This publication is the English version of the summary of the German report „Meilensteine 2030“ (THRÄN et al. 2015) which is published in the series of the funding programme “Biomass energy use”. The report describes elements and milestones for the development of a stable and sustainable bioenergy strategy.

While a policy of more decentralized stormwater management is increasingly being pursued in areas containing new housing developments, the question arises as to how stormwater management is handled in existing settlements, where restructuring the drainage system is a much more complex affair and often requires the active involvement of property owners. Recognizing that the multidimensional objectives of stormwater management in settlements call for a range of local strategies, this article examines the interaction and strategic contribution of two key municipal institutions for regulating stormwater management, namely, compulsory connection and usage and stormwater charges, in order to examine how they meet these objectives when property owners are involved. The following questions are addressed: How do these two key institutions link the varied objectives of stormwater management with practical options for decentralization? Which institutional designs are capable of integrating property owners into a municipal stormwater strategy in a coherent manner? What is current local government practice? This article begins by analyzing the interactions between different objectives of stormwater management, the interplay of the two key institutions, and options for stormwater management on private properties. On this basis, we then present an empirical study of current practice in 44 medium to large cities in Germany. This shows that while local governments devise very different—and often inconsistent—institutional designs, decentralization is quite commonly pursued in existing settlements.

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Für die künftige Versorgung des Mobilitätssektors mit nachhaltig erzeugtem Wasserstoff wird die Konversion von Biomasse als eine bedeutende Herstellungsoption angesehen. In dieser Studie werden Verfahren und Technologien für die Erzeugung von Wasserstoff auf Basis von Biomasse evaluiert. Dies umfasst sowohl thermo-chemische Verfahren - wie z. B. die Vergasung von Biomasse oder die Dampfreformierung biogener Sekundärenergieträger (z. B. Biogas) - als auch biochemische Verfahren, wie die Vergärung von Biomasse zu Wasserstoff oder die Photolyse von Wasser. Nach einer grundlegenden Klassifizierung aller geeigneten Optionen werden drei Verfahren, die für eine kurz- bis mittelfristige Realisierung in einer Demonstrationsanlage am geeignetsten erscheinen, ausgewählt. Für diese werden anschließend Anlagen- und Bereitstellungskonzepte entworfen und einer Detailanalyse unterzogen. Zwei der detailliert untersuchten Anlagenkonzepte basieren auf der allothermen Wirbelschichtvergasung (Konzepte 1 und 2) und ein drittes auf der Dampfreformierung von Biogas (Konzept 3).

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,

Nach drei Jahren Programmlaufzeit und dem erfolgreichen Abschluss von bisher 10 Projekten liegt der erste Ergebnisband des BMU-Förderprogramms „Energetische Biomassenutzung“ vor. Er ist so vielfältig wie das Förderprogramm selbst. Vor dem Hintergrund der Debatte um eine nachhaltige Energieversorgung durch Biomasse startete das Förderprogramm 2009 im Rahmen der Nationalen Klimaschutzinitiative mit dem primären Ziel, energieeffi ziente und klimafreundliche Technologien zur energetischen Biomassenutzung zu erforschen und zu entwickeln sowie bestehende Prozesse und Verfahren zu optimieren. Seitdem wurden insgesamt 63 Vorhaben mit 112 Partnern aus Forschung und Wirtschaft gefördert. Die Projektergebnisse bilden wichtige Bausteine, um die Transformation zu einem klimaneutralen Energiesystem zu realisieren. Die Aktivitäten in der ersten Phase des Förderprogramms konzentrierten sich zunächst auf die Erstellung einer belastbaren Datenbasis, die Entwicklung von Optimierungsansätzen, übertragbaren Konzepten und Machbarkeitsstudien sowie die Untersuchung von Fragestellungen zum Wissenstransfer und zur gesellschaftlichen Akzeptanz von Biokraftstoffen. Unter Berücksichtigung der nachhaltigen Rohstoffversorgung in Deutschland wurden hierbei u.a. das Strohpotenzial sowie die Machbarkeit einer Strohverbrennungsanlage berechnet. Darüber hinaus spannte sich der thematische Bogen weiter von der Erarbeitung von Konzepten für emissionsmindernde Kleinfeuerungsanlagen oder dezentrale Mikro-Biogasnetze bis hin zur Konzeptionierung einer dezentralen Strom- und Wärmeerzeugung in einer stationären Wirbelschichtvergasung. Ferner konnte die technische und wirtschaftliche Machbarkeit einer innovativen Holzvergasungsanlage mit Kraft-Wärme-Kopplung und Nachwärmeversorgung für einen ländlich geprägten Raum grundsätzlich nachgewiesen und der Bau vorbereitet werden. Neben künftigen Herausforderungen für den Beitrag von Biomasse zur Energiewende stehen somit vor allem konkrete praxisnahe Umsetzungsbeispiele im Mittelpunkt. Biogenen Abfällen und Reststoffen kommt aufgrund ihrer ökologischen Vorteile und ihres großen regionalen Wertschöpfungspotenzials bei der Betrachtung aller Vorhaben besondere Aufmerksamkeit zu. Die Beiträge dieses Bandes zeigen auf, dass durch ein systematisches und effi zientes Verfügbarmachen vorhandener Reststoffe sowie ihr breites Einsatzspektrum (Technologievielfalt) erhebliche Bioenergiemengen erschlossen werden können und dadurch eine deutliche Reduzierung der Treibhausgasemissionen erreicht werden kann. Die Vorhaben im Förderprogramm leisten somit einen wichtigen Beitrag zum strategischen Ziel Klimaschutz, da fossile Brennstoffe ersetzt und CO2-Emissionen vermieden werden. Darüber hinaus ist es mit Hilfe von innovativen Bioenergie-Technologien möglich, regionale Stoffkreisläufe zu schließen. Aber auch in der Anwendung bereits etablierter Technologien gibt es zahlreiche Vorschläge für Optimierungen. Diesbezüglich sind primär auch die Potenziale zur Kopplung von stoffl icher und energetischer Nutzung in den Fokus gerückt. Vieles wurde in den drei Jahren schon erreicht – das Förderprogramm verzeichnet bisher eine positive Bilanz! Konzeptionelle und technische Innovationen konnten auf den Weg gebracht und auf den Markteintritt vorbereitet werden. Die Stärkung einer nachhaltigen Energieversorgung sowie die daraus resultierenden mittel- bis langfristig möglichen Energieeinsparungen tragen maßgeblich zur Erreichung der Klimaschutzziele des „Integrierten Energie- und Klimaprogramms“ (IEKP) der Bundesregierung bei. Auf Basis der bisher erbrachten Ergebnisse soll in den nächsten Jahren die Erprobung besonders aussichtsreicher Optimierungsansätze und vielversprechender Pilot- und Demonstrationsvorhaben realisiert werden. Die Vielfalt der dargestellten Themen bildet die notwendige Breite der Bioenergieforschung ab: Nur wenn vom Einsatzstoff bis zur Nutzung alle Konversionsstufen innovativ, effi zient und nachhaltig gestaltet werden, können die hohen Erwartungen an den Beitrag der Bioenergie zur künftigen Energieversorgung und langfristigen Emissionsminderung erfüllt werden.

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.