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Rolle der Bioenergie im Strom- und
Wärmemarkt bis 2050 unter Einbeziehung
des zukünftigen Gebäudebestandes
Markus Haller
IEWT 2019
Wien, 13.-15. Februar 2019

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Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050
Markus Haller | IEWT 2019 │ Wien, 14.02.2019
Übersicht
1. Motivation
2. Methodik
• Modell
• Rahmendaten
3. Ergebnisse
4. Schlussfolgerungen

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Motivation: Wohin mit der knappen Biomasse?
Vielfältige
Einsatzmöglichkeiten
• Wärme
• Strom
• Verkehr
• Stoffliche Nutzung
Begrenztes Potenzial
• Nutzbare Flächen
• Nachhaltigkeit
Sektorübergreifende Strategie für
optimalen Biomasse-Einsatz
● Fokus: Wärme- und Stromsektor
● Randbedingung: ambitionierter Klimaschutz
Fragestellungen:
● Kraft-Wärme-Kopplung oder reine
Wärmeerzeugung?
● Welchen Einfluss haben Sanierungsraten im
Wärmesektor?
● Intersektorale CO2-Allokation?
Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050
Markus Haller | IEWT 2019 │ Wien, 14.02.2019

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Modellierung
Stromsektor: PowerFlex
● Fundamentalmodell des
deutschen Stromsektors
● Berechnet kostenoptimalen
Einsatz von
‒ thermischen Kraftwerken,
‒ fluktuierenden Erneuerbaren
Energien,
‒ Speicher und Flexibilitätsoptionen
● Lineare Optimierung in stündlicher
Auflösung
● Keine Investitionsentscheidungen
Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050
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Wärmesektor: Building-STar
● Stock Exchange Modell des
deutschen Gebäudesektors
● Agentenbasierte Modellierung
(Kohorten à 50 Gebäude als
Agent)
● Auswahl von Heizanlagentypen
und Dämm-Optionen bei Neubau /
Sanierung auf Grund von
Entscheidungs-
wahrscheinlichkeiten
● Berechnet Wärmenachfrage und
Wärmeversorgungsmix

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Modellkopplung
2. Stromsektor: PowerFlex
Einsatzplanung für Kraftwerksbestand
1. Wärmesektor: Building-Star
Entwicklung des Gebäudebestands
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• CO2-Emissionen und
Biomassenachfrage im
Gebäudebestand
• Wärmenachfrage von Gebäuden,
in denen Heizanlagen
auszutauschen sind
• Ökonomisch optimierter
Wärmeerzeugungsmix
für Gebäude mit ausgetauschter
Heizanlage
• Sektorübergreifendes CO2-Budget
• Sektorübergreifendes Biomasse-Potenzial
3. Wärmesektor: Building-Star
Anpassung des Gebäudebestands

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Mögliche Interaktionen zwischen
Strom- und Wärmesektor
Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050
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Biogas-BHKW
Biomethan-Heizkessel
Wärmepumpe
Heizstab
Strom Wärme
(Gasförmige Biomasse)
Hackschnitzel-HKW
Holzheizung
(Feste Biomasse)
Umwelt-
wärme

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Szenarien
Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050
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Szenario CO2-
Minderungsziel
Biomasse-
Potenzial
Wärmenachfrage
Referenz
-80% bis 2050
(ggü.1990)
Hoch Hoch
Verstärkte
Gebäudedämmung
-80% bis 2050
(ggü.1990)
Hoch Niedrig
Naturschutz
-95% bis 2050
(ggü.1990)
Niedrig Niedrig

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Verfügbare Biomassepotenzial
(für Strom- und Wärmesektor)
Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050
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0
200
400
600
800
1.000
1.200
2010 2020 2030 2040 2050
Biomasse-Potenzial(PJ/a)
gesamt (Referenz)
fest (Referenz)
gasförmig (Referenz)
gesamt (Naturschutz)
fest (Naturschutz)
gasförmig (Naturschutz)
Referenz:
• Erschließungsgrad steigt
• Verbrauch im
Verkehrssektor steigt
Naturschutz:
• Keine Anbaubiomasse
• Noch höherer Verbrauch
im Verkehrssektor

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Ergebnisse:
Erzeugungsmix Wärme
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• Nachfrage sinkt
• Fossile werden ersetzt durch Power-to-Heat,
Solarthermie und Biomasse
• Einsatz Biomasse steigt an
• Nutzung vorwiegend in schlecht gedämmten
Gebäuden (z.B. Denkmalschutz, Klinkerfassaden)

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Ergebnisse:
Erzeugungsmix Wärme
Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050
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• Nachfrage sinkt weiter
• Mittelfristig: Wechsel
zu (teurer) gasförmiger
Biomasse
• Langfristig: fast
völligem Ausstieg aus
Biomassenutzung im
Wärmesektor

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Ergebnisse:
Erzeugungsmix Strom
Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050
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• Verdrängung von konventioneller Erzeugung durch
Erneuerbare
• Nachfrage steigt (Effizienz wird durch neue
Verbraucher überkompensiert)
• Anteil Biomasse auf niedrigem Niveau konstant

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Ergebnisse:
Erzeugungsmix Strom
Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050
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• Nachfrage steigt
weiter
• Anteil Biomasse
bleibt unverändert
• Biomasseanlagen
werden in niedriger
Auslastung flexibel
betrieben

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Ergebnisse:
Sektorale Aufteilung des CO2-Budgets
Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050
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0
50
100
150
200
250
300
350
400
2010 2020 2030 2040 2050
MiotCO2/Jahr
gesamt
Wärme
Strom
Wärme (verstärkte
Gebäudedämmung)
Strom (verstärkte
Gebäudedämmung)
Referenz:
• Anteil des Wärmesektors am
CO2-Budget steigt
Verstärkte Wärmedämmung:
• Emissionsminderungen im
Wärmesektor werden durch
Mehremissionen im Stromsektor
kompensiert

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Schlussfolgerungen
● Feste Biomasse im Wärmesektor weiterhin wichtig, vor allem als
Übergangstechnologie für schlecht gedämmte und unzureichend energetisch
sanierbare Gebäude.
● Bei stark eingeschränktem Biomassepotenzial (Nachhaltigkeitsanforderungen,
zunehmender Verbrauch im Verkehrssektor) wird die verbleibende Biomasse eher im
Stromsektor genutzt (Flexibilitätsbedarf bei hohen EE-Anteilen)
● Im Wärmesektor sind Energetische Sanierung und Effizienz sind die wichtigsten
Vermeidungsoptionen!
● Ohne entsprechende Maßnahmen führt eine Minderung der Emissionen im
Wärmesektor zu entsprechenden Mehremissionen im Stromsektor.
Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050
Markus Haller | IEWT 2019 │ Wien, 14.02.2019
Mehr Informationen im Projekt-Endbericht:
● Koch, Matthias; Hennenberg, Klaus; Hünecke, Katja;
Haller, Markus; Hesse, Tilman (2018): Rolle der
Bioenergie im Strom- und Wärmemarkt bis 2050 unter
Einbeziehung des zukünftigen Gebäudebestandes.
Öko-Institut e.V. Freiburg, Darmstadt (Link)

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Markus Haller
Senior Researcher
Öko-Institut e.V.
Geschäftsstelle Freiburg
Postfach 17 71
79017 Freiburg
Telefon: +49 761 45295-293
E-Mail: m.haller@oeko.de