Biokraftstoffe der ersten und zweiten Generation

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. Darüber hinaus rufen die bei der Abnahme fossiler Ressourcen 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. Im Rahmen dieser Studie wird der Einsatz von Biokraftstoffen der ersten und zweiten Generation als Ersatz für Diesel- und Ottokraftstoffe sowohl aus umwelt- wie auch aus innovationsökonomischer Sicht analysiert. Während biogene Kraftstoffe der ersten Generation weitestgehend in den Markt eingeführt sind und zu deren Erzeugung spezifische Biomasse und Anbaupflanzen benötigt werden, befindet sich die Produktion von Biokraftstoffen der zweiten Generation noch in der Entwicklungsphase. Vielversprechende Technologien sollen es ermöglichen, bei der Herstellung die Rohstoffbasis organischer Energieträger auch auf die anfallenden Rest- und Abfallstoffe zu erweitern. Auf diese Weise soll die Nutzung von Biomasse wesentlich effizienter gemacht werden. Anhand zahlreicher Graphiken und Tabellen veranschaulicht Tobias Bühler die möglichen Vor- und Nachteile bestehender und zukunftsfähiger Optionen.

1;Inhaltsverzeichnis;5 2;Abbildungsverzeichnis;8 3;Tabellenverzeichnis;9 4;Abkürzungsverzeichnis;10 5;1. Einleitung;12 5.1;1.1. Ausgangslage;13 5.2;1.2. Zielsetzung;14 5.3;1.3. Vorgehensweise;14 6;2. Thematische Abgrenzung;16 6.1;2.1. Räumliche Abgrenzung;16 6.2;2.2. Abgrenzung hinsichtlich der Nutzung;16 7;3. Erneuerbare Energien;18 7.1;3.1. Nachhaltigkeit;18 7.2;3.2. Primärenergieverbrauch in Deutschland;19 7.3;3.3. Biokraftstoffe unter den erneuerbaren Energien;20 8;4. Definitionen;22 8.1;4.1. Energieträger;22 8.2;4.2. Biomasse;22 8.3;4.3. Kraftstoffe;23 8.4;4.4. Biokraftstoffe;23 8.4.1;4.4.1. Erste Generation;23 8.4.2;4.4.2. Zweite Generation;24 9;5. Gründe für die Bereitstellung von Biokraftstoffen;26 9.1;5.1. Versorgungssicherheit;26 9.2;5.2. Klimaschutz;29 9.3;5.3. Nachhaltige Energiebereitstellung;30 10;6. Biomassepotential;34 10.1;6.1. Nutzungsmöglichkeiten;34 10.2;6.2. Entwicklung der Anbauflächen;36 11;7. Politische und rechtliche Rahmenbedingungen;38 11.1;7.1. Europäische Gesetzgebung;38 11.2;7.2. Nationale Gesetzgebung;39 11.2.1;7.2.1. Energiesteuergesetz;39 11.2.2;7.2.2. Biokraftstoffquotengesetz;40 11.2.3;7.2.3. Zertifizierung von Biokraftstoffen;41 12;8. Profile ausgewählter Biokraftstoffe;44 12.1;8.1. Pflanzenöl;44 12.2;8.2. Biodiesel;46 12.3;8.3. Bioethanol aus Zucker und Stärke;50 12.4;8.4. Biogas/Biomethan;52 12.5;8.5. Ethanol aus Zellulose;54 12.6;8.6. Synthetische Biokraftstoffe;55 12.7;8.7. Wasserstoff aus Biomasse;58 13;9. Umweltökonomische Potentialanalyse;62 13.1;9.1. Relevante Vergleichs- und Bewertungskriterien;62 13.1.1;9.1.1. Bruttokraftstoffertrag/Flächenproduktivität;62 13.1.2;9.1.2. Nettoenergieertrag;64 13.1.3;9.1.3. Erzeugungspotential;67 13.1.4;9.1.4. Produktionskosten;71 13.1.5;9.1.5. Wettbewerbsfähigkeit;74 13.1.6;9.1.6. Treibhausgasemissionen;77 13.1.7;9.1.7. Kosten der Treibhausgasvermeidung;79 13.2;9.2. Gesamtwirtschaftliche Effekte der Biokraftstoffproduktion in Deutschland;81 13.2.1;9.2.1. Einkommens- und Beschäftigungseffe
kte;81 13.2.2;9.2.2. Flächenkonkurrenz;83 13.2.3;9.2.3. Flächenbindung und Rohstoffbedarf;86 13.2.4;9.2.4. Steuerausfall durch die Biokraftstoffverwendung;87 14;10. Innovationsökonomische Potentialanalyse;90 14.1;10.1. Begriffserklärung Innovation;90 14.2;10.2. Technologiepolitik in Deutschland;92 14.3;10.3. Stand der Technik;93 14.3.1;10.3.1. Bioliq-Prozess des Forschungszentrums Karlsruhe;93 14.3.2;10.3.2. SunFuel der Firma Choren Industries GmbH;95 14.3.3;10.3.3. EcoEthanol der Iogen Corporation;98 14.3.4;10.3.4. Wasserstoff & Brennstoffzellen;100 14.4;10.4. Patentschutz;102 15;11. Kritische Würdigung;104 16;12. Fazit;106 17;Literaturverzeichnis;108