Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS)

Biomasse-Mengenszenarien für die Produktion von Fischer-Tropsch-Kraftstoffen

Beschreibung des Projekts

Vor dem Hintergrund steigender Erdölpreise und der in Deutschland mit der Neufassung des Mineralölsteuergesetzes bis 2009 verlängerten Steuerbefreiung stehen Biokraftstoffe, wie beispielsweise Ethanol oder RME (Rapsölmethylester), stärker im Zentrum des öffentlichen Interesses denn je. Als eine besonders viel versprechende Alternative werden synthetische Kraftstoffe gesehen, die über die Vergasung und anschließende Syntheseprozesse (z. B. nach Fischer-Tropsch) erzeugt werden. Wird Biomasse als Rohstoff eingesetzt, werden diese auch Biomass-to-Liquid (BTL)-Kraftstoffe genannt. Hierbei besteht die Erwartungshaltung, das große Aufkommen an Lignocellulose für die Produktion regenerativer Kraftstoffe erschließen zu können, und dies weitaus effektiver als bei anderen Varianten der Kraftstofferzeugung aus Biomasse. Darüber hinaus bieten diese neuen Konversionstechnologien die Möglichkeit, den Kraftstoff ganz nach den Erfordernissen des Motors maßzuschneidern.

Einen speziellen Aspekt dieser Nutzungsstrategie für Biomasse untersucht diese Studie. So stellt die ganzjährig gesicherte Versorgung von Vergasungs- und Syntheseanlagen zur Produktion von Fischer-Tropsch-Kraftstoffen aus Biomasse eine große Herausforderung an die Logistik dar. In zwei Modellregionen Baden-Württembergs - unterstellt werden Anlagen mit jeweils einem jährlichen Biomassebedarf von 1 Mio. t Trockenmasse (TM) bzw. einer FT-Kraftstoffproduktion von 200.000 t - soll untersucht werden, mit welchen Kosten Biomasse frei Anlage bereitgestellt werden kann, unter Berücksichtigung der regionalen Gegebenheiten für die Biomasseerfassung (Ernte), Konditionierung, Lagerung und den Transport. Als Biomasseträger werden Stroh, Heu (von aus der Nutzung gefallenem Grünland), Silomais und Waldrestholz betrachtet. In einem ersten Schritt werden die Potenziale für die betrachteten Biomasseträger in den ausgewählten Modellregionen abgeschätzt. Daran schließen sich detaillierte Untersuchungen zu den Prozessketten der Biomassebereitstellung frei Anlage an; hierbei stehen ökonomische Aspekte im Vordergrund.

Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen, dass mit den angeführten Biomasseträgern in Baden-Württemberg ein Biomasseaufkommen von rd. 4 Mio. t TM pro Jahr bereitgestellt und potenziell energetisch genutzt werden könnte, ohne in Konflikt mit der bisherigen Nutzung oder Anforderungen an den Humushaushalt des Bodens zu kommen. Waldrestholz ist hierbei der dominante Biomasseträger. Mit Blick auf die Biomasselogistik ist an beiden untersuchten Standorten Nord (bei Heilbronn) und Süd (bei Sigmaringen) ein Erfassungsradius von 50 bis 60 km ausreichend, um 1 Mio. t TM Biomasse pro Jahr bereitstellen zu können. Hierbei kostet die Anlieferung von Waldrestholz im Mittel über den Erfassungsradius von 50-60 km rd. 60-70 €/t TM; Getreidestroh ist rd. 20-30 € teurer. Die Bereitstellung von Heu von überschüssigem Grünland oder von Silomais schneidet deutlich ungünstiger ab.

Die durchgeführte Studie diente der Vorbereitung eines gemeinsamen Workshops von Daimler Chrysler AG und verschiedenen Ministerien des Landes Baden-Württemberg. Mit dem Ergebnis dieses Workshops sollte ein Beitrag zur öffentlichen Diskussion um die Chancen und Perspektiven von synthetischen Kraftstoffen aus Biomasse geleistet werden.

Mit der Publikation des Abschlussberichts im August 2005 ist dieses Projekt abgeschlossen.

Bibliografische Angaben:
Leible, L.; Kälber, S.; Kappler, G.:
Entwicklung von Szenarien über die Bereitstellung von land- und forstwirtschaftlicher Biomasse in zwei baden-württembergischen Regionen zur Herstellung von synthetischen Kraftstoffen – Mengenszenarien zur Biomassebereitstellung. Studie im Auftrag der DaimlerChrysler AG, Juni 2005, Karlsruhe: Forschungszentrum Karlsruhe, 42 Seiten
Titelbild/jpg Volltext/pdf Inhaltsverzeichnis/htm Zusammenfassung/htm

  • Pressemitteilung der DaimlerChrysler AG vom 16.08.2005 hier

Publikationen


2009
Zeitschriftenaufsätze
Leible, L.; Kälber, S.; Kappler, G.
Biomass-to-liquid: Hoffnungsträger für eine umweltfreundliche mobile Zukunft?.
2009. DVGW Energie / Wasser-Praxis, 60 (4), 17–19 
2008
Zeitschriftenaufsätze
Proceedingsbeiträge
Leible, L.; Kälber, S.; Kappler, G.; Nieke, E.; Fürniß, B.
Kraftstoff, Strom oder Wärme aus Stroh und Waldrestholz - wo liegen die Prioritäten?.
2008. Energetische Nutzung von Biomassen : Beiträge zur DGMK-Fachbereichstagung, Velen, 14.- 16.April 2008 Hamburg : DGMK, 2008 (DGMK-Tagungsbericht ; 2008-2), 9–16 
Vorträge
Kappler, G.; Leible, L.
Energetische Nutzung von Biomasse - Systemanalytische Betrachtungen.
2008. Vorlesungsreihe ’Biomasse - nicht nur eine Ergänzung zu fossilen Energieträgern?’ im Rahmen des Studienmodells ’Regenerative Energien’ der Universität Karlsruhe, Karlsruhe, 15.Mai 2008 
Leible, L.
Kraftstoff aus Stroh und Waldrestholz - ein Vergleich mit der Wärme- und Strombereitstellung.
2008. Fachkongress Zukunftsenergien, im Rahmen der E-World Energy & Water (2008), Essen, Deutschland, 19. Februar 2008 
Leible, L.
Energie aus Biomasse - wesentliche Aspekte einer Systemanalyse.
2008. Statuskolloquium ’Sustainable BioEconomy - im Spannungsfeld von Umwelt und Energie’, Karlsruhe, 13.-14.Dezember 2007 
Leible, L.
Wärme, Strom und Kraftstoff aus Stroh und Waldrestholz. Wo liegen die Chancen?.
2008. Öffentliche Anhörung des Umweltausschusses und des Wirtschaftsausschusses sowie des Ausschusses Ländlicher Raum und Landwirtschaft des Landtags von Baden-Württemberg zum Thema Chancen und Grenzen der Biomassenutzung, Stuttgart, 23.April 2008 
Leible, L.; Kälber, S.
Kraftstoff, Strom und Wärme aus Biomasse - Stand und Perspektiven.
2008. IHM-Kolloquium, Forschungszentrum Karlsruhe, 5.Juni 2008 
Leible, L.; Kälber, S.; Kappler, G.; Nieke, E.; Fürniß, B.
Kraftstoff, Strom oder Wärme aus Stroh und Waldrestholz - wo liegen die Prioritäten?.
2008. Energetische Nutzung von Biomassen : Beiträge zur DGMK-Fachbereichstagung, Velen, 14.- 16.April 2008 Hamburg : DGMK, 2008 (DGMK-Tagungsbericht ; 2008-2) 
2007
Zeitschriftenaufsätze
Leible, L.
Back to Biomass. Interview with Dr. Ludwig Leible.
2007. Engine - Englisch für Ingenieure, (1), 6–7 
Leible, L.; Kälber, S.; Kappler, G.; Nieke, E.; Fürniß, B.
Kraftstoff, Strom und Wärme aus Stroh und Waldrestholz : Umfassende systemanalytische Untersuchung abgeschlossen und publiziert.
2007. Technikfolgenabschätzung, Theorie und Praxis, 16 (3), 94–97. doi:10.14512/tatup.16.3.94
Forschungsberichte/Preprints
Leible, L.; Kälber, S.; Kappler, G.; Lange, S.; Nieke, E.; Proplesch, P.; Wintzer, D.; Fürniß, B.
Kraftstoff, Strom und Wärme aus Stroh und Waldrestholz. Eine systemanalytische Untersuchung.
2007. Wissenschaftliche Berichte, FZKA-7170 (April 2007). doi:10.5445/IR/270068790VolltextVolltext der Publikation als PDF-Dokument
Vorträge
Leible, L.
Möglichkeiten und Grenzen der Biomasse.
2007. Informationsbesuch des Umweltausschusses des Landtags Baden-Württemberg, Karlsruhe, 16.Mai 2007 
Leible, L.
Systemanalysen zur energetischen Nutzung von Biomasse.
2007. Workshop ’Bioenergie’ des Nachhaltigkeitsbeirats Baden-Württemberg, Karlsruhe, 14.Februar 2007 
Leible, L.; Kälber, S.; Kappler, G.; Lange, S.; Nieke, E.; Fürniss, B.
Fischer-Tropsch synfuels from cereal straw via fast pyrolysis and gasification - costs and benefits.
2007. 15th European Biomass Conf.and Exhibition : From Research to Market Deployment, Berlin, May 7-11, 2007 Proc.on CD-ROM ETA Renewable Energies, 2007 
Leible, L.; Kälber, S.; Kappler, G.; Lange, S.; Nieke, E.; Fürniß, B.
Kraftstoffe aus Biomasse und Reststoffen - Technik, Wirtschaftlichkeit und Zukunftsfähigkeit am Beispiel BTL/Synthetische Kraftstoffe.
2007. 19.Kasseler Abfall- und Bioenergieforum, Kassel, 24.-26.April 2007 
2006
Buchaufsätze
Leible, L.; Kälber, S.; Kappler, G.; Lange, S.; Nieke, E.; Fürniß, B.
Energiebereitstellung aus biogenen Reststoffen und Abfällen in Deutschland - eine Perspektive?.
2006. Bilitewski, B. [Hrsg.] Müll-Handbuch : Sammlung und Transport, Behandlung und Ablagerung sowie Vermeidung und Verwertung von Abfällen ; ergänzbares Handbuch für Praktiker der kommunalen und industriellen Abfallwirtschaft Bd.1 Kennzahl 7590, Lieferung 3/06 Berlin : Erich Schmidt Verlag (ESV-Handbücher zum Umweltschutz) 
Proceedingsbeiträge
Leible, L.; Kälber, S.; Kappler, G.; Lange, S.; Nieke, E.; Proplesch, P.; Wintzer, D.; Fürniß, B.
Synfuels, electricity or heat from wood residues and cereal straw - A systems analytical approach.
2006. Biomass for energy, industry and climate protection : 14th European Biomass Conference & Exhibition ; proceedings of the international conference held in Paris, France, 17 - 21 October 2005, 1885–1888, Renewable Energies, Florence 
Vorträge
Leible, L.
Biomassepotentiale - Versorgung von Bioslurryanlagen.
2006. Workshop der Fördergesellschaft Erneuerbare Energien, Karlsruhe, 26.Juni 2006 
Leible, L.; Kälber, S.
Synfuels, electricity of heat from wood residues under European and German framework conditions.
2006. 1st Latin American Congress on Biorefinieres : Innovation Opportunities for the Forestry Sector, Conception, RCH, November 21-22, 2006 
Leible, L.; Kälber, S.; Kappler, G.; Lange, S.; Nieke, E.; Fürniß, B.
Rohstoffe für die Biokraftstoffe der Zukunft. Bedeutung und Potenziale in Baden-Württemberg.
2006. Mobil mit Biomasse, Tagung, Stuttgart, 27.September 2006 Publ.in the web 
Leible, L.; Langniss, O.
Potenziale der Bioenergie. Rahmenbedingungen in Deutschland und Nutzungskonkurrenzen.
2006. Biomasse : Effiziente Nutzung und Integration in die Energieversorgung, FVS Workshop, Garching, 27.-28.Juni 2006 
2005
Proceedingsbeiträge
Kälber, S.; Leible, L.; Kappler, G.; Lange, S.; Nieke, E.; Proplesch, P.; Wintzer, D.; Fürniß, B.
Renewable transportation fuels, electricity or heat from wood and straw. A systems analytical evaluation.
2005. Bioenergy 2005 : Internat.Bioenergy in Wood Industry Conf.and Exhibition, Jyväskylä, SF, September 12-15, 2005 Book of Proc. Jyväskylä : FINBIO, 2005 (FINBIO Publication ; 32), 167–74 
Kappler, G.; Leible, L.; Kälber, S.; Nieke, E.; Wintzer, D.
GIS-based analyses and optimization of wood and straw supply for energy purposes at local level.
2005. Bioenergy 2005 : Internat.Bioenergy in Wood Industry Conf.and Exhibition, Jyväskylä, SF, September 12-15, 2005 Book of Proc. Jyväskylä : FINBIO, 2005 (FINBIO Publication ; 32), 195–200 
Vorträge
Kälber, S.; Leible, L.; Kappler, G.; Lange, S.; Nieke, E.; Proplesch, P.; Wintzer, D.; Fürniß, B.
Renewable transportation fuels, electricity or heat from wood and straw. A systems analytical evaluation.
2005. Bioenergy 2005 : Internat.Bioenergy in Wood Industry Conf.and Exhibition, Jyväskylä, SF, September 12-15, 2005 Book of Proc. Jyväskylä : FINBIO, 2005 (FINBIO Publication ; 32) 
Kappler, G.; Leible, L.; Kälber, S.; Nieke, E.; Wintzer, D.
GIS-based analyses and optimization of wood and straw supply for energy purposes at local level.
2005. Bioenergy 2005 : Internat.Bioenergy in Wood Industry Conf.and Exhibition, Jyväskylä, SF, September 12-15, 2005 Book of Proc. Jyväskylä : FINBIO, 2005 (FINBIO Publication ; 32) 
Kappler, G.; Leible, L.; Kälber, S.; Wintzer, D.
GIS-gestützte Regionalanalyse (Baden-Württemberg) zur Erschließung des energetisch nutzbaren Potentials an Waldrestholz und Reststroh für die Gaserzeugung.
2005. agit2005 : Symp.und Fachmesse für Angewandte Geoinformatik, Salzburg, A, 6.-8.Juli 2005 
Leible, L.
Biomasse - Potenzial und Stellung als Energieträger.
2005. Vortr.: Technisch-Wissenschaftlicher Beirat der GEA Holding, Speyer, 24.November 2005 
Leible, L.
Energetisches Potenzial von Biomasse.
2005. Internat.Fachmesse für Umwelttechnik und Umweltdienstleistungen (TerraTec) und Internat.Fachmesse für Energie (enertec), Leipzig, 8.-11.März 2005 
Leible, L.; Kälber, S.; Kappler, G.; Lange, S.; Nieke, E.; Proplesch, P.; Wintzer, D.; Fürniß, B.
Transportation fuels, electricity, and heat from cereal straw and wood residues. A systems analytical comparison.
2005. Parlamentarischer Abend ’Ausbau der Biomassenutzung’, Bruxelles, B, 15.September 2005 
Leible, L.; Kappler, E.
Mengenszenarien der Biomassebereitstellung für die Biokraftstoffsynthese in Baden-Württemberg.
2005. Heimische Biomasse zur Herstellung synthetischer Kraftstoffe : Potenziale und Mobilisierbarkeit ; Workshop, Stuttgart, 28.Juni 2005 

Kontakt

Dr. Ludwig Leible
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS)
Postfach 3640
76021 Karlsruhe

Tel.: 0721 608-24869
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