Warum? Die Motivation des Projektes
Die moderne Bioenergie befindet sich im Wandel. Das Integrationspotenzial der Bioenergie in das umfassende Gesamtsystem und ihr Systembeitrag spielt eine zentrale Rolle in der aktuellen Energiewende-Diskussion. Die Zukunftsvision der Bioenergie ist „smart“: Integriert, vernetzt, flexibel, digital, bedarfsgerecht, systemdienlich oder Sektorenkopplung sind nur einige Schlagwörter dieser Vision.
In den letzten Jahrzehnten stiegen sukzessive die Anforderungen an die Bioenergie. Trotz bereits umgesetzter Optimierungen – rund um Rohstoffverfügbarkeit, technischer Effizienz oder Emissionsminderung – muss die zukünftige Bioenergieversorgung noch viel effizienter und flexibler auf die Anforderungen des Energiesystems reagieren und damit intelligent – smart – werden. Insbesondere da die Bioenergie der Zukunft nicht nur in Form einzelner Technologien, sondern in Zusammenspiel mit anderen erneuerbaren Energien zum Einsatz kommen wird.
Der Beitrag der Bioenergie zum gesamten Energiesystem und Systemstabilität spielt dabei eine zentrale Rolle in dem Konzept und in der aktuellen Energiewende-Diskussion. Smarte Bioenergie setzt voraus, dass sich Konsummuster und Zielgrößen verändern, Energie eingespart wird und der Anspruch an Nachhaltigkeit steigt. Eine Methode zur systematischen und umfassenden Bewertung von Technologien in Hinblick auf die Relevanz im zukünftigen Markt- und Energiesystem fehlte jedoch bisher.
An dieser Stelle setzt das Forschungsprojekt „SmarKt – Bewertung des Marktpotenzials und Systembeitrags von integrierten Bioenergiekonzepten“ (FKZ-Nr. 03KB130; Projektsteckbrief) an.
Projektsteckbrief des Forschungsprojekts „SmarKt – Bewertung des Marktpotenzials und Systembeitrags von integrierten Bioenergiekonzepten“ (FKZ-Nr. 03KB130).
Das Forschungsprojekt „SmarKt – Bewertung des Marktpotenzials und Systembeitrags von integrierten Bioenergiekonzepten“ (FKZ-Nr. 03KB130) wurde im Rahmen des BMWi-Förderbereichs "Energetische Biomassenutzung" gefördert.
Was? Die Ziele des Projektes
Bewertung und Quantifizierung des Systembeitrags und des Marktpotenzials von zukunftsfähigen integrierten („smarten“) Bioenergiekonzepten:
- Auswahl und Beschreibung potenziell innovativer Bioenergiekonzepte, die entsprechend eines Ziel- und Indikatorenkatalogs ausgewählt wurden
- Entwicklung einer übergeordneten Bewertungsmatrix für das Marktpotenzial und den Systembeitrag von zukunftsfähigen, integrierten („smarten“) Bioenergiekonzepten.
- Bewertung des Systembeitrags der Technologien und Analyse von diesbezüglichen Hemmnissen
- Bewertung des Marktpotenzials der Bioenergiekonzepte (Einordnung in energiewirtschaftliche Märkte/Branchen) und Analyse von diesbezüglichen Hemmnissen
- Einordung in das energie- und klimapolitische Zielsystem
- Zusammenführung der Ergebnisse und Handlungsempfehlungen
Wie? Bewertung integrierter Bioenergiekonzepte
Als Grundlage für die Auswertung des Systembeitrags und des Marktpotenzials von zukunftsfähigen, integrierten („smarten“) Bioenergiekonzepten wurden die Systemgrenzen und eine übergeordnete Bewertungsmatrix in Form eines umfangreichen Ziel- und Indikatorenkatalog entwickelt.
Zentrale Bestandteile der smarten Bioenergie innerhalb dieser Bewertungsmatrix sind:
- eine nachhaltige und energiereiche Biomasse (nachhaltige Rohstoffbasis etc.),
- eine smarte Bioenergieanlage (effiziente, emissionsarme Technologien, flexible, nachfrageorientierte Energiebereitstellung, Lernende Systeme etc.) und
- die systemdienliche Integration in das Energiesystem (Zusammenspiel mit anderen Erneuerbaren Energien und mit der stofflichen Nutzung, sowie weitere Systembeiträge etc.).
Das entwickelte Zielsystem ist in Zielbereiche und Unterziele unterteilt. Jedem Unterziel sind möglichst quantitative Indikatoren zur Bewertung zugeordnet (>> Verlinkung auf Zielebenen unter Ergebnisse).
Die entwickelte Methodik wird auf Basis von Forschungsergebnissen, Best Practice-Ansätzen sowie Technologiekonzepten ausgewählter Beispielprojekte des Forschungsnetzwerkes Bioenergie des BMWi angewendet und geprüft. Diese Projekte zeichnen sich vor allem durch die praxistaugliche Erprobung von zukunftsweisenden, effizienten Technologien zur (gekoppelten) Strom- und Wärmeerzeugung aus. Im Fokus steht vor allem der Einsatz von Rest- und Abfallstoffen. In Hinblick auf eine mögliche Markteinführung werden insbesondere Verfahrens- und Prozessoptimierungen mit Demonstrations- und Pilotcharakter betrachtet.
Bei der Bewertung wird der Grad der Erfüllung des Smart Bioenergy Konzepts dargestellt und analysiert. Es werden Vorschläge gemacht, unter welchen Rahmenbedingungen die Kriterien für „Smart Bioenergy“ noch erfüllt werden können. >> Ergebnisse
Wie? Bewertung des Marktpotenzials
Zur Bewertung des Marktpotenzials erfolgte eine Einordnung der Bioenergiekonzepte in die energiewirtschaftlichen Branchen und Märkte. Hierzu wurde eine Analyse der marktrelevanten Anwendungspotenziale (Bottom up), welche auf den Projektergebnissen basiert, erstellt.
Ferner wurde die Nachfrageseite (Top down) auf Basis von aktuellen Entwicklungsszenarien analysiert. Die identifizierten Anwendungspotenziale (Angebot) wurden mit der Entwicklung der Energiemärkte (Nachfrage) abgeglichen und in Beziehung zueinander gesetzt. Somit kann abgeschätzt werden, welchen Anteil an einem bestimmten Teilmarkt sowie am Gesamtmarkt bestimmte Technologien im Bereich Bioenergie in Zukunft einnehmen können.
Für die Synthese der Ergebnisse aus der Bottom-up und der Top-down Analyse sowie der Einordnung der Smart Bioenergy Bottom-up Analyse in den energiepolitischen Kontext erfolgt eine getrennte Einordnung dieser in das energiepolitische Zielviereck. Ausgehend von den vier Hauptdimensionen Ökonomie, Ökologie, Akzeptanz und Versorgungssicherheit wurden zunächst je zwei Unterkategorien gebildet. Damit ergibt sich folgendes Zielachteck.
Position der Projekte in der Wertschöpfungskette & Märkten
Die Forschungsprojekte wurden anhand ihrer Stellung in der Wertschöpfungskette, der potenziellen Marktsegmente und ihres Hauptforschungsziels eingeordnet.
Die Wertschöpfungskette der Energiewirtschaft angepasst für die Biomasse reicht von der Gewinnung und Aufbereitung der Biomasse über die Umwandlung zur Anwendung bis zur Entsorgung bzw. Verwertung der Reststoffe.
Interessante Märkte sind auf Energieträgerebene der Primär- und der Endenergiemarkt, auf der Zuliefererebene die Entwicklung von Technologien und Anlagen sowie auf der Dienstleistungsebene die Bereitstellung von Systemdienstleistungen.
Hinsichtlich der Hauptforschungsziele:
- Der Fokus der Beispielprojekte liegt auf der Gewinnung und Aufbereitung der Rohbiomasse (8 Projekte). Diese entsprechenden Beispielprojekte beschäftigen sich insbesonderen mit der Erschließung bisher ungenutzter Biomassen (Gärreste, Reste aus Papierindustrie) für die energetische Nutzung als Primärenergie. Zwei Projekte adressieren den Transport der Biomassen und beschäftigen sich insbesondere mit der Torrefizierung von Biomasse.
- Ein weiterer Schwerpunkt der Projekte adressiert die Umwandlung der Energieträger entweder in Großkraftwerken (11 Projekte) oder in dezentralen Anlagen beim Endkunden (9 Projekte). Diese Projekte beschäftigen sich insbesondere mit der Effizienzsteigerung und Optimierung der Anlagentechnik und der Entwicklung von Technologien sowie der Bereitstellung von Endenergie.
- Im Bereich Verteilung, Vertrieb, Speicherung sind Projekte (9 Projekte) eingeordnet, die sich mit der Bereitstellung von Systemdienstleitungen wie der Flexibilität am Strommarkt und der Bereitstellung von Regelleistung beschäftigen.
- Die Entsorgung und Verwertung der Reststoffe ist kein alleiniger Fokus, wird aber in einigen Projekten mitbetrachtet.
Im Detail
Detailinformationen zum Projekt samt den Ergebnissen sind im Endbericht des Projektes nachzulesen oder unter weitere Informationen zu finden. Beispielergebnisse entlang von Technologieclustern finden Sie auf der Webseite unter Ergebnisse.
Fragen? Das Projektteam
Das Projektteam von SmarKt dankt allen Mitarbeitenden der Beispielkonzepte, die bewertet wurden, für die Zuarbeiten. Bei Fragen, wenden Sie sich gern an das Projektteam: