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 Informationen 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 Importabhängigkeiten 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. [...]
Inhaltsverzeichnis
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
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht das ökonomische und ökologische Potenzial von Biokraftstoffen der 2. Generation, um deren Zukunftsfähigkeit in Deutschland zu bewerten und politische Handlungsempfehlungen abzuleiten. Dabei stehen der Vergleich zur 1. Generation sowie die Einbeziehung der 3. Generation (Mikroalgen) im Vordergrund.
- Status quo und politische Rahmenbedingungen der Biokraftstoffproduktion in Deutschland
- Analyse ökonomischer Kriterien wie Produktionskosten, Skalierbarkeit und Wettbewerbsfähigkeit
- Bewertung ökologischer Aspekte wie THG-Emissionen, Ressourcenschutz und Landnutzungsänderungen
- Empirische Expertenbefragung zur Bewertung der Biokraftstoff-Potenziale
- Durchführung einer Nutzwertanalyse zur Identifikation des Biokraftstoffs mit dem höchsten Gesamtnutzen
Auszug aus dem Buch
8.1.1. Produktionskosten
Die Kosten für die Nutzung von Bioenergie sind verglichen mit den Kosten der fossilen Energieträger wesentlich teurer. Bei der Berücksichtigung von externen Kosten, schneidet die Bioenergie besser ab. Externe Kosten sind die Kosten, die nicht über den Markt erfasst werden und Auswirkungen auf unbeteiligte Dritte haben. Da diese Externalitäten nicht über den Markt gehandelt werden, existiert auch kein Marktpreis, wodurch die Kosten von dem Verursacher nicht getragen werden können. Eine Möglichkeit, um die Preise darzustellen und somit die Kosten zu kompensieren, ist das Prinzip der Internalisierung. Dabei muss für die externen Effekte ein Preis festgesetzt oder Pigou-Steuern gezahlt werden (Brysch, S., 2008).
Da Biomass-to-Liquid (BtL) noch nicht am Markt erhältlich ist und somit noch keine Skaleneffekte generiert werden können, ist es schwer die genauen Kosten zu monetarisieren. Weiterhin ist die steuerliche Förderung durch den Staat ab 2015 noch unklar. Insgesamt geht hervor, dass primär die Bereitstellungskosten und das Mengenpotenzial einen erheblichen Einfluss auf die Produktionskostenstruktur haben. In der Literatur ist eine große Diskrepanz zwischen den Produktionskosten ersichtlich. Die Spannweite liegt etwa zwischen 0,5 €/l bis 1,50 €/l (Puls, T., 2006).
Bei dem Kraftstoff BtL wurde festgestellt, dass das Verfahren von Flugstromvergaser in Kombination mit der Fischer-Tropsch-Synthese am günstigsten ausfällt. Durch dieses Verfahren können bei der BtL-Herstellung die Kosten auf etwa 88 Cent/l reduziert werden. Mit Hilfe von größeren Anlagen und weiteren Optimierungspotenzialen können die Kosten auf etwa 80 Cent/l gesenkt werden. Zum Vergleich kann bei der 1. Generation von Biokraftstoffen keine weitere Kostensenkung erreicht werden, da der größte Kostenblock von der Rohstoffbasis abhängt (Brand-Schock, R., 2010). Des Weiteren lässt sich erkennen, dass insbesondere die komplexe Konversionstechnologie sich kostensteigernd auswirkt.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Zusammenfassung: Ein kurzer Überblick über die Relevanz von Biokraftstoffen der 2. Generation, die Methodik der Expertenbefragung sowie die zentralen Untersuchungsergebnisse.
2. Summary: Die englischsprachige Kurzfassung der zentralen Thesen und Ergebnisse der Arbeit.
3. Einleitung: Hinführung zum Thema Biokraftstoffe, Definition der drei Generationen und Darlegung der Notwendigkeit alternativer Energiequellen.
4. Status Quo in Deutschland: Darstellung der aktuellen politischen Rahmenbedingungen, gesetzlichen Regelungen wie der Biokraftstoffquote und Zertifizierungssystemen.
5. Gründe für die Förderung von Biokraftstoffen: Analyse der Treiber für Biokraftstoffe, insbesondere die Endlichkeit fossiler Ressourcen und die Notwendigkeit des Klimaschutzes.
6. Vergleichender Überblick über die 1. und 3. Generation: Gegenüberstellung der technologischen und wirtschaftlichen Merkmale von Biokraftstoffen der 1. und 3. Generation.
7. Herstellungsprozess der 2. Generation: Detaillierte technische Beschreibung der Produktionspfade für BtL, Bioethanol aus Zellulose und Biomethan.
8. Forschungsstand der 2. Generation: Umfassende Untersuchung der ökonomischen und ökologischen Kriterien basierend auf dem aktuellen Stand der Forschung und Expertenmeinungen.
9. Bewertung der Biokraftstoffe durch Experten: Beschreibung des Erhebungsdesigns und der Auswertungsmethodik der Expertenbefragung.
10. Nutzwertanalyse: Erläuterung und Anwendung der Nutzwertanalyse zur Gewichtung und Rangfolgebestimmung der Biokraftstoffe inklusive Sensitivitätsanalyse.
11. Schlussfolgerung und Ausblick: Zusammenfassung der wichtigsten Erkenntnisse und Identifikation zukünftiger Forschungsbedarfe.
Schlüsselwörter
Biokraftstoffe, 2. Generation, Biomasse, BtL, Biomethan, Bioethanol, Nutzwertanalyse, Expertenbefragung, Nachhaltigkeit, Klimaschutz, Energiewende, Produktionskosten, Landnutzungsänderung, iLUC, Zertifizierung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Master-Thesis beschäftigt sich mit der Analyse der ökonomischen und ökologischen Potenziale von Biokraftstoffen der 2. Generation im Vergleich zur 1. und 3. Generation in Deutschland.
Was sind die zentralen Themenfelder der Analyse?
Zentrale Themen sind die Produktionsverfahren der 2. Generation, die politische Unterstützung durch Gesetze und Zertifizierungen sowie eine vergleichende Bewertung hinsichtlich Nachhaltigkeit und Marktfähigkeit.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, auf Basis einer Literaturanalyse und einer Expertenbefragung zu ermitteln, welcher Biokraftstoff der 2. Generation das größte Potenzial für eine stärkere politische Förderung bietet.
Welche wissenschaftliche Methode wird zur Bewertung angewendet?
Neben einer literaturbasierten Analyse wird eine Expertenbefragung durchgeführt, deren Ergebnisse in eine Nutzwertanalyse einfließen, um die Biokraftstoffe ordinal zu staffeln.
Was steht im Hauptteil der Arbeit im Mittelpunkt?
Der Hauptteil behandelt den Stand der Forschung zu ökonomischen (Kosten, Skalierbarkeit) und ökologischen Kriterien (THG-Reduktion, Ressourcenschutz) und deren Anwendung in einer Nutzwertanalyse.
Welche Schlüsselwörter kennzeichnen die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Biokraftstoffe der 2. Generation, BtL, Biomethan, Nachhaltigkeit, Nutzwertanalyse, Expertenbefragung und Landnutzungsänderungen.
Warum wird Biomethan in der Nutzwertanalyse besonders hervorgehoben?
Biomethan schneidet sowohl unter ökonomischen als auch unter ökologischen Gesichtspunkten in der Expertenbewertung konsistent am besten ab und kann zudem in die bestehende Erdgasinfrastruktur eingespeist werden.
Welche Rolle spielt die 3. Generation (Mikroalgen) in der Arbeit?
Mikroalgen werden in die Untersuchung integriert, um den zukünftigen Trend der Biokraftstoffentwicklung darzustellen, obwohl sie derzeit noch hohe Produktionskosten aufweisen.
- Arbeit zitieren
- B.Sc. Daniel R. Dittrich (Autor:in), 2014, Ökonomische und ökologische Potenzialanalyse von Biokraftstoffen der 2. Generation. Status Quo und Trends, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/273082
