5 Erneuerbare Energien im Wärmesektor
5.2 Feste Biomasse (Industrie)
In der holzverarbeitenden Industrie, aber auch in der Papier- und Möbelindustrie fällt in großem Um-fang Restholz wie Schwarten, Späne, Schwarzlauge, Verpackungsholz, Verschnitt oder Rinde an. Die energetische Nutzung dieser kostengünstig verfügbaren Brennstoffpotenziale zur Bereitstellung von Raum- und Prozesswärme (z. B. für die technische Holztrocknung) hat in Deutschland eine lange Tradition.
Mit dem Anstieg der Energiepreise für fossile Energien war eine Ausweitung der Wärmebereitstellung aus fester Biomasse verbunden. In diesem Zusammenhang ist auch die zunehmende energetische Verwertung biogener Industrieabfälle zu erwähnen, welche in der Energiestatistik ebenfalls unter feste Biomasse subsumiert werden.
Endenergiebereitstellung
Die Angabe zur Wärmebereitstellung aus fester Biomasse wird von der Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat) übernommen (vgl. Kapitel 2.2.1). Der in Tabelle 74 angegebene Da-tenstand entspricht der BMWi-Publikation „Erneuerbare Energie in Zahlen - Nationale und internati-onale Entwicklung“ (BMWi, 2014a), die jährlich im August/September publiziert wird. Zusätzlich erfolgt zum Jahresende sowie zum Februar/März eine unterjährige Datenaktualisierung.47
Die angegebene Wärmebereitstellung aus fester Biomasse in der Industrie bezieht sich - analog zur Bilanzierung fossiler Brennstoffe wie Heizöl oder Erdgas in der deutschen Energiebilanz - auf die zur Wärmeerzeugung in Industriebetrieben eingesetzte Endenergie. Die Angaben beruhen auf der von den statistischen Landesämtern durchgeführten Vollerhebung über die Energieverwendung der Be-triebe des verarbeitenden Gewerbes sowie des Bergbaus und der Gewinnung von Steinen und Erden.
Hinsichtlich der Feuerungsanlagen ist zu beachten, dass zwar die Mehrzahl der Anlagen Industrie-kessel zur ungekoppelten Wärmeerzeugung darstellen. Der überwiegende Teil des Brennstoffeinsat-zes entfällt jedoch auf industriellen Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen.
Tabelle 74: Wärmebereitstellung (Endenergie) aus fester Biomasse in der Industrie
2013 [GWh]
feste Biomasse (Industrie) 20.100
Quelle: (AGEE-Stat, 2014)
Substitutionsfaktoren
Wie bereits ausgeführt, konzentrieren sich die energetisch genutzten Stoffströme vor allem auf die Wirtschaftszweige Papier- und Zellstoffindustrie (Schwarzlauge), Holzindustrie (Sägerestholz) und Verarbeitung von Steinen und Erden (biogener Industrieabfall). Ausgehend von diesem Befund wird der fossile Endenergieverbrauchsmix dieser Wirtschaftszweige, in den Energiebilanzzeilen 48, 53 und 59 ausgewiesen, der Ableitung von Substitutionsfaktoren zugrunde gelegt.
47 Die aktuellen Daten in der Zeitreihe ab 1990 sind unter: http://www.bmwi.de/DE/Themen/Energie/Energiedaten-und-analysen/arbeitsgruppe-erneuerbare-energien-statistik.html abrufbar.
5.2 Feste Biomasse (Industrie)
Im Ergebnis verdrängt der Einsatz fester Biomasse in diesen Wirtschaftszweigen zu knapp 54 Prozent fossiles Erdgas. Mit zusammen über 24 Prozent ist jedoch auch die Substitution von Staub- und Wir-belschichtkohle (Braunkohle) und Steinkohle bemerkenswert. Der Substitutionsfaktor für Elektrizität ist hingegen mit null angesetzt, da der Einsatz von Elektrizität für Trocknungsprozesse o.ä. aus öko-nomischen Gründen unplausibel scheint.
Tabelle 75: Substitutionsfaktoren der Wärmebereitstellung aus fester Biomasse in der Industrie Öl Gas Steinkohle Braunkohle Fernwärme Strom
[%] [%] [%] [%] [%] [%]
feste Biomasse (Industrie) 7,6 53,5 7,9 16,4 14,6 0,0
Quelle: Eigene Berechnungen in Anlehnung an (AGEB, 2014)
Emissionsfaktoren
Trotz der Vielfalt und technischen Einzigartigkeit der industriellen Biomasseheiz(kraft)werke in Deutschland können wenige idealtypische Referenzfälle abgeleitet und diesen ein geschätzter Anteil der Wärmebereitstellung aus fester Biomasse zugeordnet werden. Die Grundlagen hierfür wurden auf einem im Sommer 2011 gemeinsam von UBA, BMU, AGEE-Stat und dem Deutschen Biomassefor-schungszentrum durchgeführten Workshop erarbeitet (UBA, et al., 2012). Die Aufteilung des Primär-energieeinsatzes bei KWK-Anlagen auf Strom und Wärme entsprechend der Finnischen Methode wurde unmittelbar von der AGEE-Stat übernommen.
Anschließend wurden die für den Endenergiemix relevanten Referenzfälle mit GEMIS 4.8 modelliert (vgl. Kapitel 2.2.3). Während die Vorketten der Brennstoffbereitstellung hierbei unverändert von GEMIS 4.8 übernommen wurden, sind die Emissionsfaktoren für den direkten Anlagenbetrieb dem Nationalen Emissionsinventar entnommen. Allerdings liegen die Emissionsfaktoren dort nicht diffe-renziert nach Brennstoffen, sondern nach immissionsrechtlicher Genehmigung der Anlage nach 17.
BImSchV, 13. BImSchV, 4. BImSchV (TA-Luft) oder 1. BImSchV vor. Je nach Brennstoffeigenschaften und Luftreinhaltetechniken können die realen Emissionen im Einzelfall daher erheblich von den hier unterstellten, durchschnittlichen Faktoren abweichen.
Auf die Modellierung eines eigenen Referenzfalls für die ungekoppelte Wärmerzeugung wird verzich-tet, da sich die primärenergetischen Emissionsfaktoren innerhalb eines immissionsschutzrechtlichen Genehmigungsbereichs nicht zwischen Kesseln in Heizkraftwerken und reinen Heizkesseln unter-scheiden.
In Hinblick auf die Brennstoffe ist per Definition festgelegt, dass die Vorkettenemissionen von In-dustrieresthölzern, Schwarzlauge und biogenen Industrieabfällen null entsprechen. Bei zugekauften Brennstoffen wie Altholz werden lediglich die Aufwendungen für Aufbereitung und Transport be-rücksichtigt. Importe biogener Festbrennstoffe sind für die Wärmebereitstellung aus fester Biomasse in der Industrie gegenwärtig noch von untergeordneter Bedeutung.
5 Erneuerbare Energien im Wärmesektor
Tabelle 76: Basisannahmen der Referenzfälle für die Wärmebereitstellung aus
fester Biomasse und geschätzter Anteil der Referenzfälle am Endenergiemix
Industrie-restholz 0 10 6.000 68 TA-Luft 40
ORC-HKW
Industrierest-holz,
(Waldrestholz)
50 20 5.500 68 TA-Luft 10
Quelle: Eigene Darstellung auf Basis GEMIS 4.8 (IINAS, 2013), (UBA, 2014) und (UBA, et al., 2012)
Tabelle 77: Emissionsfaktoren der Wärmebereitstellung aus fester Biomasse CO2
Altholz-DT-HKW 41,1 16,1 0,240 0,065 1,714 0,302 2,028 0,171 0,846 0,023
Papier-DT-HKW
(SL) 12,2 5,3 0,062 0,018 2,363 0,647 2,466 0,070 0,707 1,410
Industrierest-holz-DT-HKW 74,8 50,9 0,266 0,059 1,998 0,193 2,593 0,177 0,906 0,659
Industrierest-holz-ORC-HKW 169,7 141,8 0,270 0,072 1,302 0,243 1,521 0,270 1,250 0,809
Quelle: Eigene Berechnung mit GEMIS 4.8 (IINAS, 2013), modifiziert nach (UBA, 2014), (UBA, et al., 2012), AGEE-Stat
Die Emissionsfaktoren der verdrängten fossilen Wärmebereitstellung wurde auf Basis des Nationalen Emissionsinventars abgeleitet und durch die entsprechenden Vorketten der Brennstoffgewinnung und -bereitstellung aus GEMIS 4.8 ergänzt (vgl. Kapitel 2.2.3).
48 angepasst an (UBA, 2014)
49 eigene Annahmen
5.2 Feste Biomasse (Industrie)
Tabelle 78: Emissionsfaktoren für die Wärmebereitstellung aus fossilen Energien in der Industrie
Quelle: (UBA, 2014), GEMIS 4.8 (IINAS, 2013)
Ergebnisse der Emissionsbilanz
Die Netto-Emissionsbilanz der Wärmebereitstellung aus fester Biomasse in der Industrie errechnet sich aus den oben angegebenen Einzelgrößen (vgl. Tabelle 79).
Im Hinblick auf die Wirkungskategorie Treibhausgaseffekt trägt die Wärmebereitstellung aus fester Biomasse in der Industrie zur Vermeidung von ca. 5,6 Mio. t CO2-Äq. Treibhausgasemissionen bei.
Der spezifische Treibhausgas-Vermeidungsfaktor beträgt aufgrund des hohen Substitutionsanteils von Erdgas und der Nicht-Substitution von Heizstrom knapp 278 g CO2-Äq. / kWhth.
In Hinblick auf versauernd wirkende Luftschadstoffe ist festzuhalten, dass mit dem Einsatz fester Biomasse gegenüber allen substituierten Energieträgern außer Erdgas geringere Schwefeldioxid-emissionen verbunden sind. Bei Stickoxiden ist die Emissionsbilanz jedoch leicht negativ.
Hinsichtlich weiterer Luftschadstoffe zeigt sich, dass vor allem die Staub- und
Kohlenmonoxidemissionen trotz der Genehmigungspflicht der Anlagen nach Bundesimmissions-schutzgesetz teilweise deutlich höher liegen als bei dem substituierten fossilen Energieträgermix.
Tabelle 79: Emissionsbilanz der Wärmebereitstellung aus fester Biomasse in der Industrie brutto
50 Abkürzungen: EL/S - extra leicht/schwer, Ind. - Industrie, NV - Netzverluste
5 Erneuerbare Energien im Wärmesektor