© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Biomasse als systemischer Dienstleister in der Kreislaufwirtschaft Prof. Dr. Peter Heck Institut für Angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Birkenfeld

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Das IfaS am Umwelt-Campus Birkenfeld

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Anspruchsvolle Ziele „Null-Emissions-Campus“  100% Wärme aus Biogas, Holz, Solarthermie…  100% Strom aus Photovoltaik und KWK  100% Effizienz als Ziel Wärmerückgewinnung Klimatisierung über Erdwärme und Solar (Adsorption) Regenwassernutzung (Zisternen, Mulden, Rigolen, Teiche) Passiv und Null-Energie Studentenwohnheime, Campus als Biotop (standortgerechte Pflanzen nachhaltige Pflege)  Null Abwasser und Rohstoffrückgewinnung (ab 2012 geplant)

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Umwelt-Campus im Ökompark Neubrücke Biogasanlage (Abfallvergärung) Altholz-HKW der OIE AG Nahwärmeversorgung Umwelt-Campus Birkenfeld

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! IfaS – Bereiche & Arbeitsfelder  In-Institut der Hochschule Trier  Gründung Ende 2001  9 Professoren  53 Mitarbeiter  inkl. HIWIs und Praktikanten 100 Mitarbeiter  Schwerpunkte:  Beratung, Projektentwicklung  Akteursmanagement  Energie- und Klimaschutzkonzepte  Technische Machbarkeit  Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen  Weiterbildung

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Die Ziele der deutschen Energie- und Klimapolitik - Auszug bezüglich des Wärmesektors -  Treibhausgase sollen gegenüber dem Basisjahr 1990 sinken:  bis 2020 um 40%  bis 2030 um 55%,  Der Primärenergieverbrauch soll bis zum Jahr 2020 um 20 % und bis 2050 um 50 % sinken.  In Gebäuden soll gegenüber 2008 der Wärmebedarf bis 2020 um 20 % reduziert werden und bis 2050 der Primärenergiebedarf um 80 %.  Erneuerbare Energien sollen bis 2020 einen Anteil von 18 %, bis 2030 von 30 % und bis 2040 von 45 % und 2050 von 60 % am Bruttoendenergieverbrauch erreichen.  Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur soll auf 2° C gegenüber dem vorindustriellen Niveau begrenzt werden!  Im Koalitionsvertrag der Bundesregierung fällt der Begriff  Wärme  10 mal und  Strom  30 mal.  bis 2040 um 70%  bis 2050 um 80 bis95 %

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Kleines Dorf – hohe Kosten!!! 500 Einwohner, 300 Wohnhäuser, Heizkosten: € pro Haus und Jahr = €/a Stromkosten: 750 € pro Haus und Jahr = €/a Gesamt: ca €/a Heute: Keine regionale Wertschöpfung, keine Entwicklungsperspektive, keine Innovation, kein Klimaschutz, keine Ressourcensicherheit etc. BRD ca. 90 Mrd. Euro für Energieimporte in 2014

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Wirtschaftliche Auswirkungen des Anlagen- u. Kfz Bestandes im Ist-Zustand im Landkreis Birkenfeld Aktuell müssen erhebliche finanzielle Mittel für fossile Energieträger aufgewendet werden! Verkehr: ca. 87 Mio. € Wärme: ca. 83 Mio. € Strom: ca. 50 Mio. € Bilanziell ergibt sich ein Geldmittelabfluss von insgesamt ca. 220 Mio. €/a Bei 4% Preissteigerung ca. 325 Mio. €/a in 10 Jahren

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Erneuerbare Energien im Energiemix

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Biomasse als systemischer Dienstleister Biomasse ist … multifunktional, speicherfähig & spitzenlastfähig.

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© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Zwei Aufgaben  Energiesystem umbauen (Effizienz u. EE)  Nutzwerte maximieren  Kommunen  Bürger  Wirtschaft

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Regionale Stoff- und Energieströme: Potenziale Analyse lokaler Potenziale wie:  Energieeinsparpotenzial (öffentl., private Geb.)  Biomasse:  Abwasser,  Bioabfall, Grünschnitt,  Waldholz, Resthölzer  Landwirtschaftliche Produkte  Landwirtschaftliche Reststoffe  Grünschnitt  Sonstige organische Abfälle  Sonnenenergie:  zur Stromgewinnung  zur Warmwasserbereitung  zur Lufterwärmung  Windenergie  Erdwärme  Abwärme Potenzial Regionale Energieressourcen sind i.d.Regel erneuerbar und klimafreundlich!

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Ohne Kulturlandschaftsmanagement Durch lokale Integration der Kulturlandschaft können bislang isolierte Stoffströme, aus Siedlung, Verkehr und Landwirtschaft …

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© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Kulturlandschaftsmanagement erarbeiten …regional Nachhaltigkeit und Wertschöpfung fördern (Kreislaufwirtschaft)

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Indikatoren Kohlenstoff

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Organischer Abfall ist Energie und Dünger 1 Tonne organischer Hausmüll = 60 Liter Öl und 600 kg Dünger – oder Abfall

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Energie aus Abwasser Quelle: Dipl.-Ing. Stefan Krieger, HYDRO-Ingenieure Energie & Wasser GmbH, 2011

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Kostenvergleich: Bsp. KA Weilerbach KostenartIST-ZustandEnergieautark Investitionskosten Baulicher Teil - € € Technische Ausrüstung - € € Forschungs-und Ingenieurleistungen - € € Summe Investitionskosten - € € Betriebskosten Energiekosten (Strom, Gas) €/a - € Sonst. Betriebs-, Wartungskosten €/a €/a Summe Betriebskosten €/a €/a Quelle: Dipl.-Ing. Stefan Krieger, HYDRO-Ingenieure Energie & Wasser GmbH, 2011

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Energieautarke Kläranlage: Bsp. KA Weilerbach Quelle: Dipl.-Ing. Stefan Krieger, HYDRO-Ingenieure Energie & Wasser GmbH, 2011 Für 74 ähnliche KA in RLP Einsparpotenzial von: 47 GWh Strom und t CO2 pro Jahr bei ca. 140 Mill. rentierlichem Invest

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Stoffpotenziale am Bsp. Uebigau-Wahrenbrück Aktuelle Nutzung/Behandlung: kostenpflichtige Entsorgung (Verbrennung) Kompostierung offene (teilweise illegale) Verrottung (Nichtnutzung) FAZIT: KEINE WERTSCHÖPUNG!

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Bioabfall  Bundesgebiet: t/a  Kosten: ~ €/a  Energie: ~ l eq HÖ  Nährstoffe (NPK): ~ t/a Kompostierung Grünschnitt: t/a Energiebedarf ca KWh  Kosten: 3-4 Mio. €/a  Energieinhalt (holzartig): l eq Heizöl  Nährstoffe (NPK) (krautartig): ~ t Fallstudie Saarland: Ist-Situation Bioabfall  SYDEME: t/a  Kosten: ~ €/a  Energie: l eq HÖ  Nährstoffe (NPK): ~ 700 t/a M

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Vom Kostenfaktor zum Ertragsfaktor Schaffung von Arbeitsplätzen vor Ort IfaS Portfolio: Vom Rohstoff bis zur Anlagentechnik HackschnitzelAnlieferung Beheizung Schule Grünschnitt Umsetzung: Grünschnittnutzung Eisenberg

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! 25 Stoffstrommanagement Beispiel: Nahwärmeverbünde der RHE Nahwärmeverbund Simmern: 9 Schulgebäude, 3 Sporthallen ähnliches Projekt im Schulzentrum Kirchberg in Betrieb (7 Schulgebäude, 3 Sporthallen, 1 Hallen- und Freibad) ähnliches Projekt im Schulzentrum Emmelshausen in Betrieb (6 Schulgebäude, 2 Sporthallen, 1 Mensagebäude, 1 Bibliothek) Öffentliche Gebäudekomplexe werden zu Nahwärmeverbünden zusammengeführt und mit Baum- und Strauchschnitt beheizt (120 Sammelplätze, zentraler Aufbereitungsplatz)  Gesamtinvestition 7,5 Millionen €  Jährliche Ersparnis Liter Heizöläquivalent  Im Laufe der nächsten 20 Jahre verbleiben mind. 12,1 Millionen € Energiebezugskosten in der Region Vortrag von Landrat Bertram Fleck Rhein Hunsrück Kreis

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© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Fallbeispiel: Energieertrag des Bioguts  Strom für ca Haushalte  Wärme für ca. 400 Haushalte

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Grüngut – getrennte Erfassung Holzfraktion Feinanteil: zwischen 10 – 20% Aufbereitungsversuche: Fein- und (Mittel)fraktion zwischen ca Gew.% Abhängig von Aufbereitungstechnik und Jahreszeit Holzige Fraktion: Annahme ca. 20 Gew.% Grüngut: ~ Mg/a Krautige / holzige Fraktion: Annahme ca. 80 Gew.% Aufbereitungsversuche: (Mittel)- und Grobfraktion zwischen ca Gew.% Abhängig von Aufbereitungstechnik und Jahreszeit Brennstoff: ~ Mg/a Feinanteil: ~ 1000 Mg/a Brennstoffanteil: zwischen 80 – 90% Krautige / holzige Fraktion: ~ Mg/a Holzige Fraktion : ~ Mg/aKompostierbarer Anteil: ~ Mg/a Biogut: ca. 30% kompostierbarer Anteil: ca. 70% Biogut: ~ Mg/a Biotonne Kompostierung Siebung Höherwertiger Brennstoff Holzige Fraktion: ca Mg/a Kompost: ca Mg/a Minderwertiger Brennstoff Holzige Fraktion: ca Mg/a

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Stoffauswahl Stoffe für Pyrolyse Landschaftspflegematerial (holzartig) Grünschnitte aus der Pflege öfftl. Liegenschaften Grünschnitte der Haushalte Straßenbegleitgrün Gewässerpflegematerial Waldrestholz Stroh Produktionsreste (Spelzen, Sägemehl etc.) Stoffe für Terra Preta-Fermentation Gärsubstrate aus Biogasanlagen Organische Haushaltsabfälle Rinder/ Schweinegülle, Hühnerkot, Pferdemist Produktionsreste (Fruchtschalen etc..) Landschaftspflegematerial (grasartig) Grünschnitte aus der Pflege öfftl. Liegenschaften Grünschnitte der Haushalte Grabenaushub/ Gewässerpflegematerial Eigenschaften Ligninhaltige Biomasse Ts-Gehalt > 50% Materialgröße < 30mm Heizwert > 10 MJ Schadstoffarm (Richtlinien des Biochar Network) Eigenschaften Nährstoffreiche Biomasse Materialgröße < 15 – 40mm Schadstoffarm (Richtlinien des Biochar Network)

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Stoffstromszenario Bsp: Uebigau-Wahrenbrück

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Inertisierter Kohlenstoff als Sequestrationspotenzial Ligninhaltiges Material GPM (halmartig): t/a Grünschnitt (Holz): 27 t/a Pyrolyse Biokohle 330t TM /a Emissionsvermeidung: tCO 2 Produzierte Substratmenge:2.580 t TM Sequestrationspotenzial:459 kgCO 2 /t TM BKS Annahme: Nicht pyrolysierte Biomasse ist im Vergleich zur Kohle leicht abbaubar und hat somit ein zu vernachlässigendes Sequestrationspotenzial.

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Bioraffinerien / Kaskadennutzung von Biomasse

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Konzeption „Bioenergiehof als Brennstofflieferant" Grobasche + Kalk Agrarholz Waldholz Grünschnitt Stromnetz Energiepflanzen aus Ackerflächen Biogasanlage Contracting Kiga Schule Sporthalle Rathaus private Haushalte Nahwärme- netz Holzfeuerung Biomasse-Hof Vermarktung Direkte Vermarktung

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Vom Energiemarkt entkoppeln: dezentral: versorgungssicher, preisstabil

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Stadt als Energiespeicher

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Leitfaden Bioenergiedörfer FNR & BMELV  Neufassung bis März 2014 durch IfaS  Zielgruppe: Projektentwickler u. Kommunen  Recherche innovativer Ansätze in Deutschland  Zusammenführung von Handlungswissen Quelle: FNR

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Probleme der Biomassenutzung  Regional unterschiedlich starke Eingriffe in das Landschaftsbild  Rückgang Biodiversität  Regional steigende Pachtpreise  Hohe EEG Vergütung  Geringe energetische Effizienz (fehlende KWK)  Entsorgung statt Wertschöpfung  Steigende Substratpreise bei fixen Vergütungen  Marktversagen bei Bodenproblematik  Tank und Teller Diskussion  Fehlende Würdigung der strategischen Bedeutung von Biomasse

© 2014 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Potenziale erkennen!Prozesse optimieren!Mehrwert schaffen! Entwicklung des ländlichen Raumes eine Frage des lokalen/regionalen Engagements Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Hochschule Trier / Umwelt-Campus Birkenfeld Postfach 1380, D Birkenfeld Tel.: 0049 (0)6782 / Fax: 0049 (0)6782 / Internet: