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Stephanie Brysch
Erfolgsbedingungen und Entwicklungsperspektiven biogener Kraftstoffe in Deutschland
Eine interviewgestützte Analyse
ISBN: 978-3-8366-0614-1
Druck Diplomica® Verlag GmbH, Hamburg, 2008
Zugl. Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin, Berlin, Deutschland,
Diplomarbeit, 2007
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© Diplomica Verlag GmbH
http://www.diplom.de, Hamburg 2008
Printed in Germany
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis ... IV
Tabellenverzeichnis ... V
Abkürzungsverzeichnis ... VI
1
Einleitung...1
1.1 Ausgangslage...1
1.2 Zielsetzung ...2
1.3 Methodisches Vorgehen ...2
2
Thematische Abgrenzung...3
2.1 Geographische Abgrenzung ...3
2.2 Abgrenzung der Nutzung...3
2.3 Abgrenzung ausgewählter Biokraftstoffe...3
3
Definitionen ...5
3.1 Biogen ...5
3.2 Kraftstoffe ...5
3.3 Biogene Kraftstoffe ...5
3.4 Biomasse...6
4
Aktuelle Situation in Deutschland...7
4.1 Gesetzliche Rahmenbedingungen ...7
4.1.1 EU-Biokraftstoffrichtlinie ...7
4.1.2 Energiesteuergesetz altes Mineralölsteuergesetz ...9
4.1.3 Biokraftstoffquotengesetz ...9
4.2 Bedeutung der Biokraftstoffe in Deutschland ...10
4.3 Charakterisierung ausgewählter Biokraftstoffe...14
4.3.1 Biodiesel ...15
4.3.2 Bioethanol ...19
4.3.3 Pflanzenöl ...23
4.3.4 Biomass-to-Liquid ...26
Inhaltsverzeichnis
III
5 Bewertung biogener Kraftstoffe ...31
5.1
Erhebungsdesign ...31
5.1.1 Bewertungskriterien ...31
5.1.2 Experteninterviews ...34
5.1.3 Graphische Darstellung ...35
5.1.4 Ergebnisinterpretation...35
5.2
Ergebnisse...35
5.2.1 Ökonomische Faktoren...35
5.2.1.1
Wettbewerbsfähigkeit des Marktpreises...35
5.2.1.2
Produktionskosten ...37
5.2.1.3
Energieausbeute ...39
5.2.2 Technische Faktoren ...43
5.2.2.1
Innovationsstand ...43
5.2.2.2
Skalierbarkeit...44
5.2.2.3
Geschütztes Know-how ...48
5.2.3 Gesellschaftliche Faktoren...51
5.2.3.1
Verbraucherakzeptanz...51
5.2.3.2
Politische Akzeptanz der Technologie ...54
5.2.3.3
Versorgungssicherheit ...56
5.2.4 Ökologischen Faktoren...60
5.2.4.1
Ressourcenverbrauch...60
5.2.4.2
Umweltauswirkungen bei der Produktion ...66
5.2.4.3
Emissionen bei der Nutzung ...72
5.3
Graphische Darstellung...77
5.4
Ergebnisinterpretation ...84
6 Kritische Würdigung ...89
7 Fazit ...90
Anhangsverzeichnis ...93
Anhang...94
Quellenverzeichnis...147
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Orientierungsziele und zeitliche Vorgaben der EU-Biokraftstoffrichtlinie ...8
Abbildung 2: Energieträger und Anteile einzelner Energieformen am Endenergieverbrauch in
Deutschland...11
Abbildung 3: Primärkraftstoffverbrauch 2005 in Deutschland ...15
Abbildung 4: Der Herstellungsprozess von Biodiesel...16
Abbildung 5: Ressourcenverbrauch bei der RME-Produktion ...17
Abbildung 6: Verteilung Biodieselabsatz 2005...19
Abbildung 7: Biodieselentwicklung ...19
Abbildung 8: Der Herstellungsprozess von Bioethanol ...20
Abbildung 9: Rapspflanzen...23
Abbildung 10: Sonnenblume ...23
Abbildung 11: Energiegehalt der Rapspflanze...25
Abbildung 12: Der Herstellungsprozess von Biomass-to-Liquid...28
Abbildung 13: Logo des SunDiesel-Kraftstoffs von Choren ...30
Abbildung 14: Zusammensetzung der Herstellkosten...32
Abbildung 15: Jahreserträge aus einem Hektar Anbaufläche ...42
Abbildung 16: Beitrag erneuerbarer Energien zur Kraftstoffbereitstellung...57
Abbildung 17: Biodieselkapazität im Jahr 2004 ...58
Abbildung 18: Biomasse-Potentiale in Deutschland in Petajoule ...61
Abbildung 19: CO
2
-neutraler Kreislauf bei der Nutzung biogener Kraftstoffe ...73
Abbildung 20: Wettbewerbsfähigkeit des Marktpreises...77
Abbildung 21: Produktionskosten ...78
Abbildung 22: Energieausbeute ...78
Abbildung 23: Innovationsstand ...79
Abbildung 24: Skalierbarkeit...80
Abbildung 25: Geschütztes Know-how ...80
Abbildung 26: Verbraucherakzeptanz...81
Abbildung 27: Politische Akzeptanz der Technologie ...81
Abbildung 28: Versorgungssicherheit ...82
Abbildung 29: Ressourcenverbrauch...82
Abbildung 30: Umweltauswirkungen bei der Produktion ...83
Abbildung 31: Emissionen bei der Nutzung ...84
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Bioethanolproduktion 2004 bis 2006 ...21
Tabelle 2: Marktpreise der Biokraftstoffe im April 2006...36
Tabelle 3: Break-Even-Point biogener Kraftstoffe in US $/Barrel ...36
Tabelle 4: Produktionskosten der Biokraftstoffe...38
Tabelle 5: Anbau nachwachsender Rohstoffe 2006 in Deutschland ...47
Tabelle 6: Rohstoffquellen bzw. Rohstoffe zur Herstellung von Biokraftstoffen...62
Tabelle 7: WWF-Kriterien für die Zertifizierung ...66
Tabelle 8: Relatives Treibhauspotential der Kyoto-Gase ...73
Tabelle 9: CO
2
-Minderung der Biokraftstoffe gegenüber fossilen Kraftstoffen ...75
Tabelle 10: Führende Biokraftstoffe unter den einzelnen Kriterien der vier Faktoren-
gruppen ...85
Tabelle 11: Rangfolge der Biokraftstoffe...86
Abkürzungsverzeichnis
ADAC
Allgemeiner Deutscher Automobil-Club
B100
Reiner Biodiesel (100%)
B5
Kraftstoffgemisch aus 5% Biodiesel und 95% Dieselkraftstoff
BGBl.
Bundesgesetzblatt
BiomasseV
Biomasseverordnung
BMU
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit
BtL
Biomass-to-Liquid
BUND
Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland
C
Kohlenstoff
CH
4
Methan
C
n
H
m
Kohlenwasserstoffe
CO
Kohlenstoffmonoxid
CO
2
Kohlenstoffdioxid
CO
2e
Kohlenstoffdioxid-Äquivalent
DIN EN
Deutsches Institut für Normung Europäische Normen
DIN
Deutsches Institut für Normung
E100
Reines Bioethanol (100%)
E5
Kraftstoffgemisch aus 5% Bioethanol und 95% Benzin
E85
Kraftstoffgemisch aus 85% Bioethanol und 15% Benzin
ETBE
Ethyl-Tertiär-Butylether
EU-25
Die Europäische Union zum Zeitpunkt von 25 Mitgliedsstaaten
(2004-2006)
FAO
Food and Agriculture Organization
FFV
Flexible Fuel Vehicles
FNR
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe
GAP
Gemeinsame Agrarpolitik
GtL
Gas-to-Liquid
GWP
Global Warming Potential
H
2
Wasserstoff
HC
Kohlenwasserstoff
IEA
International Energy Agency
IPCC
Intergovernmental Panel on Climate Change
IW
Institut der deutschen Wirtschaft Köln
KDV
Katalytische Drucklose Verölung
Abkürzungsverzeichnis
VII
MTBE
Methyl-Tertiär-Butylether
N
2
O
Distickstoffmonoxid
NH
3
Ammoniak
NO
x
Stickstoffoxide
O
3
Ozon
OECD
Organisation for Economic Co-operation and Development
PAK
Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe
RK-Qualitätsstandard Qualitätsstandard für Rapsöl als Kraftstoff
RME
Rapsmethylester
SO
2
Schwefeldioxid
THP
Treibhauspotential
TM
Trockenmasse
VDB
Verband der Deutschen Biokraftstoffindustrie
WCED
World Commission on Environment and Development
WWF
World Wildlife Fund
1. Einleitung
1.1 Ausgangslage
Mit Blick auf die zurückliegenden Jahre lässt sich in der Nutzung von Kraftstoffen in der Au-
tomobilindustrie eine neue Tendenz feststellen. Die biogenen Kraftstoffe gewinnen neben
den fossilen Treibstoffen an Bedeutung. Gründe dafür sind unter anderem die erheblichen
Klimaveränderungen und die Ressourcenschonung.
Die Endlichkeit der fossilen Brennstoffe, ihre steigenden Preise bei politischen Unruhen und
die Abhängigkeit Deutschlands von anderen Staaten zwingen zum Umdenken in der Ener-
gienutzung. Außerdem fordert der Anstieg von Treibhausgasen in der Atmosphäre einen
Wechsel der Energieträger. Als Ersatz für Benzin und Diesel in der Automobilindustrie bieten
sich hierbei die biogenen Kraftstoffe an. Angeführt vom Biodiesel (Rapsmethylester) gibt es
in Deutschland eine Vielzahl von Biokraftstoffen, die Potential haben, als Motorkraftstoff ge-
nutzt zu werden.
Auch wenn das Thema zunehmend an Bedeutung gewinnt und jeder neue Biokraftstoff posi-
tiv angenommen wird, ist es dennoch ratsam, sich mit den angebotenen alternativen
Kraftstoffen auch kritisch auseinander zu setzen. Allein der Umstand, dass ein Wort die Sil-
be ,,bio" beinhaltet, garantiert noch keine Klimaverbesserung und birgt eventuell sogar neue,
bisher noch weitgehend unbekannte Probleme.
Daher ist eine eingehende kritische Betrachtung der einzelnen biogenen Kraftstoffe nötig,
um die Vor- und Nachteile klar herauszustellen. Erst dadurch kann deutlich werden, ob es
zwischen den alternativen Energieträgern gravierende Unterschiede gibt. Ein Herausarbei-
ten dieser Unterschiede in einem direkten Vergleich liefert die Voraussetzung die
Biokraftstoffe mit dem größten Nutzen zu identifizieren und damit die Möglichkeit, sich in der
Praxis auf diese Biokraftstoffe zu konzentrieren.
Einleitung
2
1.2 Zielsetzung
Das Ziel dieser Arbeit ist es herauszustellen, welche biogenen Kraftstoffe sich aus heutiger
Sicht aufgrund ihres Gesamtnutzenprofils durchsetzen sollten. Es wird eine Analyse durch-
geführt, bei der die Biokraftstoffe anhand von definierten Erfolgsbedingungen bewertet
werden. Gestützt durch Literatur und Experteninterviews wird dann eine begründete Rang-
folge der Biokraftstoffe hinsichtlich ihres Nutzen erstellt.
Durch die vielschichtige und kritische Betrachtung der biogenen Kraftstoffe lässt sich am
Ende dieser Arbeit eine Trendanalyse erstellen. Hierbei wird das besondere Augenmerk auf
den in naher Zukunft am besten geeigneten Biokraftstoff gelegt.
Des Weiteren besteht das Ziel, mit dieser Arbeit zu unterstreichen, dass alternative Kraftstof-
fe bei der Entwicklung der Motoren und Fahrzeuge mehr als bisher berücksichtigt werden
sollten. Mit der Trendanalyse wird deshalb außerdem eine Handlungsoption als Empfehlung
präsentiert und begründet.
1.3 Methodisches Vorgehen
Zu Beginn dieser Arbeit wird eine thematische Abgrenzung vorgenommen, die deutlich
macht, in welcher Vorgehensweise das Thema behandelt wird. In einem zweiten Schritt wird
definiert wie wichtige Begriffe im Rahmen dieser Arbeit verstanden werden. Im Anschluss
daran wird die aktuelle Situation in Deutschland dargestellt. Dabei werden die gesetzlichen
Rahmenbedingungen erläutert und es wird die Bedeutung der Biokraftstoffe herausgestellt.
Außerdem findet eine Charakterisierung ausgewählter Biokraftstoffe statt. Es werden jeweils
die verwendbaren Rohstoffe, der Herstellungsprozess, die Einsatzmöglichkeiten und die
Formen der Nutzung (z.B. Mischverhältnisse) erläutert.
Im fünften Kapitel wird eine Analyse biogener Kraftstoffe vorgenommen. Dazu werden zuerst
das Erhebungsdesign und seine Vorgehensweise aufgezeigt und im Anschluss daran wer-
den die Ergebnisse der Analyse präsentiert.
Im darauf folgenden sechsten Kapitel findet eine kritische Würdigung dieses Themas statt.
In Kapitel sieben erfolgt abschließend ein Fazit der gesamten Arbeit.
2. Thematische Abgrenzung
Im Folgenden wird der Rahmen dieser Arbeit sowohl geographisch als auch thematisch ab-
gegrenzt, damit dem Leser deutlich wird, inwieweit die Arbeit das Thema erfasst und für
welche Fragestellungen Informationen über diese Arbeit hinaus benötigt werden. Anhand
dieser Abgrenzung besteht daher die Möglichkeit schnell zu bestimmen, ob die Arbeit für
bestimmte Fragestellungen die gesuchten Informationen liefert.
2.1 Geographische Abgrenzung
Die Betrachtung der Biokraftstoffe beschränkt sich auf die Entwicklung in Deutschland. Eine
größere räumliche Ausdehnung würde den Rahmen dieser Arbeit sprengen, da die Verbrei-
tung der Biokraftstoffe in anderen Ländern nicht zwingend konform mit der deutschen
Entwicklung verläuft. Allerdings wird der Einfluss der deutschen Entwicklungen auf andere
Länder betrachtet, besonders im ökologischen Bereich (siehe Kapitel 5.2.4).
2.2 Abgrenzung der Nutzung
In dieser Arbeit werden die biogenen Kraftstoffe ausschließlich hinsichtlich ihrer Nutzung in
Verbrennungsmotoren der Automobilindustrie betrachtet. Mit dieser Abgrenzung wird eine
konkretere Bewertung der einzelnen Biokraftstoffe in der Analyse bezweckt.
2.3 Abgrenzung ausgewählter Biokraftstoffe
Für den Vergleich der biogenen Kraftstoffe wurden Biodiesel, Bioethanol, Pflanzenöl und
Biomass-to-Liquid ausgewählt. Zum einen, weil diese vier Biokraftstoffe für den Kraftstoff-
markt gegenwärtig die größte Bedeutung haben; zum anderen stellen sie einen guten
Querschnitt bereits etablierter Kraftstoffe und technologischer Neuerungen dar. Biogas wur-
de bewusst nicht als Vergleichskraftstoff in die Arbeit aufgenommen, weil es in Deutschland
als Kraftstoff für Automobile noch keine Anwendung findet und überwiegend für die Stromer-
zeugung genutzt wird.
Thematische Abgrenzung
4
Wasserstoff wird derzeit hauptsächlich aus fossilen Energiequellen (Erdgas) hergestellt und
Biowasserstoff befindet sich technisch noch in der Erprobungsphase.
1
Aus diesen Gründen
wird dieser biogene Kraftstoff hier nicht berücksichtigt.
1
Vgl. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (Hrsg.), Biokraftstoffe eine vergleichende Analyse, 2006,
S. 56 ff.
3. Definitionen
3.1 Biogen
Das Adjektiv ,,biogen" stammt aus dem Griechischen und bedeutet ,,aus Lebewesen bzw.
lebender oder toter organischer Substanz kommend."
2
3.2 Kraftstoffe
Unter dem Begriff ,,Kraftstoffe" versteht man ,,Brennstoffe, deren chemische Energie unmit-
telbar in mechanische umgesetzt werden kann, die fest, flüssig oder gasförmig sind und die
aus Kohlenstoff, Kohlenwasserstoff oder Wasserstoff bestehen, um Verbrennungskraftma-
schinen (Verbrennungsmotoren) anzutreiben. Unterschieden werden Vergaserkraftstoffe
(Benzin, Benzol, Alkohol sowie andere flüssige oder gasförmige Kohlenwasserstoffe) und
Dieselkraftstoffe (Gemisch unterschiedlicher Kohlenwasserstoffe)."
3
3.3 Biogene Kraftstoffe
,,Biokraftstoffe sind flüssige oder gasförmige Kraftstoffe, die aus Biomasse hergestellt wer-
den und die als Kraftstoff zum Betrieb von Fahrzeugverbrennungsmotoren bestimmt sind."
4
Der Begriff "Biokraftstoff" ist in der Definition und auch in dieser Arbeit mit der Bezeichnung
"biogener Kraftstoff" gleichzusetzen und somit beliebig austauschbar.
2
Leser et al., Diercke Wörterbuch Ökologie und Umwelt, 1993, S. 45.
3
Leser et al., Diercke Wörterbuch Ökologie und Umwelt, 1993, S. 187.
4
Umweltbundesamt, Biokraftstoffe im Verkehrssektor in Österreich 2005, 2005.
Definitionen
6
3.4 Biomasse
Im Rahmen dieser Arbeit wird der Begriff ,,Biomasse" gemäß der Definition der Biomasse-
verordnung (BiomasseV, BGBl. I Nr. 49) verwendet. Danach zählen zur Biomasse
Energieträger aus Phyto- und Zoomasse
5
sowie deren Folge- und Nebenprodukte, Rück-
stände und Abfälle (§2, Abs. 1). Dazu zählen nach §2, Abs. 2 insbesondere:
·
Pflanzen und Pflanzenbestandteile sowie daraus hergestellte Energieträger
·
Pflanzliche und tierische Abfälle/ Nebenprodukte aus Land-, Forst- und Fischwirtschaft
·
Bioabfälle im Sinne von §2, Nr. 1 der Bioabfallverordnung
·
Aus Biomasse erzeugtes Gas (Vergasung oder Pyrolyse) und Alkohole sowie deren
Folge- und Nebenprodukte
Außerdem gelten nach §2, Abs. 3 der BiomasseV folgende weitere Stoffe und Produkte als
Biomasse, die einen gewissen Gehalt an Fremd- bzw. Schadstoffen aufweisen dürfen:
·
Altholz (Gebrauchtholz und Industrieholz) und aus Altholz erzeugtes Gas
·
Biogas aus anaerober Vergärung aus max. 10 Gewichtsprozent Klärschlamm und nicht
aus Tierkörpern, Hafenschlick und Siedlungsabfällen
·
Pflanzenölmethylester
·
Treibsel aus Gewässer- und Uferpflege/ -reinhaltung
6
5
Phyto- und Zoomasse sind die von sämtlichen tierischen Lebewesen einer Raumeinheit oder der Gesamterde
produzierte organische Masse und Bestandteile der Biomasse. Die Phytomasse stellt die Primärproduktion dar
und die Zoomasse basiert auf der Primärproduktion und ist Bestandteil der Sekundärproduktion (Leser et al.,
Diercke Wörterbuch Ökologie und Umwelt, 1993, S. 57 und 231.)
6
Vgl. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Verordnung über die Erzeugung von
Strom aus Biomasse, 2005.
4. Aktuelle Situation in Deutschland
4.1 Gesetzliche Rahmenbedingungen
Mit Hilfe von Gesetzen und Richtlinien versucht der Staat einen Rahmen für neue Verfah-
ren und Technologien zu schaffen. Diese Vorgaben sind für den Bereich der Bioenergie
von hoher Bedeutung, denn sie ermöglichen es bestimmte Richtwerte festzusetzen und Be-
freiungen zu erteilen. Die rechtlichen Rahmenbedingungen stellen eine große
Unterstützung und zugleich eine treibenden Kraft zur Nutzung der Bioenergie dar, da sie
die Wettbewerbsfähigkeit fördern und die Markteinführung bzw. -durchsetzung vorantrei-
ben.
4.1.1 EU-Biokraftstoffrichtlinie
Die ,,Richtlinie zur Förderung der Verwendung von Biokraftstoffen und anderen erneuerba-
ren Kraftstoffen im Verkehrssektor" wurde von dem europäischen Parlament und dem
europäischen Rat im Mai 2003 verabschiedet.
7
Sie hat das Ziel eine optimale Energienut-
zung in Europa zu erreichen und gleichzeitig die Sicherung der Energieversorgung und die
Förderung der Nachhaltigkeit zu gewährleisten. Der europäische Richtwert sieht im Jahr
2010 für die Biokraftstoffe einen Marktanteil von 5,75% vor. Das Zwischenziel von zwei Pro-
zent wurde im Dezember 2005 bereits erfolgreich gemeistert. Die einzelnen Mitgliedsstaaten
der EU müssen nationale Richtwerte bestimmen, die sich zum einen an den europäischen
Werten orientieren und zum anderen die technologischen, finanziellen und sozialen Mög-
lichkeiten des eigenen Landes berücksichtigen. Eine Abweichung von den auf europäischer
Ebene festgelegten Werten muss von dem Mitgliedsstaat objektiv begründet werden.
8
7
Vgl. Bundesministerium für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft, Konzept zur energetischen
Nutzung von Biomasse, 2004, S. 10.
8
Vgl. Generaldirektion Energie und Verkehr der Europäischen Kommission, Förderung von Biokraftstoffen in
Europa, 2004, S. 9.
Aktuelle Situation in Deutschland
8
Orientierungsziele und zeitliche Vorgaben der EU-Biokraftstoffrichtlinie
·
Mai 2003:
Erlass der Biokraftstoffrichtlinie Festlegung der europäischen
Richtwerte.
·
Okt. 2003:
Erlass der Richtlinie zur Besteuerung von Kraftstoffen ein
Instrument zur Förderung von Biokraftstoffen.
·
2004:
Festlegung der nationalen Richtwerte für 2005 durch die
Mitgliedstaaten.
·
2005:
Vorlage der Berichte über Fortschritte bei der Einführung von
Biokraftstoffen durch die Mitgliedstaaten.
·
Dez. 2005:
Ablauffrist für die Erreichung des 2%-Richtwerts.
·
Dez. 2006:
Beurteilung der erzielten Fortschritte durch die Kommission im
Hinblick auf die Zielwerte Empfehlungen.
·
2007:
Festlegung der nationalen Richtwerte für 2010 durch die
Mitgliedstaaten.
·
Dez. 2008:
Zweite Bewertung durch die Kommission, gegebenenfalls Vor-
schläge für Maßnahmen.
·
Dez. 2010:
Ablauffrist für die Erreichung des 5,75%-Richtwerts für den
Biokraftstoffanteil in Europa.
Abbildung 1: Orientierungsziele und zeitliche Vorgaben der EU-Biokraftstoffrichtlinie
(Eigene Darstellung nach: Generaldirektion Energie und Verkehr der Europäischen Kommission, Förderung von
Biokraftstoffen in Europa, 2004)
Mit der Einhaltung der in Abbildung 1 dargestellten Vorgaben und der intensiven und gewis-
senhaften Mitwirkung aller Mitgliedsstaaten besteht die Möglichkeit mit dieser Richtlinie die
Treibhausgasemissionen zu reduzieren, die Energieversorgungssicherheit zu verbessern
und eine intensivere Nutzung erneuerbarer Energieträger zu erreichen.
Mit der so genannten EU-Energiesteuerrichtlinie wurde im Oktober 2003 eine weitere Mög-
lichkeit geschaffen Biokraftstoffe in den EU-Staaten zu fördern. Die Richtlinie erlaubt es den
Mitgliedsstaaten biogene Anteile in Kraftstoffen und reine Biokraftstoffe steuerlich zu be-
günstigen oder sogar komplett von der Mineralölsteuer zu befreien. Dabei ist es wichtig
Aktuelle Situation in Deutschland
9
darauf zu achten, dass es nicht zu einer Überkompensation gegenüber mineralischen Treib-
stoffen kommt.
9
4.1.2 Energiesteuergesetz altes Mineralölsteuergesetz
Im Rahmen einer Änderung des deutschen Mineralölsteuergesetzes wurde zum 01. Januar
2004 die Förderung der Biokraftstoffe mit einer erweiterten Steuerbefreiung für reine bioge-
ne Kraftstoffe sowie Mischungen mit fossilen Kraftstoffen unterstützt. Diese Regelung war
vorerst bis zum Jahr 2009 befristet.
10
Am 1. August 2006 ersetzte das Energiesteuergesetz das Mineralölsteuergesetz in Deutsch-
land.
11
Das neue Energiesteuergesetz enthält eine Neuregelung der Besteuerung von
Energieerzeugnissen in der vermerkt ist, dass Pflanzenöl bis Ende 2007 steuerbefreit bleibt.
Biodiesel muss seit August 2006 mit neun Cent pro Liter versteuert werden. Ab dem Jahr
2008 wird die Besteuerung von Pflanzenöl und Biodiesel in Stufen bis auf einen Steuersatz
von 45 Cent pro Liter im Jahr 2012 ansteigen. Bioethanol in Form von E85 (d.h. Ottokraft-
stoff mit einem Ethanolanteil von etwa 85%) bleibt bis Ende 2015 steuerbegünstigt. Die
Biokraftstoffe der zweiten Generation (Biomass-to-Liquid und Bioethanol aus Lignozellulose)
erhalten vorbehaltlich einer beihilfegerechten Genehmigung durch die EU-Kommission unter
Berücksichtigung der Überkompensationsregelung
12
eine Steuerbegünstigung bis 2015. Der
Einsatz reiner Biokraftstoffe in der Land- und Forstwirtschaft erhält eine unbefristete Steuer-
befreiung.
13
4.1.3 Biokraftstoffquotengesetz
Im Koalitionsvertrag
14
der Regierungsparteien CDU, CSU und SPD wurde zusätzlich eine
Beimischungspflicht von Biokraftstoffen zu den fossilen Kraftstoffen festgehalten. Die beizu-
mischende Biokraftstoffmenge wird durch eine Quotenregelung festgelegt. Ab dem 01.
Januar 2007, mit Inkrafttreten des Biokraftstoffquotengesetzes, besteht die Verpflichtung bei
9
Vgl. Bundesministerium für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft, Konzept zur energetischen
Nutzung von Biomasse, 2004, S. 10.
10
Vgl. Bundesministerium für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft, Konzept zur energetischen
Nutzung von Biomasse, 2004, S. 18.
11
Vgl. Bundesministerium der Finanzen, Ökologische Steuerreform, 2006.
12
Die Überkompensationsregelung besagt, dass die Steuerentlastung nicht zu einer Überkompensation der
Mehrkosten im Zusammenhang mit der Erzeugung der Biokraftstoffe führen darf. (Vgl. Bundesministerium
der Justiz, Steuerentlastung für Biokraft- und Bioheizstoffe, o.J.)
13
Vgl. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Neuregelung der Förderung von
Biokraftstoffen, 2006.
14
Vgl. Bundesregierung, Koalitionsvertrag, 2007.
Aktuelle Situation in Deutschland
10
Diesel 4,4% und bei Ottokraftstoff zunächst 1,2% und ab 2010 mindestens 3,6% Biokraft-
stoff zuzusetzen. Dabei unterliegen die Biokraftstoffanteile zur Erfüllung der Quoten der
vollen Mineralölsteuer.
15
Sollte die Quote in einem Kalenderjahr überstiegen werden, so
kann die Übererfüllung auf das folgende Jahr übertragen und angerechnet werden.
16
Im Jahr
2010 sollen alle Biokraftstoffe zusammen einen Anteil von 6,75% erreichen. In den darauf
folgenden Jahren besteht eine linear ansteigende Gesamtquotenpflicht mit der im Jahr 2015
8,0% erreicht werden sollen, die dann fortwährend gelten. Bei Nichterfüllung der Mindest-
beimischungsmengen wird dem Verpflichteten, der den Kraftstoff in Verkehr gebracht hat,
eine Sanktion erteilt. Diese wird nach dem Energiegehalt der Fehlmenge des Biokraftstoffs
berechnet. Die Beimischungspflicht soll das Erreichen des Ziels der EU-Biokraftstoffrichtlinie
unterstützen.
17
4.2 Bedeutung der Biokraftstoffe in Deutschland
Bereits in den siebziger Jahren während der Ölkrise bestand die Überlegung fossile Primär-
energieträger durch Biomasse zu ersetzen. Die bald darauf schnell wieder fallenden
Ölpreise und die damaligen technischen Umsetzungsprobleme führten jedoch dazu, dass
wieder eine distanzierte Haltung gegenüber dieser Idee eingenommen wurde. Heute könnte
die Biomasse als Energiequelle ein Comeback erleben.
18
Im Fokus der starken politischen
Unterstützung der Biokraftstoffe, die sich u.a. in der EU-Biokraftstoffrichtlinie widerspiegelt,
stehen der Klimaschutz, die nachhaltige Entwicklung und die Förderung der Landwirtschaft.
Darüber hinaus wird die Versorgungssicherheit mit Energieträgern in Deutschland ange-
strebt.
19
Die partielle Substitution fossiler Energieträger durch Biomasse bei der Kraftstoffproduktion
ist denkbar, da allein mit dem sofort nutzbaren Potential an Biomasse 24% des Endenergie-
bedarfs in Deutschland gedeckt werden könnten. Zum Endenergiebedarf zählt neben der
Herstellung von Treibstoff auch die Wärme- und Stromproduktion.
20
Des Weiteren kann die
zeitweise auftretende Gegenläufigkeit von Energieangebot und -nachfrage durch die relativ
einfache Lagermöglichkeit organischer Stoffe kompensiert werden.
21
15
Vgl. Bundestag, Gesetz zur Einführung einer Biokraftstoffquote durch Änderung des Bundes-
Immissionsschutzgesetzes und zur Änderung energie- und stromsteuerrechtlicher Vorschriften, 2006.
16
Vgl. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Besteuerung von Biokraftstoffen, o.J.
17
Vgl. Bundestag, Gesetz zur Einführung einer Biokraftstoffquote durch Änderung des Bundes-
Immissionsschutzgesetzes und zur Änderung energie- und stromsteuerrechtlicher Vorschriften, 2006.
18
Vgl. Puls, Alternative Antriebe und Kraftstoffe, 2006, S. 42.
19
Vgl. Henke/Klepper/Netzel, Steuerbefreiung für Biokraftstoffe: Ist Bio-Ethanol wirklich eine klimapolitische
Option?, 2002, S. 5 ff.
20
Vgl. Scheffer, Energie aus der Vielfalt der Pflanzenarten, 2000, S. 119.
21
Vgl. Heimann, Handbuch Regenerative Energiequellen in Deutschland, 2004, S. 107.
Aktuelle Situation in Deutschland
11
Energieträger und Anteile einzelner Energieformen
am Endenergieverbrauch in Deutschland
*Anteil am Endenergieverbrauch
Abbildung 2: Energieträger und Anteile einzelner Energieformen am Endenergieverbrauch in Deutschland
(Eigene Darstellung nach: Scheffer, Energie aus der Vielfalt der Pflanzenarten, 2000, S. 117)
Die gezackten Pfeile in Abbildung 2 verdeutlichen, dass die Bereiche Photovoltaik, Sonnen-
energie, Wind- und Wasserkraft Angebotschwankungen unterliegen und außerdem nur
ausgewählte Bereiche mit Energie versorgen. Hingegen steht der Energieträger Biomasse
allen Gebieten des Energiemarktes ohne Angebotsschwankungen entweder originär oder
nach biologischen, chemischen oder physikalischen Umwandlungen als Gas oder Flüssig-
keit zur Verfügung.
22
Die Diskussion über die mögliche Reichweite der fossilen Energieträger stellt sich als ein
fortwährender Kampf unterschiedlicher Interessengruppen dar. Doch da die fossilen Ener-
gieträger immer noch den größten Anteil am Endenergieverbrauch stellen, ist es eine
zwingende Folgerung, dass diese Ressourcen stetig abnehmen. Der genaue Umfang der
verbleibenden Vorräte an fossilen Energieträgern wird zwar ständig nach oben korrigiert,
aber die Endlichkeit der Vorkommen ist unbestritten. Im Sinne einer nachhaltigen Hand-
lungsweise sollte daher das Hauptaugenmerk auf einen verantwortungsvollen Einsatz der
fossilen Primärenergieträger, die auch ein wichtiger Rohstoff für viele Industriezweige sind,
22
Vgl. Scheffer, Energie aus der Vielfalt der Pflanzenarten, 2000, S. 117.
Bio-
masse
Strom
(17 %)*
Wärme
(55 %)*
Treibstoff
(28 %)*
Wasser
Wind
Photo-
voltaik
Sonnen-
kollektoren
Geo-
thermie
Aktuelle Situation in Deutschland
12
und die Erschließung alternativer Energiequellen gelegt werden.
23
Ein größerer Anteil bioge-
ner Kraftstoffe leistet zudem einen Beitrag zur Versorgungssicherheit. In Zeiten vermehrter
politischer Auseinandersetzungen ist eine von importierten Rohstoffen unabhängige Ener-
gie- und Kraftstoffproduktion von hoher Bedeutung. Außerdem ist eine weitgehende
Diversifizierung der Energieträger sinnvoll um die Versorgungssicherheit zu erhöhen. Dabei
darf jedoch nicht nur die Versorgungssicherheit bezüglich der Energie betrachtet werden.
24
Kritiker der Biokraftstoffe weisen schon heute auf eine Konkurrenzsituation zwischen Nah-
rungs- und Energieversorgung hin und warnen, dass bald nicht mehr genug Anbauflächen
zur Verfügung stehen werden. Auch einige Ökonomen befürchten, dass das Flächenange-
bot den Bedarf für den Rohstoffanbau beider Bereiche nicht decken kann, wenn die
Landwirtschaft zukünftig neben der Nahrungsmittelerzeugung auch noch die Bioenergiepro-
duktion vorantreiben soll.
25
Doch die Diskussion über fossile Energieträger geht über deren zeitliche Verfügbarkeit und
die Versorgungssicherheit hinaus und beinhaltet zudem gewichtige Argumente mit Blick auf
die Umweltbelastungen. Mit Umweltbelastung sind alle negativen Einflüsse auf die gesamte
Tier- und Pflanzenwelt, die Luft, das Wasser und den Boden gemeint. Um die Umweltbelas-
tung zu kontrollieren, legen Staaten und internationale Organisationen zunehmend
Grenzwerte für Emissionen fest. Zu den begrenzten Emissionen, den so genannten Schad-
stoffen, gehören in Deutschland Kohlenwasserstoffe (C
n
H
m
), Kohlenstoffmonoxid (CO),
Stickstoffoxide (NO
x
) und Ruß (C)
26
. Bislang nicht limitiert sind u.a. die Emissionen Schwe-
feldioxid (SO
2
) und Kohlenstoffdioxid (CO
2
). Der Verkehr ist in Deutschland für über 55% der
CO-Emissionen verantwortlich und rund ein Sechstel aller CO
2
-Emissionen entstehen bei
der Verbrennung der Kraftstoffe in Kraftfahrzeugen.
Unter den Emissionen wird die CO
2
-Problematik am meisten diskutiert. In der Auseinander-
setzung um die Bedeutung dieses Gases reichen die Bezeichnungen von "Schadstoff", über
"natürliches Umweltgas" bis hin zum "Treibhausgas". Kohlenstoffdioxid an sich ist ungiftig
und ein natürlicher Bestandteil unserer Erdatmosphäre. Doch während vor vielen Jahren
unter den Wissenschaftlern noch Uneinigkeit über den Einfluss von CO
2
auf das Klima
herrschte, sind heute 90% aller Experten der Meinung, dass die Emission von Treibhausga-
sen, zu denen auch Kohlenstoffdioxid zählt, einen globalen Klimawandel bewirken kann.
Unter Klimawandel wird eine zunehmende Erderwärmung verstanden, die laut einiger Kli-
mamodelle in den nächsten 50 Jahren eine globale durchschnittliche Temperaturerhöhung
23
Vgl. Geitmann, Erneuerbare Energien & Alternative Kraftstoffe, 2005, S. 26.
24
Vgl. Henke, Volkswirtschaftliche Einordnung der Energieerzeugung aus Biomasse, 2006.
25
Vgl. Grotelüschen, Schnelles Wachstum, 2007, S. 48.
26
Ruß ist ein schwarzes zu 80-99,5% aus Kohlenstoff bestehendes Pulver. (Lexikon.meyers.de, Ruß, o.J.)
Aktuelle Situation in Deutschland
13
um 1,5 bis 4,5°C bedeuten könnte.
27
Da der Mensch für diese zusätzliche Erwärmung der
Erdoberfläche verantwortlich gemacht wird, wird sie auch als anthropogener Treibhauseffekt
bezeichnet. Bis jetzt ist zwar weder bewiesen, dass es eine globale Klimaveränderung ge-
ben wird, noch dass eine kritische CO
2
-Konzentration in der Atmosphäre existiert. Bereits
festgestellte Klimaveränderungen, wie z.B. der Anstieg der Oberflächentemperatur in Alaska
um 2 bis 4°C und Naturkatastrophen wie der Hurrikan Katrina, der im August 2005 große
Teile im Südosten der USA verwüstete, lassen jedoch einen Einfluss des Menschen auf das
Klima vermuten.
28
Diese Annahme vertritt auch der Klimaausschuss der Vereinten Nationen
(IPCC = Intergovernmental Panel on Climate Change). Im UN-Klimabericht 2007 schreiben
die Wissenschaftler erstmals dem Menschen die Schuld an der enormen Erderwärmung in
den vergangenen Jahren zu. Ohne äußere Einflüsse sei die Erwärmung der Erde aus Sicht
des Klimaausschusses nicht mehr zu erklären.
29
Auch in Deutschland zeigt sich mit milden Wintern, weniger Schnee, Überflutungen und ex-
trem heißen Sommermonaten eine Veränderung des Klimas. Durch den Einsatz biogener
Kraftstoffe könnte die CO
2
-Konzentration in der Erdatmosphäre konstant gehalten werden,
da der Kreislauf "Biomasse Kraftstoff Motor Emission" sich durch eine CO
2
-Neutralität
auszeichnet. Das bedeutet, dass bei der Verbrennung eines Biokraftstoffs im Motor nur das
CO
2
wieder freigesetzt wird, das zuvor von der Pflanze während ihres Wachstums aus der
Atmosphäre entnommen und in Biomasse gebunden wurde.
30
Doch nicht alle Biokraftstoffe liefern gleich gute Voraussetzungen. Der intensive Anbau eini-
ger Pflanzenarten erfordert eine erhöhte Verwendung von Düngemitteln. Durch den Einsatz
der Düngemittel entstehen im Rahmen des Stickstoffkreislaufs andere Treibhausgase, z.B.
Distickstoffmonoxid
31
(N
2
O), die die Atmosphäre belasten.
32
Des Weiteren darf nicht unbe-
achtet bleiben, dass einige Gase bedeutend klimaaktiver sind als CO
2.
Entscheidend ist das
,,Global Warming Potential" (GWP), das die Treibhauswirkung eines Gases definiert, nicht
die Menge eines Gases. Die Bewertung der Klimafreundlichkeit eines Treibstoffs darf also
nicht allein auf den daraus resultierenden CO
2
-Ausstoß beschränkt werden.
33
Die Entwicklung der Gemeinsamen Agrarpolitik (GAP) der Europäischen Union war
ausschlaggebend für die Förderung des Anbaus von Non-Food-Pflanzen im landwirtschaftli-
27
Vgl. Geitmann, Erneuerbare Energien & Alternative Kraftstoffe, 2005, S. 27 ff.
28
Vgl. Treibhauseffekt.com, Treibhauseffekt, o.J.
29
Vgl. Br-online.de, Klimawandel beschleunigt sich dramatisch, 2007
30
Vgl. Innovations-report.de, CO2-neutrale Tankfüllung für neue Dieselfahrzeuge, 2003.
31
Auch bekannt unter dem Trivialnamen Lachgas.
32
Vgl. Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, Jetzt erneuerbare Energien nutzen, 2000, S. 60.
33
Vgl. Puls, Alternative Antriebe und Kraftstoffe, 2006, S. 13 f.
Aktuelle Situation in Deutschland
14
chen Sektor in Deutschland. Die Bundesregierung unter Bundeskanzlerin Angela Merkel hat
sich zum Ziel gesetzt Einkommensalternativen außerhalb der Nahrungsmittelerzeugung
34
zu
schaffen und damit die Selbstversorgung, die Beschäftigung im ländlichen Raum und die
Importunabhängigkeit zu stärken. Die strukturellen Bedingungen dafür basieren auf der
GAP, die sich u.a. für die Förderung eines Substituts von fossilen Mineralölen einsetzt.
35
Die
GAP beruht auf den zwei Säulen "Gemeinsame Marktordnungen" und "Entwicklung des
ländlichen Raums". Letztere kam im Jahr 2000 hinzu und trägt zur Erhaltung ländlicher Ge-
biete bei, indem die Entwicklung ihrer Wirtschaft gefördert und die Nutzung ihrer besonderen
Ressourcen unterstützt wird. Dazu zählt auch die Diversifizierung der Einkommen im ländli-
chen Raum, die u.a. mit dem Anbau nachwachsender Rohstoffe gefördert werden soll.
36
4.3 Charakterisierung ausgewählter Biokraftstoffe
Bei den Biokraftstoffen wird zwischen der ersten und der zweiten Generation unterschieden.
Zu der ersten Generation zählen Pflanzenöl und Biodiesel aus Ölsamen sowie Bioethanol
aus Mais, Getreide und Zuckerrohr. Die Konkurrenz zu Nahrungsmitteln und der teilweise
hohe Flächenbedarf, der zum Anbau der Pflanzen benötigt wird, stellen sich bei diesen Bio-
kraftstoffen als problematisch dar. Deshalb wird bei der zweiten Generation der
Biotreibstoffe vermehrt auf die Verarbeitung von Pflanzenresten wie Stroh und Restholz ge-
setzt. Zu der zweiten Generation gehören die Biomass-to-Liquid-Verfahren, die aufgrund
ihrer breit gefächerten Rohstoffbasis auch als ,,Allesfresser" bezeichnet werden. Durch die
Einsatzmöglichkeiten unterschiedlicher Rohstoffe steht ihre Kraftstoffproduktion nicht in
Konkurrenz zur Nutzung der Pflanzen als Nahrungsmittel. Das ist der große Vorteil gegen-
über den biogenen Kraftstoffen der ersten Generation.
37
Zur zweiten Generation zählt
ebenfalls die Herstellung von Bioethanol aus Zellulose, für die sich Stroh und andere Rest-
stoffe aus der Agrarwirtschaft sowie rasch nachwachsende Pflanzen eignen.
38
Es besteht eine Vielzahl biogener Ressourcen, die sich zur Herstellung von Bioenergieträ-
gern eignen. Die biogenen Ressourcen entstehen entweder durch gezielte Erzeugung in der
Land- und Forstwirtschaft oder fallen als Bioabfälle bei bestehenden Ernte- und Verarbei-
34
Vgl. Bundesministerium für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft, Konzept zur energetischen
Nutzung von Biomasse, 2004, S. 9.
35
Vgl. Kaup, Nachhaltiger Energieträger Biodiesel?, 2006, S. 27.
36
Vgl. Auswärtiges Amt, Gemeinsame Agrarpolitik, 2006.
37
Vgl. Neubauer, Biokraftstoffe der zweiten Generation, 2007, S. 73.
38
Vgl. Bolliger, Bioethanol aus Cellulose, 2007, S. 73.
Aktuelle Situation in Deutschland
15
tungsprozessen an. Aus der Biomasse können mit einer großen Anzahl technischer und
chemischer Verfahren verschiedene Biokraftstoffe hergestellt werden.
39
Biomasse stellt unter den erneuerbaren Energieträgern ein großes Potential dar, weil sie
erst in geringem Umfang erschlossen wurde und durch eine kontinuierliche Verfügbarkeit
grundlastfähig ist.
40
Dies ist nicht nur für die Wärme- und Stromproduktion von Vorteil, son-
dern ermöglicht auch eine gesicherte Bereitstellung von Treibstoffen bei der
Miteinbeziehung von Biomasse in die Kraftstoffproduktion. Die aktuelle politische Diskussion
macht deutlich, dass das Thema auch in der Öffentlichkeit an Bedeutung gewinnt und die
Regierung unter dem Handlungsdruck der Öffentlichkeit aktionsbereiter wird.
Im Jahr 2005 betrug der Anteil der Biokraftstoffe am gesamten Primärkraftstoffverbrauch in
Deutschland 3,6% (Abbildung 3). Unter den drei relevanten Biokraftstoffen Biodiesel, Pflan-
zenöl und Bioethanol war Biodiesel mit einem Anteil von 3,0% deutlich am stärksten
vertreten.
Primärkraftstoffverbrauch Deutschland 2005
Biodiesel
3,00%
Bioethanol
0,27%
Pflanzenöl
0,33%
Dieselkraftstoff
51,40%
Ottokraftstoff
45,00%
Abbildung 3: Primärkraftstoffverbrauch 2005 in Deutschland
(Eigene Darstellung nach: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Biokraftstoffe, o.J.)
4.3.1 Biodiesel
Nach Puls ist Biodiesel ,,ein Kraftstoff, der aus pflanzlichen und tierischen Fetten gewonnen
werden kann."
41
Chemisch gesehen handelt es sich dabei um einen Fettsäuremethylester. In
dieser Arbeit wird unter Biodiesel Rapsmethylester (RME) verstanden, da Raps in Europa
die bevorzugte Pflanze zur Herstellung von Biodiesel darstellt.
42
Die Begriffe ,,Biodiesel" und
39
Vgl. Puls, Alternative Antriebe und Kraftstoffe, 2006, S. 42 f.
40
Vgl. Hirschl et al., Markt- und Kostenentwicklung erneuerbarer Energien, 2002, S. 53.
41
Puls, Alternative Antriebe und Kraftstoffe, 2006, S. 48.
42
Vgl. DGMK e.V., Biokraftstoffe Eigenschaften und Erfahrungen bei der Anwendung, 2002, S. 5.
Aktuelle Situation in Deutschland
16
,,Rapsmethylester" sind daher in dieser Arbeit gleichzusetzen. Zur Herstellung können aus
technischer Sicht auch andere Pflanzenöle wie z.B. Sonnenblumen- und Sojaöl sowie Alt-
speise- und Tierfette verwendet werden.
43
Abbildung 4: Der Herstellungsprozess von Biodiesel
(Verband der deutschen Biokraftstoffindustrie e.V., Wie wird Biodiesel hergestellt?, 2007)
Abbildung 4 stellt den Produktionsprozess von Biodiesel dar und zeigt, dass für die Herstel-
lung Pflanzenöl benötigt wird. Dafür werden die Rapssamen kalt gepresst und anschließend
gefiltert. Der Ölgehalt der Samen beträgt 40 bis 50%. Der bei der Pressung entstehende
Rapsschrot gilt als wichtiger Proteinlieferant in der Tierernährung und kann daher als Fut-
termittel verwendet werden.
Der eigentliche Herstellungsprozess von Biodiesel erfolgt durch die Umesterung von Pflan-
zenöl. Hierfür werden dem Pflanzenöl Methanol im Verhältnis 1:9 und ein Katalysator (z.B.
Natronlauge) beigemischt. Das Gemisch wird erwärmt und bei der dann folgenden chemi-
schen Reaktion werden die großen Rapsölmoleküle in jeweils drei einzelne Fettsäure-Me-
thylester-Ketten und ein freies Glycerin-Molekül gespalten. Dieser Vorgang wird ,,umestern"
genannt. In den folgenden Reinigungsschritten wird u.a. der Methanolüberschuss durch
Destillation entfernt und durch Zusetzen eines Fließverbesserers die optimale Qualität von
Biodiesel erreicht.
44
Neben dem Hauptprodukt Biodiesel entsteht auch der Chemierohstoff Glycerin, ein Alkohol,
der nach weiteren Verarbeitungsschritten als Pharmaglycerin in der Pharma-, Kunststoff-,
43
Vgl. Geitmann, Erneuerbare Energien & Alternative Kraftstoffe, 2005, S. 58.
44
Vgl. Verband der deutschen Biokraftstoffindustrie e.V., Wie wird Biodiesel hergestellt?, 2007.
Aktuelle Situation in Deutschland
17
Ressourcenverbrauch bei der Rapsmethylester-Produktion
Lebensmittel- und Kosmetikindustrie eingesetzt werden kann.
45
Das Prinzip des geschlos-
senen Stoffkreislaufs bleibt während des gesamten Herstellungsprozesses von Biodiesel
erhalten, da auch das Nebenprodukt Rapsschrot, das bei der Ölsaatenverarbeitung entsteht,
weiter verwendet wird.
46
Die folgende Abbildung verdeutlicht den Ressourcenverbrauch bei der Produktion von RME
und zeigt sowohl die Anteile der einzelnen Stoffe, die zur Herstellung von Biodiesel nötig
sind als auch die Produkte, die entstehen.
47
Der Methanolanteil, der zur RME-Produktion
benötigt wird, stammt aus fossilen Energiequellen.
48
Abbildung 5: Ressourcenverbrauch bei der RME-Produktion
(Eigene Darstellung nach: Eder, Pflanzenöl als Kraftstoff, 2004, S. 15)
Als Kraftstoff-Äquivalent ersetzt ein Liter Biodiesel wegen des geringeren Heizwertes
ca.
0,91 Liter Diesel.
49
Biodiesel als Kraftstoff muss mindestens die Anforderungen der europäi-
schen Qualitätsnorm DIN EN 14214 erfüllen, die für alle sich im Handel befindlichen
Kraftstoffe gilt. Die Norm definiert u.a. den Wasser- und Methanolgehalt sowie den Flamm-
punkt.
50,51
RME wird durch die Umesterung an den Dieselmotor angepasst und ist so als
Reinkraftstoff (B100), in Mischung mit Dieselkraftstoff (meist fünf Prozent RME, daher B5)
oder in Wechselbetankung einsetzbar. Vor Betankung sollte jedoch geprüft werden, ob eine
45
Vgl. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Herstellung, o.J.
46
Vgl. Verband der deutschen Biokraftstoffindustrie e.V., Wie wird Biodiesel hergestellt?, 2007.
47
Vgl. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Biodiesel, o.J.
48
Vgl. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Biokraftstoffe eine vergleichende Analyse, 2006, S. 36.
49
Vgl. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Biodiesel, o.J.
50
Der Flammpunkt beschreibt die niedrigste Temperatur, bei der sich aus einer brennbaren Flüssigkeit so viele
Dämpfe entwickeln, dass sich ein durch Fremdzündung entflammbares Dampf-Luft-Gemisch bildet.
(Lexikon.meyers.de, Flammpunkt, o.J.)
51
Vgl. GKG Mineraloel Handel, Spezifikation Biodiesel DIN EN 14214, 2005.
+
97 Liter
Rapsmethylester
17 Liter
Glycerin
13 Liter
Methanol
100 Liter
Rapsöl
1,5 Liter
Natronlauge
Aktuelle Situation in Deutschland
18
Freigabe seitens des Fahrzeugherstellers vorliegt. Laut europäischen und deutschen Nor-
men für die Kraftstoffqualität können mineralischem Kraftstoff maximal fünf Prozent
Biodiesel zugemischt werden. Mischungsverhältnisse mit einem höheren Anteil an Biokraft-
stoffen müssen gesondert gekennzeichnet werden.
52
Insbesondere die Volkswagen AG,
aber auch andere Hersteller haben viele ihrer Modelle für biodieseltauglich erklärt. Bei den
freigegebenen Modellreihen wurden vorab vom Hersteller empfindliche Kunststoff- und
Gummibauteile durch Biodiesel-resistente Materialien ersetzt.
53
Mit Einführung der EU-Abgas-Norm Euro IV im Jahr 2005 wurden neue Richtlinien für die
Einhaltung festgelegter Grenzwerte für Luftschadstoffe bei Neufahrzeugen erlassen. Um
diese schärferen Abgasgrenzwerte nicht zu überschreiten, wird es zukünftig erforderlich
sein, den Motor an den jeweiligen Kraftstoff anzupassen. Vor diesem Hintergrund wird ge-
genwärtig eine Sensortechnik entwickelt, die verschiedene Kraftstoffe oder Mischungen
erkennt und das Motormanagement dann auf das jeweilige Kraftstoffmischungsverhältnis
einstellen kann. So ist es möglich die Adaption ohne mechanische Eingriffe herbeizuführen,
die Verbrennung zu optimieren und die Abgaswerte der Norm auch weiterhin zu unterschrei-
ten.
54
Der Biodieselsensor ist bereits als Zusatzausrüstung für einige Modelle der
Volkswagen AG erhältlich.
55
Der Bezug von Biodiesel kann über öffentliche Tankstellen, den Kraftstoffgroßhandel oder
direkt ab Werk erfolgen.
56
Für diesen Kraftstoff besteht bereits eine ausgeprägte Infrastruk-
tur und so ist Biodiesel bundesweit an mittlerweile 1.900 Tankstellen erhältlich.
57
Insgesamt
wurden im Januar 2007 vom ADAC 14.659 Straßentankstellen (d.h. ohne Autobahntankstel-
len und reine Biodiesel- bzw. Erdgastankstellen) erfasst.
58
Neben den privaten Autofahrern
nutzen Betreiber größerer Fahrzeugflotten (Lkw und Busse) und Speditionen einen Großteil
des Biodiesels als Reinkraftstoff.
59
52
Vgl. Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, 11. Thüringer Energietag Biokraftstoffe für Kommunen und
Landwirtschaft, 2005, S. 67 ff.
53
Vgl. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Verbreitung und Freigabe, o.J.
54
Vgl. Kaup, Nachhaltiger Energieträger Biodiesel?, 2006, S. 51.
55
Vgl. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Verbreitung und Freigabe, o.J.
56
Vgl. Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft und Fischerei Mecklenburg-Vorpommern, Biokraftstoffe in
Mecklenburg-Vorpommern Erzeugung und Nutzung, 2005, S. 5.
57
Vgl. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Verbreitung und Freigabe, o.J.
58
Vgl. ADAC.de, Entwicklung der Anzahl der Tankstellen in Deutschland, 2007.
59
Vgl. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Verbreitung und Freigabe, o.J.
Aktuelle Situation in Deutschland
19
Die folgenden Abbildungen verdeutlichen die Verteilung von Biodiesel im Jahr 2005 und die
allgemeine Entwicklung von Produktion und Absatz.
Verteilung Biodieselabsatz 2005
Gesamtabsatz 1,8 Mio t
Speditionen
38%
Biodiesel in
Mischung (B5)
33%
öffentl.
Tankstellen
(PKW)
14%
öffentl.
Tankstellen
(Nutzfahr-
zeuge)
15%
Abbildung 6: Verteilung Biodieselabsatz 2005
(Eigene Darstellung nach: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Verbreitung und Freigabe, o.J.)
Abbildung 7: Biodieselentwicklung
(Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Verbreitung und Freigabe, o.J.)
4.3.2 Bioethanol
Zur Herstellung von Ethanol sind zuckerhaltige Rohstoffe geeignet oder Rohstoffe, die in
Zucker umgewandelt werden können, wie z.B. Stärke und Zellulose. Zuckerrüben und Zu-
ckerrohr sind Vertreter der ersten Option und mit ihrem hohen Zuckeranteil besonders gut
zur Produktion von Ethanol geeignet. Mais, Roggen, Weizen und andere Getreidearten, die
stärkehaltiges Korn aufweisen, können relativ leicht in Zucker umgewandelt werden. Die
Gewinnung von Zucker aus zellulosehaltigen Gewächsen wie Bäumen und Gräsern (z.B.
Stroh) ist mit einem größeren Aufwand verbunden und dieser neue Ansatz gilt noch als we-
Aktuelle Situation in Deutschland
20
niger ausgereift.
60
Die Herstellung von Ethanol aus Lignozellulose
61
wird der zweiten Gene-
ration der Biokraftstoffe zugeordnet. Die Nutzung dieser Art von Biomasse bietet ein großes
Potential für die Zukunft, jedoch sind die Verfahren zur Ethanolherstellung aus Lignozellulo-
se derzeit noch Gegenstand intensiver Forschung.
62
Abbildung 8: Der Herstellungsprozess von Bioethanol
(Verband der deutschen Biokraftstoffindustrie e.V., Die Herstellung von Bioethanol, 2005)
Bei der Herstellung von Ethanol wird in einem ersten Schritt die Biomasse zu Maische
63
ver-
arbeitet (Abbildung 8). Die Maische wird dann mit Hilfe von Wasser, Hefepilzen und En-
zymen vergoren. Der Vergärungsprozess, auch Fermentation genannt, ist dann abge-
schlossen, wenn der Zucker verbraucht oder eine optimale Alkoholkonzentration erreicht ist.
Beim Erhitzen der Maische verdampft Ethanol gemischt mit ein wenig Wasserdampf. Durch
die nachfolgende Abkühlung kondensiert das Dampfgemisch zu einer wässrigen Ethanollö-
sung. Damit der gewonnene Alkohol als Treibstoff verwendet werden kann, muss dieser
entwässert werden. Bei der Entwässerung, auch Absolutierung genannt, wird dem Alkohol
das noch enthaltene Wasser entzogen, so dass Bioethanol mit einem Reinheitsgrad von
über 99% als Endprodukt entsteht. Bei der Destillation fällt im Verhältnis zum gewonnenen
60
Vgl. International Energy Agency, Biofuels for transport, 2004, S. 34.
61
Lignozellulose ist die Kombination aus Lignin, Hemicellulosen und Cellulose, die das Strukturgerüst der
pflanzlichen Zellwand bildet. (Wissenschaft-online.de, Lignocellulose, o.J.)
62
Vgl. BioenergieBeratungBornim GmbH, Verfahrenstechnik, o.J.
63
Maische ist ein zucker- und stärkehaltiges flüssiges Gemisch, das als Grundlage alkoholischer Gärprozesse
dient. (Vgl. Lexikon.meyers.de, Maische, o.J.)
Aktuelle Situation in Deutschland
21
Ethanol ein großes Volumen an Schlempe
64
als Nebenprodukt an. Diese findet als eiweiß-
haltiges Futtermittel Verwendung, kann aber auch direkt als Substrat in Biogasanlagen
eingesetzt werden und so der weiteren Energiegewinnung dienen.
65
Während Biodiesel und Pflanzenöl zur Nutzung in Dieselmotoren eingesetzt werden, kann
Bioethanol Ottokraftstoffe, also Benzin und Superkraftstoffe, ersetzen. Die drei großen Pro-
duktionsanlagen in denen derzeit in Deutschland Bioethanol hergestellt wird, befinden sich
in Schwedt (Brandenburg), Zörbig (Sachsen-Anhalt) und Zeitz (Sachsen-Anhalt). Die ge-
samte Produktionskapazität der drei Anlangen beträgt ca. 485.000 t/a. Weitere Anlagen sind
bereits im Bau bzw. in Planung und zudem bestehen kleinere Produktionsanlagen sowie
Konzepte zur Aufstockung der Kapazität vorhandener Anlagen.
66
Tabelle 1: Bioethanolproduktion 2004 bis 2006
(Vgl. Landwirtschaftliche Biokraftstoffe e.V., Bioethanol-Produktion, o.J.)
Tabelle 1 verdeutlicht die unterschiedlichen Ausmaße der Ethanolproduktion in der Welt. Die
Ethanolproduktion in Deutschland hat einen rasanten Anstieg erlebt und die Produktion
konnte von 2004 auf 2005 mehr als verfünffacht werden. Die erneute Steigerung im Jahr
2006 in Deutschland und der Vergleich zu den USA und Brasilien unterstreichen, dass das
Potential in Deutschland und auch in Europa noch längst nicht ausgeschöpft ist. In den USA
und in Brasilien erlebt der Ethanolmarkt derzeit einen Aufschwung und beide Länder zählen
zu den Vorreitern für die Nutzung von Ethanol als alternativem Treibstoff.
Aufgrund der höheren Oktanzahl von Ethanol im Vergleich zu herkömmlichen Kraftstoffen ist
es durch die Beimischung von Ethanol möglich, die Qualität von Ottokraftstoffen zu verbes-
sern. Eine hohe Oktanzahl bedeutet, dass der Kraftstoff besonders klopffest
67
ist und mit
64
Schlempe ist der alkoholfreie Rückstand bei der Branntweinherstellung (Vgl. Lexikon.meyers.de, Schlempe,
o.J.)
65
Vgl. Schmitz (Hrsg.), Bioethanol in Deutschland, 2003, S. 66-80.
66
Vgl. Landwirtschaftliche Biokraftstoffe e.V., Bioethanol: Standorte deutscher Produktionsanlagen, o.J.
67
Die Klopffestigkeit ist die Eigenschaft eines Ottokraftstoffs nicht unkontrolliert durch Selbstentzündung zu
verbrennen (,,Klopfen"). (Vgl. Lexikon.meyers.de, Klopffestigkeit, o.J.)
Bioethanolproduktion (Mio. m
3
/t)
2004
2005
2006
m
3
t
m
3
t
m
3
t
Deutschland
0,03
0,02
0,17
0,13
0,43
0,34
EU
0,53
0,42
0,94
0,73
1,565
1,24
USA
12,87
10,17
14,78
11,67
18,47
14,58
Brasilien
14,65
11,57
16,04
12,67
-*
-*
* Angaben noch nicht bekannt
Aktuelle Situation in Deutschland
22
hohem Wirkungsgrad verbrannt wird. So kann das Leistungspotential des Motors optimal
ausgereizt werden und es entstehen keine unkontrollierten Verpuffungen, die den Motor be-
lasten.
Der Energiegehalt von Ethanol ist jedoch um ein Drittel niedriger als beim Ottokraftstoff und
so ersetzt ein Liter Ethanol nur etwa 0,66 Liter Benzin. Außerdem wird mit der Beimischung
von Ethanol der Dampfdruck des Kraftstoffs erhöht, so dass gerade im Sommer geeignete
Gegenmaßnahmen ergriffen werden müssen.
68
Es gibt in Deutschland drei gängige Mischverhältnisse zur Nutzung von Ethanol als Kraft-
stoff. Ein Absatzmarkt für Bioethanol ist die fünfprozentige Beimischung (E5) zu Benzin, die
durch die Mineralölgesellschaften erfolgt. Seit Januar 2007 ist die Beimischung von Ethanol
durch das Biokraftstoffquotengesetz (siehe Kapitel 4.1.3) Pflicht geworden. Der Biokraft-
stoffanteil im Benzin muss im Jahr 2007 mindestens 1,2% betragen und steigt jährlich um
weitere 0,8% an. Mit einer Beimischung von bis zu fünf Prozent reinem Ethanol erfüllt der
Kraftstoff die Qualitätsnorm DIN EN 228 und bedarf somit keiner besonderen Kennzeich-
nung. Der Vorteil der Beimischung durch die Mineralölgesellschaften ist, dass eine eigene
Tankstelleninfrastruktur nicht erforderlich ist und die Fahrzeuge müssen nicht umgerüstet
werden.
In Deutschland findet Bioethanol zurzeit überwiegend Einsatz als Ethyl-Tertiär-Butyl-Ether
(ETBE). ETBE ist eine Verbindung aus etwa gleichen Teilen biogenem Ethanol und aus
Erdöl hergestelltem Isobuten
69
und kann in dieser Form das fossile Antiklopfmittel Methyl-
Tertiär-Butyl-Ether (MTBE) ersetzen. So ist es möglich die Oktanzahl des Kraftstoffes und
damit auch die Klopffestigkeit zu erhöhen. ETBE darf laut der Qualitätsnorm dem Ottokraft-
stoff mit bis zu 15% beigemischt werden und weist im Gegensatz zu E5 keine
Druckanomalie auf.
70
Der größte weltweite Erfolg von Bioethanol besteht in einer Ethanolbeimischung von 85%
(E85) zum fossilen Kraftstoff. Diese Bioethanolnutzung ist bereits in Schweden, Brasilien
und den USA weit verbreitet und durch die Herstellung bestimmter serienmäßiger Fahr-
zeugmodelle, den so genannten Flexible Fuel Vehicles, alltagstauglich. In Deutschland
68
Vgl. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Kraftstoffeigenschaften und -qualität, o.J.
69
Isobuten ist ein Teil des Gemisches von drei Isomeren, die als gasförmige ungesättigte Kohlenwasserstoffe
zusammen das farblose Gas Buten bilden. (Vgl. Lexikon.meyers.de, Butene, o.J.)
70
Vgl. Verband der deutschen Biokraftstoffindustrie e.V., Bioethanol als Beimischung, 2007.
Aktuelle Situation in Deutschland
23
werden diese Fahrzeuge seit 2005 angeboten und die ersten freien Tankstellen haben mit
dem Aufbau einer Infrastruktur für den Vertrieb von E85 begonnen.
71
Bioethanol in Reinform wird fast ausschließlich in Brasilien genutzt und dort auch vermehrt
durch E85 ersetzt. Der Einsatz von reinem Ethanol (E100) erweist sich als wenig sinnvoll, da
Ethanol zum einen Feuchtigkeit aus der Umgebung aufnimmt (Hygroskopie) und zum ande-
ren schlechte Zündeigenschaften aufweist. Aufgrund dieser Nachteile ist eine breite
Einführung von E100 kaum denkbar.
72
4.3.3 Pflanzenöl
Pflanzenöle können aus den Samen oder Früchten von Ölpflanzen gewonnen werden. In
Deutschland handelt es sich meist um kalt gepresstes Öl aus Raps (Abbildung 9), der sich
aus klimatischen Gründen am kostengünstigsten anbauen und verwerten lässt. Das liegt
zum einen an dem hohen Ölertrag der Pflanze und zum anderen an den positiven Wirkun-
gen, die Raps auf den Boden ausübt, sofern eine gegliederte Fruchtfolge (etwa drei bis vier
Jahre) eingehalten wird. Rapsöl darf allerdings nicht mit Rapsmethylester verwechselt wer-
den, da RME durch die chemische Aufbereitung (Umesterung) andere physikalische
Eigenschaften besitzt. Auch Sonnenblumenöl (Abbildung 10) eignet sich als Kraftstoff, führt
jedoch in der Herstellung zu höheren Kosten. In anderen Regionen der Erde sind Soja-,
Palm- und Olivenöl von Bedeutung.
73
In afrikanischen Ländern wird seit einiger Zeit aus der
Frucht des Jatropha-Strauchs, auch Pugiernuss genannt, Pflanzenöl für die Verwendung in
Verbrennungsmotoren gewonnen.
74
Abbildung 9: Rapspflanzen
Abbildung 10: Sonnenblume
(KW Energie Technik, Pflanzenöl und Klimaschutz, o.J.)
(Solarscout.com, Sonnenblume, o.J.)
71
Vgl. Verband der deutschen Biokraftstoffindustrie e.V., Bioethanol als ETBE, 2007.
72
Vgl. Verband der deutschen Biokraftstoffindustrie e.V., Reines Bioethanol, 2007.
73
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Pflanzenöl, o.J.
74
Kempkens/Reid, Nussöl im Motor, 2007.
Aktuelle Situation in Deutschland
24
Die verschiedenen Pflanzenöle sind als Kraftstoff unterschiedlich geeignet, da sie aufgrund
eines charakteristischen Fettsäuremusters jeweils andere Eigenschaften mit sich bringen.
So ist das Leinöl in unseren Breiten nicht einsetzbar, weil es unter mitteleuropäischen Kli-
mabedingungen nahezu fest ist und daher nicht als Kraftstoff genutzt werden kann. Ein
Großteil der heimischen Ölpflanzen ist hinsichtlich ihrer Eignung als Kraftstoff noch nicht un-
tersucht worden.
Neben den herkömmlichen Pflanzenölen ist auch der Einsatz von bereits genutzten pflanzli-
chen Fetten, z.B. Frittierfett, denkbar. Dabei müsste das Fett vor der Nutzung von allen
Partikeln gereinigt werden, damit keine Beeinträchtigung der Filter und Kraftstoffleitungen
stattfindet. Ein hoher Wassergehalt im Fett könnte zudem die Eignung als Kraftstoff verrin-
gern.
75
Es gibt zwei gängige Verfahren zur Produktion von Pflanzenöl: Die dezentrale Kaltpressung
und die zentrale Herstellung in industriellen Großanlagen. Bei der Kaltpressung werden die
Ölsamen durch mechanischen Druck bei Temperaturen von maximal 40°C ausgepresst.
Durch Filtration oder Sedimentation werden im folgenden Schritt Schwebstoffe herausge-
trennt. Als Nebenprodukt fällt der Presskuchen an, der meist noch einen Restölanteil von
etwa zehn Prozent enthält. Dieser Rest wird energetisch nicht mehr genutzt, sondern findet
seinen Einsatz als eiweißreiches Tierfutter. Dieses Verfahren findet größtenteils direkt in
landwirtschaftlichen Betrieben oder Genossenschaften Anwendung.
Das zweite Verfahren, die zentrale Ölgewinnung, findet überwiegend in industriellen Groß-
anlagen statt. Zuerst wird die Ölsaat vorbehandelt und dann bei höheren Temperaturen
ausgepresst. Das im Ölpresskuchen verbleibende Öl wird mit Hilfe von Lösungsmitteln bei
bis zu 80°C herausgelöst. Das so genannte Extraktionsschrot, das nach diesem Vorgang
übrig bleibt, kann ebenfalls als Tierfutter verwendet werden. Die Abtrennung der Lösemittel
vom Öl erfolgt durch Verdampfen. Da das Öl nun mehr unerwünschte Begleitstoffe enthält
als nach der Kaltpressung, werden diese noch durch Raffination entfernt. Das Pflanzenöl als
Endprodukt der zentralen Ölgewinnung kann auch als Vollraffinat bezeichnet werden.
76
Das
Rapsöl enthält lediglich 30% des gesamten Energiegehalts der Rapspflanze (Abbildung 11).
Die restlichen 70% verteilen sich auf Rapsstroh und Presskuchen. Das Rapsstroh verbleibt
teilweise auf dem Feld zur Erhaltung des Humus- und Nährstoffgehaltes im Boden. Es findet
aber auch in der Nutztierhaltung als Einstreu in den Ställen oder als Futtermittel Anwendung
75
Vgl. Eder, Pflanzenöl als Kraftstoff, 2004, S. 10.
76
Vgl. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Herstellung von Pflanzenöl als Kraftstoff, o.J.
Aktuelle Situation in Deutschland
25
und kann zudem als Festbrennstoff energetisch genutzt werden.
77
Darüber hinaus wird
Rapsstroh beim Verpressen zu Faserplatten eingesetzt und ermöglicht so die Herstellung
von ökologischem Dämmmaterial.
78
Energiegehalt der Rapspflanze
Rapsstroh
42%
Rapsöl
30%
Presskuchen
28%
Abbildung 11: Energiegehalt der Rapspflanze
(Eigene Darstellung nach: Eder, Pflanzenöl als Kraftstoff, 2004, S. 79)
Bei der Nutzung von Pflanzenölen ist keine Aufbereitung nötig. Sie können in naturbelasse-
ner Form als Kraftstoff eingesetzt werden. Jedoch ist eine Anpassung des
Verbrennungsmotors vor dem Einsatz aufgrund der veränderten Kraftstoffeigenschaften er-
forderlich. Die Viskosität von Rapsöl ist relativ hoch. Reines Rapsöl hört bei einer
Temperatur von ca. -15 bis -18°C auf zu fließen und Sonnenblumenöl erreicht schon bei et-
wa +5°C seinen Stockpunkt.
79
Daher ist es notwendig dem Öl Dieselkraftstoff beizumischen,
sofern es bei Temperaturen unter -10°C eingesetzt werden soll. Es besteht die Möglichkeit
das Öl in jedem Verhältnis mit Dieselkraftstoff zu mischen.
80
Durch den besonders hohen
Flammpunkt bei etwa 240°C sind Transport und Lagerung sehr sicher und das Öl findet sich
in keiner Gefährdungsklasse der Verordnung über brennbare Flüssigkeiten wieder.
Im Jahr 2000 wurde die Qualität von Rapsöl von der Bayerischen Landesanstalt für Land-
technik Weihenstephan in dem Qualitätsstandard für Rapsöl als Kraftstoff (RK-
Qualitätsstandard) 5/2000 definiert. Diese Anforderungen wurden in die Norm DIN V 51605
übernommen, konkretisiert und sind seit Juli 2006 für die Herstellung und Vermarktung von
Rapsöl als Kraftstoff rechtsverbindlich.
81
77
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Formen biogener Festbrennstoffe, o.J.
78
Kieler Nachrichten, Dämmen mit Rapsstroh, 1999.
79
Als Stockpunkt bezeichnet man die Temperatur bei der eine viskose Flüssigkeit aufhört zu fließen. (Know-
Library.net, Stockpunkt, o.J.)
80
Vgl. Geitmann, Erneuerbare Energien & Alternative Kraftstoffe, 2005, S. 66.
81
Vgl. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Kraftstoffeigenschaften und -qualität, o.J.
Aktuelle Situation in Deutschland
26
Die Viskositäts- und Verbrennungseigenschaften von Pflanzenölen machen eine Umrüstung
des Motors unabdingbar. Es besteht die Möglichkeit den Motor an den Treibstoff oder den
Treibstoff an den Motor anzupassen. Die Anpassung des Motors an den Treibstoff kann
durch den Einbau eines speziellen Pflanzenölmotors erfolgen. Der Einbau eines Spezialmo-
tors (z.B. eines Elsbettmotors) findet jedoch in der Praxis selten statt, da die Höhe der
Umrüstkosten (ca. 10.000 Euro) den Betrieb des Fahrzeugs unwirtschaftlich machen. Die
Anpassung des Treibstoffs an den Motor ist durch technische Veränderungen der Kraftstoff-
versorgung möglich. Die Umrüstkosten hierfür beginnen bei 2.000 Euro und stellen im
Gegensatz zum Motoraustausch die günstigere Variante dar. Zu den gängigen Konzepten
zählt das ,,Zwei-Tank-System", bei dem der Motor mit Diesel startet und nach der Warmlauf-
phase, wenn die Betriebstemperatur erreicht ist, auf Pflanzenölbetrieb umschaltet. Das ,,Ein-
Tank-System" verfügt über eine beheizbare Kraftstoffanlage und sorgt damit für die Vorwär-
mung des Kraftstoffs. Bei beiden Systemen sind zusätzlich weitere Modifizierungen (z.B.
besondere Glühkerzen und Einspritzsysteme) nötig, damit keine Beeinträchtigung der Leis-
tung stattfindet.
82
Pflanzenöl als Kraftstoff stellt im Vergleich zu Biodiesel noch ein Nischenprodukt dar. Als
Kraftstoffäquivalent ersetzt ein Liter Rapsöl ca. 0,96 Liter Dieselkraftstoff. Die Versorgungs-
infrastruktur ist allerdings nur wenig ausgeprägt und weist erst 250 öffentliche
Pflanzenöltankstellen in Deutschland auf. Das führt dazu, dass die meisten privaten Nutzer
das Öl in eigenen Vorratstanks lagern. Obwohl die Kraftstoffkosten deutlich unter denen von
Diesel liegen, rechnet sich das Fahren mit Pflanzenöl aufgrund der Umrüstkosten und der
häufigeren Ölwechsel, wegen der Verdünnung des Motorenöls, erst ab einer bestimmten
Fahrleistung (bei Pkws ab 100.000 km). Der Großteil des Kraftstoffs wird in Fuhrparks und
Fahrzeugflotten sowie in der Landwirtschaft eingesetzt.
83
4.3.4 Biomass-to-Liquid
Die auch als Sunfuel bekannten Biomass-to-Liquid-Kraftstoffe (BtL) sind eine relativ neue,
am Markt noch nicht verfügbare Entdeckung und gehören der zweiten Generation der Bio-
kraftstoffe an. Biomass-to-Liquid gehört zur Gruppe der synthetisch hergestellten Kraftstoffe
und zur Produktion können verschiedene Biorohstoffe genutzt werden. Die synthetische
Herstellung birgt den Vorteil, dass die Bestandteile des Biokraftstoffs genau auf die Anforde-
rungen moderner Motoren angepasst werden können und so mit einer Kraftstoffentwicklung
82
Vgl. Eder, Pflanzenöl als Kraftstoff, 2004, S. 13 ff.
83
Vgl. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Verbreitung, o.J.
Aktuelle Situation in Deutschland
27
auf die Weiterentwicklung in der Motorentechnik reagiert werden kann. Ein Liter BtL ersetzt
etwa 0,97 Liter Diesel.
84
Biomass-to-Liquid ist mit Gas-to-Liquid (GtL) verwandt, liefert aber die Neuerung, dass die
Herstellung auch auf einer biologischen Rohstoffbasis möglich ist. Anstelle von fossilem
Erdgas kann jede Form von Pflanzenmasse als Basis genutzt werden und ermöglicht so, im
Gegensatz zu GtL, eine CO
2
-neutrale Produktion.
85
Es muss lediglich beachtet werden, dass
die Rohstoffbasis einen Wassergehalt von maximal 50% nicht überschreitet.
86
Die BtL-
Kraftstoffe, spezifizierte Kohlenwasserstoffe, sind sehr reine Kraftstoffe mit hohem Energie-
gehalt und geringen schadstoffbildenden Bestandteilen. Aufgrund der Möglichkeit die
Kohlenwasserstoffe, die der Kraftstoff enthalten soll, bei der Produktion festzulegen, lassen
sich auch die Verbrennungseigenschaften des BtL im Voraus bestimmen. Mit Verwendung
dieser Designerkraftstoffe sind eine Optimierung des Verbrennungsprozesses und auch eine
Reduzierung der Schadstoffbildung möglich.
87
Bei der Herstellung von BtL-Kraftstoffen können verschiedenartige Rohstoffe genutzt werden
und so ist es möglich neben Stroh, Restholz und Bioabfällen auch eigens für die Kraftstoff-
erzeugung angebaute Energiepflanzen zu verwerten. Anders als bei herkömmlichen
Biokraftstoffen kann die gesamte Pflanze zur Energiegewinnung genutzt werden und nicht
nur einige Teile, wie z.B. die Saat. Schätzungen zufolge können aus einem Hektar landwirt-
schaftlicher Nutzfläche ca. 4.000 Liter BtL-Kraftstoff hergestellt werden
88
(siehe Kapitel
5.2.1.3). Matthias Rudloff, Business Development Manager bei Choren Industries GmbH,
geht davon aus, dass bis zum Jahr 2030 ein Marktanteil in Höhe von 20 bis 25% am gesam-
ten Kraftstoffmarkt erreicht werden kann.
89
Für die Herstellung von synthetischen Biokraftstoffen können verschiedene Wege gegangen
werden. Grundsätzlich stellt jedoch die Produktion eines hochwertigen Synthesegases einen
der zahlreichen Prozessschritte dar. Im Folgenden wird ein möglicher Produktionsprozess
eines BtL-Kraftstoffs dargestellt (Abbildung 12).
84
Vgl. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Kraftstoffeigenschaften, o.J.
85
Vgl. Puls, Alternative Antriebe und Kraftstoffe, 2006, S. 63.
86
Vgl. Rudloff, mdl., 2007.
87
Vgl. Puls, Alternative Antriebe und Kraftstoffe, 2006, S. 63.
88
Vgl. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Kraftstoffeigenschaften, o.J.
89
Vgl. Rudloff, mdl., 2007.
Aktuelle Situation in Deutschland
28
Abbildung 12: Der Herstellungsprozess von Biomass-to-Liquid
(Eigene Darstellung nach: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Herstellungsprozess BTL-Kraftstoff,
o.J.)
Im ersten Schritt, der Vergasung, findet die Umwandlung von Biomasse in ein Synthesegas
statt. Dies passiert unter Zuführung von Wärme, Druck und einem Vergasungsmittel, z.B.
Sauerstoff. Die Bestandteile des Synthesegases sind vor allem Wasserstoff (H
2
), Kohlen-
stoffmonoxid (CO) und Kohlenstoffdioxid (CO
2
).
Bei der darauf folgenden Gasreinigung werden die im Synthesegas befindlichen Schadkom-
ponenten entfernt. Die Abtrennung von Schwefel- und Stickstoffverbindungen und anderen
Komponenten verhindert eine Beschädigung der Katalysatoren im anschließenden Synthe-
severfahren. Das Synthesegas sollte ein Wasserstoff- und Kohlenstoffmonoxid-Verhältnis
von 2:1 besitzen. Da dies bei der Herstellung aus Biomasse nicht grundsätzlich gegeben ist,
wird der Wasserstoffanteil mit Hilfe des CO-Shifts erhöht. Das bedeutet, dass mit einer ho-
mogenen Wassergasreaktion, in der Wasser und Kohlenstoffmonoxid in Wasserstoff und
Kohlenstoffdioxid umgewandelt werden, das richtige Verhältnis im Synthesegas erreicht
wird. Das bei der Reaktion entstandene Kohlenstoffdioxid wird anschließend wieder abge-
trennt.
Im anschließenden Syntheseschritt gibt es zwei Verfahren, von denen die Fischer-Tropsch-
Synthese das bekanntere darstellt.
90
Das Fischer-Tropsch-Verfahren wurde von Hans Fi-
90
Vgl. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Herstellungsprozess BTL-Kraftstoff, o.J.
Der Biomass-to-Liquid-Herstellungsprozess
Rohstoffbereitstellung
Vergasung
Gasreinigung, CO-Shift
Synthese
Produktaufbereitung
Wasser, O
2
Wasser
H
2
Schlacke,
Asche
Staub, Stör-
stoffe CO
2
Nebenprodukte
Kraftstoff
Ende der Leseprobe aus 169 Seiten
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Details
- Arbeit zitieren
- , 2007, Erfolgsbedingungen und Entwicklungsperspektiven biogener Kraftstoffe in Deutschland, Hamburg, Bedey Media GmbH, https://www.diplom.de/document/225413
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