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Die Produktionsentwicklung der Bioenergie

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Präsentation zum Thema: "Die Produktionsentwicklung der Bioenergie"—  Präsentation transkript:

1 Die Produktionsentwicklung der Bioenergie
Eine deutsch - litauische Konferenz am 4. Oktober 2007 in Kaunas Verwendung von Biokraftstoffen Motoranpassung – Kraftstoffstandards - Kontrollsysteme Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e.V. (PPM) Dr. Hans-Gerd Brandt Berliner Chaussee 66 D Magdeburg Phone:    Fax:      Mobil:              URL:                 (Biokraftstoffe) PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

2 Inhalt Biokraftstoffe allgemein Biodiesel Pflanzenöl
PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

3 Inhalt Biokraftstoffe allgemein Biodiesel Pflanzenöl
PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

4 Pflanzenöl- kraftstoff Biodiesel als Ethylester
Biokraftstoffe der 1. und 2. Generation Biodiesel Bioethanol Pflanzenöl- kraftstoff BtL Biogas B 100 B 5 20/30 % ETBE Produktion E 50/E 85 E 5 (E 10) O2-Diesel Biodiesel als Ethylester 100 % (25-30 %) Mischungen mit Benzin Mischungen mit Diesel Mischungen mit Erdgas 100 % Diesel oder Benzin (BMELV, 2006) Bio- und Solarwasserstoff mit Brennstoffzelle Biokraftstoffe der 3. Generation PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

5 Eigenschaften von Biokraftstoffen
Es gibt Diesel- und Ottokraftstoff ersetzende Biokraftstoffe. Nicht immer können sie ohne Umrüstung des Motors eingesetzt werden. PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

6 Biokraftstoffe im Vergleich
Biokraftstoffe der 2. Generation haben eine höhere Flächeneffektivität. Sie sind aber bisher noch nicht wirtschaftlich herstellbar. PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

7 Herstellung und Verwendung von Biokraftstoffen der 1.Generation
DIN EN 15376 PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

8 Biokraftstoffmarkt PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

9 Inhalt Biokraftstoffe allgemein Biodiesel Pflanzenöl
PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

10 Entwicklung des Biodiesels in Deutschland
Biodiesel-Produktionskapazität erreicht 2007 ca. 5 Mio. Tonnen. Beimischungspflicht lt. Biokraftstoff-Quotengesetz deckt nur ca. 1,5 Mio. Tonnen ab. Rest muss als Reinkraftstoff abgesetzt werden. Teilbesteuerung verteuert den Biodiesel und führt zum Absatz- einbruch und zu Kapazitätsstillegungen. Biodieselverkauf erfolgt an ca Tankstellen, in der Regel keine Markentankstellen sondern Freie Tankstellen. Nur normgerechter Biodiesel ist steuer- und quotenbegünstigt. PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

11 Biodieselmarkt in Deutschland
Einsatzmöglichkeiten: Beimischung (Blend) als B5 (Serienfahrzeuge) Reinkraftstoff (B100) (Freigabe oder Umrüstung) PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

12 Biodieseltauglichkeit der Fahrzeuge
PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

13 Beispiel für Freigaben
PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

14 Freigabebedingungen Mit der Freigabe werden durch den Hersteller Vorgaben festge-schrieben, die zur Wahrung des Garantieanspruchs eingehalten werden müssen. Das sind: Häufigkeit der Ölwechselintervalle Einhaltung der Kraftstoffqualität nach DIN 14214 Inspektionsintervalle und andere Vorgaben Die Freigaben der Fahrzeughersteller beziehen sich in der Regel direkt auf die alleinige Verwendung von Rapsmethylester (RME), nicht auf den Einsatz aller der DIN EN entsprechenden Fettsäuremethylester (FAME). PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

15 Umrüstung bei nicht freigegebenen Motoren
Bei Fahrzeugen, die nicht vom Hersteller für Biodiesel freigegeben sind, ist der Einbau biodieseltauglicher Kraftstoffleitungen und Dichtungen erforderlich. Zur Einhaltung der EURO IV-Abgasnorm ist der Einbau eines Biodieselsensors erforderlich. Auch nach einer Umrüstung sind die Vorgaben hinsichtlich Kraftstoffqualität und Ölwechselintervall einzuhalten. Die Umrüstung sollte in einer Fachwerkstatt erfolgen PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

16 Biodieselnorm (FAME) DIN EN 14214
Grenzwerte PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

17 Qualitätsmanagement Biodiesel
Durch die Arbeitsgemeinschaft Qualitätsmanagement Biodiesel e.V. (AGQM) wird ein 5stufiges Kontrollsystem bundesweit angewandt, das die Biodieselqualität vom Hersteller bis zur Tankstelle überwacht. Auf Antrag wird den Tankstellen von der AGQM ein Kontrollzeichen verliehen. Angebracht neben dem DIN-Aufkleber an der Zapfsäule wird dem Kunden so angezeigt, dass nur gütegesicherte Ware bezogen und angeboten wird. Ziel: Sicherstellung der Mindestqualitätsansprüche entsprechend den Parametern der Europäischen Biodieselnorm DIN EN 14214 Sicherstellung der Biodieselversorgung für Großverbraucher und Tankstellen mit Qualitätsbiodiesel Präsentation des Qualitätsproduktes Biodiesel zur Vertrauensbildung bei Verbrauchern und Fahrzeugherstellern Das Qualitätsmanagement beinhaltet: Produzenten Handelsorganisationen und –unternehmen Transport und Lagerung Kontrollen: Qualitätskontrollen auf allen Ebenen (repräsentative Stichproben) Kontrolle der Lager- und Transporttanks Dokumentation der Produktion und des Transportes von der Biodieselproduktionsstätte bis zur Tankstelle PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

18 Qualitätssicherung bei Biodiesel (RME) Komponenten des Qalitäts-Management-Systems (QMS)
Stufe Betriebl. QM-Konzept Unange-meldete Produkt-kontrolle QS-Audit Ring-versuche Weiter-bildung für QS- und Labor-mitarbeiter Fachinfor-mation zum Umgang mit dem Produkt Marken-lizenz-vertrag Herstellung Zwischen-lagerung Handel/ Transport Tankstelle (Bockey, ufop 2005) PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

19 Qualitätssicherung bei Biodiesel (RME) Kennzeichnung von Biodiesel bei Lizenzvergabe
PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

20 Inhalt Biokraftstoffe allgemein Biodiesel Pflanzenöl
PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

21 Eigenschaften von Pflanzenöle
Einspritzverhalten Kälteverhalten Oxydationsstabilität Eigenschaften der Pflanzenöle unterscheiden sich stark vom Diesel Rapsöl unter deutschen Bedingungen am besten geeignet PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

22 Technische Umrüstmaßnahmen
Probleme bei der Nutzung reinen Pflanzenöls Technische Maßnahmen Einhaltung des Pflanzenölstandards Kraftstoffqualität variiert, anders als beim DIN-Diesel Erwärmung von Motor und Leitungssystem Anpassung der Kraftstoffleitungen höherer Flammpunkt als Diesel (deshalb frittierfähig!) Integration zusätzlicher Filterstufen höhere Viskosität (d.h. niedrigere Fließfähigkeit) Anpassung der elektronischen Steuerung ggf. Anpassung der Einspritztechnik Bedienelemente und Relais (Elsbett, 2006) PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

23 Umrüstung auf Pflanzenöl
Pflanzenölnutzung in Ein- und Zweitanksystemen: Kraftstoffe in verschiedenen Betriebszuständen (nach Wichmann 2005) Bei der Umrüstung auf Pflanzenölbetrieb wird von den Umrüst-firmen an verschiedenen Stellen in den Motor bzw. das Kraft-stoffsystem eingegriffen. Garantie ? Betriebserlaubnis ? PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

24 Normung von Rapsölkraftstoffen
Normungsversuche Kompromiss Norm gilt nur für Rapsöl und nur für umgerüstete Motoren. Nur normgerechtes Rapsöl ist steuer- und quotenbegünstigt. RK-Qualitätsstandart 05/2000 DIN E (06/2005) PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

25 Beschreibung der Kennwerte der DIN V 51605 (06/2005)
für Rapsöl charakteristische Eigenschaften Eigenschaft/Inhaltsstoff Einheit Grenzwert min. Grenzwert max. Dichte (15 °C) kg/m³ 900 930 Kinematische Viskosität (40 °C) mm²/s 36 Flammpunkt (nach Pensky-Martens) °C 220 Heizwert kJ/kg 35.000 Zündwilligkeit (Cetanzahl) Prüfbedingungen werden erarbeitet Kälteverhalten Prüfverfahren wird evaluiert Koksrückstand (nach Conradson) Masse-% 0,4 Iodzahl g/100g 95 125 Schwefelgehalt mg/kg 10 PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

26 Beschreibung der Kennwerte der DIN V 51605 (06/2005)
variable Eigenschaften (große motor-technische Relevanz) Eigenschaft/Inhaltsstoff Einheit min. max. Rapsöl Raffinat Kalt gepresst Gesamtverschmutzung mg/kg 24 5 11 Neutralitätszahl Mg HOH/g 2,0 0,23 1,5 Oxidationsstabilität h 6 9,1 6,5 Phosphor-Gehalt 12 8,0 Summe Magnesium- und Calcium-Gehalt < 20 1,4 15,0 Aschegehalt Masse-% 0,01 Wassergehalt 0,075 0,039 0,062 Hassel u.a. 2005 PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

27 Beeinflussung der Kennwerte
Einflussfaktoren auf die Rapsölqualität (Hassel 2005) PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

28 Qualitätsmanagement zur Einhaltung der Normwerte in dezentralen Ölpressen
PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Die Produktionsentwicklung der Bioenergie Eine deutsch - litauische Konferenz am 4. Oktober 2007 in Kaunas Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e.V. (PPM) Dr. Hans-Gerd Brandt Berliner Chaussee 66 D Magdeburg Phone:    Fax:      Mobil:              URL:                 (Biokraftstoffe) PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

30 Inhalt Biokraftstoffe allgemein Biodiesel Pflanzenöl Bioethanol
Kraftstoffbesteuerung und Normung Biogas und BtL PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

31 Bioethanol Bioethanol wird in Deutschland als Reinkraftstoff nicht angeboten, ist aber im Ottokraftstoff enthalten als Direktbeimischung bis zu 5 Prozent (E5) zukünftig bis 10 Prozent (E10), als Ether (ETBE), ein Anti-Klopf-Additiv, der zur Hälfte aus Ethanol besteht, bis zu 15 Prozent oder in höheren Anteilen als E50 oder E85 PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

32 Bioethanol E85/E50 Ethanolkraftstoff in Deutschland
E85- bzw. E50-Kraftstoff Flexible Fuel Vehicles (FFV) In Deutschland bieten derzeit Ford und Saab und künftig auch Volvo Flexible Fuel Vehicles (FFV) an. Ethanol wird in Deutschland bislang nur an ausgewählten Tankstellen angeboten. PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

33 Die FFV-Technologie Die FFV-Technologie unterscheidet sich nur geringfügig von der „konventioneller“ Benzinfahrzeuge: Ventile und Ventilsitze des FFV-Motors sind aus härterem Stahl. Außerdem bestehen alle kraftstoffführenden Teile und auch der Kraftstofftank selbst aus besonders korrosionsbeständigen Materialien. Die Motorsteuerung erkennt das Benzin-Ethanol-Mischungsverhältnis und passt die Zündzeitpunkte automatisch daran an. Im Unterschied zu bivalenten Fahrzeugen mit ihren separaten Kraftstofftanks ist ein eigener Ethanoltank nicht erforderlich, es genügt der serienmäßige Tank. Eine effektive Zylinderblock-Vorwärmung stellt sicher, dass sich die FFV-Autos auch bei Temperaturen unter minus 15 Grad Celsius problemlos starten lassen. Ethanol hat schlechtere Kaltstarteigenschaften als Benzin. Die Umrüstung vorhandener Fahrzeuge auf Ethanol (E85) ist möglich. Nachrüst-Elektronik gibt es unter den verschiedensten Handelsnamen. PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

34 PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

35 Bioethanolnorm DIN EN 15376 2) PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

36 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Die Produktionsentwicklung der Bioenergie Eine deutsch - litauische Konferenz am 4. Oktober 2007 in Kaunas Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e.V. (PPM) Dr. Hans-Gerd Brandt Berliner Chaussee 66 D Magdeburg Phone:    Fax:      Mobil:              URL:                 (Biokraftstoffe) PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

37 Inhalt Biokraftstoffe (Generationen, Eigenschaften, Markt) Biodiesel
Pflanzenöl Bioethanol Kraftstoffbesteuerung und Normung Biogas und BtL PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

38 Energiesteuergesetz (EnergieStG)
Inkrafttreten: 1. August 2006 Regelung der Besteuerung für Reinkraftstoffe Jahr Biodiesel B 100 Pflanzen-öl Ethanol E 85 Aug 2006 9 2007 2008 15 10 Steuerfrei 2009 21 18 bis 2015 2010 27 26 2011 33 ab 2012 45 Statt faktischer Steuerbefreiung eine stufenweise Erhöhung der Steuerbelastung unabhängig von einer Über- oder Unterkompensation. Bioethanol E 85 und die Biokraftstoffe der 2. Generation bleiben bis 2015 steuerfrei. Energiesteuer auf reine Biokraftstoffe (Cent/l) PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V. 4

39 Biokraftstoffquotengesetz (BioKraftQuG)
Inkrafttreten: 1. Januar 2007 Mindest- bzw. Unterquoten für Diesel und Benzin sowie Gesamtquote ab 2009 Ordnungsrechtliche Verpflichtung Quote wird voll besteuert. Die Verpflichtung kann vertraglich auf Dritte übertragen werden. Bei Verstoß gegen die Quotenpflicht werden Sanktionen fällig (60ct/l bei Diesel und Gesamtquote und 90ct/l bei Benzin). Quoten gelten auch für Reinkraftstoffe. Biokraftstoffquoten ab 2007 * Jahr Gesamt-Quote Diesel-Quote Benzin-Quote 2007 - 4,4% 1,2% 2008 2,0% 2009 6,25% Unterquote 2,8% 2010 6,75% gilt auch für 3,6% 2011 7,00% Folgejahre 2012 7,25% 2013 7,50% 2014 7,75% 2015 8,00% * Quoten beziehen sich auf den Energiegehalt der Kraftstoffe PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V. 5

40 Definition der Biokraftstoffe für die Steuerbegünstigung und die Quotenerfüllung
Fettsäuremethylester (FAME) gelten in vollem Umfang als Biokraft- oder Bioheizstoffe, wenn sie durch Veresterung von pflanzlichen oder tierischen Ölen oder Fetten gewonnen werden, die selbst Biomasse im Sinne der Biomasseverordnung sind, und wenn ihre Eigenschaften mindestens den Anforderungen der DIN EN (Stand: November 2003) entsprechen. Pflanzenöl gilt nur dann als Biokraftstoff, wenn seine Eigenschaften mindestens den Anforderungen der Vornorm DIN V (Stand: Juli 2006) entsprechen. Bioethanol gilt nur dann als Biokraftstoff, wenn es sich um Ethylalkohol ex Unterposition der Kombinierten Nomenklatur mit einem Alkoholanteil von mindestens 99 Volumenprozent handelt und seine Eigenschaften mindestens den Anforderungen des Entwurfes der DIN EN (Stand: Mai 2006) entsprechen. PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

41 Einhaltung von Normen Erlass des BMF vom 17.01.2007
III. Zur Biokraftstoffeigenschaft in § 37b BImSchG und § 50 Abs. 4 EnergieStG 1. Einhaltung der Qualitätsnormen Für die Berücksichtigung der Biokraftstoffe bei der Biokraftstoffquote nach dem Bundes- Immissionsschutzgesetz und für die Gewährung der Steuerentlastung für Biokraft- und Bioheizstoffe nach § 50 EnergieStG müssen künftig die in § 50 Abs. 4 EnergieStG und in § 37b BImschG genannten Qualitätsnormen erfüllt werden. Hierzu ist es erforderlich, dass die Biokraft - und Bioheizstoffe mindestens den in der Anlage zu § 4 der 36. BImSchV bzw. der Anlage 1a zu § 94 Abs. 3 der EnergieStV genannten Qualitätsparametern entsprechen. Werden diese Qualitätsparameter eingehalten, so gelten die Normen hinsichtlich der Quotenanrechenbarkeit und der energiesteuerlichen Anforderungen als erfüllt. Es wurde nachträglich seit Juni 2007 auch hier die Jodzahl aufgenommen 11 PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immisionsschutzgesetzes und zur Änderung der Energiesteuerdurchführungsverordnung

42 Inhalt Biokraftstoffe (Generationen, Eigenschaften, Markt) Biodiesel
Pflanzenöl Bioethanol Kraftstoffbesteuerung und Normung Biogas und BtL PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

43 Normung für Biogas Biogas zu Biomethan Bevor Biogas als Kraftstoff eingesetzt werden, kann muss es auf Erdgasqualität aufgereinigt also zu Biomethan umgewandelt werden Die Einteilung der Gasbeschaffenheit ist im DVGW-Arbeitsblatt G260 festgelegt. Unterscheidung der Gasqualität Erdgas ist nicht gleich Erdgas. In Deutschland werden zwei Qualitäten angeboten: H-Gas (GUS-Länder und Norwegen) sowie L-Gas, das aus Deutschland stammt. H-Gas und L-Gas H-Gas (High caloric-Gas) hat einen Methananteil zwischen 87 und 99,1 Vol.-% und L-Gas (Low caloric-Gas) nur zwischen 79,8 und 87 Vol.-%. Außerdem hat H-Gas einen geringeren Stickstoff-(N2) und Kohlendioxidanteil (CO2). Egal ob man H-Gas oder das etwas günstigere L-Gas tankt - beides eignet sich hervorragend als Kraftstoff. Moderne Motoren passen sich automatisch an die jeweilige Gasqualität an. PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

44 Normung BtL (Biomass-to-Liquid)
Synthese von optimierten Kraftstoffen bisher noch keine Norm BtL-Kraftstoffe müssen jedoch mindestens die Normen von Otto- (DIN EN 228) und Dieselkraftstoffen (DIN EN 590) einhalten PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

45 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Die Produktionsentwicklung der Bioenergie Eine deutsch - litauische Konferenz am 4. Oktober 2007 in Kaunas Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e.V. (PPM) Dr. Hans-Gerd Brandt Berliner Chaussee 66 D Magdeburg Phone:    Fax:      Mobil:              URL:                 (Biokraftstoffe) PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.


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