Wirtschaftlichkeits- und CO2-Bewertung ausgewählter biomassebasierter Energieträger für Österreich (BIOWERT)

Die Motivation für dieses Projekt sind die derzeitigen umwelt- und energiepolitischen Bestrebungen zur Dekarbonisierung des Energiesystems (basierend unter anderem auf der Konferenz COP21 sowie auf der Klimaneutralität 2040 des österr. Regierungsprogramms) und dessen Umbau auf ein nachhaltiges. In diesem Kontext spielt die zukünftige energetische Nutzung von Biomasse als weitgehend CO2-neutraler Energieträger eine wichtige Rolle.

Das zentrale Ziel dieses Projekts ist es, ausgewählte biogene Primärresourcen (BPR) und Umwandlungstechnologien zur energetischen Biomassenutzung, verschiedene Umwandlungsketten und verschiedene Energieträger (Wärme, Strom) und Produkte (Synthetic Natural Gas (SNG)), Fischer-Tropsch (FT)-Diesel) zu bewerten, und zwar aus der Sicht verfügbarer Potenziale, der CO2-Intensität und der Wirtschaftlichkeit. Die Ausgangslage ist, dass derzeit ca. 230 PJ Primärenergie an Biomasse aufgebracht werden, das sind ca. 16% der gesamten Primärenergie.

Die Methode besteht aus einer Diskussion möglicher Potenziale bis 2040, einer Analyse der CO2-Faktoren der betrachteten Ketten, einem statischen Wirtschaftlichkeitsvergleich der biogenen Umwandlungsketten mit fossilen und einer Szenarioanalyse der Entwicklung der Wirtschaftlichkeit bis 2040.

Die wichtigsten Ergebnisse dieser Arbeit sind:

Der Wert hängt zunächst von der verfügbaren Menge ab. Es gibt noch mögliche zusätzliche Potenziale in den Bereichen effizienterer Nutzung der Waldvorräte, Kurzumtriebshölzer, Miscanthus. Weiters hängen einzelne Potenziale von den holzverarbeitenden Betrieben ab. In Bezug auf zukünftige Potenziale ist letztendlich folgende Erkenntnis wichtig: Es ist natürlich von Interesse, möglichst genau abzuschätzen, welche Mengen an Biomasse für die energetische Nutzung in Zukunft (absolut) verfügbar sein werden. Wichtiger als die Berechnung und Dokumentation von Detailzahlen für bestimmte Zukunftswerte ist es, die Methode der Entwicklung dieser zu verstehen, vor allem, von welchen Parametern die Potenziale (und deren Kosten) und die daraus resultierenden Mengen am Markt abhängig sind.

In Bezug auf die CO2-Faktoren einzelner Biomassefraktionen sei festgestellt, dass sich diese nur unwesentlich unterscheiden und im wesentlichen davon abhängen, wieviele zusätzliche Verarbeitungsschritte bis zur energetischen Umwandlung („Verbrennung") erforderlich sind.

In Bezug auf die Wirtschaftlichkeit der Biomasse ist aus aktueller Sicht – etwa 2020 –festzustellen, dass bei den Wärmefraktionen die Biomasse eindeutig wirtschaftlich ist. Bei Strom ist sowohl mit als auch ohne Kraft-Wärme-Kopplung die fossile Alternative Erdgas kostengünstiger, vor allem aufgrund der besseren Wirkungsgrade der Erdgas-Kraftwerke und der geringeren Investitionskosten. Für FT-Diesel ist ebenfalls die fossile Variante etwas kostengünstiger. Der deutlichste Unterschied ist bei SNG, hier ist Erdgas um mehr als die Hälfte billiger. D.h., es wären hier beträchtliche Subventionen notwendig, um SNG wirtschaftlich zu machen. Würden Sägenebenprodukte (SNP) statt Hackgut eingesetzt, wären etwas weniger Subventionen notwendig, bei Kurzumtriebshölzern etwas mehr. Aus dynamischer Sicht haben bis 2040 die Entwicklung des CO2-Preises und der Preis von Erdgas den größten Einfluß auf die Wirtschaftlichkeit der Biomassenutzung.

Die wichtigsten Schlußfolgerungen dieser Analysen sind: Die wichtigste energiepolitische Maßnahme ist ein kontinuierlich steigender CO2-Preis. Dies führt bereits in einem Niedrig- CO2-Preis-Szenario dazu, dass bis 2040 die meisten biomasse-basierten Anwendungen/Produkte wirtschaftlich werden. Weiteres machen Subventionen z.B. Einspeisetarife für die Strom- oder auch die SNG-Erzeugung natürlich den Biomasseeinsatz im Vergleich zu den fossilen kompetitiver. Die (subventionierte) Erzeugung von SNG (oder FT-Diesel) macht aber nur dann einen Sinn, wenn dies aus politischer Sicht notwendig erscheint, z.B. wenn für Hochtemperaturprozesse in der Industrie „Grüne Gase" alternativlos erforderlich sind.

In einem Ausblick sind folgende Aspekte von Bedeutung:

1. Wie kann die Entwicklung des CO2-Preises in Szenarien modelliert werden?
2. Welche Szenarien sind für die Biomassepreise relevant?
3. Wie kann sich das Wachstum der holzverarbeitenden Industrie (und damit der verfügbaren SNP) entwickeln?
4. Welche Flächen werden in Zukunft für die energetische Nutzung zur Verfügung stehen, z.B. für Kurzumtriebshölzer?

Energy Economics Group (EEG), TU Wien

• Prof. Dr. Reinhard Haas
• Nadine Gürer, MSc.
• Dipl. Ing. Frank Radosits
• Prof. Dr. Amela Ajanovic
• Dr. Marlene Sayer