Flächenbezogene Berechnung von Biomassepotenzialen

In Deutschland beträgt der Anteil erneuerbarer Energien am Primärenergieverbrauch 13,1 % (2017). Davon werden knapp zwei Drittel durch Biomasse gedeckt. Der flexible und vielseitige Einsatz von Biomasse setzt jedoch eine langfristige Verfügbarkeit von biogenen Roh- und Reststoffen voraus. Ein besonderer Fokus liegt auf der optimalen Nutzung von Nebenprodukten, Reststoffen und Abfällen aus Land- und Forstwirtschaft, lebensmittelverarbeitender Industrie und kommunalen Siedlungsabfällen. In diesem sektorenübergreifenden Kontext hat die Biomasse Getreidestroh eine herausragende Relevanz, da über verfügbare Konversionstechnologien hohe Treibhausgasminderungspotenziale erreicht werden könnten. Die ungenutzten Strohpotenziale in Deutschland werden auf 8 Mio. t bis 13 Mio. t Frischmasse (FM) geschätzt. Die räumliche Verteilung dieser Ressource ist jedoch sehr heterogen. Mithilfe von Forschungsergebnissen, offenen Geodaten und aktuellen Statistiken kann die Verfügbarkeit dieser wichtigen Biomasse modelliert werden. Die Ergebnisse bilden eine geeignete Basis für die Bewertung einer technologiespezifischen Biomassebereitstellung mit dem Ziel, geeignete Regionen oder Standorte für bestimmte Technologien zu identifizieren. Auf dieser Grundlage kann abgeschätzt werden, mit welchem zusätzlichen Beitrag im Energiesystem und mit welchem Beitrag zur Treibhausgasminderung gerechnet werden könnte

Der Strohmarkt in Deutschland: Marktschreier 4.0

Ziel der Broschüre ist es, über die Möglichkeiten einer nachhaltigen Nutzung von Stroh in Deutschland zu informieren und ein Stimmungsbild von verschiedenen Akteuren zu einer zukünftigen Nutzung zu präsentieren. Dafür wurden über 50 Personen aus Landwirtschaft, Industrie, Politik und Wissenschaft befragt. Die Ergebnisse können eine bessere Erschließung der Ressource unterstützen

Grünlandenergie Havelland

Im Rahmen des Projekts „Grünlandenergie Havelland“ untersuchte das Deutsche Biomasseforschungszentrum in Kooperation mit dem Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e. V. und der Bosch & Partner GmbH am Beispiel der Modellregion Havelland (Landkreis Havelland und umliegende Gebiete) mögliche Konversionspfade zur Energiegewinnung von halmgutartigem Grüngut. Im Fokus stand die Verwertung von überschüssigem Gras von extensiv bewirtschafteten Grünlandflächen sowie von halmgutartiger Biomasse aus der Gewässerunterhaltung und Biotoppflege. Als Reststoffe lässt die energetische Nutzung dieser Substrate eine besonders gute Treibhausgasbilanz erwarten. Aufgrund der stofflichen Eigenschaften sowie der dezentralen und häufig sehr heterogenen Aufkommen ist die energetische Nutzung dieser Substrate jedoch mit besonderen technischen und logistischen Herausforderungen verbunden. Ziel des Projekts war die Entwicklung von übertragbaren Konzepten zur Nutzung der betrachteten Grüngutsortimente für die Wärme- und Stromerzeugung. Ausgehend von der Analyse der entsprechenden Biomassepotenziale sowie geeigneter Standorte und Technologien wurden vollständige Bereistellungsketten verschiedener Nutzungskonzepte untersucht. Die abschließende Bewertung der Nutzungskonzepte erfolgt anhand der Parameter: Wirtschaftlichkeit, Treibhausgasemissionsminderungspotenzial und Umsetzbarkeit. Im Ergebnis werden für die regionalen Akteure anwendungsreife Analysemethoden bereitgestellt, Empfehlungen für einzelne Nutzungskonzepte ausgesprochen und weitergehender Forschungsbedarf benannt. [... aus der Zusammenfassung

Roadmap für strombasierte Kraftstoffe 03EIV116A-G

Synthetische Kraftstoffe können die Defossilisierung des Verkehrssektors mit vorantreiben. Besonders bei hohen Transportvolumina oder für große Entfernungen sind diese Kraftstoffe eine vielversprechende Option, etwa in der Luft- und Schifffahrt oder zu Teilen im Schwerlastverkehr. Auf Basis von Strom aus erneuerbaren Energien hergestellte Kraftstoffe sollen in Zukunft entscheidend dazu beitragen, die CO2-Bilanz zu verbessern und Klimaneutralität im Verkehrssektor zu erreichen. Die Forschung dockt damit an die Schnittstelle zwischen Energie- und Verkehrssektor an. Im Rahmen der BMWK-Forschungsinitiative Energiewende im Verkehr (EiV) haben von 2018 bis 2023 insgesamt 16 industriegeführte F&E-Projekte die Entwicklung synthetischer Kraftstoffe für den Luft-, See- und Straßenverkehr deutlich vorangebracht. In den Projekten wurde eine Vielzahl verschiedener Kraftstoffe, Herstellverfahren und Anwendungen betrachtet. Dabei war es die Aufgabe der „Begleitforschung Energiewende im Verkehr“ (BEniVer), als einer der 16 EiV-Projektverbünde, die Projektergebnisse der technischen Forschungsvorhaben der Förderinitiative auf Basis eigenständiger wissenschaftlicher Analysen vergleichbar zu machen. Dazu wurden einheitliche Rahmenannahmen und Methodikleitfäden entwickelt. Die Ergebnisse der Forschungsprojekte wurden in einer Gesamtbetrachtung zusammengeführt und dienten als Grundlage für technische, ökonomische und ökologische Bewertungen. Dabei beruhten die technologie-orientierten Bottom-Up-Analysen auf den neuesten Forschungsarbeiten. Diese wurden mit systemorientierten Top-Down-Analysen des Energie- und Verkehrssystems sowie möglichen Transformationspfaden auf dem Weg zur Klimaneutralität kombiniert. Weitere Analysen zur Akzeptanz und zur Markteinführung adressieren zudem gesellschaftliche Dimensionen und Auswirkungen der Einführung von strombasierten Kraftstoffen. Auf Basis der ganzheitlichen Analysen wurden Schlussfolgerungen abgeleitet. Als Ergebnis der langjährigen und fachübergreifende Begleitung der EiV-Forschungsvorhaben ist mit der Roadmap für strombasierte Kraftstoffe ein Leitfaden entstanden mit Handlungsoptionen für die Erforschung, Entwicklung, Produktion und Markteinführung dieser Kraftstoffe

Forschungsinitiative Energiewende im Verkehr, Kurzbericht zur „Roadmap für strombasierte Kraftstoffe“ 03EIV116A-G

Synthetische Kraftstoffe können die Defossilisierung des Verkehrssektors mit vorantreiben. Besonders bei hohen Transportvolumina oder für große Entfernungen sind diese Kraftstoffe eine vielversprechende Option, etwa in der Luft- und Schifffahrt oder zu Teilen im Schwerlastverkehr. Auf Basis von Strom aus erneuerbaren Energien hergestellte Kraftstoffe sollen in Zukunft entscheidend dazu beitragen, die CO2-Bilanz zu verbessern und Klimaneutralität im Verkehrssektor zu erreichen. Die Forschung dockt damit an die Schnittstelle zwischen Energie- und Verkehrssektor an. Im Rahmen der BMWK-Forschungsinitiative Energiewende im Verkehr (EiV) haben von 2018 bis 2023 insgesamt 16 industriegeführte F&E-Projekte die Entwicklung synthetischer Kraftstoffe für den Luft-, See- und Straßenverkehr deutlich vorangebracht. In den Projekten wurde eine Vielzahl verschiedener Kraftstoffe, Herstellverfahren und Anwendungen betrachtet. Dabei war es die Aufgabe der „Begleitforschung Energiewende im Verkehr“ (BEniVer), als einer der 16 EiV-Projektverbünde, die Projektergebnisse der technischen Forschungsvorhaben der Förderinitiative auf Basis eigenständiger wissenschaftlicher Analysen vergleichbar zu machen. Dazu wurden einheitliche Rahmenannahmen und Methodikleitfäden entwickelt. Die Ergebnisse der Forschungsprojekte wurden in einer Gesamtbetrachtung zusammengeführt und dienten als Grundlage für technische, ökonomische und ökologische Bewertungen. Dabei beruhten die technologie-orientierten Bottom-Up-Analysen auf den neuesten Forschungsarbeiten. Diese wurden mit systemorientierten Top-Down-Analysen des Energie- und Verkehrssystems sowie möglichen Transformationspfaden auf dem Weg zur Klimaneutralität kombiniert. Weitere Analysen zur Akzeptanz und zur Markteinführung adressieren zudem gesellschaftliche Dimensionen und Auswirkungen der Einführung von strombasierten Kraftstoffen. Auf Basis der ganzheitlichen Analysen wurden Schlussfolgerungen abgeleitet. Als Ergebnis der langjährigen und fachübergreifende Begleitung der EiV-Forschungsvorhaben ist mit der Roadmap für strombasierte Kraftstoffe ein Leitfaden entstanden mit Handlungsoptionen für die Erforschung, Entwicklung, Produktion und Markteinführung dieser Kraftstoffe

National Resource Monitoring for Biogenic Residues, By-products and Wastes: Development of a Systematic Data Collection, Management and Assessment for Germany

The reduction of greenhouse gases in the atmosphere and the transformation from a fossil-based to a bio-based economy are declared social, political and entrepreneurial goals. The efficient material and energetic use of biogenic residues, by-products and wastes offers numerous means of working towards these goals. However, it is still unclear what raw materials can be understood under these collective terms, what quantities exist across sectors and what additional contribution can be expected from their improved use. In the context of this thesis, an internationally applicable method has been developed which can be used to continuously balance and evaluate the technical biomass potential and current use. The basis for this is a modular monitoring system that is used to develop a multi-stage biomass categorisation, a regularly updatable network of biomass-specific calculation elements and a procedure for the continuous improvement of data quality. The monitoring system was tested for a consistent reference year using Germany as an example. In addition, the temporal and spatial dynamics of the biomass availability were analysed for the case study of cereal straw using a geoinformation system. With the help of 1,113 calculation elements, the supply and use of 77 biomasses from five sectors were balanced. On this basis, the technical biomass potential for the year 2015 amounts to 86–140 million tonnes of dry matter. Between 65 % and 84 % are already tied up in a material or energetic use. There is a clear focus on only a few raw materials; 20 % of the resources make up more than 80 % of the supply. By further tapping the mobilisable potential of 14–48 million tonnes of dry matter, an annual primary energy contribution of at least 6 % and up to 15 % could be achieved in future, for example. The detailed analysis for the case study also shows that, despite significant fluctuations over time, large parts of the potential are concentrated in only a few regions. The overall broad ranges of results indicate that the data quality is uncertain and, in particular in the areas of soil and water quality, biodiversity and eutrophication of ecosystems, there is a need for research on how the complex interactions can be integrated into future calculations of biomass potentials, using which data sets. The consequent provision of the monitoring results and calculation methodology in an online data repository (http://webapp.dbfz.de) provides the opportunity to reflect on the existing approaches in an open debate and to continue developing them in line with the respective needs. Using the findings generated by the monitoring system, the focus can be placed on the most important raw materials and regions for the implementation of political and entrepreneurial strategies and for filling gaps in the data. On this basis, the next steps for an optimal and sustainable contribution to a bio-based circular economy can be prioritised and discussed with regional stakeholders and shareholders.Die Reduktion von Treibhausgasen in der Atmosphäre und die Transformation von einer fossilbasierten zu einer bio-basierten Wirtschaftsweise sind erklärte gesellschaftliche, politische und unternehmerische Ziele. Die effiziente stoffliche und energetische Nutzung von biogenen Reststoffen, Nebenprodukten und Abfällen bietet zahlreiche Möglichkeiten, diesen Zielen näher zu kommen. Unklar ist bisher jedoch, welche Rohstoffe unter diesen Sammelbegriffen verstanden werden können, welche Mengen sektorenübergreifend existieren und welcher zusätzlichentzliche Beitrag aus einer optimierten Nutzung erwartet werden kann. Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher eine international anwendbare Methode entwickelt, mit der das technische Biomassepotenzial und die aktuelle Nutzung fortlaufend bilanziert und bewertet werden kann. Die Grundlage bildet hierfür ein modulares Monitoringsystem, mit dem u. a. eine mehrstufige Biomassekategorisierung, ein regelmäßig aktualisierbares Netzwerk aus biomassespezifischen Berechnungselementen sowie ein Vorgehen zur kontinuierlichen Verbesserung der Datenqualität entwickelt wurde. Das Monitoringsystem wurde am Beispiel von Deutschland und für ein konsistentes Bezugsjahr erprobt. Für das Fallbeispiel Getreidestroh wurde darüber hinaus die zeitliche und räumliche Dynamik der Rohstoffverfügbarkeit mit einem Geo-Informationssystem analysiert. Mit Hilfe von 1.113 Berechnungselementen wurden das Aufkommen und die Nutzung für 77 Biomassen aus fünf Sektoren bilanziert. Auf dieser Grundlage ergibt sich für das Jahr 2015 ein technisches Biomassepotenzial in Höhe von 86–140 Millionen Tonnen Trockenmasse. Zwischen 65 % und 84 % waren bereits in einer stofflichen oder energetischen Nutzung gebunden. Ein deutlicher Schwerpunkt liegt auf nur wenigen Rohstoffen; 20 % der Rohstoffe repräsentieren über 80 % des Potenzials. Durch die weitere Erschließung der noch mobilisierbaren Potenziale in Höhe von 14–48 Millionen Tonnen Trockenmasse könnte zukünftig z. B. ein jährlicher Primärenergiebeitrag von mindestens 6 % und bis zu 15 % realisiert werden. Die Detailanalyse für das Fallbeispiel zeigt darüber hinaus, dass trotz erheblicher zeitlicher Schwankungen große Teile des Potenzials in nur wenigen Regionen konzentriert sind. Die insgesamt hohen Ergebnisbandbreiten deuten jedoch auf eine unsichere Datenqualität hin und insbesondere bei den Themen Boden- und Wasserqualität, Biodiversität und Eutrophierung von Ökosystemen besteht Forschungsbedarf, wie und mit welchen Datensätzen die komplexen Wirkungsgefüge zukünftig in die Potenzialberechnungen integriert werden können. Durch die konsequente Offenlegung der Monitoringergebnisse und der Berechnungsmethodik in einem Online-Datenrepositorium (http://webapp.dbfz.de) besteht die Möglichkeit, die bisherigen Ansätze in einem offenen Diskurs zu reflektieren und bedarfsgerecht weiterzuentwickeln. Mit Hilfe der Erkenntnisse aus dem Monitoringsystem kann der Fokus für die Umsetzung von Politik- und Unternehmensstrategien und das Schließen von Datenlücken auf die wichtigsten Rohstoffe und Regionen gelenkt werden. Zusammen mit den regionalen Stake- und Shareholdern können auf dieser Grundlage die nächsten Schritte für einen optimalen und nachhaltigen Beitrag zu einer bio-basierten Kreislaufwirtschaft priorisiert und weiterführend diskutiert werden

Flächenbezogene Berechnung von Biomassepotenzialen

In Deutschland beträgt der Anteil erneuerbarer Energien am Primärenergieverbrauch 13,1 % (2017). Davon werden knapp zwei Drittel durch Biomasse gedeckt. Der flexible und vielseitige Einsatz von Biomasse setzt jedoch eine langfristige Verfügbarkeit von biogenen Roh- und Reststoffen voraus. Ein besonderer Fokus liegt auf der optimalen Nutzung von Nebenprodukten, Reststoffen und Abfällen aus Land- und Forstwirtschaft, lebensmittelverarbeitender Industrie und kommunalen Siedlungsabfällen. In diesem sektorenübergreifenden Kontext hat die Biomasse Getreidestroh eine herausragende Relevanz, da über verfügbare Konversionstechnologien hohe Treibhausgasminderungspotenziale erreicht werden könnten. Die ungenutzten Strohpotenziale in Deutschland werden auf 8 Mio. t bis 13 Mio. t Frischmasse (FM) geschätzt. Die räumliche Verteilung dieser Ressource ist jedoch sehr heterogen. Mithilfe von Forschungsergebnissen, offenen Geodaten und aktuellen Statistiken kann die Verfügbarkeit dieser wichtigen Biomasse modelliert werden. Die Ergebnisse bilden eine geeignete Basis für die Bewertung einer technologiespezifischen Biomassebereitstellung mit dem Ziel, geeignete Regionen oder Standorte für bestimmte Technologien zu identifizieren. Auf dieser Grundlage kann abgeschätzt werden, mit welchem zusätzlichen Beitrag im Energiesystem und mit welchem Beitrag zur Treibhausgasminderung gerechnet werden könnte

Flächenbezogene Berechnung von Biomassepotenzialen

In Deutschland beträgt der Anteil erneuerbarer Energien am Primärenergieverbrauch 13,1 % (2017). Davon werden knapp zwei Drittel durch Biomasse gedeckt. Der flexible und vielseitige Einsatz von Biomasse setzt jedoch eine langfristige Verfügbarkeit von biogenen Roh- und Reststoffen voraus. Ein besonderer Fokus liegt auf der optimalen Nutzung von Nebenprodukten, Reststoffen und Abfällen aus Land- und Forstwirtschaft, lebensmittelverarbeitender Industrie und kommunalen Siedlungsabfällen. In diesem sektorenübergreifenden Kontext hat die Biomasse Getreidestroh eine herausragende Relevanz, da über verfügbare Konversionstechnologien hohe Treibhausgasminderungspotenziale erreicht werden könnten. Die ungenutzten Strohpotenziale in Deutschland werden auf 8 Mio. t bis 13 Mio. t Frischmasse (FM) geschätzt. Die räumliche Verteilung dieser Ressource ist jedoch sehr heterogen. Mithilfe von Forschungsergebnissen, offenen Geodaten und aktuellen Statistiken kann die Verfügbarkeit dieser wichtigen Biomasse modelliert werden. Die Ergebnisse bilden eine geeignete Basis für die Bewertung einer technologiespezifischen Biomassebereitstellung mit dem Ziel, geeignete Regionen oder Standorte für bestimmte Technologien zu identifizieren. Auf dieser Grundlage kann abgeschätzt werden, mit welchem zusätzlichen Beitrag im Energiesystem und mit welchem Beitrag zur Treibhausgasminderung gerechnet werden könnte

A Review on Supply Costs and Prices of Residual Biomass in Techno-Economic Models for Europe

This review paper aims to investigate the supply costs and prices for biogenic residues, wastes and by-products for Europe that are used as key economic parameters for techno-economic analyses in the relevant literature. The scope of the paper is to show: (i) which information on costs and prices is used in techno-economic models; (ii) which sources these monetary values are based on; and (iii) whether these values are able to be compared and classified. The methodology employed in this review paper is a systematic evaluation of the supply costs and prices for residual biomass used as the basis for techno-economic analyses in the literature. Three evaluation criteria (COST TYPE, TIME PERIOD and COST SCOPE) are used to operationalise the scope of the delivery, the time frame and the spatial resolution of the monetary values. The pricing and cost variables UNIT and BIOMASS are also studied. The results show that the supply costs and pricing differ in terms of the units used, the scope of the delivery and the spatial scale, making it difficult to compare individual studies or transfer the findings to other use cases. The costs and pricing examined range from 0.00 EUR/Mg (dm) for “bio-waste from private households” to a regional value of 1097.02 EUR/Mg (dm) for “woody biomass from vineyards”. They are rarely based on cost calculations or price analyses over a period of several years, and more than half of the literature sources examined do not take into account regional differences. The findings suggest that the input data on costs and prices are not always of sufficient quality. For that reason, in the future, the data on supply costs and prices that are provided for processing should have a more detailed temporal and spatial resolution

A Review on Supply Costs and Prices of Residual Biomass in Techno-Economic Models for Europe

This review paper aims to investigate the supply costs and prices for biogenic residues, wastes and by-products for Europe that are used as key economic parameters for techno-economic analyses in the relevant literature. The scope of the paper is to show: (i) which information on costs and prices is used in techno-economic models; (ii) which sources these monetary values are based on; and (iii) whether these values are able to be compared and classified. The methodology employed in this review paper is a systematic evaluation of the supply costs and prices for residual biomass used as the basis for techno-economic analyses in the literature. Three evaluation criteria (COST TYPE, TIME PERIOD and COST SCOPE) are used to operationalise the scope of the delivery, the time frame and the spatial resolution of the monetary values. The pricing and cost variables UNIT and BIOMASS are also studied. The results show that the supply costs and pricing differ in terms of the units used, the scope of the delivery and the spatial scale, making it difficult to compare individual studies or transfer the findings to other use cases. The costs and pricing examined range from 0.00 EUR/Mg (dm) for “bio-waste from private households” to a regional value of 1097.02 EUR/Mg (dm) for “woody biomass from vineyards”. They are rarely based on cost calculations or price analyses over a period of several years, and more than half of the literature sources examined do not take into account regional differences. The findings suggest that the input data on costs and prices are not always of sufficient quality. For that reason, in the future, the data on supply costs and prices that are provided for processing should have a more detailed temporal and spatial resolution