitet und
voraussichtlich zum 01.01.2012 in
Kraft treten.
Allgemein ist die Vergütung für
eingespeisten Strom aus Bioenergieanlagen
abhängig von der Anlagenleistung,
dem eingesetzten
Brennstoff, der Technologie, der
Stromproduktion in Kraft-Wärme-
Kopplung sowie dem Zeitpunkt der
Inbetriebnahme der Biomasseanlage.
Sie besteht aus einer Grundvergütung
und unterschiedlichen
Boni bzw. Vergütungserhöhung,
die zusätzlich gewährt werden
können.
Rahmenbedingungen
und Nachhaltigkeitsanforderungen
Bioenergieanlagen können einen
vorrangigen Anschluss an die Netze
der allgemeinen Versorgung
mit Elektrizität sowie eine Vergütung
nach dem EEG erhalten,
wenn sie bestimmte Voraussetzungen
erfüllen:
� Die Anlagen müssen sich hierzu
im Bundesgebiet einschließlich
der deutschen ausschließlichen
Wirtschaftszone befinden.
� Es werden nur Einsatzstoffe als
Biomasse anerkannt, die in der
Biomasseverordnung (BiomasseV)
definiert sind. Weiterhin
wird darin auch geregelt, welche
Nutzungsverfahren zur
Anwendung kommen dürfen
und welche Umweltanforderungen
dabei einzuhalten sind.
� Am 23. April 2009 ist die Renewable
Energy Directive
(RED) als europäische Richtlinie
zur Förderung der Nutzung
von Energie aus erneuerbaren
19

Landwirtschaftlicher Hochschultag Landinfo 5/2011
20
32%
Quellen in Kraft getreten. In ihr
werden erstmals ökologische
Nachhaltigkeitskriterien definiert,
die sicherstellen sollen,
dass bei der Berechnung der
Zielerfüllungsquote jeden einzelnen
Landes ein Mindestmaß
an Treibhausgaseinsparungen
bewirkt wird. Die Methodik der
RED gilt bisher nur für flüssige
und gasförmige Biokraftstoffe
und flüssige Biobrennstoffe zur
Strom-, Wärme- und Kälteerzeugung.
Eine Ausweitung der
Forderung von Nachhaltigkeitskriterien
für feste und gasförmige
Biomasse zur Erzeugung
von Strom, Wärme und Kälte
wird derzeit auf europäischer
Ebene zwar nicht aktiv vorangetrieben,
jedoch gibt die EU-
Kommission Empfehlungen für
Mitgliedsstaaten, die die Nachhaltigkeitsstandards
auch auf
feste und gasförmige Biomasse
ausdehnen wollen.
In Deutschland beschränkt sich
die Umsetzung der RED in nationales
Recht auf den Beschluss
der Biomassestromnachhaltigkeitsverordnung
(Bio-
St-NachV) sowie der Biokraftstoffnachhaltigkeitsverordnung
(BioKraft-NachV), die relevant
für die Nutzung von Biomethan
als Kraftstoff ist. In der BioSt-
NachV sind Anforderungen an
flüssige Biobrennstoffe zur
61%
Abbildung 1: Anteile der Stromerzeugung aus Biomasse in 2010
7%
Stromerzeugung formuliert, deren
Einhaltung eine Voraussetzung
für die Berechtigung zum
Bezug von EEG-Vergütungen
ist. Für die Nutzung von biogenen
Festbrennstoffen sowie
gasförmigen Bioenergieträgern
zur Strom- bzw. gekoppelten
Strom- und Wärmebereitstellung
sind bisher keine verbindlichen
Nachhaltigkeitskriterien
festgeschrieben. Hinsichtlich
der nachhaltigen Bereitstellung
von biogenen Festbrennstoffen
forstwirtschaftlichen Ursprungs
kann in Deutschland jedoch auf
international etablierte Zertifizierungssysteme
der Forstwirtschaft
zurückgegriffen werden.
Hierbei handelt es sich um das
„Programme for the Endorsement
of Forest Certification
Schemes (PEFC)“ und das „Forest
Stewardship Council
(FSC)“. Mit ihren Zertifikaten
geben sie den Verbrauchern
die Sicherheit, dass das erworbene
Holzprodukt oder der
Rohstoff an sich aus Wäldern
stammt, welche nach den
Grundregeln ordnungsgemäßer
Forstwirtschaft bewirtschaftet
wurden. Der überwiegende Teil
des deutschen Waldes unterliegt
dem paneuropäischen
Zertifizierungssystem, so sind
ca. 66 % bereits PEFC und 4 %
FSC zertifiziert.
Biomasse(heiz)kraftwerke
Biogasanlagen
Pflanzenöl‐BHKW
Stromerzeugung (real) aus Biomasse
2010: ca. 25,7 TWh el
Aktueller Stand der
Stromerzeugung aus
Biomasse
Der Anteil regenerativer Energien
am Stromverbrauch in Deutschland
liegt derzeit bei 17,4 % (Ende
2010). Der Einsatz von Bioenergieträgern
konnte dabei einen Anteil
von 34 % leisten.
Zusammenfassend zeigt sich in
Abbildung 1, dass die Bereitstellung
von Strom aus Bioenergieanlagen
im Jahr 2010 mit etwa 25,7
TWhel 1 einen bedeutenden Anteil
an der Stromerzeugung in
Deutschland leisten konnte. 2 Der
größte Anteil an der Stromerzeugung
aus Biomasse ist auf die
Biogaserzeugung und -nutzung
1 Stromerzeugung aus Biomasse ohne die
Berücksichtigung von Biomethananlagen,
Anlagen der Papier- und Zellstoffindustrie,
Holzvergasern und Kleinst-KWK-
Anlagen
2 Laut der Jahreszahlen Erneuerbarer
Energien 2010 des BEE (02/2011) wuchs
der Stromverbrauch aus biogenen Rohstoffen
von 5,4 % in 2009 auf knapp 6 %
im Jahr 2010, was 34,4 % der gesamten
genutzten Strommenge aus Erneuerbaren
Energien entspricht. Insbesondere
des Ausbau von Biogasanlagen trug zu
dieser Entwicklung bei

Landinfo 5/2011 Landwirtschaftlicher Hochschultag
sowie auf den Einsatz fester Biomasse
zurückzuführen.
Die Entwicklung der Biomassenutzung
seit der Einführung des EEG
bis einschließlich 2010 im Bereich
der festen, flüssigen und gasförmigen
Bioenergieträger zeigt Abbildung
2.
Sowohl die aktuelle Entwicklung
als auch die erwarteten Trends
zeigen, dass das EEG in der heute
gültigen Form zur Diversifizierung
der in Bioenergieanlagen eingesetzten
Rohmaterialien sowie der
entsprechenden Konversionstechnologien
– bei einer insgesamt
deutlich zu beobachtenden Marktausweitung
– beiträgt. Dabei stellen
sich aber auf der Basis des
gültigen energiewirtschaftlichen
Rahmens die Perspektiven für die
festen, flüssigen und gasförmigen
Bioenergieträger unterschiedlich
dar.
� Biomasse(heiz)kraftwerken
In den bestehenden Biomasse(heiz)kraftwerken
wird noch
immer zu einem Großteil Altholz
genutzt. Der Einsatz naturbelassener
biogener Festbrennstoffe
gewinnt weiterhin
an Bedeutung, ist aber wegen
der vergleichsweise hohen
Brennstoffkosten nur bei sehr
guten Standortrahmenbedingungen
betriebswirtschaftlich
möglich. Der Ausbau der installierten
elektrischen Leistung im
Festbrennstoffsektor kann deshalb
in den vergangenen 4 Jahren
eher als moderat gegenüber
dem Zeitraum 2004 bis
2006 bezeichnet werden. Während
in der Vergangenheit vorrangig
Dampfturbinen zum Einsatz
kamen, konnten sich in
den letzten Jahren Stromerzeugungstechnologien
im kleinen
und mittleren Leistungsbereich
(Größenordnung bis 5
MWel) am Markt etablieren und
die hier noch vorhandenen
Ausbaupotenziale erschließen.
Insbesondere die ORC-Technologie
mit einer hohen Wärmeauskopplung
ist dabei zu
nennen. Der Einsatz von anderen
Technologien hängt ganz
wesentlich von der Entwicklung
marktreifer Verfahren und Sys-
teme in den unterschiedlichen
Leistungsklassen ab (Vergasung,
Stirling-Motor, etc.). Neben
der technischen Weiterentwicklung
ist für den mittelfristigen
Ausbau der Festbrennstoffnutzungentscheidend,
ob zukünftig eine breitere
Rohstoffbasis zu einem aus
ökonomischer Sicht attraktiven
Brennstoffpreis verfügbar ist.
Mit dem geringfügig erhöhten
NawaRo-Bonus für den 100 %igen
Einsatz von Landschaftspflegematerial
in Anlagen zwischen
0,5 und 5 MWel wurden
in der EEG-Neufassung 2009
dazu erste Anreize gesetzt.
Aufgrund des Ausschließlichkeitsprinzips
wird dieser Bonus
in der Praxis jedoch kaum genutzt.
Nach der Klarstellung der
Definition zum Landschaftspflegematerial
wird sich in den
kommenden Jahren zeigen, ob
hiermit größere Anreize für die
Bereitstellung zusätzlicher
Biomassepotenziale geschaffen
werden konnten und sich
der Anteil an Landschaftspflegeholz
zur anteiligen Strom-
und Wärmebereitstellung erhöht.
Dagegen wird bei Beibehaltung
der aktuellen Rahmenbedingungen
nicht mit einem
verstärkten Einsatz von Kurzumtriebsplantagenhölzern
(KUP) gerechnet, da einerseits
die Versorgungssicherheit aufgrund
der marginalen Anbauflächen
in Deutschland für
Biomasse-HKW nicht gewährleistet
werden kann und andererseits
vergleichsweise hohe
Bereitstellungskosten für KUP
bestehen.
� Biogasanlagen
Biogasanlagen werden nach
wie vor in einem weiten Anwendungsbereich
auf der Basis
von tierischen Nebenprodukten
(z. B. Gülle) und Energiepflanzen
gebaut. Seit der Neufassung
des EEG im Jahr 2009 ist
der Ausbau des Biogasanlagenbestandes
rasant vorangeschritten
und hat in den vergangenen
zwei Jahren
Höchstwerte erreicht. In Hinblick
auf die bevorstehende
Novellierung des EEG im Jahr
2012 und die damit verbundenen
Unsicherheiten ist davon
auszugehen, dass im Jahr
2011 der Ausbau von Biogasanlagen
Höchstwerte erzielen
wird. Dies kann auf die im EEG
2009 gesetzten Anreizwirkungen
für die Stromerzeugung
aus Biogas zurückgeführt werden.
Die installierte Anlagenleistung
als auch die in Biogasanlagen
realisierte Stromerzeugung
leistet anteilig den
größten Beitrag zur Stromerzeugung
aus Biomasse in
Deutschland. Mit der Neufassung
des EEG im Jahr 2009
zeichnet sich deutlich der
Trend hin zu kleinen und mittleren
Biogasanlagen (

Landwirtschaftlicher Hochschultag Landinfo 5/2011
installierte elektrische Leistung (MW el)
22
4.500
4.000
3.500
3.000
2.500
2.000
1.500
1.000
500
DBFZ, 2011
0
Pöl‐BHKW
Biogasanlagen
Biomasse‐(H)KW
zu günstigen Preisen bereitgestellt
werden kann und die anfallende
Wärme möglichst vollständig
genutzt wird. Bereits in
2007/2008 wurde deshalb ein
erheblicher Teil der Anlagen
außer Betrieb genommen.
Nachdem die Pflanzenölpreise
im Jahr 2009 wieder auf ein
moderates Preisniveau sanken,
stiegen sie im Verlauf des Jahres
2010 wieder auf den bereits
in 2008 erreichten Peak, was
derzeit erneut zu einem Markteinbruch
bei der Stromerzeugung
aus Pflanzenöl führte. Vor
diesem Hintergrund setzt sich
auch der Trend eines deutlich
abgeschwächten Zubaus aus
2009 im Bereich der Pflanzenöl-BHKW
weiter fort, begleitet
von dem Trend zur vorübergehenden
oder endgültigen Stilllegung
von Anlagen um den
Jahreswechsel 2010/2011. Es
lässt sich nur schwer abschätzen,
wie die Weiterentwicklung
der Branche aussehen könnte.
Einerseits war hier in der Vergangenheit
ein sehr schnell reagierender
Markt mit rasantem
Wachstum zu beobachten, andererseits
wird derzeit vor al-
Pöl‐BHKW
Biogasanlagen
Biomasse‐(H)KW
Hinweis: Darstellung ohne Berücksichtigung der
Stromeinspeisung aus Biomethananlagen, Anlagen der
Papier‐ und Zellstoffindustrie, Holzvergasern und
Kleinst‐KWK‐Anlagen
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Abbildung 2: Entwicklung der installierten Anlagenleistung sowie Anlagenanzahl zur Stromerzeugung
aus Biomasse 2000-2010
lem durch die deutlich gestiegenen
Pflanzenpreise aber
auch den erhöhten Verwaltungsaufwand,
der mit der Einführung
der Nachhaltigkeitsnachweise
verbunden ist, eine
neue Marktbelebung eher behindert.
Der Einsatz von Pflanzenöl
zur Stromerzeugung wird
weiterhin durch den Import von
Palmöl dominiert. Beim Einkauf
von zertifiziertem Pflanzenöl
können nachfragebedingte
Mehrkosten entstehen.
Anforderungen an die
EEG-Novellierung
Vor dem Hintergrund der erfolgreichen
Marktetablierung des EEG
und der erkennbar jährlich gesteigerten
Stromproduktion aus erneuerbaren
Energien, sollten die
bereits erwähnten wesentlichen
Zielstellungen des EEG in seinen
Grundzügen erhalten bleiben. Zusätzlich
haben die aktuellen Entwicklungen
gezeigt, dass weitere
Anforderungen in die Ausgestaltung
eines EEG 2012 einbezogen
werden sollten:
8.000
7.000
6.000
5.000
4.000
3.000
2.000
1.000
� Sicherstellung einer nachhaltigen
Bioenergiebereitstellung
� Vorzug von effizienten, nicht an
einer Vergütungsstruktur orientierten
Konzepten, hinsichtlich
Energiebereitstellung und Klimaschutz
� Unterstützung der Marktreife
(Degression) und von innovativen
Technologien
� Unterstützung der Einbindung
der Erneuerbaren Energien ins
Energiesystem (Systemdienstleistungen)
� Deutliche Vereinfachungen des
Vergütungssystems gegenüber
dem Ist-Zustand bei gleichzeitiger
Minimierung potenzieller
Fehlentwicklungen
� Keine Kostensteigerung, aber
weiteren Ausbau von Erneuerbaren
Energien sicherstellen
Grundlegend wird davon ausgegangen,
dass ein an den Zielen
des Energiekonzeptes orientierter
Ausbau der Stromerzeugung aus
Biomasse auch weiterhin des Einsatzes
nachwachsender Rohstoffe
bedarf. Ein effizienter Ausbau ist
0
Anlagenanzahl (mittig)

Landinfo 5/2011 Landwirtschaftlicher Hochschultag
nur durch kostenorientierte Vergütungen
erreichbar, die sich an den
Vor-Ort sinnvollen Anlagengrößen
und der verfügbaren Rohstoffbasis
orientieren müssen.
Hinsichtlich der erreichbaren
Treibhausgasreduktionen sollte
die Kraft-Wärme-Kopplung weiter
gestärkt werden. Dabei ist der
Wert der Stromerzeugung aus
Bioenergie nicht allein durch
Treibhausgasminderungskosten
beschreibbar, sondern muss auch
die positiven Wirkungen der bedarfsgerechtenStrombereitstellung
in einer stärker auf erneuerbaren
Energien basierenden
Energieversorgung einbeziehen.
Referenzen
[1] Monitoring zur Wirkung des
Erneuerbare-Energien-Gesetz
(EEG) auf die Entwicklung der
Stromerzeugung aus Biomasse.
5. Zwischenbericht zum
BMU-Forschungsvorhaben
FZK03MAP138, erstellt vom
Deutschen BiomasseForschungsZentrum
(DBFZ) in
Kooperation mit der Thüringer
Landesanstalt für Landwirtschaft
(TLL), März 2011
[2] Vorbereitung und Begleitung
der Erstellung des Erfahrungsberichtes
2011gemäß § 65
EEG - Vorhaben IIa. Endbericht,
im Auftrag des Bundesministeriums
für Umwelt, Naturschutz
und Reaktorsicherheit
(BMU), erstellt vom Deutschen
BiomasseForschungsZentrum
(DBFZ), Juni 2011
[3] DBFZ veröffentlicht Positionspapier
zur Novellierung des
Erneuerbare-Energien-Gesetz
2012. Pressemitteilung des
Deutschen BiomasseForschungsZentrum
vom
11.05.2011
Weitere Informationen und
Kontaktdaten
Unter Einbeziehung von zahlreichen
Wissenschaftlern des DBFZ
und externen Experten aus den
Fachgebieten Biogas, biogene
Festbrennstoffe und flüssige Bioenergieträger
wurde in den letzten
Monaten ein umfangreicher Erfahrungsbericht
zur Stromerzeugung
aus Biomasse im Rahmen des
EEG erstellt, der auf den Internetseiten
des BMU verfügbar ist oder
per Mail angefordert werden kann
unter biomassenutzung@dbfz.de.
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