Aufkommende Bioökonomie-Sektoren in der Modellierung von Energiesystemen – Integrierte Systemanalyse von Elektrizität, Wärme, Straßenverkehr, Luftfahrt und Chemie: eine Fallstudie für die Niederlande

Zusammenfassung Mehrere Studien, die die Rolle der Bioenergie im Energiesystem bewertet haben, konzentrierten sich hauptsächlich auf Elektrizität, Wärme und Straßenverkehr. Sektoren, die wenig Alternativen zu Biomasse haben, nämlich die Luftfahrt und die chemische Industrie, werden jedoch zunehmend wichtig. Wir haben ein Bottom-up-Energiesystemmodell mit fossilen und bio-basierten Chemikalien sowie mit erneuerbaren Flugkraftstoffen erweitert, um den Einsatz von Biomasseumwandlungstechnologien in den Niederlanden bis 2030 zu bewerten. Das Modell umfasst detaillierte Kostenstrukturen und mittelfristige Entwicklungen für das Energiesystem mit detaillierten Kosten-Angebotskurven für Biomasse, erneuerbare Energietechnologien und CO₂-Abscheidung und -speicherung. Der Rahmen umfasst Mehrproduktprozesse wie Biorefinereien, um sektorenübergreifende Synergien zu adressieren. Um die Unsicherheit im technischen Fortschritt zu erfassen, werden Technologieentwicklungsszenarien verwendet, um kosteneffiziente Biomasse-Nutzungswege über die Zeit zu bewerten. Langsame technische Fortschritte (LowTech) führen zu Biomasseanwendungen für Heizung, Biokraftstoffen der ersten Generation aus hydriertem Öl und bio-basierten Chemikalien auf Basis von Fermentationssystemen der ersten Generation. Verbesserte Technologieentwicklung (HighTech) ermöglicht die Produktion von Biokraftstoffen der zweiten Generation, großen Mengen vielfältiger bio-basierter Chemikalien und erneuerbaren Flugkraftstoffen. Der erforderliche Biomassebedarf kann im Jahr 2030 zwischen 230 PJ (LowTech) und 300 PJ (HighTech) liegen, hauptsächlich aus importierten Ressourcen gedeckt. Beide Szenarien zeigen, dass unter den bestehenden Politiken die CO₂-Emissionen nur allmählich auf das Niveau von 1990 (140–145 Mt CO₂) gesenkt werden können. Weitere Szenarioanalysen werden empfohlen, um die Modellsensitivität sowie die notwendigen Voraussetzungen für zukünftige Biomasseumwandlungswege und robuste Richtungen zur erforderlichen Minderung der Treibhausgasemissionen zu bewerten. © 2018 Society of Chemical Industry und John Wiley & Sons, Ltd.