Die Bioenergie ist ein Multitalent zur Produktion von Strom, Wärme und Kraftstoffen. Als Rohstoff steht Biomasse von Energiepflanzen, aus Waldholz sowie von biogenen Reststoffen zur Verfügung. Sie bieten ein gewaltiges Potenzial, das es zu erschließen gilt.

Die Vielfalt der Nutzungsmöglichkeiten wird in Deutschland gerade erst entdeckt. Ein dezentraler Ausbau der Bioenergienutzung kann insbesondere die regionale Wertschöpfung stärken, Stoffkreisläufe schließen und Synergien vor Ort nutzen. Die Bioenergie bietet der Landwirtschaft ein zusätzliches Standbein zur Diversifizierung ihrer wirtschaftlichen Tätigkeiten.

Als flexibel einsetzbare und optimal speicherfähige Erneuerbare Energie übernimmt die Bioenergie eine zentrale Rolle in der zukünftigen Energieversorgung, die überwiegend auf Erneuerbaren Energien basieren wird.

Darüber hinaus liefert die Bioenergie im Vergleich mit den übrigen Erneuerbaren Energien aktuell den größten Beitrag zur CO₂-Reduktion in Deutschland. Wer die Kyoto-Ziele erreichen will, muss auch den Ausbau der Bioenergienutzung voranbringen.

Ermittlung von Bioenergie-Potenzialen

Wie viel Bioenergie zur Deckung des Strom-, Wärme- und Kraftstoffbedarfs bereitgestellt werden kann, hängt von verschiedenen Faktoren ab, zum Beispiel:

wie groß die Fläche für den Anbau von Energiepflanzen ist,

in welchem Umfang biogene Reststoffe (Ernterückstände wie z.B. Rübenblätter, tierische Exkremente wie z.B. Gülle, Mist, Nebenprodukte der Lebensmittelproduktion wie z.B. Kartoffelschalen, andere organische Abfälle wie z.B. Klärschlamm) erschlossen werden können,

ob durch Kraft-Wärme-Koppelung (KWK) in Blockheizkraftwerken gleichzeitig Strom und Wärme erzeugt wird,

wie das Biomassepotenzial jeweils auf die verschiedenen Nutzungsformen Strom, Wärme und Kraftstoffe aufgeteilt wird.

Bioenergie zeichnet sich durch die vielfältigen Umwandlungsprozesse und Verwendungsmöglichkeiten aus. Bioenergie ist damit besonders attraktiv, da flexibel in einem erneuerbaren Energiemix einsetzbar. Gleichzeitig ist die Ermittlung der Potenziale damit jedoch auch von vielen Variablen abhängig: Strom-, Wärme- und Kraftstoffproduktion sind z.B. oft in einer Anlage bzw. von wenigen Landwirten lokal kombinierbar. Pflanzenöl könnte sowohl als Brennstoff für ein Blockheizkraftwerk mit Kraft-Wärme-Koppelung dienen oder als Kraftstoff für landwirtschaftliche Nutzmaschinen eingesetzt werden. Biogas kann direkt verstromt werden und die gleichzeitig entstehende Wärme in ein Nahwärmenetz oder in das bestehende Erdgasnetz eingespeist werden. Es kann aber auch als Kraftstoff z.B. eines Autos mit Gasmotor dienen.

Potenziale für Bioenergie in Deutschland

Bioenergie nutzt 2011 eine Fläche von knapp 2 Mio. Hektar (11,7 Prozent der landwirtschaftlich genutzten Flächen) für den Anbau von Energiepflanzen (2010: 1,8 Mio. ha). Mit ca. 0,9 Mio. ha Anbaufläche umfasst Raps für Pflanzenöl bzw. Biodiesel die größte Anbaufläche (2010: 0,9 Mio. ha). Raps wird darüber hinaus auf weiteren Flächen auch für die Nahrungsmittelproduktion angebaut. Eine starke Ausdehnung des Rapsanbaus ist jedoch nicht zu erwarten, da Raps in vielen Regionen nicht häufiger in die Fruchtfolgen integriert werden kann. Zugenommen hat insbesondere die Anbaufläche von Energiepflanzen für Biogasanlagen auf 0,8 Mio. ha im Jahr 2011 (2010: 0,65 Mio. ha). Beim Anbau von Energiepflanzen für Biogasanlagen dominiert Mais, der ca. drei Viertel dieser Fläche belegt. Allerdings bleibt der Anbau von Mais als Futtermittel in Deutschland dominierend. Nur ca. jeder fünfte Maisacker dient der Biogasproduktion. Weniger bedeutend sind bisher die Anbauflächen von Zuckerrüben und Getreide für Bioethanol mit 0,25 Mio. ha im Jahr 2011 (2010: 0,24 Mio. ha). Zugenommen hat der im Vergleich dazu noch unbedeutende Anbau von schnell wachsenden Hölzern wie z.B. Pappeln in Kurzumtriebsplantagen von 4.000 ha (2010) auf 6.000 ha im Jahr 2011.

Über die große Vielfalt von Energiepflanzen informieren die Broschüre „Der volle Durchblick in Sachen Energiepflanzen“ (http://www.unendlich-viel-energie.de/de/bioenergie/detailansicht/article/105/der-volle-durchblick-in-sachen-energiepflanzen.html) und die Hintergrundinformation „Verursacht Biogas Monokulturen?“ (http://www.unendlich-viel-energie.de/de/bioenergie/detailansicht/article/105/verursacht-biogas-monokulturen.html ).

 

Landwirtschaftliche Nutzflächen in Deutschland 2011

landwirtschaftliche Nutzfläche -        davon Ackerland -        davon Grünland (einschl. Garten- und Rebland u.a.)	16,7 Mio. ha 11,9 Mio. ha 4,8 Mio. ha
Nutzung der landwirtschaftlichen Flächen für...
-        Futtermittel/Viehhaltung -        Nahrungsmittel -        Bioenergie -        stoffliche Nutzung -        Brachfläche	ca. 9,6 Mio. ha (57 %)   ca. 4,6 Mio. ha (28 %) ca. 2,0 Mio. ha (12 %) ca. 0,3 Mio. ha (2 %) ca. 0,2 Mio. ha (2 %)

Quelle: BMELV, FNR, eigene Berechnungen

 

Die Potenzialstudien verschiedener Forschungsinstitute zur Flächennutzung für nachwachsende Rohstoffe halten in Deutschland eine Ausweitung der für Bioenergie genutzten Flächen auf ca. 2,5 Mio. ha bis auf 7,3 Mio. ha im Zeithorizont 2020/2030 für möglich. Bedingung ist bei allen Potenzialberechnungen, dass die Eigenversorgung mit Nahrungsmitteln in Deutschland nicht in Frage gestellt wird. Unterschiede in den Abschätzungen ergeben sich aus unterschiedlichen Annahmen zur Produktivitätssteigerung, zur Ausweitung von Naturschutzflächen, zur Ausweitung des ökologischen Landbaus und zur Entwicklung der Agrarexporte aus Deutschland.

Der Potenzialatlas Bioenergie der Agentur für Erneuerbare Energien (AEE) sowie die Branchenprognose 2020 von AEE und Bundesverband Erneuerbare Energie (BEE) basieren auf den Potenzialberechnungen des Deutschen Biomasse-Forschungszentrums und der Universität Hannover. Bis zum Jahr 2020 kann die Anbaufläche für Energiepflanzen nach Ergebnissen des Forschungsprojekts „Biomassekonkurrenzen“ auf ca. 3,7 Mio. Hektar mehr als verdoppelt werden. Dann würde die Bioenergie 21,9 Prozent der heutigen landwirtschaftlich genutzten Flächen belegen, ohne dabei die Nahrungsmittelproduktion einzuschränken.

Mit 0,9 Mio. ha Anbaufläche belegte Raps für Pflanzenöl bzw. Biodiesel 2010 die größte Anbaufläche. Raps wird darüber hinaus auf weiteren Flächen auch für die Nahrungsmittelproduktion angebaut. Ein Ausbau der Rapsanbaufläche auf bis zu 1,5 Mio. ha bis 2020 ist möglich. Eine weit größere Zunahme der Anbauflächen wird vor allem durch  Kulturpflanzen für die Bioethanol- und Biogasproduktion erfolgen.

 

Was wächst heute und 2020 wofür auf den Flächen für Bioenergie?

	2011	2020
Fläche für Bioenergie	2,0 Mio. ha	3,7 Mio. ha
- davon Raps für Biodiesel (Kraftstoff)	0,9 Mio. ha	1,5 Mio. ha
- davon Getreide und Zuckerrüben für Bioethanol (Kraftstoff)	0,3 Mio. ha	0,7 Mio. ha
- davon Mais, Getreide u.a. für Biogas (Strom, Wärme, Kraftstoff)	0,8 Mio. ha	1,2 Mio. ha
- davon Pappeln und Weiden für Holzpellets und –hackschnitzel (Strom, Wärme)		0,3 Mio. ha
sonstige landwirtschaftliche genutzte Flächen	14,9 Mio. ha	13,2 Mio. ha

Quelle: AEE, BMELV, FNR, Potenzialatlas Bioenergie

 

Woher kommen die zusätzlichen Flächen für Bioenergie?

Durch den Bevölkerungsrückgang in Deutschland sinkt auch der Bedarf nach Futter- und Nahrungsmitteln sowie nach Siedlungsflächen. Gleichzeitig steigen die Ernteer­träge weiterhin leicht an. So werden zusätzliche Flächen für den Anbau von Energiepflanzen frei, ohne dass die Selbstversorgung Deutschlands mit Nahrungsmitteln in Frage gestellt würde. Trotz des steigenden Anteils der Bioenergie gab es auch in den vergangenen Jahren im Durchschnitt einen deutlichen Überschuss bei der Getreideernte in Deutschland und der EU.

Die einzelnen Beiträge dieser Effekte werden im Folgenden aufsummiert. Abgezogen werden muss vom zusätzlich auf diesem Weg bereitgestellten Flächenpotenzial der Verlust durch den Flächenbedarf für Siedlungs- und Verkehrsflächen. Die Daten geben jedoch  lediglich grobe Abschätzungen von Bandbreiten an. Ob tatsächlich die potenziell zur Verfügung stehenden Flächen für die energetische Nutzung erschlossen werden, hängt von der Preisentwicklung auf den Agrarmärkten, von den Kosten fossiler Energieträger, sowie von politischen und rechtlichen Rahmenbedingungen ab.

Flächenpotenzial für Bioenergie bis 2020

Flächennutzung für Bioenergie 2008	1,6 Mio. ha
Zuwachs durch Ertragssteigerungen	+1,0 Mio. ha
Zuwachs durch Nutzung von Brach- und sonstigen Flächen	+0,8 Mio. ha
Zuwachs durch Nachfragerückgang nach Futter- und Nahrungsmitteln infolge Bevölkerungsrückgang	+0,4 Mio. ha
Verlust durch Flächenbedarf für Siedlungs- und Verkehrsflächen	-0,1 Mio. ha
Flächenpotenzial für Bioenergie 2020	=3,7 Mio. ha

Quelle: AEE, Potenzialatlas Bioenergie, DBFZ

 

Reststoffe sind die zweite Säule des Bioenergiepotenzials

Bioenergiepotenziale ergeben sich nicht ausschließlich aus den Energiepflanzen, die auf einer bestimmten Fläche angebaut werden. Ebenso bedeutend sind als Rohstoff für Bioenergie Reststoffe. Biogene Reststoffe stammen nicht von Energiepflanzen, die mit dem Hauptziel der Energienutzung angebaut worden sind, sondern sind bei einer anderen, vorherigen Nutzung von Biomasse angefallen. Was auf den ersten Blick als Abfallprodukt erscheint, ist aber ein wertvoller Reststoff, der auch energetisch genutzt werden kann. Reststoffe sind die zweite Säule der Bioenergie neben Energiepflanzen.

Biogene Reststoffe sind z.B.:

• Waldrestholz, das bei der Verarbeitung von Waldholz anfällt,

• Nebenprodukte von Sägewerken (z.B. Sägemehl, Holzspäne),

• Altholz (z.B. Lagerpaletten aus Holz, alte Holzmöbel),

• Landschaftspflegematerial und Grünschnitt,

• Ernterückstände (z.B. Stroh, Rübenblätter),

• tierische Exkremente (z.B. Gülle, Mist),

• Nebenprodukte der Lebensmittelproduktion (z.B. Kartoffelschalen) und

• andere organische Abfälle (z.B. Klärschlamm, Siedlungsabfälle).

Die Nutzung von biogenen Reststoffen für Bioenergie ist in Deutschland im europäischen Vergleich bereits verhältnismäßig weit vorangeschritten. Sie birgt jedoch weiterhin große Potenziale für eine klimafreundliche, dezentrale Energieversorgung. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) bietet besondere Anreize für den verstärkten Einsatz von Reststoffen, wie z.B. von Gülle zur Strom- und Wärmeerzeugung in Biogasanlagen.

Die für Bioenergie genutzte Menge Reststoffe würde heute einer Fläche von 2,6 Mio. Hektar entsprechen, wenn diese Biomasse eigens angebaut werden müsste. Dabei bleibt noch fast ein Drittel der verfügbaren Reststoffe ungenutzt. Werden bis 2020 alle verfügbaren Reststoffe dann für Bioenergie genutzt, entspricht dieses Bioenergiepotenzial einer Fläche von 4,1 Mio. Hektar.

Welchen Beitrag kann das Bioenergiepotenzial zur Energieversorgung leisten?

Die Branchenprognose der Agentur für Erneuerbare Energien (AEE) und des Bundesverband Erneuerbare Energie (BEE) geht davon aus, dass der Anteil der Bioenergie im Jahr 2020 9,1 Prozent am Stromverbrauch, 13,1 Prozent am Wärmeverbrauch und 21,4 Prozent am Kraftstoffverbrauch des Straßenverkehrs erreicht. Insgesamt können 13 Prozent des Endenergieverbrauchs durch Bioenergie gedeckt werden.

Das Bioenergiepotenzial der Branchenprognose stützt sich auf die beiden Pfeiler biogener Reststoffe (einschließlich Restholz) sowie Energiepflanzen von landwirtschaftlichen Nutzflächen in Deutschland. Grundsätzlich geht die Branchenprognose davon aus, dass primär heimische Potenziale erschlossen werden sollen. Bis 2020 wird dazu die Biomasse der 3,7 Mio. ha Flächen für Energiepflanzen sowie fast aller biogenen Reststoffe eingesetzt.

Allerdings lässt sich der Anteil von 21,4 Prozent Biokraftstoffen am Kraftstoffverbrauch im Jahr 2020 nur zur Hälfte durch Energiepflanzen von heimischen Flächen decken. Der restliche Bedarf würde dann aus Importen stammen. Zusätzliche Anbauflächen für Biokraftstoffe außerhalb Deutschlands können durch die Rekultivierung degradierter Flächen bereitgestellt werden und unterliegen den Nachhaltigkeitskriterien der EU.

Potenziale für Bioenergie in Europa

Nach Angaben der Europäischen Umweltagentur (EEA) ist ein nachhaltiger Ausbau der Bioenergienutzung in der EU auf 300 Mio. t Rohöläquivalent im Jahr 2030 möglich, entsprechend ca. 25 Prozent des gegenwärtigen Endenergieverbrauchs. Dieser Ausbau wäre möglich unter der Bedingung eines Mindestanteils von 30 Prozent ökologischem Landbau, einer Beibehaltung extensiver Nutzungsflächen, der Bewahrung bzw. Ausdehnung von Naturschutzflächen sowie des Erhalts der Waldfläche der EU.

Potenziale für Biogas in Europa

Die Studie für eine Europäische Biogaseinspeisungsstrategie des Leipziger Instituts für Energetik und Umwelt (IE 2007) hält für das Gebiet der 27 EU-Mitgliedstaaten, der Türkei und der Nachfolgestaaten der ehemaligen Sowjetunion eine deutliche Steigerung des Biogaspotenzials für möglich.

Die IE-Studie geht davon aus, dass das derzeitige Erzeugungspotenzial auf 500 Mrd. m³ Biogas im Jahr 2020 erweitert werden kann. Damit könnte 2020 der gesamte Erdgasverbrauch der EU und der Türkei des Jahres 2005 durch Biomethan ersetzt werden. Für die Ermittlung der Potenziale wurden dabei grundsätzlich nur Ackerflächen berücksichtigt, die über den Flächenbedarf der betroffenen Staaten für ihre rechnerische Selbstversorgung mit Nahrungsmitteln hinausgehen. Biogene Rückstände, Abfälle und Reststoffe wurden nur eingeschränkt oder gar nicht in diesem Potenzial berücksichtigt.

Die Steigerung der europäischen Biomasse-Potenziale beruht dabei vor allem auf der Freisetzung von Flächen: Durch Ertragssteigerungen, den Rückgang des Fleischkonsums, effizientere Futterverwertung und durch die Reduzierung von bisher subventionierten Exporten stünden mehr Flächen für den Anbau von Energiepflanzen zur Verfügung.

Quellen:

Agentur für Erneuerbare Energien (AEE)/Bundesverband Erneuerbare Energie (BEE): Stromversorgung 2020 - Wege in eine moderne Energiewirtschaft. Strom-Ausbauprognose der Erneuerbare-Energien-Branche. Berlin, Januar 2009.

Agentur für Erneuerbare Energien: Globale Bioenergienutzung – Potentiale und Nutzungspfade. Berlin, Juni 2009.

Agentur für Erneuerbare Energien: Erneuerbare Energien 2020. Potenzialatlas Deutschland; Potenzialatlas Bioenergie. Berlin, Dezember 2009.

Berendes, Göran: The contribution of biomass in the future global energy supply: a review of 17 studies. In: Biomass and Bioenergy, 25/2003, S 1-28.

Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV): Bodennutzung 2010. Bonn/Berlin 2011.

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU): Erneuerbare Energien in Zahlen. Nationale und internationale Entwicklung. Berlin, März 2012.

BMU/DLR/Fraunhofer IWES/IfNE: Leitszenario 2010. Langfristszenarien und Strategien

 für den Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland

 bei Berücksichtigung der Entwicklung in Europa und global

. Berlin/Stuttgart/Teltow, Dezember 2010.

BEE: Wege in die moderne Energiewirtschaft, Ausbauprognose der Erneuerbare-Energien-Branche, Teil 2: Wärmeversorgung 2020; Teil 3: Verkehr 2020. Berlin, Oktober 2009.

Deutsches Biomasse-Forschungszentrum/Institut für Umweltplanung, Universität Hannover: Identifizierung strategischer Hemmnisse und Entwicklung von Lösungsansätzen zur Reduzierung der Nutzungskonkurrenzen beim weiteren Ausbau der energetischen Biomassenutzung. 1. Zwischenbericht, Leipzig/Hannover 2009.

European Environment Agency: How much biomass can Europe use without harming the environment? Kopenhagen 2005.

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe: Anbau Nachwachsender Rohstoffe in Deutschland. Gülzow, August 2011.

Institut für Energetik und Umwelt u.a.: Nachhaltige Biomassenutzungsstrategien im europäischen Kontext. Analyse im Spannungsfeld nationaler Vorgaben und der Konkurrenz zwischen festen, flüssigen und gasförmigen Bioenergieträgern. Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit. Leipzig 2005.

Institut für Energetik und Umwelt: Möglichkeiten einer europäischen Biogas-Einspeisungsstrategie. Leipzig 2007.

Öko-Institut u.a.: Stoffstromanalyse zur nachhaltigen energetischen Nutzung von Biomasse. Endbericht. Verbundprojekt gefördert vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit. Darmstadt 2004.