Modellierung des Bioenergie-Sektors

Mit dem Modell SimBioSe werden Szenarien des Biomassesektors erstellt, wobei wirtschaftliche und energiepolitische Rahmenbedingungen wie Preise fossiler Energieträger oder Förderungen für Biomasseanlagen berücksichtigt werden. Konkret wird der Ausbau von Biomasseanlagen (Kleinfeuerungsanlagen, Heizwerke, KWK-Anlagen und Kraftstoff-Produktionsanlagen) unter der Annahme rein wirtschaftlich entscheidender (potenzieller) Anlagenbetreiber simuliert. Voraussetzung für die energetische Nutzung der verfügbaren primärenergetischen Potenziale ist daher, dass eine Nutzung unter den jeweiligen Rahmenbedingungen (Energiepreise, Förderungen etc.) im Vergleich zum entsprechenden, auf fossilen Energieträgern basierenden Referenzsystem wirtschaftlich ist. Damit können die Auswirkungen verschiedener Rahmenbedingungen auf den energetischen Biomasseeinsatz, d.h. die Ausschöpfung des primärenergetischen Biomassepotenzials und die Energie­erzeugung aus Biomasse simuliert und ausgewertet werden.

Die Simulationen des Bioenergie-Sektors beinhalten folgenden Szenariengruppen: No Policy-Szenarien (keine Förderung für Bioenergie, auch nicht in Form von steuerlichen Begünstigungen), Current Policy-Szenarien (derzeitige Förderungen und Steueranreize) und Spezifische Förderszenarien (sukzessive Steigerung des Förderniveaus für bestimmte Anwendungen). Die Ergebnisse der No Policy- und der Current Policy-Szenarien werden in erster Linie in Hinblick auf die Bedeutung, die landwirtschaftliche Biomasse für die Energieversorgung einnimmt, analysiert. Bei den spezifischen Förderszenarien steht die Gegenüberstellung von Förderkosten und Nutzen (hinsichtlich THG-Einsparung und Einsparung fossiler Energieträger) im Vordergrund, sowie die Frage, welche Nutzungspfade (landwirtschaftlicher) Biomasse aus einer energiewirtschaftlich-systemischen Sichtweise zu bevorzugen sind. Hinsichtlich der Preisentwicklung bei fossilen Energieträgern wird zwischen dem Szenario Niveau 2006 (auf dem Niveau des Jahres 2006 konstante Realpreise) und dem Szenario FAO/Primes (mit einem bis 2020 auf knapp über 100 $2007/bbl steigenden Rohölpreis) unterschieden.

Im No-Policy-Szenario können unter Annahme des Preisszenarios Niveau 2006 Energiepflanzen praktisch nicht genutzt werden. Bis 2030 kommt der einzige nennenswerte Beitrag landwirtschaftlicher Biomasse von der Nutzung von Stroh in größeren KWK-Anlagen und in sehr geringem Umfang von der Verstromung von Pflanzenöl. Im Übrigen kommt es in dem Szenario zu einer Konzentration des Bioenergiesektors auf die wenigen Bereiche, in denen die Biomassenutzung bei einem niedrigen Preisniveau und ohne Förderungen wirtschaftlich ist: Kleinfeuerungsanlagen im 50 kW-Bereich und die Erzeugung von Prozesswärme auf Basis forstlicher Biomasse. Im Preisszenario FAO/Primes werden auch größere Biogas-BHKWs (ab         500 kW) auf Basis von Mais wirtschaftlich, der Hauptunterschied zum Niveau 2006-Szenario liegt jedoch im deutlich höheren Einsatz forstlicher Biomasse in Kleinfeuerungsanlagen und Heizwerken. Landwirtschaftliche Biomasse spielt also im No-Policy-Szenario auch im Fall eines Preisanstieges bei fossilen Energieträgern entsprechend dem Szenario FAO/Primes eine relativ geringe Rolle.

Die Current Policy Szenarien geben Aufschluss darüber, welche energetischen Nutzungspfade landwirtschaftlicher und sonstiger Biomasseressourcen unter den derzeitigen energie­politischen Rahmenbedingungen wirtschaftlich sind bzw. in Zukunft wirtschaftlich werden könnten, und in welchen Bereichen auf Basis wirtschaftlicher, bedarfs- und angebotsseitiger Potenziale ein Ausbau der Biomassenutzung möglich ist. Im Gegensatz zu den No Policy Szenarien kommt es hier im Preisszenario FAO/Primes zu einem starken Ausbau im landwirtschaftlichen Bioenergiesektor, und die Frage, welche Art von Energiepflanzen von der Landwirtschaft bereitgestellt werden, gewinnt an Bedeutung. Es werden daher Szenarien mit drei verschiedenen Rohstoffschwerpunkten simuliert (Konventionelle Ackerfrüchte, Biogaspflanzen und Ligno-Zellulose). Die Ergebnisse zeigen, dass der Schwerpunkt Ligno-Zellulose längerfristig zum höchsten Ausbau landwirtschaftlicher Biomassenutzung, und damit auch zu den höchsten Treibhausgasreduktionen (3 Mt CO2-Äqu. im Jahr 2020 und 5,7 Mt im Jahr 2030) und den höchsten Einsparungen fossiler Energieträger (15 bzw. 27 TWh in den Jahren 2020 und 2030) führt. Diese Einsparungen sind allerdings nur mit einer signifikanten Ausweitung des Energiepflanzenanbaus erzielbar (ca. 300.000 bzw. 600.000 ha Ackerflächen in den Jahren 2020 und 2030, was nahezu einem Viertel bzw. der Hälfte der gesamten Ackerfläche in Österreich entspricht), d.h. einer Verdrängung der konventionellen Ackerflächennutzung. Mit den Rohstoffschwerpunkten Konventionelle Ackerfrüchte und Biogaspflanzen werden deutlich niedrigere Einsparungen erzielt (um 2020 typisch die Hälfte und ab 2025 typisch ein Drittel der Treibhausgaseinsparungen im Ligno-Zellulose-Szenario). Die folgende Abbildung zeigt eine Zusammenfassung der primärenergetischen Nutzung landwirt­schaftlicher und sonstiger Biomasse inländischer Herkunft in den No Policy und den Current Policy-Szenarien in den Jahren 2020 und 2030.

 

Zusammenfassung der Simulationsergebnisse: Primärenergetische Nutzung landwirtschaftlicher und sonstiger Biomasse inländischer Herkunft in den No Policy- und den Current Policy-Szenarien
Im Gegensatz zu offiziellen Statistiken nach Eurostat bzw. Statistik Austria repräsentieren die hier dargestellten Primärenergiemengen die tatsächlich eingesetzte Biomasse inklusive der bei Konversionsprozessen (z.B. Holzvergasung, Fischer-Tropsch-Synthese) auftretenden Verluste. Im Fall von Biogas stellt der Energieinhalt des genutzten Rohgases die für den Primärenergieeinsatz relevante Größe dar.
„FAO/Primes“ und „Niveau 2006“ sind die Bezeichnungen der Preisszenarien (siehe Text). Bei den Current Policy-Szenarien wird zwischen den Rohstoffschwerpunkte „Konventionelle Energiepflanzen“, „Biogaspflanzen“ und „Ligno-Zellulose“ unterschieden (Zwischenfrüchte und Grünlandpotenziale hier nicht berücksichtigt).

 

 

In den spezifischen Förderszenarien wird durch Variation des Förderniveaus für verschiedene Schwerpunktsetzungen analysiert, welcher Zusammenhang zwischen Förderkosten und Treibhausgasreduktion bzw. Einsparung fossiler Energieträger besteht, und welchen Ackerflächenbedarf für Energiepflanzen unterschiedliche Förderniveaus zur Folge haben. Die Simulationen zeigen, dass Förderschwerpunkte auf Basis von Ligno-Zellulose in einer systemischen Betrachtung hinsichtlich dieser energiewirtschaftlicher Kriterien die besten Kosten-Nutzen-Relationen aufweisen, insbesondere im Bereich der Wärmeerzeugung.

 

(Für eine detailliertere Darstellung der Ergebnisse wird auf den Endbericht verwiesen.)