Ökonomische und ökologische Potenzialanalyse von Biokraftstoffen der 2. Generation. Status Quo und Trends

Eine empirische Analyse


Masterarbeit, 2014

149 Seiten, Note: 1,0


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1. Zusammenfassung

2. Summary

3. Einleitung
3.1. Zielsetzung
3.2. Methodisches Vorgehen
3.3. Thematische Abgrenzung
3.3.1. Räumliche Abgrenzung
3.3.2. Abgrenzung hinsichtlich der Nutzung
3.4. Definitionen
3.4.1. Erneuerbare Energie
3.4.2. Biomasse
3.4.3. Biokraftstoffe und die drei Generationen
3.4.4. Nachhaltigkeit
3.4.5. Landnutzungsänderungen (LUC)

4. Status Quo in Deutschland
4.1. EU-Biokraftstoffrichtlinie
4.2. Energiesteuergesetz
4.3. Biokraftstoffquotengesetz
4.4. Zertifizierung von Biokraftstoffen

5. Gründe für die Förderung von Biokraftstoffen
5.1. Endlichkeit der fossilen Energieträger
5.2. Preisentwicklung von fossilen Kraftstoffen
5.3. Umweltschutz

6. Vergleichender Überblick über die 1. und 3. Generation
6.1. Nach wirtschaftlichen Kriterien
6.2. Nach klimarelevanten Kriterien
6.3. Nach technischen Kriterien

7. Herstellungsprozess der 2. Generation
7.1. Biomass-to-liquid (BtL)
7.2. Bioethanol aus Zellulose
7.3. Biomethan

8. Forschungsstand der 2. Generation
8.1. Ökonomische Kriterien
8.1.1. Produktionskosten
8.1.2. Skalierbarkeit
8.1.3. Wettbewerbsfähigkeit
8.1.4. Energieeffizienz
8.1.5. Arbeitsmarkteffekte
8.2. Ökologische Kriterien
8.2.1. Umweltauswirkungen der Produktionskette
8.2.1.1. Biomass-to-Liqiud
8.2.1.2. Biomethan
8.2.1.3. Bioethanol aus Zellulose
8.2.2. Gesamtpotenzial der Umweltauswirkungen
8.2.3. THG-Vermeidungskosten
8.2.4. Abgase der Biokraftstoffnutzung
8.2.5. Ressourcenschutz
8.2.6. Landnutzungsänderungen

9. Bewertung der Biokraftstoffe durch Experten
9.1. Erhebungsdesign
9.2. Kriterien
9.3. Auswertung
9.4. Graphische Darstellung
9.4.1. Ökologische Kriterien
9.4.2. Ökonomische Kriterien
9.5. Ergebnisinterpretation

10. Nutzwertanalyse
10.1. Definition
10.2. Vorgehen bei der Nutzwertanalyse
10.3. Angewandte Nutzwertanalyse
10.4. Ergebnis der Nutzwertanalyse
10.5. Sensitivitätsanalyse
10.6. Ergebnisinterpretation

11. Schlussfolgerung und Ausblick

12. Anhang
12.1. Expertenfragebogen zur Online-Befragung
12.2. Ergebnisse Fragebogen
12.3. Cluster der offenen Fragen
12.4. SPSS Variablenansicht (Screenshot)
12.5. Streudiagramm für den Ressourcenschutz am Beispiel von Biomethan
12.6. Histogramm mit Häufigkeitsverteilung für das Kriterium Ressourcenschutz
12.7. Angewandte Nutzwertanalyse (Extremfall: ökonomische Gewichtung)
12.8. Angewandte Nutzwertanalyse (Extremfall: ökologische Gewichtung)

13. Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1 Primärenergieverbrauch in Deutschland 2012

Abbildung 2 Energiebereitstellung aus erneuerbarer Energie 2012 in Deutschland

Abbildung 3 Entwicklung von nachwachsenden Rohstoffen in Deutschland

Abbildung 4 Entwicklung der Steuerbelastung in Deutschland

Abbildung 5 Die sieben größten Ölförderer auf der Welt

Abbildung 6 Die sieben größten Ölverbraucher auf der Welt

Abbildung 7 Preisentwicklung von Superbenzin und Diesel von 1990-2013

Abbildung 8 CO²-Emissionen entlang der „Supply Chain“ von Biokraftstoffen

Abbildung 9 CO²-Emissionen verschiedener Biokraftstoffe

Abbildung 10 Der Herstellungsprozess von Biodiesel

Abbildung 11 Photobioreaktoren zur Herstellung von Mikroalgen

Abbildung 12 Herstellungsprozess von Biomass-to-Liquid

Abbildung 13 Verfahren zur Herstellung von Bioethanol aus Zellulose

Abbildung 14 Möglichkeiten zur Herstellung von Biomethan

Abbildung 15 Marktpreise der einzelnen Biokraftstoffe

Abbildung 16 Der unterschiedliche Bruttokraftstoffertrag von Biokraftstoffen in GJ/ha

Abbildung 17 Der Nettoenergieertrag von Biokraftstoffen in GJ/ha

Abbildung 18 Darstellung der unterschiedlichen PKW-Reichweiten pro Hektar Ackerland

Abbildung 19 THG-Faktoren in der Biomethan-Prozesskette

Abbildung 20 Darstellung der THG-Emissionen bei der Bereitstellung von Biokraftstoffen

Abbildung 21 Das Nachhaltigkeitsdreieck von Biokraftstoffen

Abbildung 22 Durchschnittsnoten der ökologischen Kriterien

Abbildung 23 Bewertung der Wettbewerbsfähigkeit und der Produktionskosten

Abbildung 24 Bewertung der Energieeffizienz und des Arbeitsmarkteffekts

Abbildung 25 Gesamtübersicht der vergebenen Durchschnittsnoten

Abbildung 26 Cluster der zusätzlich erwähnten Kriterien

Abbildung 27 Zielsystem der 2. Generation für die Nutzwertanalyse

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1 Biokraftstoffe der 2. Generation: Prozesse und Stand der Technik

Tabelle 2 Entwicklung der Biokraftstoffquote ab 2007-2015

Tabelle 3 Vergleich der aktuellen Situation und Ziele der Biokraftstoffpolitik

Tabelle 4 Darstellung der Ölerträge pro Hektar von verschiedenen Biokraftstoffpflanzen

Tabelle 5 Netto THG-Emissionen im Vergleich zu konventionellem Diesel

Tabelle 6 Darstellung der Rohstoffbasis für verschiedene Biokraftstoffe

Tabelle 7 Darstellung der Produktionskosten von Biokraftstoffen der 1. und 2. Generation ..

Tabelle 8 Kostenentwicklung von Biokraftstoffen der 2. Generation

Tabelle 9 Darstellung von Break-Even-Points der einzelnen Biokraftstoffe

Tabelle 10 Primärenergiebedarf der drei Szenarien von Choren industries

Tabelle 11 Die Beschäftigungsentwicklung in der Biokraftstoffindustrie von 2006-2012

Tabelle 12 Darstellung der möglichen Beschäftigungseffekte im Jahr 2020

Tabelle 13 Der "Well-to-Wheel" Ansatz von verschiedenen Biokraftstoffe

Tabelle 14 Darstellung der flächenbezogenen THG-Einsparungen in t/ha

Tabelle 15 Die THG-Vermeidungskosten von verschiedenen Biokraftstoffen

Tabelle 16 Mögliche Rohstoffquellen für die Produktion von Biokraftstoffen

Tabelle 17 Die WWF-Forderungen für die Nachhaltigkeit

Tabelle 18 Bewertung der Relevanz der untersuchten Kriterien

Tabelle 19 Relevanz der ökonomischen Aspekte

Tabelle 20 Relevanz der ökologischen Aspekte

Tabelle 21 Antworten über die möglichen Marktanteile der 2. Generation

Tabelle 22 Bewertung über die möglichen Skaleneffekte der 2. Generation

Tabelle 23 Berechnung der Rangfolge von Biokraftstoffen der 2. Generation

Tabelle 24 Kreuztabelle für die Landnutzungsänderung und Nahrungsmittelkonkurrenz

Tabelle 25 Bewertung der Übergangslösung der 1. Generation durch Experten

Tabelle 26 Rangfolge der 2. Generation von Biokraftstoffe

Tabelle 27 Aufbau und Vorgehensweise bei einer Nutzwertanalyse

Tabelle 28 Gewichtung der ökonomischen Kriterien

Tabelle 29 Gewichtung der ökologischen Kriterien

Tabelle 30 angewandte Nutzwertanalyse

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1. Zusammenfassung

Schlagwörter: Biokraftstoffe der 2. Generation, Potenziale, Status quo, Expertenbefragung, Nutzwertanalyse Die angestrebten Ziele der Klimapolitik und die sukzessive Verknappung von Erdöl verstärken den Ausbau der Biokraftstoffproduktion in Deutschland. Durch den Einsatz von Biomasse als Energiequelle können einerseits positive Effekte, wie die Reduktion von Treibhausgasemissionen und andererseits negative Effekte, wie die Steigerung der Flächen- und Nahrungsmittelkonkurrenz generiert werden. Ebenfalls können Biokraftstoffe dabei helfen, die Abhängigkeit von Erdöl aus politisch unsicheren Ländern zu reduzieren, wodurch eine gewisse Versorgungssicherheit mit Energie erreicht werden kann. Weiterhin werden nicht nur landwirtschaftliche Flächen für den Biokraftstoffanbau genutzt, sondern auch Flächen, welche ein hohes ökologisches Potenzial aufweisen, wie z.B. der tropische Regenwald. Durch die Rodung und den Umbruch von Regenwäldern werden erheblichen Mengen an klimaschädlichen Gasen frei, die den Sinn der Biokraftstoffpolitik verfehlen. Angesichts dieser ökologischen Probleme wird gegenwärtig an Biokraftstoffen der 2. Generation geforscht, welche aus organischen Reststoffen erzeugt werden können.

Die drei Biokraftstoffe der 2. Generation Biomass-to-Liqiud (BtL), Biomethan und Bioethanol aus Zellulose wurden mit Hilfe des Status quo der Forschung und den Bewertungen von Experten mit Hilfe eines Fragebogens analysiert. Aufgrund der Vergabe von Notenpunkten durch die Experten konnten Rangordnungen für die einzelnen ökonomischen und ökologischen Aspekte generiert werden. Die Bewertung der ökologischen und ökonomischen Kriterien sollte Aufschluss darüber geben, welcher Biokraftstoff der 2. Generation derzeit das beste Potenzial besitzt und somit von der Politik am stärksten gefördert werden sollte. Mit Hilfe einer Nutzwertanalyse wurden die Ergebnisse der Experten nochmals verdichtet, um den Biokraftstoff mit dem höchsten Nutzen zu identifizieren. Durch die zusätzliche Bewertung des Biokraftstoffs aus Mikroalgen, sollte der weitere Trend, hin zur 3. Generation, dargestellt werden. Mit Hilfe der literaturbasierten Studie, den Antworten der Experten und der Nutzwertanalyse wurden die Ergebnisse mit verschiedenen Methoden inkrementell visualisiert, um eine Approximation der aktuellen Lage in Deutschland über Biokraftstoffe der 2. Generation zu erzeugen. Durch die Experten und die Anwendung einer Nutzwertanalyse wurde nicht nur der Biokraftstoff mit dem höchsten ökonomischen und ökologischen Potenzial ermittelt, sondern der Biokraftstoff mit dem besten Gesamtnutzenprofil.

Die gewonnen Ergebnisse bei der Expertenbefragung zeigten, dass unter den ökonomischen Gesichtspunkten, wie den Produktionskosten, der Wettbewerbsfähigkeit, der Energieeffizienz und dem Arbeitsmarkteffekt, der Biokraftstoff Biomethan am besten abschneidet. Ebenfalls konnte Biomethan unter den ökologischen Aspekten Ressourcenschutz und Emissionsreduktion bei den Experten punkten. Der Biokraftstoff aus Mikroalgen erhielt bei dem Kriterium der Reduktion von Flächenänderung die höchsten Notenpunkte.

Die Bilanz aus der anschließenden Nutzwertanalyse veranschaulicht, dass der Biokraftstoff Biomethan das beste Nutzenprofil aufweist und folglich den größten Gesamtnutzen erzielt hat. Weiterhin konnte Biomethan unter ökologischen und ökonomischen Extremfällen bei der angrenzenden Sensitivitätsanalyse den ersten Platz sichern. Die Expertenbefragung und die Nutzwertanalyse lassen den Schluss zu, dass der Biokraftstoff das größte ökonomische und ökologische Potenzial besitzt. Dennoch weisen auch Bioethanol aus Zellulose, BtL und der Biokraftstoff aus Mikrolagen ein gutes ökologisches Potenzial auf. Angesichts der frühen Entwicklungsstadien haben diese Biokraftstoffe noch kein wettbewerbsfähiges ökonomisches Potenzial. Da der Biokraftstoff Biomethan seit kurzer Zeit am Markt verfügbar ist, stellen sich bei dem Biokraftstoff schon erste ökonomische Effekte ein.

Zusammenfassend konnte bewiesen werden, dass unter dem derzeitigen Forschungsstand der Biokraftstoff Biomethan das größte Potenzial und das beste Gesamtnutzenprofil aufweist. Um jedoch Investitionsentscheidungen und politische Fördermaßnahmen treffen zu können, sind noch weitere Untersuchungen und Daten über die präzisen Kostenstrukturen nötig.

2. Summary

Keywords: Biofuels of the 2nd Generation, potential, status quo, expert survey, value-benefit- analysis The aspired targets of the climate policy and the gradual depletion of petroleum reinforce the expansion of biofuel production in Germany. The use of biomass as an energy source can have positive effects, like the reduction of greenhouse gas emissions and other negative side effects, such as increasing competition for land and food. Biofuels energy can also help to reduce the dependence on oil from politically unstable countries, which implies a certain security of energy supply can be achieved. Furthermore, not only agricultural land is used for biofuel cultivation, but also areas which have a high ecological potential, for example the tropical rain forest. Deforestation and upheaval of rainforests results in significant amounts of greenhouse gases being released, which misses the point of the biofuels policy. Given these environmental problems, research is currently being carried out into so-called second generation biofuels, which can be produced from organic waste.

The three biofuels of the 2nd generation biomass-to-liquid (BtL), biomethane and bioethanol from cellulose are evaluated by looking at the current state of research and the responses of experts with the help of a questionnaire. Based on the awarding of points by the experts, rankings of the individual economic and environmental aspects of each biofuel can be produced. The assessment of the ecological and economic criteria should provide information about which 2nd generation biofuel currently has the best potential and therefore should be the most heavily promoted by the policy. With the value-benefit-analysis, the results of the experts should be compacted again to identify the biofuel with the greatest benefit. The additional assessment of biofuel from microalgae should show the further trend towards the 3rd generation. The literature-based study, the responses of the experts and the value-benefit- analysis should allow the results of the different methods to be visualised incrementally to produce an approximation of the current situation in Germany for the 2nd generation of biofuels. The experts and the application of a value-benefit-analysis did not only ascertain the biofuel with the highest economic and ecological potential, but also the biofuel with the best overall benefit profile.

The results obtained from the expert survey show that among the economic factors, such as the cost of production, competitiveness, energy efficiency and the labour market effect of biofuels, that biomethane scores best. Biomethane could also score points from the experts in the environmental aspects of resource conservation and emission reduction. Biofuel from microalgae has received the highest points for the criterion of reduction of land use change.

The report of the subsequent value-benefit-analysis demonstrated, that the biofuel biomethane has the best benefit profile and therefore attains the greatest overall benefit. Furthermore, biomethane could secure first place in the adjoining sensitivity analysis under ecological and economic extreme cases. From the expert survey and the value-benefit-analysis, it can be concluded, that this biofuel has the largest economic and ecological potential. Nevertheless, bioethanol from cellulose, BtL and biofuel from microalgae have a good ecological potential. Given the early stages of development, these biofuels do not yet have a competitive economic potential. Since the biofuel Biomethane has only been available on the market for a short time, the first economic effects of this biofuel are just starting to influence positive the economic efficiency.

In summary, it could be proved that with the current state of research in biofuels, biomethane has the most potential and the best overall benefit profile. However, in order to be able to make investment decisions and policy support measures, further research and data about the precise cost structures are still needed.

3. Einleitung

Im Hinblick auf immer mehr Nachhaltigkeit in der Agrar- und Ernährungswirtschaft, spielt der Energiesektor eine besondere Rolle. Denn dieser ist geprägt von Importabhängigkeiten, Kriege um Ölfelder und einer sukzessiven Endlichkeit der Erdölreserven auf der Welt. Neben dem Problem der Endlichkeit von fossilen Energieträgern offenbart sich, dass währenddessen vor allem die Nachfrage in Schwellen- und Entwicklungsländern stark zunimmt. Nach Infor- mationen der OECD (Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung) wird der Anstieg des Energiebedarfs in den nächsten dreißig Jahren auf rund 80% geschätzt. Der rapide Zuwachs lässt sich, durch eine geschätzte Zunahme von bis zu 60% des Verkehrsaufkommens im Personen- und Güterverkehr, erklären. Diesem Trend wirken die Prognosen über die Erdölreserven entgegen. Aufgrund des steigenden Konsums von Erdöl werden die Reserven von Rohöl in etwa vierzig Jahren erschöpft sein. Angesichts dieser Entwicklung ist es dringend notwendig, ein Umdenken in der Gesellschaft zu generieren und neue Antriebe in der Automobilindustrie zu entwickeln. Solche modernen Antriebsysteme sollten primär im Sinne der Nachhaltigkeit erzeugt werden. Neben den verschiedenen Entwicklungen, wie z.B. des drei-Liter-Autos, der Hybrid-Technologie und der verschiedenen Akkusysteme, kann Biomasse eingesetzt werden, um Treibhausgase (THG) und Importab- hängigkeiten zu reduzieren (FNR, 2005). Diese Kraftstoffe werden als Biokraftstoffe bezeichnet und sollen die Ölprodukte sukzessive substituieren. Die Biokraftstoffe werden durch Biomasse hergestellt, wodurch der Landwirt zum Produzenten von Bioenergie wird (Bukold, S., 2009). Dadurch ergibt sich ein weiteres Standbein für die Landwirtschaft, womit positive sozioökonomische Effekte in der Landwirtschaft geschaffen werden (FNR, 2005). Die Biokraftstoffe werden dabei in drei unterschiedliche Generationen aufgeteilt. Bei der 1. Generation von Biokraftstoffen wird Biodiesel aus Pflanzenölen, wie z.B. aus Ölsaaten von Raps, Palmen und Soja, hergestellt. Ebenfalls zählt Bioethanol zur 1. Generation. Dabei werden zucker- und stärkehaltige Pflanzen, wie Zuckerrüben und Zuckerrohr, genutzt. Durch weitere Forschung wurde eine 2. Generation entwickelt. Zu dieser gehören Kraftstoffe, wie Bioethanol aus Zellulose, Biomass-to-liquid (Btl) und Biomethan. Bei dieser Generation kann die komplette Pflanze energetisch genutzt werden und auch Abfälle, Holz und ligninhaltige Biomasse, wie Stroh, können verwertet werden (Kerdoncuff, P., 2008). Weiterhin wird derzeit an der 3. Generation von Biokraftstoffen aus Mikroalgen geforscht. Für die Biokraftstoffe der 2. Generation spricht vor allem, dass die ganze Pflanze eingesetzt wird, ein geschlossener CO²-Kreislauf entsteht, hohe Energieerträge erreicht werden, Zukunftschancen für den ländlichen Raum bestehen und die Nahrungsmittelkonkurrenz verringert wird (Brandt, P., 2009).

Die 1. Generation der Biokraftstoffe steht zurzeit unter großer Kritik, da für die Biokraftstoffe extra angebaute Energiepflanzenplantagen benötigt werden. Durch diesen Anbau kommt es zu einer Flächenkonkurrenz mit Nahrungsmitteln, wodurch die Ernährungssicherheit gefährdet wird. Eine mögliche Konsequenz dieser Rivalität verdeutlichte die „Tortilla-Krise“ im Jahr 2008. Durch die hohe Nutzung von Mais für Bioethanol in der USA, entstand eine Knappheit von Mais für das benachbarte Mexico (Piorr, H.-P., 2010). Durch solche Ereignisse werden die Biokraftstoffe der 2. Generation gefördert, um den Hunger auf der Welt zu reduzieren und gleichzeitig eine regenerative Energiequelle zu entwickeln. Zurzeit steht der Einsatz von Biokraftstoffe der 2. Generation noch in den Kinderschuhen, da der Stand der Technik heutzutage erst für Pilotanlagen ausreicht. Zu den nächsten Schritten zählt die erfolgreiche Markteinführung, wodurch politische Förderungen notwendig sind, wie z.B. eine Befreiung der Mineralölsteuer und Investitionsförderungen (FNR, 2005). Ein großes Hindernis bei dieser Entwicklung sind die hohen Investitionskosten und Produktionskosten, die nur wenige Firmen derzeit übernehmen wollen (Bukold, S., 2009).

Die Biokraftstoffe gehören zu den erneuerbaren Energien. Diese EE sollen bis zum Jahr 2020 bis auf 18% ansteigen. Dieses Ziel wird durch weiteren Ausbau von Windkraftenergie, Photovoltaik und Bioenergie unterstützt (Bührke, T. et al., 2011).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Vgl. FNR, 2013 a

Abbildung 1 Primärenergieverbrauch in Deutschland 2012

In Abb. 1 ist der Primärenergieverbrauch von 2012 in Deutschland dargestellt. Der gesamte Primärenergieverbrauch wird von 11,6% aus EE gedeckt. Die meiste Energie stammt immer noch aus Mineralöl und Erdgas, wodurch große Mengen an CO²-Emissionen emittiert werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Vgl. FNR, 2013 a

Abbildung 2 Energiebereitstellung aus erneuerbarer Energie 2012 in Deutschland

Die Abb. 2 veranschaulicht, dass der Großteil der Energiebereitstellung in Deutschland aus Biomasse für Wärme (41,8%) und Strom (13,0%) besteht. Die Biokraftstoffe nehmen insgesamt einen Anteil von 10,7% ein. Die restliche Energeibereitstellung von etwa 34% wird nicht aus Biomasse generiert, sondern aus verschiedenen Verfahren, wie Photovoltaik, sowie Wasserkraftwerken und Windkraftanlagen (FNR, 2013 a).

Biokraftstoffe stellen somit neue Perspektiven für die Land- und Energiewirtschaft dar und bieten neben sozioökonomischen Aspekten auch eine Reihe von positiven Umwelteffekten. Wichtig bei dieser Thematik ist die Betrachtung der verschiedenen Einsatzstoffe und Verfahrenstechniken zur Herstellung von Biokraftstoffen sowie neue Nutzungspfade von Abfällen, Holz, Stroh und anderen org. Reststoffen.

3.1. Zielsetzung

Als Ziel dieser Arbeit soll ein vergleichender Überblick über die 1. und 2. Generation der Biokraftstoffe dargestellt werden. Ebenso soll die 3. Generation, die sogenannten Biokraftstoffe aus Mikroalgen, vorgestellt werden. Bei diesem Vergleich werden die Unterschiede sowie Trends in Deutschland veranschaulicht. Ebenfalls soll der Status quo für Biokraftstoffe in Deutschland ermittelt und die gesetzlichen sowie politischen Rahmenbedingungen präsentiert werden.

Des Weiteren werden die Biokraftstoffe der 2. Generation detaillierter betrachtet, wodurch die ökonomischen und ökologischen Potenziale dieser Generation abgebildet werden. Somit soll eine Einordnung der Biokraftstoffe für zukünftige Antriebsysteme konstruiert werden. Mit Hilfe eines Fragebogens werden Experten herangezogen, um weitere Informationen und Meinungen einzuholen. Die Aussagen der Experten werden in den literaturbasierten Forschungsstand integriert. Die befragten Experten arbeiten in Verbänden, Industrie und anderen Institutionen, welche sich mit der Thematik „Biokraftstoffe“ auseisandersetzen. Um weitere Erkenntnisse zu erlangen, werden Nutzenprofile mittels einer Nutzwertanalyse für die 2. Generation erstellt, womit die Biokraftstoffe ordinal gestaffelt werden können.

Aus der vorliegenden Studie soll hervorgehen, ob die 2. Generation der Biokraftstoffe eine Zukunft in Deutschland hat und welche Empfehlungen über die einzelnen Profile der 2. Generation bezgl. der ökonomischen und ökologischen Potenziale gemacht werden können. Diese Empfehlungen gelten primär für die Politik, um weitere und spezifischere Förderungsmaßnahmen zu generieren. Weiterhin wird der Trend hin zur 3. Generation von Biokraftstoffen mit in die Gesamtbewertung integriert.

3.2. Methodisches Vorgehen

Die vorliegende Studie beginnt mit einer thematischen Abgrenzung, wodurch ein Rahmen für das Thema erstellt wird. Anschließend werden relevante Fachbegriffe definiert, um ein besseres Verständnis für diese Thematik zu erlangen. Angrenzend soll die aktuelle Situation über politische und gesetzliche Rahmenbedingungen dargestellt werden, um den Status Quo in Deutschland abzubilden. Die Erfassung des Status quo ist relevant, da von der aktuellen Situation ein Trend für zukünftige Kraftstoffoptionen modelliert werden soll. Infolgedessen werden Gründe für die Markteinführung von Biokraftstoffen ausgearbeitet, um die mögliche Substitution von fossilen Energieträgern einschätzen zu können. Dabei sollen vor allem die Problematiken des Klimaschutzes und der Nachhaltigkeit angesprochen werden. Anschließend werden die einzelnen Biokraftstoffe kurz charakterisiert.

Die 2. Generation wird dabei genauer analysiert, um bei dieser die einzelnen ökonomischen und ökologischen Potenziale, wie z.B. Wettbewerbsfähigkeit, Ressourcenschutz und Produktionskosten, darzustellen. Zusätzlich werden die Ergebnisse aus der Expertenumfrage in den aktuellen Forschungsstand eingefügt, um die einzelnen Kriterien mittels Notenpunkten zu bewerten. Nach dem Stand der Forschung werden die Ergebnisse des Fragebogens graphisch verdeutlicht. Die gewonnen Erkenntnisse aus der Umfrage werden für die Nutzwertanalyse benutzt, um die einzelnen Kriterien zu gewichten. Dadurch ergeben sich Gesamtnutzen für die einzelnen Biokraftstoffe, wodurch eine Platzierung der Biokraftstoffe ermöglicht wird. Durch den Gesamtnutzen aus der Nutzwertanalyse und weiteren Erkenntnissen aus der Umfrage können Aussagen über die ökonomischen und ökologischen Vorzüge gemacht werden. Durch die Integration des Biokraftstoffs aus Mikroalgen (3. Generation) in die Bewertung, soll der weitere Trend der Forschung untersucht und bewertet werden.

3.3. Thematische Abgrenzung

Die thematische Abgrenzung der Studie dient dazu, eine fokussierte Analyse sowie bessere Einschätzung der Potenziale der Biokraftstoffe der 2. Generation zu erhalten. Dabei wird die Studie räumlich und hinsichtlich der Nutzung abgegrenzt.

3.3.1. Räumliche Abgrenzung

Bei der räumlichen Abgrenzung handelt es sich um eine geographische Einschränkung in der Analyse. In dieser Studie soll nur die Biokraftstoffproduktion in Deutschland betrachtet wer- den. Denn die Erfassung von Kosten sowie politische und gesetzliche Rahmenbedingungen variieren erheblich zwischen den einzelnen Nationen. Um eine bessere Aussage über die ökonomischen und ökologischen Potenziale von Biokraftstoffen treffen zu können, ist eine räumliche Abgrenzung unabdingbar.

3.3.2. Abgrenzung hinsichtlich der Nutzung

Die Analyse der Biokraftstoffe beschränkt sich ausschließlich auf die Nutzung in Antriebsystemen der Automobilindustrie. Denn gerade in diesem Industriezweig müssen neue Alternativen für fossile Energieträger entwickelt werden, um die stetig wachsende Bedeutung von Mobilität zu erhalten. Dazu sollen die Biokraftstoffe der 2. Generation gründlicher betrachtet werden, um Vorteile gegenüber der 1. Generation zu analysieren und deren Potenzial einschätzen zu können.

3.4. Definitionen

Die Erklärung der aufgeführten Begriffe, dient der Förderung des Verständnisses für den Leser. Die Begriffe wurden nach der Relevanz für die Thematik der Studie ausgesucht.

3.4.1. Erneuerbare Energie

Erneuerbare Energie bedeutet, dass die Energie aus umweltfreundlichen regenerativen Energieträgern produziert wird. Jene Energieträger sind heute ein wichtiges Standbein im Energiesektor in Deutschland. Zu den regenerativen Energieträgern zählen, Wasser- und Windkraft sowie Bio- und Sonnenenergie. Der Forschungsbedarf zur weiteren Entwicklung der erneuerbaren Energie ist von großer Bedeutung, denn das steigende Bevölkerungswachstum und die Endlichkeit der Erdölreserven sind ausschlaggebend für neue Alternativen in der Gewinnung von Energie (Geitmann, S., 2010 a).

3.4.2. Biomasse

Die Biomasse stammt aus Phyto- und Zoomasse. Zudem gehören auch Abfall- und Koppelprodukte dazu. Biomasse besteht laut Biomasseverordnung Absatz 1, zumeist aus Pflanzen und Pflanzenteilen (BiomasseV, 2001). Die Pflanzen nutzen dabei das Sonnenlicht, um energiearme Stoffe zu energiereichen Stoffen zu transformieren. Bei dieser Umwandlung entsteht Sauerstoff. Zeitgleich wird aus Kohlendioxid und Wasser Glucose gebildet. Durch diesen Prozess der Photosynthese entsteht Biomasse aus anorganischem Material (Jansen, R.- A., 2013). Ebenso zählen auch Abfälle aus tierischer und pflanzlicher Herkunft aus der Land-,

Forst- und Fischwirtschaft dazu. Weiterhin kann Biomasse auch aus Bioabfällen, im Sinne von §2 Nr. 1 der Bioabfallverordnung, stammen. Die Biomasseverordnung schreibt ebenfalls vor, welche Stoffe nicht als Biomasse anerkannt werden. Solche Stoffe sind z.B. fossile Brennstoffe, Torf, Papier, Klärschlamm und Textilien (BiomasseV, 2001).

3.4.3. Biokraftstoffe und die drei Generationen

Die Biokraftstoffe sind flüssige und gasförmige Treibstoffe für die Automobilindustrie, welche aus Biomasse erzeugt werden. Für Biokraftstoffe werden vor allem Pflanzen, Abfälle, org. Reststoffe, Holz und Mikroalgen verwendet (Biokraft-NachV, 2012). Die Biokraftstoffe gehören zu den erneuerbaren Energien und sollen die fossilen Energieträger in Zukunft ablösen. Es werden drei Generationen von Biokraftstoffen unterschieden (Chisti, Y., 2008).

Die 1. Generation wird durch Pflanzen hergestellt, die auch für die Nahrungsmittelindustrie von Interesse ist, wie z.B. Raps, Soja, Zuckerrüben, Zuckerrohr, Palmen und Getreide. Aufgrund der Verdrängung von Nahrungsmittelflächen durch die Biokraftstoffproduktion der 1. Generation, besteht zurzeit eine „Food or Fuel“ Debatte (Jansen, R.- A., 2013)

Bei der 2. Generation handelt es sich um Ausgangsstoffe, die nicht mit der Lebensmittelindustrie konkurrieren, wie z.B. Bioethanol aus Lignozellulose, Biomass-to- Liquid (Btl) sowie Methan aus Biomasse. Die wichtigsten Stoffe für die 2. Generation sind primär Stroh aus Getreide, Bagasse aus Zuckerrohr, Waldabfälle, Energiepflanzen und weitern org. Abfällen (Sims, R.-E.-H., et al., 2009).

Des Weiteren gibt es eine 3. Generation von Biokraftstoffen, welche aus den Stoffwechselprodukten von Mikroalgen erzeugt werden (Georg, G. et al., 2012). Diese Art der Biokraftstoffgewinnung hat zurzeit noch keine Marktrelevanz, jedoch wird ihnen ein hohes Potenzial zugeschrieben, weil sie keine Konkurrenz für die Nahrungsmittelindustrie darstellen und eine hohe Energieeffizienz aufweisen (Bührke, T. et al., 2011).

3.4.4. Nachhaltigkeit

Der Begriff der Nachhaltigkeit, englisch „Sustainability“, drückt aus, dass eine dauerhafte nachhaltige Entwicklung umgesetzt werden soll. Diese Entwicklung beinhaltet, dass Menschen in der Gegenwart ihre Bedürfnisse befriedigen dürfen, ohne das Risiko, dass die nächste Generation ihre Bedürfnisse nicht befriedigen kann. Dieser Grundidee verpflichten sich bei der Umweltkonferenz im Jahr 1992 in Rio de Janeiro 179 Staaten (iöw, 2001).

Durch einen Aktionsplan sollen Umweltschutzmaßnahmen und umweltentlastende Technologien und Produkte gefördert werden. Für die Bundesregierung Deutschland sind Nachhaltigkeitsstrategien von großer Relevanz. Dabei sollen nicht nur ökologische Betrachtungen herangezogen werden, sondern auch eine soziale und ökonomische Dimension. Damit wird darauf hingewiesen, dass der soziale Zusammenhang durch Nachhaltigkeit zwischen den verschiedenen Nationen gefördert werden soll und eine ökonomische Grundlage für die heutige und zukünftige Generation generiert wird (iöw, 2001).

Bei Biokraftstoffen bedeutet Nachhaltigkeit, dass während der kompletten „Supply Chain“ (Wertschöpfungskette) keine Regelungen und Gesetze gebrochen werden. Solche Regelungen beziehen sich insbesondere auf Gerechtigkeit, Arbeitsrechte, Ernährungssicherheit und Bekämpfung von Armut durch ländliche Entwicklung. Ferner existieren auch ökologische Parameter, wie Reduzierung von Treibhausgasen, Verringerung der Bodendegradation, Erhalt der Wasserqualität und eine Minimierung der Luftverschmutzung, die eingehalten werden müssen (Jansen, R.-A., 2013). In der Biokraftstoff-Nachhaltigkeitsverordnung (Biokraft- NachV) werden solche Anforderungen für Biokraftstoffe geregelt. Um Biokraftstoffe zu einem bestimmten Mindestanteil in den Verkehr zu bringen, müssen noch weitere Nachhaltigkeitskriterien eingehalten werden. Dazu existieren in der Biokraft-NachV mehrere Anforderungen, wie z.B. der Schutz natürlicher Lebensräume (§4), der Erhalt von Flächen mit hohem Kohlenstoffbestand (§5) und die Reduzierung von Treibhausgaspotenzialen. Hierbei sollen Biokraftstoffe ab 2017 etwa 50% Minderungspotenzial von THG aufweisen (Biokraft- NachV, 2012).

3.4.5. Landnutzungsänderungen (LUC)

Landnutzungsänderungen (LUC) bezeichnen einen Prozess, indem landwirtschaftliche Fläche für andere Landschaftsformen genutzt werden. Solche Veränderungen der Landschaftsformen entstehen z.B. durch den Energiepflanzenanbau, Straßenbau oder sonstigen Versiegelungsverfahren. Aufgrund dieser Arten von Umnutzungen, entstehen erhöhte Treibhausgasemissionen (THG), da die im Boden gespeicherten Kohlenstoffdepots freigesetzt werden. Angesichts dieser Freisetzung von CO² entsteht ein ungleichmäßiger CO²-Kreislauf, womit negative Klimaeffekte bewirkt werden (Lahl, U., 2010).

Landnutzungsänderungen werden in direkte und indirekte Landnutzungsänderungen unterschieden. Die direkten Landnutzungsänderungen (dLUC) entstehen, wenn die bisherige Landnutzung zu einer neuen Landnutzungsform umgewandelt wird. Solch ein Phänomen tritt insbesondere bei der Biokraftstoffproduktion auf. Dort wird die landwirtschaftliche Fläche für Nahrungsmittel zu einer Fläche für die Biokraftstoffproduktion transformiert. Das bedeutet, dass auf den landwirtschaftlichen Flächen Energiepflanzen, wie Soja, Raps oder Mais ange- baut werden. Diese Energiepflanzen sind ausschließlich für die Herstellung von Biokraftstof- fen gedacht (Dunkelberg, E. et al., 2011). Die indirekten Landnutzungsänderungen (iLUC) dagegen beschreiben einen Prozess, bei dem auch die landwirtschaftliche Fläche von Nahrungsmitteln, zu einer Fläche für den Anbau von Biokraftstoffen umgewandelt wird. Da jedoch weiterhin die Nachfrage an den jeweiligen Nahrungs- und Futtermitteln besteht, wird deren Anbau auf andere Flächen in verschiedene Regionen bzw. Ländern umgesiedelt. Dadurch stellt sich ein Verdrängungseffekt von Nahrungsmittelpflanzen ein (Kocoloski, M. et al., 2009).

4. Status Quo in Deutschland

Die aktuelle Situation in Deutschland, zeigt einen starken Anstieg des Anbaus von Energiepflanzen. Seit 1994 hat sich der Energiepflanzenanbau verzehnfacht und nimmt heutzutage eine Fläche von ca. 2,1 Mio. ha ein. Die meisten Energiepflanzen werden für die Biokraftstoffindustrie und Biogasproduktion genutzt. Das BMELV (Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz) fördert den weiteren Anbau von Energie- pflanzen, weil Energie aus Biomasse einen wesentlichen Beitrag zur Versorgungssicherheit, zum Klimaschutz und zur Entwicklung von ländlichen Räumen leistet. Ebenfalls bieten Energiepflanzen auch eine Möglichkeit, die Biodiversität und zugleich die Vielfalt der Kulturlandschaften zu erhöhen (FNR, 2013 a).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Vgl. FNR, 2013 e

Abbildung 3 Entwicklung von nachwachsenden Rohstoffen in Deutschland

In der Abb. 3 wird verdeutlicht, dass sich der Anbau von nachwachsenden Rohstoffen von 1999 bis 2013 positiv entwickelt hat. Von etwa 2,4 Mio. ha nachwachsender Rohstoffe entfallen bis zu 746.500 ha für die Produktion von Biodiesel im Jahr 2013. Insgesamt ist somit die Anbaufläche für Biodiesel enorm, im Gegensatz zu Bioethanol mit ca. 200.000 ha. Jedoch wurde im Jahr 2012 eine Fläche von 786.000 ha Pflanzen für Biodiesel angebaut. Folglich geht daraus hervor, dass sich eine reduzierende Wirkung beim Anbau von Raps eingestellt hat. Bei Bioethanol zeigt sich eine stagnierende Wirkung zum Vorjahr 2012. Des Weiteren wurden in Deutschland im Jahr 2012 insgesamt ca. 53 Mio. t Otto- und Dieselkraftstoff verbraucht. Von diesem Verbrauch werden 5,7% durch Biokraftstoffe gedeckt. Diese 5,7% setzen sich aus 3,4% Biodiesel, 1,5% Bioethanol, 0,8% hydriertes Pflanzenöl, 0,1% Pflanzenöl und 0,1% Biomethan zusammen. Aus den prozentualen Angaben resultiert, dass nur Biomethan, als Vertreter der 2. Generation am Kraftstoffverbrauch in Deutschland vertreten ist. Der Anteil des Biokraftstoffabsatzes am gesamten Kraftstoffverbrauch stellt Deutschland auf Platz 3 im europäischen Vergleich. Allerdings weist diese positive Entwicklung Schwachstellen auf. Denn im Jahr 2007 lag der Biokraftstoffverbrauch in Deutschland noch bei 7,2%. Der Grund für den Absatzrückgang war die sukzessive Besteuerung der Biokraftstoffe. Da die Biokraftstoffe das Privileg hatten, frei von der Mineralölsteuer zu sein, entwickelte sich der Markt vor 2007 rasant. Seit dem Jahr 2013 entfällt die Steuerbefreiung komplett. (FNR, 2013 b).

Laut der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (2013 b) wird die Biomasse als Energieträger in Deutschland einen großen Einfluss für Energiewirtschaft der Zukunft haben. Nach Prognosen wird die heimische Biomasse einen Anteil von 23% an der Primärenergie im Jahr 2050 zugesprochen. Aufgrund dieser Schätzungen müssten etwa 4 Mio. ha Energiepflanzen angebaut werden. Somit müssten sich die derzeitigen 2,1 Mio. ha bis 2050 noch einmal verdoppeln. Die Annahmen eines solchen Szenarios sind jedoch, dass die derzeitigen Nahrungs- und Futtermittelimporte/ -exporte konstant bleiben. Das Szenario beinhaltet, dass der Selbstversorgungsgrad in Deutschland unverändert bleibt. Nach der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (2013 b) wird sich der Anteil von Biodiesel und Bioethanol durch Beimischungen in fossile Kraftstoffe erhöhen. Gleichzeitig wird sich ein positiver Trend bei den Biokraftstoffen der 2. Generation einstellen. Dieser Trend baut auf den Entwicklungen von Pilotanlagen für die Biokraftstoffe der 2. Generation (FNR, 2013 b).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Vgl. FNR, 2009 und Bührke, T. et al., 2011

Tabelle 1 Biokraftstoffe der 2. Generation: Prozesse und Stand der Technik

Die Tabelle 1 zeigt, dass die 2. Generation der Biokraftstoffe noch in den Kinderschuhen steckt. Allerdings beweisen die Vorteile wie hohe Energieerträge, Ganzpflanzennutzung, Verwertung von Reststoffen, hohe THG-Reduktion und keine Nahrungsmittelkonkurrenz, dass die Potenziale dieser Generation enorm sind. Ein wichtiger Biokraftstoff der 2.

Generation ist BtL, da dieser kurz vor der Markteinführung steht und die Effizienz der Energieumwandlung sehr positiv ist. Die Alpha- Pilotanlagen in Freiberg von Choren industries GmbH arbeitet mit der Fischer-Tropsch-Synthese, um den Designerkraftstoff SunFuel zu generieren. An diesem Forschungsprojekt sind Daimler AG, Volkswagen AG und Shell AG beteiligt. Ein weiterer relevanter Btl-Kraftstoff ist der vom Forschungszentrum Karlsruhe (FZK) entwickelte Bioliq-Kraftstoff. An diesem neuartigen Biokraftstoff sind die Lurgi AG und die Siemens Fuel Gasification Technology GmbH beteiligt (Geitmann, S., 2010 b). Um solche Biokraftstoffe in Deutschland zu fördern, entwickelt die Biokraftstoffpolitik in Deutschland politische und gesetzliche Rahmenbedingungen (FNR, 2009).

In der Entwicklung des Energiesektors ist es notwendig, politische und gesetzliche Rahmen- bedingungen vorzugeben. Durch die Gesetzgebung und Verabschiedung von Richtlinien sollen Instrumente geschaffen werden, um Bioenergie in Deutschland zu fördern. Aus diesen Gründen wurden die EU-Biokraftstoffrichtlinie 2003, das novellierte Energiesteuergesetz 2006, die Biokraftstoffquote 2006 und die Konzeption von Zertifizierungssystemen seit 2006 verfasst.

4.1. EU-Biokraftstoffrichtlinie

Die Richtlinie 2003/30/EG dient zur Förderung der Verwendung von Biokraftstoffen im Verkehrssektor. Die Biokraftstoffrichtlinie wurde am 8. Mai 2003 vom Europäischen Parlament und dem Rat der Europäischen Union verabschiedet (Richtlinie 2003/30/EG, 2003). Durch die Förderung soll Europa unterstützt werden, um die THG-Emissionen weiter zu reduzieren, eine Verbesserung der Ernährungssicherheit zu generieren und einen größeren Einsatz von erneuerbaren Energien zu gewährleisten (GD TREN, 2004). Mit dieser Verpflichtung sollen ebenso die Ziele des Kyoto-Protokolls, bezgl. den THG-Emissionen, erfüllt werden (Südzucker, 2004). Darüber hinaus soll der Anteil von Biokraftstoffen europaweit bis 2010 einen Richtwert von 5,75% erreichen. Um dieses Ziel zu erfüllen, müssen die Mitgliedsstaaten ihre eigenen nationalen Maßnahmen entwickeln. Hierbei können verschiedene Strategien und Maßnahmen ergriffen werden, wie z.B. Steuerbegünstigungen. Des Weiteren wird von der EU gefordert, dass der komplette Lebenszyklus der Biokraftstoffe umweltschonend sein soll und Nachhaltigkeitsstandards eingehalten werden sollen. Diese Forderung beinhaltet, z.B. die Gesamtkohlenstoffbilanz so gering wie möglich zu halten und eine Versorgungssicherheit in den einzelnen Ländern sicher zu stellen (GD TREN, 2004).

Um den Fortschritt im Auge zu behalten, müssen die Mitgliedsstaaten nach der EU- Biokraftstoffrichtlinie, einen Bericht über die eingesetzten Maßnahmen zur Förderung der Biokraftstoffe erstellen (GD TREN, 2004).

Dennoch zeigt sich, dass sich die Anstrengungen der einzelnen Mitgliedsstaaten erheblich unterscheiden. Daher soll es Verpflichtungen zur Biokraftstoffnutzung geben, wodurch die Schwierigkeiten bei Steuerbefreiungen reduziert werden sollen. Diese Verpflichtung würde auch die, von der EU-Kommission bevorzugte 2. Generation der Biokraftstoffe fördern (EU- Kommission, 2005).

4.2. Energiesteuergesetz

Bis zum Jahr 2004 wurden reine Biokraftstoffe nicht mit einer Mineralölsteuer belastet. Nur Beimischungen mit fossilen Kraftstoffen wurden entsprechend dem fossilen Kraftstoff be- steuert. Ab dem 1. Januar 2004 wurde die Befreiung der Mineralölsteuer der Biokraftstoffe aufgehoben. Daraufhin wurden sie in das Mineralölsteuergesetz (MinöStG) aufgenommen und somit zum Steuergegenstand. Jedoch konnten sie durch §2a MinöStG wieder von der Steuerbelastung befreit werden (BMF, 2008). Ab dem 1. August 2006 wurde das novellierte Energiesteuergesetz eingeführt. Durch dieses Gesetz erhöht sich sukzessiv die Steuerbelas- tung für Biokraftstoffe. Im Jahr 2006 lag die Steuerbelastung für Biodiesel bei 9 Cent/l und stieg ab 2008 jährlich um 6 Cent/l. Die Steuerbelastung stieg im Jahr 2012 auf insgesamt 45 Cent/l. Bei Pflanzenöl lag die Steuer im Jahr 2012 ebenso bei 45 Cent/l (UFOB, 2007 b). Die Entwicklung der Steuerbelastung ist in der Abb. 4 dargestellt. Durch die Steuerbelastung für Biokraftstoffe, entwickelte sich ein starker Rückgang des Absatzes bei reinen Biokraftstoffen (B100). Nur bei Beimischungen zu fossilem Diesel konnte der Rückgang geringfügig abgefangen werden. Der Absatz von Biodiesel betrug im Jahr 2007 noch 1,84 Mio. t und ging im Jahr 2008 auf 1,17 Mio. t zurück (Wackebauer, J. et al., 2011) Somit wurden, die in die Quote fallenden Biokraftstoffe, nicht mehr steuerlich begünstig. Eine Ausnahme spielt hierbei der Einsatz von reinen Biokraftstoffen in der Land- und Forstwirtschaft, die eine unbefristete Steuerbefreiung genießen (AWA, 2007).

Ebenfalls erhalten die Biokraftstoffe der 2. Generation eine Steuerbegünstigung bis 2015, da sie bis zu 90% weniger CO² als fossile Kraftstoffe emittieren. Durch die Steuerbegünstigung soll gewährleistet werden, dass der Entwicklung der neuen Generation keine Hindernisse in den Weg gestellt werden (BMU, 2006).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Vgl. UFOB, 2007 b

Abbildung 4 Entwicklung der Steuerbelastung in Deutschland

4.3. Biokraftstoffquotengesetz

Seit dem Eintreten des Biokraftstoffquotengesetzes (BioKraftQuG) im Jahr 2007 verpflichtet sich die Mineralölindustrie einen bestimmten Mindestanteil ihres Kraftstoffabsatzes mit Biokraftstoffen beizumischen. Zum Jahresbeginn 2007 entfiel die Steuerbefreiung für Biokraftstoffe komplett und wurde durch einen Beimischungsquote ersetzt. Dabei wird zwischen einer Mindestquote bzw. Unterquote und einer Gesamtquote unterschieden. Vom Jahr 2007-2009 gab es nur eine Unterquote für die Biokraftstoffbeimischung. Seit 2009 wurde schließlich eine Gesamtquote eingeführt und die Mindestquoten weiterhin beibehalten (UFOB, 2007 b).

Im Jahr 2007 lag die Mindestquote für Diesel bei 4,4% und für Ottokraftstoff bei 1,2%. Die Dieselquote ist über die Jahre von 2007-2013 konstant geblieben. Jedoch hat sich die Quote beim Ottokraftstoff verändert. Im Jahr 2008 lag sie bei 2,0% und 2009 schon bei 2,8%. Somit ergab sich eine Gesamtquote von 6,25% im Jahr 2009 (FNR, 2009). Die Gesamtquote von 6,25% wurde aufgrund eines Beschlusses des Bundeskabinetts auf 5,25% abgesenkt. Aber seit 2010 konnte das Ziel von 6,25% wieder realisiert werden. Nach Schätzungen der UFOB (Union zur Förderung von Öl- und Proteinpflanzen e.V.) (2007 b) sollte die Gesamtquote von 2010 über die Jahre weiter ansteigen, um eine Gesamtquote von 8% im Jahr 2015 zu errei- chen. Jedoch wird diese Entwicklung zurzeit nicht eintreten, denn der Beimischungsanteil von 6,25% soll zunächst bis 2014 auf diesem Niveau gehalten werden (BMU, 2011). Für diese Begrenzung der Biokraftstoffe der 1. Generation setzt sich das Europaparlament ein. Ebenfalls will das EU-Parlament einen Mindestanteil für die 2. Generation von Biokraftstoffen von ca. 2,5% bis zum Jahr 2020 einführen. Weiterhin fordern sie Unterstützung für Mikroalgen am EU-Treibstoffverbrauch (Agrarzeitung, 2013).

Nach dem Jahr 2014 wird die Biokraftstoffquote auf eine Klimaschutzquote umgestellt. Diese Klimaschutzquote soll die Reduzierung der THG durch Biokraftstoffe fördern. Ab 2015 wird eine Quote von 3% THG-Einsparung eingeführt. Zwei Jahr später soll diese Klimaschutzquote auf 4,5% und im Jahr 2020 auf 7% THG-Einsparung angehoben werden (FNR, 2013 c). Die Entwicklung der Biokraftstoffquote von 2007-2014 und die Einführung der Klimaschutzquote sind in Tabelle 2 veranschaulicht.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Vgl. FNR, 2013 c

Tabelle 2 Entwicklung der Biokraftstoffquote ab 2007-2015

4.4. Zertifizierung von Biokraftstoffen

Die Ziele Deutschlands in Bezug auf Bioenergie beinhaltet, dass die benötigte Biomasse nachhaltig erzeugt sowie eingesetzt wird. Um diese Ziele zu erreichen, braucht es eine Nachweispflicht für den nachhaltigen Anbau (BMU/BMELV, 2010).

Zurzeit existieren zwei Verordnungen, die Biomassestrom-Nachhaltigkeitsverordnung und die Biokraftstoff-Nachhaltigkeitsverordnung, die zur Sicherung der Nachhaltigkeit verabschiedet wurden. Durch diese Gesetzgebung ist Deutschland das erste Land in Europa, das die Anforderungen der Erneuerbaren-Energien-Richtlinie der EU umgesetzt hat. Nur zertifizierte Biomasse wird staatlich gefördert. Hierbei müssen auch Importe diese Normen erfüllen. Die wichtigsten Aspekte dieser beiden Verordnungen sind, dass die Biomasse nicht von Flächen mit hohem Naturschutzwert und hohem Kohlenstoffbestand stammen. Weiterhin darf es keine Umnutzung von Moorflächen, Feuchtgebieten oder Torfmooren geben. Für die Kontrolle und Anerkennung ist die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) zuständig. Probleme die sich bei der Zertifizierung ergeben, sind insbesondere die Kontrollen über den regelgerechten Anbau außerhalb der EU. Das größte Problem ist vor allem der Ver- drängungseffekt durch indirekte Landnutzungsänderungen (iLUC). Durch diese Landnut- zungsänderungen wird die Biodiversität in vielen Ländern negativ beeinflusst. Um solch ein Problem zu vermeiden, müsste die Zertifizierung weltweit und auf alle Nutzungsrichtungen der landwirtschaftlichen Erzeugung ausgedehnt werden (FNR, 2013 b).

Seit 2007 läuft ein Projekt der FNR zur Konzeption eines effektiven Zertifizierungssystems. Das Projekt „Zertifizierung von Biokraftstoffen“ hat die Intention, ein implementierungsfähi- ges Zertifizierungskonzept für die Generierung von Biomasse zu entwickeln. Das Konzept beruht auf zwei Zertifikaten. Zum einem das Biomasse-Nachhaltigkeitszertifikat und zum anderen das Treibhausgas-Zertifikat. Das Biomasse-Nachhaltigkeitszertifikat soll die Produktion vor Ort überwachen. Es beinhaltet, dass hauptsächlich die Reduktion von Landnutzungsänderungen, der Erhalt von Biodiversität und die Einhaltung von Sozialstandards befolgt werden müssen. Das THG-Zertifikat fokussiert sich auf die Klimagasemission, während der kompletten Wertschöpfungskette von der Produktion bis zum Verbrauch von Biokraftstoffen. Ein weiterer Grundgedanke ist, auf bestehende Systeme zurückzugreifen. Hier bieten sich z.B. die Cross-Compliance-Regelungen an (FNR, 2007 a). Die Zertifizierungen sollen mittels Auditierungsgesellschaften, wie TÜV SÜD durchgeführt werden (Dormuth, I. et al., 2009).

5. Gründe für die Förderung von Biokraftstoffen

Das Ende der Erdölreserven in den nächsten vierzig Jahren und der Ausstieg aus der Kernenergie haben die logische Konsequenz, dass nach einer neuen effektiven Energieform gesucht werden muss. Ein weiterer entscheidender Faktor für die Umstellung auf eine neue Energieform, stellen umweltschädliche Verbrennungsprodukte von fossilen Energieträgern dar. Weiterhin steigt die Nachfrage nach Erdöl, aufgrund der immer weiter wachsenden Weltbevölkerung. Zurzeit leben sieben Milliarden Menschen auf der Erde und Prognosen weisen daraufhin, dass bis zum Jahr 2050 die Weltbevölkerung bei neun Milliarden Menschen liegen wird (Geitmann, S., 2010 b). Ein weiterer wesentlicher Aspekt spielt hierbei die Glo- balisierung und der damit einhergehende Fortschritt in Entwicklungs- und Schwellenländern. Das Ausmaß wird deutlich, wenn z.B. jeder Chinese den gleichen Verbrauch, wie ein US- Bürger aufweisen würde. In diesem Fall würde sich der Erdölbedarf auf der Welt verdoppeln (Wörgetter, M., 2008). Nicht nur der Anstieg der Nachfrage nach Öl ist bedenklich, sondern auch das Fortschreiten des Klimawandels. Um gegen den Klimawandel anzukämpfen, müssen laut dem Kyoto-Protokoll von 1997 die THG-Emissionen reduziert werden. Das Kyoto- Protokoll besagt, dass zwischen den Jahren 1997 bis 2020 bis zu 40% an CO² Emissionen eingespart werden sollen. Dieses Ziel soll hauptsächlich durch die Förderung von biogenen Kraftstoffen erreicht werden (Bräuninger, M. et al., 2008). Weitere Gründe für Biokraftstoffe sind ebenso der sukzessive Anstieg der Benzinpreise und die Importabhängigkeit von Energie (Hill, J. et al, 2006).

Angesichts dieser aufgeführten Gründe hat die Europäische Union ein Weißbuch für einen Aktionsplan „Energie für die Zukunft-Erneuerbare Energiequellen“ verfasst. Dieser Aktionsplan impliziert, dass die meiste erneuerbare Energie aus Biomasse stammen wird (Wörgetter, M., 2008). Vor allem die Biokraftstoffe spielen dabei eine große Rolle, denn sie bieten einen hohen Energiegehalt, reduzieren THG-Emissionen und dienen der Versorgungssicherheit mit Energie. Insbesondere die 2. Generation der Biokraftstoffe schont Ressourcen, verringert Partikelemissionen und bietet eine diversifiziertere Palette von Biomassearten an (FNR, 2006 a). Nach Jansen, R.-A. (2013) ist die 2. Generation der Biokraftstoffe so bedeutend, wie die Entwicklung des Internets. Die folgende Tabelle 3 veranschaulicht die gegenwärtige Situation bzw. Probleme und die Ziele, welche von der Biokraftstoffpolitik fokussiert werden

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Vgl. TFZ, 2012

Tabelle 3 Vergleich der aktuellen Situation und Ziele der Biokraftstoffpolitik

5.1. Endlichkeit der fossilen Energieträger

Zurzeit stellt sich in Deutschland ein Wandlungsprozess im Energiesektor ein, da die derzeitige Energiepolitik nicht zukunftsfähig ist. Denn die steigende Nachfrage nach Energie, bedingt durch das Bevölkerungswachstum sowie die Globalisierung und die Industrialisierung, kann auf Dauer mit fossilen Energien nicht mehr gedeckt werden. Des Weiteren existieren Importabhängigkeiten von den Fördernationen, wodurch politische Konflikte vorprogrammiert sind. Weiterhin tauchen diverse Umweltprobleme durch die Nutzung von Mineralöl auf, wie z.B. die Verschmutzung der Luft durch Abgasemissionen, die Verunreinigungen von Grundwasser und die Entstehung von Katastrophen, wie die Ölpest 2010 im Golf von Mexiko. Darüber hinaus deutet die aktuelle Situation auf dem Kraftfahrzeugmarkt daraufhin, dass sich die weltweite Gesamtanzahl an Kraftfahrzeugen von derzeit 900 Mio. bis zum Jahr 2030 verdoppeln wird. In Deutschland sind zum 1. Januar 2013 etwa 60 Mio. Fahrzeuge angemeldet. Ebenso zeigt dieser Trend, dass der Kraftfahrzeugmarkt doppelt so schnell wächst, wie die Entwicklung der Weltbevölkerung (Geitmann, S., 2010 b). All diese Prozesse führen zu der Prognose, dass nach der „Peak Oil“-Theorie, das Ende des Vorkommens von Erdöl in etwa 40-50 Jahren eintreffen wird (Jansen, R.-A., 2013). Der „Peak Oil“ ist erreicht, wenn die Hälfte des Erdölvorkommens verbraucht ist. Die Entwicklung der Produktionskurve von Erdöl ähnelt einer Glockenkurve. Der „Peak Oil“ symbolisiert den Punkt, an dem die Produktion auf dem maximalen Niveau läuft. Dieser „Peak Oil“ wird von verschiedenen Fachleuten zu unterschiedlichen Zeitpunkten ausgewiesen. Die Spanne, indem der „Peak Oil“ erreicht werden soll, liegt zwischen 2005 und 2025. Die Diskrepanz der Zeitpunkte liegt primär darin, dass viele verschiedene Variablen beachtete werden müssen. Dazu zählt z.B. die technische Innovation, durch eine Verbesserung der technischen Ausstattung, könnte der Ausbeutungsgrad erhöht und neue Erdölfelder erschlossen werden (ETH, 2006).

Das Erdöl ist nicht nur entscheidend für die Automobilindustrie, sondern eine Triebkraft der Zivilisation und der Industriegesellschaft. Deswegen steigt die Nachfrage nach Erdöl vor allem in Ländern, wie z.B. China. Aber auch die USA erhöht die Nachfrage nach Öl. (Follath, E., et al., 2004).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Vgl. Mineralölwirtschaftsverband e.V., 2008

Abbildung 5 Die sieben größten Ölförderer auf der Welt

Insgesamt lag die Weltölförderung im Jahr 2008 bei 3,95 Milliarden t. Hauptsächlich stieg in den Ländern Saudi-Arabien, Irak und Kuwait der Export von Erdöl. Die Abb. 5 offenbart, dass Saudi-Arabien mit einer Exportmenge von 514. Mio. t, der Spitzenreiter des Erdölexports ist. Mit einem größeren Abstand zu Saudi-Arabien und Russland förderten die USA ca. 315 Mio. t. Jedoch besitzt Amerika schätzungswiese nur etwa 1,8% der Weltölreserven (Mineralölwirtschaftsverband e.V., 2008). Die Abb. 5 weist ebenfalls daraufhin, dass Europa abhängig von Importen aus politisch instabilen Ländern, wie z.B. Irak, Iran und Saudi-Arabien ist. Ein terroristischer Anschlag auf Pipelines hätte verhängnisvolle Folgen für Europa.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Vgl. Mineralölwirtschaftsverband e.V., 2008

Abbildung 6 Die sieben größten Ölverbraucher auf der Welt

Die Abb. 6 offenbart, dass die USA etwa 879 Mio. t Erdöl im Jahr 2008 verbraucht hat, welches ein Viertel des Weltverbrauchs ausmacht (Mineralölwirtschaftsverband e.V., 2008). Obwohl in den USA nur etwa 5% der Weltbevölkerung leben, beanspruchen sie etwa 26% des gesamten Erdöls. Auf dem zweiten Platz befindet sich China mit etwa 15,6% (Geitmann, S., 2010 b). Demnach konsumierte China ca. 401 Mio. t Erdöl im Jahr 2008. Deutschland nahm insgesamt Platz 6 mit 113 Mio. t ein. Zu den Vorjahren nahm die Nachfrage in Deutschland um 5% zu, bedingt durch die Nachfrage nach leichtem Heizöl (Mineralölwirtschaftsverband e.V., 2008). Deutschland weist außerdem eine sehr hohe Importabhängigkeit von Rohöl für Kraftstoffe von bis zu 100% auf. Die Substitution von fossilen Energieträgern durch die heimische Biokraftstoffproduktion könnte die Energieversorgungssicherheit erhöhen. Mit Hilfe einer Biokraftstoffquote von 5,75% könnten jedoch gerade einmal 1,7% des Endenergieverbauchs gedeckt werden. Natürlich könnten ebenso Biokraftstoffe importiert werden, allerdings würde somit der Selbstversorgunggrad von Deutschland nicht angekurbelt werden (Henke, J.-M. et al, 2006).

5.2. Preisentwicklung von fossilen Kraftstoffen

Aufgrund von Ölquellen, welche nur mit hohem technischen Aufwand und Investitionen erschlossen werden konnten, verteuerte sich der Rohölpreis enorm. Die Auswirkungen machten sich in den Jahren zwischen 2001 und 2007 bemerkbar. In dieser Zeitspanne erhöhte sich z.B. der Rohölpreis um das Fünffache: Von 20 US-Dollar auf 100 US-Dollar. Eine weitere Preissteigerung entwickelte sich in den Jahren von 2007-2008. Durch das Wirtschaftswachstum von Entwicklungs- und Schwellenländern, primär in China und Indien, stieg der Rohölpreis auf 150 US-Dollar. Ende 2008 stürzte der Rohölpreis, angesichts der Finanzkrise, auf bis zu 40 US-Dollar ab. Seit 2009 stagnierte der Barrelpreis wieder auf 80 US-Dollar (Geitmann, S., 2010 b).

In Europa hatte die Finanzkrise weniger Einfluss auf den Rohölpreis. Da der Euro, gegenüber dem US-Dollar, eine krisenfestere Währung ist (Geitmann, S., 2010 b). Da das Rohöl auf internationalen Märkten gehandelt wird, ist das Wechselkursverhältnis von Euro zu Dollar entscheidend. Durch ein positives Wechselkursverhältnis konnte Europa einen starken Rohölpreiseinbruch verhindern (Tönjes, M., 2006).

Durch einen Anstieg des Rohölpreises werden alle weiteren Produkte in der Wertschöpfungskette ebenfalls teurer. Deswegen erhöhen sich auch die Preise für Benzin und Diesel. Einen weiteren erheblichen Einfluss auf die Preisentwicklung hat die Mineralölsteuer. Dabei werden der Ottokraftstoff mit 65,45 Cent/l und der Dieselkraftstoff mit 47,04 Cent/l belastet. Weiterhin werden auch noch 16% Mehrwertsteuer erhoben (Tönjes, M., 2006).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Vgl. Autokiste, Stand: 08.11.2013

Abbildung 7 Preisentwicklung von Superbenzin und Diesel von 1990-2013

Die Abb. 7 stellt die Entwicklung der Preise von Superbenzin und Diesel dar. Im Jahr 1950

lagen der Benzinpreis bei 28,6 Cent/l und der Dieselpreis bei 17,2 Cent/l. Im Jahr 1990 ver- doppelte sich der Benzinpreis auf etwa 63 Cent/l und der Dieselpreis verdreifachte sich auf etwa 53 Cent/l. Zwischen der Zeit von 1950-1990 zeigten sich somit bei der Preisentwicklung der fossilen Kraftstoffe nur marginale Änderungen von Jahr zu Jahr. Zwischen den Jahren 1990-2013 erhöhte sich der Benzinpreis um ca. 246% und bei Diesel um ca. 274%. Die größten Preiserhöhungen fanden in den letzten 23 Jahren statt. Die Gründe dafür waren primär die Steigerung der Mineralölsteuer und die Einführung der Ökosteuer. Im Laufe der Jahre 2000-2001 wurde zum ersten Mal die 1 €/l Hürde erreicht. In den darauffolgenden Jahren wurden immer neue Rekordpreise gemessen. Erst in den Jahren 2008-2009 bekam die Preisentwicklung durch die Wirtschaftskrise einen Dämpfer. Die Preise sanken dadurch bei Ottokraftstoff auf 1,27 €/l und bei Diesel auf 1,10 €/l. Nach der Überwindung der Wirtschaftskrise kletterten die Preise weiter aufwärts. Die treibenden Kräfte waren hierbei vor allem die steigenden Beschaffungspreise und die Unruhen im Nahen Osten (Verivox, 2012).

5.3. Umweltschutz

Einer der wichtigsten Aspekte bei der Thematik des Umweltschutzes ist die Reduzierung von CO² und die damit einhergehende Verringerung des Treibhauseffektes. Der Treibhauseffekt bewirkt, dass sich das Klima der Erde weiter verändert und somit z.B. zu Naturkatastrophen, wie Überflutungen und Trockenheit, führen kann. Aufgrund des Klimawandels wird die Temperatur auf der Erde um 1,5-4,5°C in den nächsten fünfzig Jahren ansteigen (Geitmann, S., 2005; Byrsch, S., 2008). Durch die Treibhausgase CO², Methan, Lachgas und FCKW wird dieser Effekt verstärkt. Infolge der Nutzung von fossilen Kraftstoffen wird hauptsächlich CO² verbrannt, welches eine Gefahr für das Klima birgt (Tönjes, M., 2006). Aufgrund dessen will die Bundesregierung das Ziel fokussieren, bis 2020 10% erneuerbare Energien im Verkehrssektor einzuführen (Peterson, S., 2011). Ebenfalls beschloss das EU-Parlament, dass bis zum Jahr 2020 20% THG-Emissionen reduziert werden sollen. Jedoch konnte dieses Bestreben bis heute nicht erreicht werden, da die meisten Länder wie China, USA und Russland, mehr CO² emittiert haben als in den Jahren zuvor (Geitmann, S., 2010 a).

Die Biokraftstoffe können dabei helfen den Treibhauseffekt zu reduzieren. Denn bei der Verwendung von Biomasse als Kraftstoff wird nur CO² freigesetzt, welches die Pflanze durch die Photosynthese gebunden hat (Tönjes, M., 2006). Mit Hilfe dieses biologischen Prozesses ist der CO²-Kreislauf geschlossen. Durch die weitere Substitution von fossilen Kraftstoffen werden THG-Emissionen reduziert (Michel, H., 2012). Jedoch hängt dieser Vorteil der Biokraftstoffe primär von der Anbaukultur, dem Anbau- und dem Produktionsverfahren ab. Die wichtigsten Faktoren, die berücksichtigt werden müssen, sind die Betriebsmittel (Dünger und Pflanzenschutzmittel), die Biomasseerträge pro ha, die Energieausbeute pro ha, der Anfall von Koppelprodukten und die Landnutzungsänderungen (LUC) durch den Energiepflanzenanbau. Um diese Faktoren bewerten zu können, müssen THG-Bilanzen durchgeführt werden, welche die komplette Wertschöpfungskette analysieren. Die THG- Bilanz unterscheidet bei den verschiedenen Biokraftstoffen sich durch die unterschiedlichen Nutzungspfade. Bei Biodiesel und Pflanzenöl aus Raps und bei Bioethanol aus Getreide können bis zu 2/3 der Emissionen von fossilen Kraftstoffen eingespart werden. Bei der 1. Generation könnten noch weitere Emissionseinsparungen generiert werden, wenn z.B. Mineraldünger durch Reststoffe ersetzt werden (AEE, 2013). Weiterhin sind Koppelprodukte, wie Glycerin und Schlempen, für eine THG-Bilanzierung relevant. Koppelprodukte mit einem hohen Proteingehalt, können z.B. verschiedene Futtermittel ersetzen, wodurch die THG- Bilanz positiv beeinflusst wird. Bei der Herstellung von Bioethanol aus Getreide fällt als Koppelprodukt Trockenschlempe (DDGD) an, welche einen Proteingehalt von 35% aufweist. Durch die Nutzung von DDGS als Futtermittel können Importe von Soja reduziert werden (Dunkelberg, E. et al., 2011).

Bei einer Ökobilanzstudie des ifeu-Instituts (2006) weisen BTL-Kraftstoffe einen größeren ökologischen Vorteil vis-à-vis Biodiesel auf. Der Vergleich zwischen Bioethanol und BTL bezgl. der Ökobilanzierung, hängt stark von der eingesetzten Biomasse ab. Wenn Bioethanol aus Mais oder Getreide produziert wird, schneidet z.B. BTL besser ab. Aus diesen Vergleichen ergibt sich, dass BTL die günstigste Ökobilanz aufzeigt und somit weniger CO²- Ausstoß generiert als die 1. Generation der Biokraftstoffe (Brand-Schock, R., 2010).

Im Jahr 2011 wurden 5,6% des gesamten Kraftstoffverbrauchs in Deutschland durch Biokraftstoffe gedeckt. Durch den Energieanteil konnten somit 4,8 Mio. t CO²-Äquivalent THG-Emissionen eingespart werden (TFZ, 2012). Die Bezeichnung CO²-Äquivalent, beschreibt das Erwärmungspotenzial einer bestimmten Menge eines Treibhausgases (THG) über einen notierten Zeitraum im Vergleich zu jener von CO2. Somit können die Treibhaus- gasemissionen in CO2 -Äquivalente umgerechnet werden (Klima-Kollekte, 2011). Um einen hohen Klimaschutzbeitrag zu erreichen, müssen Biokraftstoffe nachhaltig und energieeffizient hergestellt werden (TFZ, 2012). Durch die weitere Nutzung von Biokraftstoffen, insbesondere bei der 1. Generation, müssen neue Flächen erschlossen werden. Aufgrund der Ausweitung der Fläche haben auch Biokraftstoffe negative Auswirkungen auf die Umwelt, da sie z.B. einen Beitrag zur Vernichtung des Regenwaldes leisten. Angesichts dieser Entwicklung wird ein Großteil an CO² freigesetzt und führt folglich zu negativen Klimaeffekten (Bührke, T. 2013). Aus diesen Gründen will die EU-Kommission einen iLUC-Faktor bis 2016 entwickeln (Agrarzeitung, 2013). Dieser Faktor soll die Emissionen von indirekten Landnutzungs- änderungen durch den Biokraftstoffanbau ermitteln. Diese iLUC-Effekte können die Produkt- Ökobilanz und den Product-Carbon-Footprint (PCF) negativ beeinflussen. Aufgrund dessen soll bei der Biokraftstoffproduktion der komplette Lebenszyklus, unter Berücksichtigung der iLUCs, bewertet werden. Zurzeit laufen mehrere Studien zur Quantifizierung von iLUCs mittels ökonometrischen und deterministischen Modellen. Gute Aussichten dagegen bieten vor allem die Biokraftstoffe der 2. Generation. Durch die komplette Nutzung der Biomasse, wie z.B. Ganzpflanzen, org. Reststoffe und org. Abfällen, bietet die 2. Generation eine höhere Flächeneffizienz als die 1. Generation (Lahl, U., 2010).

Weitere Konfliktfelder, die durch die Biokraftstoffproduktion entstehen können und über die derzeit diskutiert werden, sind z.B. die Gefahr der Versorgungssicherheit mit Nahrungsmitteln, die Bedenken beim Import von Biokraftstoffen aus Entwicklungsländern und der Anstieg von N2O, durch eine erhöhte Düngung (Wörgetter, M., 2008). Um diese Schwächen der Biokraftstoffe zu reduzieren, müssen neue Verfahren entwickelt werden. Im Fokus stehen daher primär die Biokraftstoffe der 2. und 3. Generation, da sie den Flächenbedarf reduzieren, keine Nahrungsmittelkonkurrenz aufweisen und ein hohes THGReduktionspotenzial besitzen. (Kerdoncuff, P., 2008).

6. Vergleichender Überblick über die 1. und 3. Generation

Im Folgenden werden die möglichen Alternativen zu Otto- und Dieselkraftstoffen vorgestellt. Hierbei werden die Unterschiede und Trends zwischen der 1. und 3. Generation veranschaulicht. Bei beiden Generationen werden wirtschaftliche, klimarelevante und technische Unterschiede erläutert. Die Ausarbeitung der Unterschiede soll genutzt werden, um einen Überblick über die Generationen zu erhalten und diese mit dem aktuellen Forschungsstand der 2. Generation zu vergleichen.

6.1. Nach wirtschaftlichen Kriterien

Die Biokraftstoffe der 1. Generation sind marktfähige Kraftstoffe, die im Jahr 2012 einen Anteil von 3,8 Mio. t bzw. 5,7% am Kraftstoffmarkt eingenommen haben. Biodiesel erreicht insgesamt 2,5 Mio. t und ist somit der wichtigste Biokraftstoff der 1. Generation in Deutschland. Bei Bioethanol lag der Absatz 2012 bei 1,3 Mio. t. Neben Bioethanol und Biodiesel macht Pflanzenöl etwa 0,5 Mio. t am Kraftstoffmarkt aus (FNR, 2013 d). Bei einer weltweiten Betrachtung des Absatzes von Biokraftstoffen ist auffallend, das Bioethanol den größten Marktanteil erreicht hat. Die Argumentation dafür ist, dass die Länder USA und Brasilien 90% des Kraftstoffes selbst produzieren. Durch die Nutzung von Flexible-Fuel- Vehikels und die somit erhöhte Bioethanolherstellung, hat Brasilien eine autarke Rohölimportsituation erreicht (Bukold, S., 2009). Ein weiterer Aspekt für die derzeitige Markfähigkeit der 1. Generation liegt in den Kostenvorteilen gegenüber der 2. und 3. Generation. Die Produktionskosten von Biodiesel liegt bei etwa 0,5 €/l und bei Bioethanol bei etwa 0,45 €/l. Die Biokraftstoffe der 2. Generation sind aktuell noch nicht vollständig am Markt verfügbar. Jedoch hat sich Biomethan schon im Jahr 2012 am Markt mit einem Marktanteil von 0,1% durchgesetzt. Die synthetischen Biokraftstoffe, wie Biomass-to-Liquid (BtL), werden derzeit in Pilotanlagen getestet. Wichtige Aspekte, die aktuell gegen eine Markfähigkeit sprechen, sind hauptsächlich die hohen Produktionskosten und die enormen Investitionssummen für die Produktionsanalgen (Bukold, S., 2009).

Die 3. Generation von Biokraftstoffen wird größtenteils aus Mikroalgen hergestellt. Diese Algen nutzen Sonnenlicht, Kohlenstoffdioxid und Wasser, um ölhaltige Biomasse zu produzieren. Die Unternehmen Shell AG und HR Petroleum vertreten die Meinung, dass die Algennutzung eine 15-mal höhere Ertragseffizienz pro ha gegenüber Diesel aus Raps auf- weist. Die Herstellung erfolgt in geschlossenen Systemen, den sogenannte Photobioreaktoren, oder offenen Tanks. Die effizienteste Methode ist zurzeit die Herstellung in Photobioreaktoren, jedoch ist dieses Verfahren sehr kostenintensiv (Bukold, S., 2009). Die Produktionskosten von Biodiesel aus Mikroalgen liegt bei etwa 1-1,50 €/l. Bei einer Erhöhung der Produktion und somit einer Nutzung der „Economies of Scale“ können Produktionskosten von etwa 0,5 €/l erreicht werden (Chisti, Y., 2007). Ein anschauliches Beispiel soll die Effizienz von Mikroalgen darstellen. Dabei soll der komplette Konsum der USA durch Biokraftstoffe gedeckt werden. Der Verbrauch der USA von Biodiesel liegt bei ca. 0,53 Milliarden m³/Jahr. Wenn dieser Verbrauch mit Hilfe von Palmöl gedeckt werden soll, muss eine Fläche von 111 Mio. ha mit Palmen angebaut werden. Diese angebaute Fläche entspricht etwa 61% der verfügbaren Agrarfläche in den USA. Bei einer Nutzung von Mikroalgen reicht eine Fläche von ca. 5,4 Mio. ha aus, um den Bedarf der USA zu decken. Die genutzte Fläche entspricht nur 3% der verfügbaren Agrarfläche der USA. Die Gründe dafür, liegen in dem hohen Ölertrag, der bis zu 136.900 l/ha erreichen kann und in einem enormen Wachstumspotenzial. Innerhalb von 24 Stunden verdoppelt sich die Biomasse und ist deshalb die einzige Möglichkeit, um den Verkehrssektor komplett mit Biokraftstoffen zu versorgen (Chisti, Y., 2007).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Vgl. Bukold, S. 2009 und Chisti, Y. 2007

Tabelle 4 Darstellung der Ölerträge pro Hektar von verschiedenen Biokraftstoffpflanzen

Die Tabelle 4 verdeutlicht, dass die Rohstoffbasis aus Mikroalgen den größten Ölertrag pro ha aufweist. Das Schlusslicht bildet die Rohstoffbasis aus Getreide für die Ethanolherstellung.

6.2. Nach klimarelevanten Kriterien

Die Biokraftstoffe der 1. Generation unterscheiden sich nicht nur in der Herstellungsweise, den Kraftstoffeigenschaften und der Rohstoffbasis, sondern auch in ihren CO²-, THG- und Ökobilanzen. Bei der Betrachtung ist es wichtig, die komplette „Supply Chain“ zu bewerten und ebenfalls die Auswirkung bei der Produktion, wie z.B. die Regenwaldrodungen zu berücksichtigen (Bräuninger, M., 2008). Eine solche Betrachtung der gesamten Wertschöpfungskette ist in Abb. 8 dargestellt

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Vgl. Bräuninger, M., 2008

Abbildung 8 CO²-Emissionen entlang der „Supply Chain“ von Biokraftstoffen

Bei Bioethanol und Biodiesel fällt die Ökobilanz relativ ähnlich aus. Die einzigen wesentlichen Unterschiede ergeben sich aufgrund der unterschiedlichen Rohstoffbasis. Der größte Vorteil liegt bei Bioethanol aus Zuckerrüben in Europa. Durch den Einsatz von Zuckerrüben können ca. 150 t CO² pro ha und Jahr eingespart werden. Bei Biodiesel weist der Einsatz von Sonnenblumen den größten ökologischen Effekt auf, jedoch ist die Nutzung von Sonnenblumen kostenintensiver als bei Raps. Weiterhin weist ETBE (Ethyl-Tertiär-Butyl- Ether) eine effizientere Primärenergie- und Treibhausgasbilanz auf, wenn dafür Bioethanol aus Zuckerrüben hergestellt wird. ETBE besteht aus 47% Bioethanol und aus 53% aus einem Nebenprodukt der Kraftstoffherstellung, den sogenannten Isobuten. Demnach weist ETBE, Vorzüge bezogen auf Primärenergie und THG-Emissionen, gegenüber Biodiesel auf. Wenn Bioethanol aus Zuckerrohr hergestellt wird, entsteht der größten ökologische Nutzen. Daher kann ETBE noch vorteilhafter sein, wenn dieser aus Zuckerrohr produziert wird.

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Ende der Leseprobe aus 149 Seiten

Details

Titel
Ökonomische und ökologische Potenzialanalyse von Biokraftstoffen der 2. Generation. Status Quo und Trends
Untertitel
Eine empirische Analyse
Hochschule
Justus-Liebig-Universität Gießen  (Projekt- und Regionalplanung)
Veranstaltung
Methoden der Projekt- und Regionalplanung
Note
1,0
Autor
Jahr
2014
Seiten
149
Katalognummer
V273082
ISBN (eBook)
9783656648567
ISBN (Buch)
9783656648543
Dateigröße
2155 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Biokraftstoffe, 2. Generation, Potenziale, Trends
Arbeit zitieren
B.Sc. Daniel R. Dittrich (Autor), 2014, Ökonomische und ökologische Potenzialanalyse von Biokraftstoffen der 2. Generation. Status Quo und Trends, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/273082

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