Biokraftstoffe Lima 2008 V2

‚Biokraftstoffe – Markt, Technologie und
aktueller Stand der politischen Diskussion‘

Dipl.-Bw. Dirk Volkmann

Lima, 11 de noviembre 2008

Volkmann Consult – Corporate Advisors, Dusseldorf – Alemania, www.volkmann-consult.de

Volkmann Consult
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Kraftstoffverbrauch in Deutschland 2006
2006 wurden in Deutschland 54.6 Mio. t Kraftstoff verbraucht, davon stammen fast 6%
aus Erneuerbaren Ressourcen – größtenteils Biodiesel

Source: BMELV

Ihr Kontakt: Dirk Volkmann – dirk at volkmann-consult.de

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Kraftstoffverbrauch in Deutschland bis 2020

28,6

15,6

Quelle: Mineralölwirtschaftsverband, Prognose 2007


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Rohstoffe für Biokraftstoffe in Deutschland
Bio- Bio- Wasser-
Pflanzenöl Biodiesel DME BTL
Methan Ethanol stoff

Rapssaat X X X X X X
Sonnen-
blumen
X X X X X X

Korn X X X X X

Stroh X X X X

Mais X X X X X

Kartoffel X X X X X
Zucker-
X X X X X
rübe

Holz X X X X
versch.
Biomasse
X X X X

DME = Dimetylether, BTL = Biomass-To-Liquid


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Ihr Kontakt: Dirk Volkmann – dirk at volkmann-consult.de 5

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Eigenschaften
Biodiesel
Rapsöl (und andere nichttrocknende
•  Rohstoff:
Pflanzenöle)

•  Jahresertrag je ha: 1,300 - 1,520 l/ha/a

•  Kraftstoffäquivalent: 1 Liter Biodiesel ersetzt ca. 0.91 liter of Diesel

•  Marktpreis
0.95 – 1.05 EUR/liter
(abhängig vom Rohstoff):

•  CO2-Reduktion
ca. 70 % (bezogen auf das Diesel-Äquivalent )
(abhängig vom Rohstoff):

Reiner Biodiesel nur mit Freigabe des
•  Technische Hinweise: Herstellers; Beimischung bis 5% ohne
Anpassung des Motors


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Biodiesel-Spezifikation (Rapsöl im Vergleich zu Tierfett)
DIN EN 14214 Einfluss
Eigenschaften Einheit RME AME
min. max. Rohstoff Prozess

Ester-Anteil % (m/m) 96,5 99,5 95,9  

Dichte bei 15° C Kg/m3 860 900 883,9 876,6 

Viskosität bei 40° C mm²/s 3,5 5 4,5 4,54  

Fllammpunkt °C 120 - > 127 168 

Schwefelanteil mg/kg - 10 < 10 20,4  

Cetanzahl 51 55,2 54,5 

Gesamtverschmutzung mg/kg - 24 < 20 7  

Oxidationsstabilität, 110° C h 6 - 8 11,7 

Acid No. mg KOH/g 0,5 0,26 0,395 

Jodzahl gr /100gr 120 < 120 64 

Anteil Linolsäure % (m/m) 12 < 12 1,3 

Stockpunkt °C 0 - 13 8 

RME – Rape seed methyl ether; AME – animal fat methyl ether


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Eigenschaften verschiedener Pflanzenöle
Kin.
Dichte Heizwert Viskosität Cetan- Stockpunkt Flammpunkt Jodzahl [g/
Pflanzenöl (15°C) [kg/
MJ/kg (20°C) zahl (°C) (°C) 100g]
dm3]
[mm2/s]

Rapsöl 0.92 37.6 72.3 40 0 bis -3 317 94 bis 113

Sonnenblumenöl 0.93 37.1 68.9 36 - 16 bis -18 316 118 bis 144

Sojaöl 0.93 37.1 63.5 39 -8 bis -18 350 114 bis 138

Leinöl 0.93 37.0 51.0 52 -18 bis -27 - 169 bis 192

Olivenöl 0.92 37.8 83.8 37 -5 bis -9 - 76 bis 90

Baumwollsaatöl 0.93 36.8 89.4 41 -6 bis -14 320 90 bis 117

Jatropha 0.91 37.0 71.0 51 - 340 103

Kokosöl (-fett) 0.87 35.3 21.7 - 14 bis 25 - 7 bis 10

Palmöl (-butter) 0.92 37.0 29.4 42 27 bis 43 267 34 bis 61

Palmkernöl (-fett) - 35.5 21.5 - 20 bis 24 - 14 bis 22


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Prinzip der RME-Produktion (diskontinuierlicher Prozess)
Rapsöl (90%) Um den notwendigen Grad der
Umesterung von 98% zu erreichen
Methanol wird Methanol für die
(10%)
Katalysator Umesterung Gleichgewichtsshiftreaktion zugefügt.
(KOH) Für Prozessstart und –beschleu-
nigung wird Kaliumhydroxid (KOH)
Abtrennung
als Katalysator zugegeben.
Methylester Glyzerin-
phase
Dann wird Glyzerin, das in RME
Glyzerin, unlöslich ist, abgezogen und
Reinigung / Reinigung /
Destillation
Seife etc.
Destillation
H 2O
H2SO4
aufbereitet, der Katalysator entfernt
und der Metahnolüberschuss
destilliert.
RME Methanol Glyzerin Kaliumsulfat
Der Glyzerin- und Methanolanteil
(K2SO4 definieren die Qualität des
Fertigproduktes.

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Biodieselproduktionskapazitäten in Deutschland in Tsd. t

10% !

2008
Quelle: VDB Biokraftstoffverband


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Eigenschaften
Bio-Ethanol
•  Rohstoff: Getreide, Zucker, (Holz, Stroh)

•  Jahresertrag je ha: 2,500 l/ha

•  Kraftstoffäquivalent: 1 Liter Bio-Ethanol ersetzt ca. 0.66 Liter Benzin

•  Marktpreis: 0.60 EUR/liter

•  CO2-Reduktion: 30 - 70 % (im Verhältnis zum Benzinäquivalent)

Beimischung von bis zu 5% ohne Anpassung
•  Technische Hinweise:
der Motorsteuerung


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Bio-Ethanol Prozess (Grobschema)
Biomasse
(z.B. Korn, Mais, Zuckerrübe, Zuckerrohretc.)

Wasser
Verarbeitung zu Maische
(Mahlen, Kochen, Fermentation, Verzuckerung)
Enzyme

Hefe Fermentation

Destillation Schlempe

Dehydrierung Tierfutter

Bio-Ethanol
(Reinheit > 99%)


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Bioethanol-Markt – weltweite Produktion 2006

Data Ihr Kontakt: industryVolkmann2007
sources: Ethanol Dirk outlook RFA, – dirk at volkmann-consult.de

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Beimischverordnungen für Ethanol und Methanol in den 30er Jahren
Verbrauch an
Bei- Zusammensetzung des Gesamt-
Gesetzliche Regelung für den Handels- Treibstoff-
Nr. Land mischungs- spiritus- oder Spiritus-
Beimischungszwang name spiritus
zwang methanolhaltigen Treibstoffes erzeugung
exkl. Methanol
440 hl 165 000 hl
1 Belgien nein — — —
(1932) (1934)
474 600 hl
(1935)
2 Brasilien ja Gesetz vom 1.4.1931 10% Zusatz — —
1 000 000 hl
(1936)
75-70% Bzn., 25-30% A.
3 Bulgarien nein Finanzgesetz 1930/1931 — — —
97-95% Bzn., 3-5% A.
4 Chile ja Gesetz vom 28.9.1933 Alkoholzusatzmenge 6,25% — — —
5 Cuba nein — 37% Bzn., 3% Bzl., 60% A. Mofuco — —
6 Dänemark nein Spiritusmonopol 75% Bzn., 25% A. — — —
89% Bzn., 11% A.
Spiritusmonopol
79% Bzn., 10% Bzl., 11% A. Aral, Motorin
Gesetze vom Juli 1930,
58% Bzn., 38,5% Bzl.(10% M. Olexin
September 2 203 775 hl 3 583 000 hl
7 Deutschland ja enthaltend), 3-4% A. Dynamin
1931, August 1932, August 1935 (1934/1935) (1934)
58% Bzn., 35% Bzl. Mit 10% Esso
1.1.1936, 6.5.1936, 9.7.1936,
M., 3-4% A. neben 3,5 bis 5% Monopolin
11.7.1936
M.
Cleveland
Discol
80 000 hl 1 120 000 hl
8 England nein — 70% Bzn., 15% Bzl., 15% A. British-
(1934) (1934)
Alcohol-
Blend
9 Ecuador ja vom 6.12.1933 80% Bzn., 20% A. — — —

Quelle: Fabrikation von absolutem Alkohol zwecks Verwendung als Zusatzmittel zu Motortreibstoffen, Halle(Saale) 1937


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Biomassenutzung Kraftstoffe - Biogas

  Erste Anlagen werden derzeit in Deutschland konzipiert.
  Die deutsche Gaswirtschaft hat sich dazu verpflichtet, dass zukünftig 10 % des im
Verkehrssektor abgesetzen Gases aus Biomasse kommt.


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Biokraftstoffe der 2. Generation:

•  Choren Industries, D BTL
•  FZK / Lurgi, D

•  Abengoa, Spanien
•  Arkanol, Japan & USA
•  SunOpta, Kanada
•  American Process, USA
•  Alico, USA
•  BAFF, Schweden Zuckergewinnung aus lignocellulosehaltige
•  Globex, USA Biomassen
•  Blue Fire Ethanol, USA
•  IOGEN, Kanada
•  Sekab, Schweden
•  Green Sugar, D
•  St. Petersburg Forestry
Institute, Russland


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Dritte Generation

• Ökostrom aus erneuerbaren Energiequellen, vor allem aus Solar- und
Windenergie zum Betrieb von Elektroautos

• alternativ bietet sich der Energieträger Wasserstoff an, der im Fahrzeug
über eine Brennstoffzelle im Strom umgewandelt wird und die
Elektromotoren antreibt

• Vorteil:
die Flächeneffizienz von Wind- und Solarenergie ist um ein Vielfaches
höher als die aller Biokraftstoffe der Ersten und Zweiten Generation

• die Experten halten es für durchaus wahrscheinlich, dass in den nächsten
zwanzig Jahren das mit erneuerbaren Strom betriebene Elektroauto die
Mobilität weltweit revolutionieren wird


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Eigenschaften
BTL
•  Rohstoff: Energiepflanzen und Holz

•  Jahresertrag je ha: ca. 4,050 l/ha

1 Liter BTL (Synfuel/Sunfuel) ersetzt ca. 0.93
•  Kraftstoffäquivalent:
Liter Diesel

•  Marktpreis: n.a. (vorläufige Berechnungen zeigen einen Bereich zwischen 0.70
und 1.10 EUR/l)

•  CO2-Reduktion: > 90 % (Kalkulation)

kann sowohl pur oder als Beimischung ohne
•  Technische Hinweise: Anpassung der Motorsteuerung verwendet
werden


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Biomasse Prozesse - BTL Schema
Diesel
Thermische Fischer- FT Benzin
Hydrocracking
Vergasung Tropsch Wachs Isomerisierung Kerosin
Synthese LPG
Petrochemie
Synthese-
gas Wasserstoff
H2 + CO DME
Methanol-
Olefine
synthese
Benzin
GuD- Strom-
Kraftwerk erzeugung


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Ausblick
BtL Kraftstoff
Bioethanol und BtL Kraftstoffproduktion

Kraftstoff aus Bioethanol
Bioethanol (Lignozellulose)
Bioethanol (Stärke und Zucker)
weltweit in Mio. to/Jahr

Quelle: Nexant, 2006


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Energieverbrauch (‚well to wheel‘) alternativer Antriebsarten
(Energieerzeugung, Transport und Verbrauch insg.)

Elektro-Pkw, Li-Ionen-Batterie, Strom Liter Kraftstoff/100 km
aus Windkraft 2,2 (0) (CO2/km)
Benzin-Hybrid, Direkteinspritzung
5,8 (141)
Elektro-Pkw, Li-Ionen-Batterie, Strom
aus EU-Mix * 6,0 (87)
Diesel, Direkteinspritzung mit
Partikelfilter 6,4 (156)
Pkw, Erdgas-/Benzinantrieb
7,0 (135)
5% Ethanol aus Zuckerrüben/ Benzin,
Direkteinspritzung 7,2 (160)
Synthetischer Diesel aus Plantagenholz,
Direkteinspritzung 11,7 (14)
Biodiesel aus Raps, Direkteinspritzung
11,7 (83)
* Mischung aus in den 15 EU-Ländern durchschnittlich verwendeten Energiequellen (Atomstrom, Kohle, Gas, Öl. Erneuerbare Energien)


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Die politische Diskussion:

  ‚mit der Bioenergie wird das Brot teurer‘
  ‚Energiepflanzen nehmen der Landwirtschaft die
Fläche weg‘
  ‚unser Biodiesel zerstört den Regenwald‘
  ‚für Bioenergie müssen Menschen in den
Entwicklungsländern hungern‘
  ‚Biogas stinkt‘
  ‚Biodiesel verursacht mehr CO2 als er einspart‘
  ‚Bioenergie verursacht Monokulturen‘


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Anteil Biokraftstoffe im globalen Kraftstoffmarkt 1980-2005.

Quelle: Jahrbuch EE 2007


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Entwicklung der Weizenpreise in Deutschland seit 2006


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AUSBLICK
  Wirtschaftlichkeit
Höhere Erzeugungskosten im Vergleich zu den klassischen
 
Kraftstoffen
  Subventionen & Zusatzeinkommen von Nebenprodukten
notwendig
  Umwelt
  geringere Treibhausgas-Emissionen, (abhängig vom Produktionskonzept)

  geringer Einfluss auf die lokale Luftverschnutzung

  Energiesicherheit
  Ja, aber eingeschränkt durch die Verfügbarkeit von Agrarflächen

  Hoher Energieverbrauch

  Technologie
  kommerziell verfügbar 1. Gen., F&E Bedarf für 2. Generation

  F&E für Kostenverbesserungen & neue Rohstoffe (BTL)


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Vielen Dank
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Joachimstrasse 24
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Tel.: +49 172 – 24 23 240
Fax: +49 30 – 263 917 303 219
info at volkmann-consult.de
www.volkmann-consult.de

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