Im Rahmen des EVU-Plan-Vorhabens „Optionen für Biogas-Bestandsanlagen bis 2030 aus ökonomi-scher und energiewirtschaftlicher Sicht' (FKZ 37EV 16 111 0) wurde das DBFZ vom Umweltbundesamt beauftragt, im Rahmen des AP 5 eine Kurzanalyse zum Thema „Wärmenutzung von Biogasanlagen“ zu bearbeiten. Das FuE-Vorhaben wurde vom Umweltbundesamt im Rahmen des EVUPLAN (FKZ: 37EV 16 111 0) ausgeschrieben und umfasst eine Projektlaufzeit von 1/2017–5/2019. Es wird unter der Projektleitung der Deutsche Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH (DBFZ) im Projektverbund mit der Deutschen Energie-Agentur (dena), dem Fraunhofer-Institut für Energiewirt-schaft und Energiesystemtechnik (IEE)1 und der Kanzlei Becker Büttner Held Rechtsanwälte Wirt-schaftsprüfer Steuerberater (BBH) bearbeitet. Ziel dieses Vorhabens ist es, ökologisch und ökonomisch sinnvolle Anlagenkonzepte für den Biogasanlagenbestand aufzuzeigen. Für die Erreichung der Ziele nach der EU-Richtlinie zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen (RL 2009/28/EG) und den Zielen des Erneuerbare-Energien-Wärmegesetzes (EEWärmeG) leistet die Wärmebereitstellung aus Biogas einen wichtigen Beitrag. Die Wärmebereitstellung aus Biogas (Vor-Ort-Verstromung, ohne Biomethan) erreicht in 2018 rund 13,3 TWhth (2017: 13,0 TWhth). Das entspricht rund 1 % des Energieverbrauchs Wärme bzw. rund 7,8 % der Wärmebe-reitstellung aus Erneuerbaren Energien (UBA 2019). Mit der Streichung des KWK-Bonus mit dem EEG 2014 hat sich in den vergangenen Jahren die Datenbasis zur Ermittlung der genutzten Biogaswärme deutlich verschlechtert, da Ableitungen der Wärmenutzung aus Biogas anhand der EEG-Daten erfolgen konnte. Weiterhin führt der zunehmende Wechsel der Biogasanlagen in die Direktvermarktung zu einer weiteren Verschlechterung der Datenbasis, da Informationen zur Wärmenutzung/ KWK-Anteilen entfallen. Zudem liegen für die Bilanzierung der Wärmebereitstellung und –nutzung gegenwärtig kaum Daten vor, für welche Nutzungen Biogaswärme eingesetzt wird und welchen Energieverbrauchssekto-ren diese zugeführt werden. Vor diese Hintergrund soll die vorliegende Kurzanalyse zur Wärmenutzung von Biogasanlagen anhand empirischer Daten zur KWK-Wärme von Biogasanlagen aus der DBFZ-Betreiberbefragung und Auswertungen der BNetzA-Daten zur Stromerzeugung aus Biogas mögliche Ansätze für die Quantifizierung der extern genutzten Wärmemengen aus Biogas darstellen. Zudem wird auf Basis vorliegender Auswertungen der DBFZ-Betreiberbefragung eine mögliche Zuordnungen der Wärmemengen zu den Energieverbrauchssektoren abgeleitet. Die Wärmenutzung aus Biomethan ist nicht Gegenstand des Reports.

Biomassebasierte Energie leistet als erneuerbare Energie, insbesondere bei der Wärmebereitstellung, schon heute und auch zukünftig einen Beitrag zu einer zuverlässigen, bezahlbaren sowie umweltschonenden Transformation des Energiesystems. Um gerade im Wärmebereich kosteneffiziente und umweltverträgliche Lösungen zu identifizieren, müssen eine Reihe von Randbedingungen beachtet, neue Technologiekonzepte bewertet und ihre Anwendung und Auswirkungen in verschiedenen Wärmemärkten analysiert werden. Mit diesem Vorhaben sollen – unter umfassender Berücksichtigung der politischen Zielstellungen und Rahmenbedingungen im Wärmebereich sowie auf Basis von vorliegenden Biomassepotenzialabschätzungen, Energieszenarien und Technologieinformationen – die Entwicklungsperspektiven der Wärmeerzeugung aus Biomasse systematisch abgeschätzt werden. Dies erfolgt mit Hilfe verfügbarer Modellierungs- und Bewertungsansätze, die bereits für die Ableitung von Bioenergiestrategieelementen im Strom- und Verkehrssektor erprobt sind. Dabei werden zum einen die gegenwärtig in der Entwicklung befindlichen Technologiekonzepte systematisiert und zum anderen ihre Wettbewerbsfähigkeit in verschiedenen Teilmärkten simuliert. Die damit verbundenen Auswirkungen, auf den Gesamtbeitrag zur Energieversorgung, den Klimaschutzbeitrag und die Effekte auf die Landnutzung, werden bewertet und diskutiert. Die so entwickelte Datenbasis nebst Informationen zu den Perspektiven der Wärmebereitstellung aus Biomasse (mit anderen erneuerbaren Energien) wird zur Unterstützung der strategischen Arbeiten im Bereich Wärme und Effizienz(politik) zur Verfügung gestellt, z.B. für die Plattformen und Arbeitsgruppen des BMWi, BMEL oder BMUB.

Dieser Bericht ist das Ergebnis von begleitenden Analysen, die im Rahmen des Forschungsprojektes SNuKR („Steigerung des Nutzens von kleinen biomassebefeuerten Blockheizkraftwerken (BHKW) durch bedarfsgerechte Regelung“, FKZ 03KB121) durchgeführt wurden und erläutert technische, ökonomische und rechtliche Rahmenbedingungen für den Betrieb von kleinen biomassebefeuerten BHKW in Hinblick auf eine wirtschaftlich und stromnetzseitig vorteilhafte Fahrweise. Die Forschungsarbeit im SNuKRProjekt zielte darauf ab, den Nutzen kleiner dezentraler biomassebasierter Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) Anlagen für Betreiber und Stromnetz zu erhöhen und damit einen sinnvollen Beitrag zum Umbau des Energiesystems hin zu mehr Klimafreundlichkeit aufzuzeigen. Das Dokument wendet sich an Hersteller und Betreiber von BHKW ebenso wie an Netzbetreiber und Energiedienstleister (z. B. Aggregatoren, Contractoren), die solche Geräte in ihr Portfolio integrieren. Auch Anbieter von (Heizungs-)Regelungstechnik, sowie Planer von BHKW-basierten Heizungsanlagen sind angesprochen. Darüber hinaus bietet die Zusammenfassung der Rahmenbedingungen einen Leitfaden für politische Entscheidungen insbesondere mit Hinblick auf Förderinstrumente. Das Forschungsprojekt SNuKR wurde von der DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum (Leipzig) gemeinnützige GmbH koordiniert und in Zusammenarbeit mit der ÖkoFEN Heiztechnik GmbH (Mickhausen) als auch dem EIFER Europäischen Institut für Energieforschung EDF-KIT EWIV (Karlsruhe) im Zeitraum vom 01.07.2017 bis 31.05.2021 bearbeitet. Das Projekt wurde durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Förderprogramms „Energetische Biomassenutzung“ gefördert (FKZ 03KB121A-C). Das Gesamtziel des Projektes war es, die Vorteile kleiner biomassebefeuerter BHKW – stetige Verfügbarkeit, Speichervermögen und teilweise Kompensation der hohen Volatilitäten von Wind- und Solarkraft in der Strom- und Wärmeerzeugung – konsequent zu nutzen und Erzeugungs- und Lastmanagement für elektrische Energienetze aus thermischen Energienetzen heraus zu betrachten. Neben der Erstellung der begleitenden Analysen waren auch die Entwicklung hocheffizienter Regelungsstrategien und darauf aufbauend der Nachweis des zusätzlichen Nutzens in der Praxis zwei weitere wichtige Arbeitsziele. Die Regelstrategien ermöglichen eine optimierte Fahrweise von kleinen biomassebefeuerten BHKW. Kleine BHKW mit Nennleistungen von ca. 1 kWel / 10 kWth bis ca. 50 kWel / 250 kWth, die in der Regel für die Energieversorgung von Einzelgebäuden im Einsatz sind, werden heute typischerweise wärmegeführt und laufzeitoptimiert betrieben. Im vorliegenden Dokument liegt der Fokus auf den Möglichkeiten, durch bedarfsgerecht gesteuerte Einsatzzeiten Mehrwerte zu erzeugen. Dabei müssen die Betriebszeiten der Anlage flexibilisiert werden, um den Strom bedarfsgerecht in Zeiträumen zu erzeugen, in denen der Nutzen für den Anlagen- und/oder den Netzbetreiber hoch ist. Die optimalen Betriebszeiten des BHKW wurden auf der Basis eines aktuellen und prognostizierten externen Bewertungskriterium sowie des Wärmebedarfs des Versorgungsobjektes ermittelt. Die Regelalgorithmen, eingebettet in einer LabVIEWbasierten Reglerplattform, wurden in einem Hardware-in-the-Loop Test mittels Matlab/ Simulink unter Echtzeitbedingungen getestet. Das Gesamtziel des Projektes war es, die Vorteile kleiner biomassebefeuerter BHKW – stetige Verfügbarkeit,

Viele Reisen nach Osteuropa haben gezeigt, dass sowohl sehr hohe Potenziale für eine weitere Produktion und Nutzung von Biomasse als auch ein sehr hohes lokales Interesse besteht, Biomasse zu nutzen. Viele Reststoffe wie Holzreste aus der Möbelproduktion bis hin zu Exkrementen aus der Tierhaltung werden gar nicht genutzt. Brachfl ächen stehen für die Produktion von Biomasse zur Verfügung. Für die energetische Nutzung von Biomasse zur Bereitstellung von Strom und/oder Wärme in zentralen Anlagen und Kraftstoff für heimische Kunden muss der Markt aber noch entwickelt werden. Ein wirtschaftlicher Betrieb von beispielsweise Holzkraftwerken oder Biogasanlagen ist heute nur in besonders günstigen Fällen möglich. Demonstrationsprojekte müssen erst einmal nachvollziehbar zeigen, dass ein wirtschaftlicher Betrieb überhaupt möglich ist. Dazu ist eine internationale Kooperation von Forschungseinrichtungen und Wirtschaftspartnern ein extrem wichtiger Schritt, um Wissen über die energetische Biomassenutzung auf- und auszubauen. Dabei braucht der als essentielle Voraussetzung für die Entwicklung notwendige Wissens- und Wissenschaftlertransfer Kontinuität und einen langen Atem sowie solche Ansatzstellen, wie in diesem Band vorgestellt werden.

Bioenergie ist der Allrounder unter den erneuerbaren Energien: Strom, Wärme, Mobilität oder ein Ausgleich für den fluktuierenden Sonnen- und Windstrom. Die Bioenergie hat damit auch eine tragende Funktion für das Gelingen der Energiewende. Biomasse trug im Jahr 2011 bereits zu 67 Prozent zur Endenergiebereitstellung aus erneuerbaren Energien bei, ihr Anteil an der Wärmeversorgung mit regenerativen Quellen lag sogar bei über 90 Prozent. Als ein Energieträger der Zukunft muss Bioenergie noch besser, noch effizienter, noch nachhaltiger werden. Wege dazu will seit dem Jahr 2009 das Förderprogramm „Energetische Biomassenutzung“ des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit aufzeigen und erforschen. Es geht darum, praxisnahe Technologien zu fördern und den Weg zur Marktreife zu unterstützen. Einblick in die 77 Vorhaben gab es auf der zweitägigen Statuskonferenz Anfang November in Berlin. Die Dokumentation dieser Veranstaltung mit mehr als 200 Teilnehmern halten Sie nun in den Händen.

Am 14. und 15.11.2013 fand die Jubiläums-Konferenz des Förderprogramms unter dem Motto „Fünf Jahre Förderprogramm „Energetische Biomassenutzung“ – Wege zur effizienten Bioenergie“ mit über 200 Teilnehmern aus Wissenschaft, Praxis und Politik in Leipzig statt. Auf der Jahreskonferenz zog das Förderprogramm Bilanz und Wissenschaftler sowie Anwender stellten effiziente und nachhaltige Lösungen im Bereich der Bioenergie vor. Ein Resümee der Veranstaltung liegt Ihnen mit dieser Festschrift vor. Im Fokus der Veranstaltung standen besonders Projekte, deren Forschung sich vor allem durch hohe (Klima-)Effizienz, hohe Verstromungswirkungsgrade bei gleichzeitiger Wärmenutzung, Erhöhung der Substratflexibilität oder auch die Anpassung und Regelbarkeit für eine bedarfsgerechte Stromerzeugung auszeichnen. Die Technologieentwicklung systematisch in den Blick genommen hat ein Workshop am Rande der Konferenz. Im Projekt „Meilensteine 2030 - Elemente und Meilensteine für die Entwicklung einer tragfähigen nachhaltigen Bioenergiestrategie“ analysieren die Wissenschaftler, je nach erwarteten Rahmenbedingungen und Lerneffekten, unterschiedliche Szenarien für das Jahr 2050, die sowohl die politischen Prioritäten als auch die Ressourcenverfügbarkeit und etwaige Auswirkungen der Nutzung berücksichtigen. Die hierbei verwendeten Technologiedaten und Ergebnisse werden in einem mehrstufigen Prozess mit Experten aus dem Förderprogramm, der Politik und Praxis diskutiert und abgeglichen. Die Zukunft der Bioenergie in Hinblick auf die aktuellen politischen und wissenschaftlichen Entwicklungen beleuchteten besonders Herr Dr. Dreher (ehemals BMU, jetzt BMWi) und der Generalsekretär des Sachverständigenrates für Umweltfragen Prof. Dr. Hey in Ihren Vorträgen. Sie betonen, dass der Ausbau der Bioenergie nicht durch Erhöhung der Anlagenzahl gewährleistet werden könne, sondern durch Qualität. Hey plädiert dabei für einen klugen Einsatz von Biomasse, der nur gelänge, wenn angepasste und erprobte Technologien auf dem Markt seien. Damit Bioenergie jedoch umweltverträglich und kostengünstig genutzt werden könne, ist noch einiges an Forschung und Entwicklung zu leisten, unterstreicht Herr Dr. Dreher. Und genau dieser Technologienentwicklung und -optimierung hat sich das Förderprogramm verschrieben. Die Besonderheit des Förderprogramms „Energetische Biomassenutzung“ liegt ganz klar darin, dass es das bisher wenig genutzte Potenzial der biogenen Reststoffe adressiert. Ob Reststoffe aufgrund ihrer ökologischen Vorteile und ihres Wertschöpfungspotenzials die Lösung für eine nachhaltige Bioenergienutzung sein könnten, wurde kontrovers auf der Podiumsdiskussion zur Konferenz „Bioenergie aus Reststoffen – Verheißung oder Schuss in den Ofen?“ diskutiert. Bei den betrachteten Reststoffen handelt es sich vor allem um Reststoffe aus dem häuslichen, gewerblichen und industriellen Bereich, um kommunalen Grünschnitt, Naturschutz- und Landschaftspflegematerialien. Die Podiumsdiskussion brachte nachdrücklich zum Ausdruck, dass geeignete Rahmenbedingungen für die Nutzung von Reststoffen gegeben sein müssen und ihre Erschließung „mit Augenmaß“ erfolgen müsse. Die Anwendungen verschiedener Bioenergietechnologien haben einen hohen Forschungs- und Entwicklungsstand erreicht und machen sich für die künftigen Herausforderungen einer nachhaltigen Energieversorgung zunehmend bereit. So kann man gespannt sein, was das Förderprogramm „Energetische Biomassenutzung“ in den nächsten Jahren an Erneuerungen in Richtung Klima-, Kosten- und Energieeffizienz auf den Weg bringt, um Biomasse künftig zielgerichtet und hochwertig zur Energieversorgung zu nutzen. Denn eins ist sicher, nur so kann die Bioenergie im Markt von morgen bestehen.

In einer weitgehend auf erneuerbaren Energien fußenden Energieversorgung in Deutschland muss Bioenergie künftig die Lücken füllen, die nicht aus anderen Quellen gespeist werden können – diese These hat die Diskussion um Bioenergie im beginnenden 21. Jahrhundert stark bestimmt (BARZANTNY et al., 2009; KIRCHNER & MATTHES, 2009; SaCHVERSTÄNDIGENRAT FÜR UMWELTFRAGEN, 2011; SCHLESINGER et al., 2010, 2011). Dabei gibt es sowohl starke Argumente für den flexiblen Einsatz im Strombereich als auch für ausgewählte Kraftstoffpfade (z. B. Schwerlastverkehr, Schifffahrt, Flugverkehr), während im Wärmebereich Bioenergie als gut durch alternative erneuerbare Versorgungskonzepte ersetzbar gilt. Jedoch hat sich auch gezeigt, dass Biomasse zwar regenerativ, jedoch für den konkreten Zeitraum und unter Nachhaltigkeitsaspekten nur begrenzt verfügbar ist. Künftig wird erwartet, dass der Bedarf an Nahrungs- und Futtermitteln wie auch für die stoffliche Nutzung steigt. Damit wird eine Priorisierung der Einsatzbereiche für den weiteren Ausbau zunehmend notwendig (BMVBS, 2010; THRÄN et al., 2011; KOALITIONSVERTRAG, 2013; MAJER et al., 2013). Es herrscht Einigkeit, dass Bioenergienutzung im Einklang mit den Zielen der nachhaltigen Entwicklung stehen muss und insbesondere gegenüber der Ernährungssicherung nachrangig ist, dass die Nutzung zunehmend an den Erfordernissen des Energiesystems ausgerichtet sein müssen und dass nur bei stetiger Weiterentwicklung der Technologien ein angemessener Beitrag der Bioenergie erreicht werden kann. Auch scheint es sinnvoll, dass man – vor dem Hintergrund der vielfältigen aktuellen Entwicklungen im Bereich der regenerativen, nicht-biogenen Energietechnologien und Energieträger – Bioenergiestrategien favorisiert, die geringe Pfadabhängigkeiten aufweisen und z. B. Technologiekonzepte berücksichtigen, die sowohl im Strom- / Wärme-Bereich als auch im Kraftstoffsektor genutzt werden können.

The side event “Thermally treated biofuels”, held on the 3rd of June 2015 within the 23rd European Biomass Conference 2015, gave a detailed overview to the concepts currently being developed and introduced. First experiences with combustion experiments of selected batches were also shown. The different lectures presented the state of the art as well as R&D results of process technologies like pyrolysis, torrefaction, hydrothermal-carbonisation. Also information on modelling, simulation and optimisation of an european-wide biomass logistics network were given. The side event was cl9osed by an insight into the Japanese wood market and research on torrefication as well as an open discussion with all the speakers. We are pleased to present you the digital conference proceeding with all the abstracts, presentations and profiles of our guests from the Netherlands, Japan, Austria and Germany.

Mit der Veranstaltung „Ideenwerkstatt Neue Produkte für die Bioökonomie: Bioeconomy meets Circular Economy – Rest- und Abfallstoffe für die bio-basierten Produkte von morgen“ am 29.06.2016 im Leipziger KUBUS wurde ein Raum für Wissenschaftler, Unternehmen und Doktoranden aus dem Raum Leipzig geschaffen, um ihre Ideen für die Förderausschreibung „Neue Produkte für die Bioökonomie“ vorzustellen, weiter zu entwickeln und Teams für die Projektphase zu bilden. Ziel war es, in den Workshops die Konzepte Bioökonomie & Kreislaufwirtschaft integriert zu betrachten und innovative Lösungen im Sinne einer „circular bio-economy“ neu zu denken. Die ganztägige Veranstaltung hat diesen Prozess in zweifacher Weise begleitet und unterstützt. Im ersten Teil der Veranstaltung wurden aktuelle Entwicklungen aus dem Bereich Biökonomie & Kreislaufwirtschaft, Best– Practice–Beispiele sowie relevante Förderprogramminformationen vorgestellt. Im zweiten Teil der Veranstaltung engagierten sich die Teilnehmer aktiv in zwei Workshops, stellen ihre Ideen für den Wettbewerb vor, diskutierten diese und konnten Kontakte zu möglichen Kooperationspartnern knüpfen. Der vorliegende Band bietet die Möglichkeit, die Vorträge und Abstracts noch einmal nachzuvollziehen. Ein kurzer Überblick zu den vorgestellten Ideen soll zeigen, welches breite Spektrum die neuen Produkte der Bioökonomie abdecken können.

Ziel der Arbeit ist es, eine Prozesskettenanalyse der Holzpelletbereitstellung bis hin zum Einsatz der Pellets in Kleinfeuerungsanlagen zur Wärmebereitstellung unter Einbeziehung theoretischer und praktischer Untersuchungen durchzuführen (Pelletierversuche mit über 30 Brennstoffchargen). Dabei steht die Analyse und Bewertung von Einflussmöglichkeiten auf die Brennstofffestigkeit – einschließlich der Auswirkungen des additiven Bindemitteleinsatzes – bei der Produktion von Holzpellets für Kleinfeuerungsanlagen im Fokus der Untersuchungen.