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Rolle und Potenzial der Bioenergie für
die Wärmeversorgung der Zukunft
Technologiegespräche Alpbach 2014
Arbeitskreis 5: Bioenergie – Ausweg oder Irrtum?
Walter Haslinger
Technologiegespräche Alpbach 2014
Beitrag der Bereiche Heizen und Kühlen zum
Erreichen der energiepolitischen Ziele
■ Österreich hat sich im Rahmen der „EU 2020 Vereinbarungen“
verpflichtet, seinen Anteil an Erneuerbaren Energien am
Gesamtendenergieverbrauch von 23% (2005) auf 34% (2020) zu
erhöhen.
■ Entsprechend den nationalen Erneuerbaren Aktionsplänen zur
Erreichung des 20% Anteils Erneuerbarer am
Gesamtenergieverbrauch der EU soll der Beitrag aus den
Bereichen Heizen und Kühlen 111,2 Mtoe betragen.
■ Um das 2020 Ziel zu erreichen, muss der Erneuerbare Heiz- und
Kühlsektor jährlich um zumindest 5,1% wachsen.
Quelle: M. Szabo et al., Technical Assessments of the Renewable Energy Action Plans, Joint Research Centre,
European Commission, 2011
Technologiegespräche Alpbach 2014
… und trotzdem
Importabhängigkeit (%) – Erdgas
80
70
EU-27
60
50
40
30
20
10
0
1995
2000
2005
2009
2010
2011
Quelle: Eurostat, April 2013
Technologiegespräche Alpbach 2014
Bedeutung des Sektors Heizen und Kühlen &
Potenzial der Wärmebereitstellung aus Erneuerbaren
Anteil von Heizen und Kühlen
am Endenergieverbrauch in EU
Quelle: ETP-RHC (2011)
Potenzial der Wärmebereitstellung
aus erneuerbaren Quellen in der EU
Technologiegespräche Alpbach 2014
Basisdaten für die Nutzung von Biomasse
Technologiegespräche Alpbach 2014
Der europäische (Biomasse-)
Kleinfeuerungsmarkt
■ Biomasse für Haushalte und den Dienstleistungsbereich
(exkl Nah- und Fernwärme) ~ 200 Mm³ = 35 Mtoe
■ Ziel für 2020: 80 Mtoe
■ 86% des Energieverbrauchs in Haushalten: Wärme
■ Biomasse deckt 97% des Erneuerbaren Wärmemarkts
■ Marktzahlen für (Biomasse-)Kleinfeuerungssysteme
Art
Bestand
Verkauf
Kamine(insätze)
30 Mio.
1.7 Mio.
(Kamin-)Öfen
25 Mio.
1.3 Mio.
Herde
7.5 Mio.
0.5 Mio.
Kessel
8 Mio.
0.3 Mio.
Quellen: European Biomass Statistics, AEBIOM 2010, Reference year: 2007;
LOT 15 Preparatory study, Bio Intelligence Service, 2012
Technologiegespräche Alpbach 2014
Bedeutung der Biomassekleinfeuerungsindustrie für den Wirtschaftsstandort Österreich
Eckdaten für das Referenzjahr 2012
■ 6,000 Beschäftigte
■ 1.25 Milliarden € Umsatz
■ 70% Exportquote
■ Biomasseeinsatz 174 PJ (inkl Heizwerke und Heizkraftwerke)
■ 10 Millionen t CO2 Emissionen vermieden
■ Zusätzliche Wertschöpfung entlang der Biomasseversorgungsketten:
■ >1.3 Milliarden € Umsatz
■ >13,000 Beschäftigte
Quelle: Biermayr P, et al., 2013
Technologiegespräche Alpbach 2014
Eine erste Bilanz …
■ Bioenergie – wichtigste Erneuerbare Energieform
■ Biowärme – relevanteste Bioenergieanwendung
■ Raumwärme – relevantester Anwendungsbereich für
Biowärme
■ Raumwärme- (& Warmwasserbereitstellung) –
größtes (absolutes) Potenzial, um zu den 20/20/20
Zielen beizutragen
■ Biowärmetechnologien sind ein österreichisches
Stärkefeld mit beachtlichen Exportmöglichkeiten für die
österreichische Industrie
Technologiegespräche Alpbach 2014
Biowärmespezifische …
■ … Chancen
■ Europa ist gebaut!
■ Bestehende Märkte & bestehende Technologien
■ Biomasse ist gespeicherte Energie, die auch für
Hochtemperaturanwendungen eingesetzt werden kann
■ Basis oder Back-up Technologie in hybriden RHC Systemen aller
Leistungsgrößen
■ … Herausforderungen
■ Sicherung nachhaltiger und kosteneffizienter Versorgung
■ Heben des gesamten nachhaltig verfügbaren Ressourcenpotenzials
■ Zuverlässige, effiziente und saubere Konversionstechnologien
(auch unter Berücksichtigung einer verbreiterten Rohstoffbasis)
Technologiegespräche Alpbach 2014
Biomass Technology Roadmap (ETP-RHC)
F&E-Bedarf entlang von Wertschöpfungsketten
Bio-Öl
Kosten- & energieeffiziente Klein- und Mikro-KWK-Systeme
Nachhaltige &
kosteneffiziente
Biomasseversorgung
Upgraded
Biogas
Thermisch
aufbereitete
Biomasse
Hoch-effiziente Polygeneration Systeme
Hoch-effiziente Biomasse-Dampf-Kraftwerke
RHC technologieübergreifende Themen:
• Packaging
• Hybridsysteme
• Thermische Energiespeicher
Quelle: Biomass Technology Roadmap of European Technology Platform on Renewable Heating and Cooling, 2014
Technologiegespräche Alpbach 2014
Die Eckpfeiler der österreichischen FTI Roadmap
BioHeating and Cooling (BMVIT, Hg)
■ Vision 2020 für Wärmebereitstellung mit Erneuerbaren im Wohnbereich
■ Erneuerbare ersetzen Heizöl vollständig
■ … und konkurrieren stark mit Erdgas
■ Vision 2050
■ 100 % Erneuerbare Wärme – keine fossilen Energieträger im
Raumwärmebereich
■ Keine Biomasseverbrennung ohne Kraft-Wärme-Kopplung
■ Smarte Gebäude integrieren alle Erneuerbaren
Energietechnologien bestmöglich und sind Ort von
– Individueller Energiebereitstellung und -nutzung
– Energierückgewinnung
– Energienutzung und -bereitstellung im Smart Grid
– Speicherung von Wärme, Kälte und Strom
Technologiegespräche Alpbach 2014
Deckung des Raumwärmebedarfs in Österreich
bis 2050
• +50% Raumwärme aus Biomasse
• Absolutes Max in ~2035
Quellen: L. Kranzl, EEG, 2012 &
bmvit (Hg) FTI-Roadmap „BioHeating and Cooling“
Technologiegespräche Alpbach 2014
F&E Bedarf: Biomasseversorgungsketten und der
Brennstoffcharakterisierung und -bewertung
■ Entwicklung von Nachhaltigkeitskriterien
■ Beschaffung und Aufbereitung neuer Rohstoffe
■ Hochwertige Agro- und Mischbrennstoffe
■ Kurzumtriebsholz und andere Energiepflanzen
■ Upgrading von biogenen Ressourcen durch Sortierung,
Torrifizierung, Verkokung, …
■ Anwendungsorientierte Brennstoffcharakterisierungsmethoden in den Bereichen Ascheschmelzverhalten,
Verschlackungsneigung, Korrosionsbelastung,
Ausgasungsverhalten, …
■ Brennstoffindizes zur Bewertung von Staub und NOx
Emissionen, Korrosionsrisiko, Ascheschmelzverhalten, …
Technologiegespräche Alpbach 2014
Ein einfaches Ziel für die Entwicklung der
Biowärmetechnologien?
(C6H10O5)n + 6 O2
Biomassefeuerungssysteme:
■ 100% Effizienz
Untertitel
Nichtchemiker
■ 100%fürErneuerbar
■ Null-Emissionen
t = 3-300a
∆H=-18kJ/kg
6 CO2 + 5 H2O
Energie und Umwelt
bioburner2020+
Bioenergy2050+ GmbH
Energie- Ressourcen- Emissionsbioenergy2050+
klasse
verbrauch verbrauch
besser
A++
A++
A++
A+
A
B
C
Æ Auch in der realen Anwendung
Æ Triple A++
+
D
E
F
G
schlechter
Brennstoff: ?x Scheitholz ?
x Pellets ?x Hackgut
Æ Zuverlässig
Æ Wettbewerbsfähig
Wärmeleistungsbereich kW
Ein Datenblatt mit weiteren Geräteangaben
ist in den Prospekten enthalten.
Norm EN xxx, Ausgabe MMM 201y
BioHeatLABEL-Richtlinie zz/a/E G
1 – 500
A++
Technologiegespräche Alpbach 2014
F&E Bedarf für Biomasseheizsysteme
°C
100%
90%
Energie und Umwelt
80%
60%
Hersteller
Logo
Modell
ABC 123
50%
besser
70%
40%
10%
Labormethoden für Öfen
• Real life Tests
• Meßmethoden (z.B. Staubmessung)
• Direkte Wirkgungsgradbestimmung
Verbrennungstechnologie
A++
C
09:00
08:00
07:00
06:00
05:00
04:00
B
03:00
00:00
23:00
02:00
A
0%
• Jahresnutzungsgrad & Emissionsfaktoren
• Evaluierungsmethoden für Hybridsysteme
• Begleitende Feldmessungen zur
Evaluierung
A++
A+
20%
Labormethoden für Kessel
A++
A++
30%
01:00
Methodenentwicklung
Biomassefeuerung
Energie- Ressourcen- Emissionsklasse
verbrauch verbrauch
Messung
D
Berechnung
E
F
Emulation
G
schlechter
Brennstoff: x
? Scheitholz ? Pellets ? Hackgut
W ärmeleistungsbereich kW
AB – YZ
Ein Datenblatt mit weiteren Geräteangaben
ist in den Prospekten enthalten.
Norm EN xxx, Ausgabe MMM 201y
BioHeatLABEL-Richtlinie zz/a/EG
Primärmaßnahmen
• Brennstoffdosierung
• Rost & Brennkammer
• Luftführung
• Wärmetausch
• Verbrennungsregelung
• Brennstoffflexibilität
Systemzugang
Gebäudeintegration
Andere Methoden
• Feldtestmethoden
• Evaluierung von
Sekundärmaßnahmen
• Leistungsregelung
• Wärmespeicherkonzepte
• Raumluft-unabhängige Feuerungen
• Kaminsysteme
• Real life Entwicklungs- & Demoumgebung
Kombination mit anderen
Fortschrittliche Regelungen Technologien
• Zentrale Regelungssysteme
für alle HLK Komponenten
• Modellbasiert, intelligent
• Hybridsysteme, HLK Packages
• Regelung Wärmespeicher
• Zentrale Regelungssysteme
Sekundärmaßnahmen
• Katalysatoren
• Partikelabscheider
• keramisch
• elektrostatisch
• Gewebefilter
Technologiegespräche Alpbach 2014
F&E Bedarf: Klein- und MikroKraftwärmekopplungstechnologien
■ Materialforschung (GL)
■ Thermoelektrische Materialien für Temperaturen
von 400-450 °C
■ Verbindungstechnik von Halbleitern und Anschlüssen
■ System- und Komponentenentwicklung
■ Stirling, Dampfmotor, ORC
■ Schlüsselkomponente:
Wärmetauscher
■ Schlüsselherausforderung:
Vermeidung von
Depositionsbildung und
Korrosion
www.buttonenergy.at
www.okofen-e.com
Technologiegespräche Alpbach 2014
Zusammenfassung des strategischen F&E
Bedarfs zur Erreichung ehrgeiziger Ziele
■ Nachhaltige Mobilisierung neuer Rohstoffe und Entwicklung von
anwendungsorientierten Charakterisierungsmethoden
■ Brennstoffflexible Feuerungstechnologien
■ Zero Emission Technologien (Fokus auf Scheitholzöfen)
■ Hoch-effiziente Technologien (auch in der Anwendung)
■ Fortschrittliche Leistungsregelung
■ Wärmespeicherung
■ (Hybrid)Systeme
■ All-in-one HLK Lösungen und Packaging
■ Wärmespeicherung
■ Gemeinsame und übergeordneter Regelungskonzepte
■ Mikro-KWK
■ Materialforschung (va im Bereich der Thermoelektrik)
■ Komponenten- und Systementwicklung und -demonstration
Technologiegespräche Alpbach 2014
Who cares?!
Mtoe
Quelle: B. Sanner; Bilbao 2010
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Walter Haslinger
Area Manager
Small-scale combustion systems
BIOENERGY 2020+
Tel: +43 7416 52238 20
walter.haslinger@bioenergy2020.eu
Vice Chair of Biomass Panel of RHC-Platform
Issue group II – Residential Technologies
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