Biokraftstoffe der ersten und zweiten Generation

Diplomarbeit von Tobias Bühler

Einleitung:

Der Energiesektor befindet sich in einer Phase des Wandels. Die bestehenden Strukturen, basierend auf einer zentralistischen Energieversorgung mit fossilen Energieträgern, werden zunehmend in Frage gestellt. Der weltweit steigende Energiebedarf, ausgelöst durch Bevölkerungswachstum, Industrialisierung und Globalisierung, kann allein durch Mineralöl und Nuklearenergie nicht mehr gedeckt werden. Lag der tägliche Ölbedarf im Jahr 2007 noch bei 83 Millionen Barrel, so werden Schätzungen der internationalen Energieagentur zufolge 2010 bereits 90 Millionen Barrel benötigt. Neben der Abnahme fossiler Ressourcen rufen die bei deren Verwendung entstehenden Emissionen erhebliche Klimaprobleme hervor. Hinzu kommt, dass sich die Mineralölreserven größtenteils in politisch instabilen Ländern befinden, in denen es aufgrund von Krisen oder Bürgerkriegen immer wieder zu einem eingeschränkten Ölangebot kommt.

Aus energiepolitischer Sicht ist daher ein Umdenken hin zu erneuerbaren Energien erforderlich. Gerade der Verkehrsbereich, insbesondere der motorisierte Straßenverkehr, ist nahezu vollständig abhängig von fossilen Energieträgern und trägt erheblich zu den heutigen CO2-Emissionen bei.

Um dem Klimawandel entgegenzuwirken und die Versorgungssicherheit zu gewährleisten, stehen seit geraumer Zeit Biokraftstoffe im Blick der Aufmerksamkeit. Stets positive Energiebilanzen und eine Bereitstellung durch die Verwertung erneuerbarer Rohstoffe sollen zur Lösung der erwähnten Probleme fossiler Energien beitragen.

Die Vor- und Nachteile der verschiedenen Biokraftstoffe werden in Fachkreisen allerdings kontrovers diskutiert und in den Medien meist unzureichend wiedergegeben. Negative Schlagzeilen wie ‘Biokraftstoffe forcieren den Hunger in der Welt’, ‘Biokraftstoffe verursachen die Rodung des Regenwaldes’ oder ‘Biokraftstoffe führen zu steigenden Lebensmittelpreisen’ versuchen, auf mögliche Probleme hinzuweisen. Deshalb ist es dienlich, die einzelnen Biokraftstoffe einer eingehenden, kritischen Betrachtung zu unterziehen, um Möglichkeiten und Grenzen für deren Einsatz zu erkennen und sie auf ihre Praxistauglichkeit hin überprüfen zu können.

Ausgangslage:

Das Angebot an biogenen Kraftstoffen nimmt in den letzten Jahren weltweit erheblich zu. Weitreichende Fördermaßnahmen tragen dazu bei, Biokraftstoffe allmählich marktrelevant und ein Substitut für fossile Kraftstoffe werden zu lassen.

Folgende Zielsetzungen unterstützen eine vermehrte Produktion:

- Reduktion von Treibhausgasemissionen.

- Schonung von nichterneuerbaren Ressourcen.

- Verringerung der Erdölnutzung.

- Erhöhung der Energieversorgungssicherheit.

- Minderung der Rohölabhängigkeit.

- Diversifizierung der Energiematrix.

- Unterstützung des Agrarsektors und Förderung des ländlichen Raums.

Zielsetzung:

Auf Grund der dargestellten Problematik ist es das Ziel dieser Studie, die vielversprechenden Möglichkeiten einer Biokraftstoffnutzung verständlich und nachvollziehbar darzustellen. Um eine sachliche Einordnung gegenwärtiger und zukünftiger Kraftstoffoptionen realisieren zu können, werden daher mittels ausgewählter Vergleichs- und Bewertungskriterien die Potentiale der einzelnen Biokraftstoffe abgeschätzt. Die derzeit im Wirtschaftskreislauf primär genutzten konventionellen Energien werden dort, wo es sinnvoll ist, als Referenzverfahren herangezogen.

Vorgehensweise:

Zu Beginn dieser Ausarbeitung erfolgt eine thematische Abgrenzung, die verdeutlicht, wie im weiteren Verlauf das Thema behandelt wird. Anschließend wird der Oberbegriff ‘Biokraftstoff’ in das Feld der erneuerbaren Energien eingeordnet und wichtige Begriffe werden zum besseren Verständnis definiert. Des Weiteren werden Gründe für die Biokraftstoffproduktion erörtert sowie die gesetzlichen Rahmenbedingungen erläutert. In Kapitel acht findet eine Charakterisierung ausgewählter Biokraftstoffe statt, um bereits erste Erkenntnisse bezüglich ihrer Eignung als Kraftstoffe zu erhalten. Im Anschluss daran werden mit Hilfe aussagekräftiger Kriterien eine Analyse des umweltökonomischen Potentials und die Effekte der Biokraftstoffproduktion auf die Volkswirtschaft dargestellt. Das nächste Kapitel umfasst den derzeitigen Technologiestand sowie die zukünftigen Möglichkeiten und Grenzen der weiteren Entwicklung. Abschließend bringt der Autor nach einer kritischen Würdigung seine persönliche Einschätzung zum Ausdruck.

Inhaltsverzeichnis:

Textprobe:

Kapitel 5, Gründe für die Bereitstellung von Biokraftstoffen:

Mobilität ist ein zentrales Thema der modernen Gesellschaft. Das eigene Auto wird nicht nur als Fortbewegungsmittel benutzt, sondern steht auch für Freiheit und Lebensqualität. Die Antriebsenergie wird hauptsächlich aus Mineralöl gewonnen. Doch die Vorräte dieses Energieträgers sind begrenzt. Wann der Ölbestand zur Neige geht, ist ungewiss. Aber der stetige Verbrauch der Industrienationen und die hohe Nachfrage der aufstrebenden Schwellenländer Asiens und Südamerikas führen zur Verknappung des Ölvorkommens. Zudem konzentrieren sich die bedeutendsten ‘Reserven’ in wenigen Regionen. Nicht nur die Verknappung, sondern auch die Verstärkung des Treibhauseffektes und die damit verbundene Erwärmung der Erdatmosphäre durch die Verbrennung fossiler Kraftstoffe führen zu massiven Umweltproblemen. Es werden Kohlendioxid und andere Treibhausgase freigesetzt, die das Klima und die Lebensbedingungen auf der Erde in unvorhersehbarem Maße verändern. Der Einsatz von Alternativen zu fossilen Energien kann einen erheblichen Beitrag zur Reduzierung dieser Probleme leisten. Da der Anteil von Biokraftstoffen im Verkehrssektor gegenwärtig noch relativ gering ist, muss der Verbrauch fossiler Energieträger auch durch effizientere Nutzungskonzepte eingeschränkt werden. Im Folgenden wird näher auf die Hauptargumente für die Substitution fossiler durch biogene Kraftstoffe eingegangen.

Versorgungssicherheit:

Ein entscheidender Faktor für die Verknappung des Mineralölvorkommens ist das weltweite Bevölkerungswachstum. Im Jahr 2050 wird die Gesamtpopulation schätzungsweise bei 9 Milliarden Menschen liegen. Mit der steigenden Zahl der Erdbewohner steigt auch der Energiebedarf. Derzeit beträgt der Energieverbrauch im Verkehrssektor rund die Hälfte des weltweit geförderten Erdöls. Im globalen Maßstab muss realistischerweise davon ausgegangen werden, dass der Verbrauch fossiler Energieträger weiter deutlich ansteigen wird und speziell die Entwicklungs- und Schwellenländer ihr starkes Wirtschaftswachstum auch in den kommenden zwei bis drei Jahrzehnten auf Mineralöl gründen werden. Daher stellt sich die entscheidende Frage, wie lange die Ölreserven noch verfügbar sind und wie teuer ihre Förderung sein wird. Bezüglich der konkreten Reichweiten der traditionellen Energieträger gibt es zum Teil erhebliche Unsicherheiten. Verschiedene Interessengruppen betreiben Lobbyarbeit, um sich eine möglichst günstige Ausgangsposition zu erarbeiten. Während Vertreter der Mineralölindustrie davon ausgehen, dass im nächsten halben Jahrhundert genügend Ressourcen zur Verfügung stehen und es zu keinen Versorgungsengpässen kommen wird, sind die Umweltverbände gegenteiliger Meinung und rechnen bereits in den kommenden 10 bis 20 Jahren mit einem drastischen Rückgang der Rohölreserven. Der Punkt, an dem die Ölfördermenge ihren Höchststand erreicht und danach die Produktion nie wieder dasselbe Niveau erlangt und jedes Jahr abnimmt, wird in englischsprachigen Fachkreisen ‘Peak Oil’ genannt. Unter Fachleuten wird vermutet, dass das Jahr 2000 bereits Peak Oil gewesen ist, optimistischere Schätzungen glauben, es war 2005 oder es wird sich zu einem späteren Zeitpunkt ereignen. In der längerfristigen Perspektive wird jedoch ein Umsteigen auf erneuerbare Energieträger unausweichlich werden. Spätestens dann, wenn die Lagerstätten der fossilen Energieträger allmählich erschöpft sind und die Nachfrage das Angebot übersteigt, werden die Marktpreise diese Entwicklung stark forcieren. Unabhängig von der langfristigen Reichweite kann die kurzfristige Verfügbarkeit von Mineralöl zu einer entscheidenden Größe werden und maßgeblich auf die Ölpreise einwirken. Der Großteil des geförderten Öls kommt aus politisch instabilen Ländern aus dem Mittleren Osten.

Aufgrund von innenpolitischen Krisen oder Bürgerkriegen kommt es immer wieder zu Ausfällen auf der Angebotsseite. Der Terroranschlag Mitte 2004 in Saudi-Arabien ist nur ein Beispiel für die eingeschränkte Verlässlichkeit dieser Staaten.

Gerade die größten Ölverbraucher sind stark von Importen abhängig. 2007 ist der Mineralölverbrauch auf 3,9 Milliarden Tonnen weltweit angestiegen. Dabei verzeichnen Indien und China die höchsten Zuwachsraten. Das Land mit dem höchsten Mineralölverbrauch sind jedoch die USA. Gegenwärtig zählt Nordamerika noch zum drittgrößten Förderland, allerdings wird mit 936 Millionen Tonnen Mineralöl auch jährlich ein Viertel des weltweit geförderten Öls konsumiert.

In Europa beträgt die Ölnachfrage 763 Millionen Tonnen. Auch hier kann der Bedarf nur zu einem Drittel durch eigene Förderung gedeckt werden. Die Lücke zwischen Verbrauch und Mineralölvorkommen klafft damit immer weiter auseinander.

In Deutschland betragen die Rohölimporte sogar annähernd 100 Prozent. Demnach könnte eine inländische Biokraftstoffproduktion zu einer höheren Energieversorgungssicherheit führen. Aufgrund begrenzter Flächenverfügbarkeit und -konkurrenz ist allerdings eine Ausdehnung der Produktion beschränkt und bis zum Jahre 2010 werden durch die heimische Biokraftstoffproduktion lediglich 1,7 Prozent des Endenergieverbrauchs gedeckt werden können. Ein Ausweg wäre der Import von Rohstoffen oder von Biokraftstoffen an sich. Zwar würde sich nicht der Grad der Selbstversorgung ändern, jedoch die Energieträgermatrix und die Anzahl der Bezugsländer sich erhöhen.

Je eher sich das Angebot verringert, desto größer werden die Abhängigkeit der Rohölkonsumenten von großen Förderländern und die Weltmarkpreise steigen. Deshalb ist es ratsam, sich mit Alternativen auseinanderzusetzen.