Amt für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten (Kempten) B. Eng. Markus Baur

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1 Amt für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten (Kempten) B. Eng. Markus Baur

2 1. Besonderheit von Biomasse und Biogas 2. Wie sieht eine sinnvolle Planung aus? 3. Potenzielle Standorte im Landkreis 4. Absorptionskälte 5. Wirtschaftlichkeit und Förderung 6. Praxisbeispiel Sellthüren und Woringen 7. Diskussion und Fragen

3 Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) gleichzeitig Umwandlung eingesetzter Energie in elektrische oder mechanische Energie und nutzbare Wärme in einem thermodynamischen Prozess Blockheizkraftwerk (BHKW) VDI 2067: BHKW sind kleine Heizkraftwerke, die in Kraft-Wärme-Kopplung Strom und nutzbare Wärme gleichzeitig erzeugen Chemische Energie Thermische Energie Mechanische Energie Elektrische Energie

4 Wirkungsgrad ȃ = Nutzen Aufwand Aufwand 100 Brennstoff (Biogas, Holzgas) (HEL, Gas, usw.) BHKW 35 Strom 45 Wärme Nutzen? 20 Verlust ȃel = 35/100 = 35% ȃth = 45/100 = 45% ȃges = 80/100 = 80%

5 Kurztext Fol ie 5

6 Silage Saisonale Energiespeicherung über NawaRo Sicherstellung des Energie-mehr-Verbrauchs im Winter Gasproduktion Sinnvollerweise Hof- und Flächennah für kurze Substratwege Verlustarmer Energietransport über Mikrogasleitung Gassack Tägliche Zwischenspeicherung speicherung des Brennstoffs Erneuerbare Energietechnik für Lastfolgebetrieb KWK Hohe Gesamtwirkungsgrade durch Kraft-Wärme-Kopplung Setzt Wärmeabnehmer voraus

7 = Nachfrage Angebot Am Anfang war nichts!!! Speichertechnik steuerbare erneuerbare Energien Speicherwasserkraftwerk, Biogas, volatile erneuerbare Energien Sonnenenergie, Windenergie

8 Strahlungs energie el. Strom

9 Liefert Spitzenstrom (Lastfolgebetreib 8/24) Gasertrag kann über Substrat variiert werden Hohe Gesamtwirkungsgrade im KWK Betrieb Thermische Speichermöglichkeit in Gärbehältern Negativer Lastfolgebetrieb über Wärmepumpe

10 Lastfolgebetrieb (8/24) Ausreichend Gasspeicher vorhalten (ca. 16 h) BHKW überdimensionieren ( dreifache Leistung) Wärmeverluste Vermeiden Behälterdämmung Wärmerückgewinnung vergorenes Substrat Erschließen von Wärme- und Kälteabnehmern Fernwärmeleitung oder besser Satelliten BHKW mit Mikrogasnetz, Absorptionskälte Jahresbedingte Substratvariation Siloanlage als saisonalen Energiespeicher ansehen Lastspitzen über BHKW mit Erdgas abdecken

11 1. Ressourcenpotenzial wie Gülle, Mist und NawaRo -Vorkommen mit räumlichem Bezug analysieren 2. Interessante Wärme-oder Kälteverbraucher in räumlicher Nähe ausfindig machen (Umfrage) 3. Gaserzeugungsstandort für kurze Wege wählen 4. BHKW Standort nahe Wärmeverbraucher suchen 5. Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit prüfen 6. Relevante Lieferanten und Verbraucher informieren 7. Interesse der beteiligten Personen abfragen um richtige Wahl bezüglich Geschäftsform zu treffen (Gemeinschaftsprojekt Einzelner Betreiber) 8. Detail- und Eingabeplanung

12

13 L 1 L 2 Gaserzeugung Gaserzeugung L 3 L 4 BHKW Wärmeverbraucher

14 Mikrogasnetz L 1 L 2 L 3 L 4 L 5 L 6 Ferment er Endlager Flurstücke Ausbringung: Weg der Gülle mit Energienutzung: Ausgangssituation: KWK Anlage Hohe Erfassung Schlagkraft der Gülle über beim Landwirt Landwirte die zu Einheiten verbesserte Energetische Technik Verwertung über Fermenter mit etwa 300 GV gebündelt Verrohrung Dadurch auch der Gülle geringere werden können Nährstoffverluste Zeit- und Energie- einsparen Energiesparende Ausbringung über Gülleverschlauchung Zwischenspeicherung Weg der Gülle ohne Energienutzung: im Endlager: Gemeinschaftliches Vom Landwirt direkt auf s Feld Gasdichtes Endlager Reduzierung der Baukosten Stromnetz Flächennahe Wärmenetz Lagerung

15 3. Untersuchungsergebnisse

16

17 Im Vergleich zur Kompressionskältemaschine, die ausschließlich mit mechanischer (elektrischer) Energie angetrieben wird, kann die Sorptionskältemaschine im Wesentlichen mit thermischer Energie betrieben werden. Somit kann überschüssige Abwärme des BHKW s zu Kälte gewandelt werden. Nur noch geringer Anteil an Strom (ca.3% der Kälteleistung) für Sorptionskälteprozess nötig.

18 Wirtschaftlichkeit abhängig von Investitionskosten Substratkosten Kurze Transportwege, kurze Trassenlängen Möglichst ganzjährige Wärmeverwertung Flexibler stromgeführter Anlagenbetrieb Förderung Stromvergütung über EEG gefördert Wärmenetze über KfW und Bafa förderfähig, wenn soll Kriterien erfüllt. Pufferspeicher über KFW und Bafa förderfähig

19 Bemessungs-leistung bis Grundvergütung: 150 kw 14,30 14,01 13,73 13, kw 12,30 12,05 11,81 11, kw 11,00 10,78 10,56 10, kw 6,00 5,88 5,76 5,65 75 kw Gülleanlage 25,00 24,50 24,01 23,53 Einsatzstoffvergütung Kl. I 500 kw 6,00 6,00 6,00 6, kw 5,00 5,00 5,00 5, kw 4,00 4,00 4,00 4,00 über ,50 2,50 2,50 2,50 Einsatzstoffvergütung Kl. II 5000 kw 8,00 8,00 8,00 8,00 Gülle (3,9,11,15) 500 kw 8,00 8,00 8,00 8, kw 6,00 6,00 6,00 6,00 Bemessungsleistung der Anlage 250 kw => Erzielte Grundvergütung 12,97 Ct/kWh => Vergütung Klasse I zu: 10% vergütet mit 6,00 = 0,60 Ct/kWh => Vergütung Klasse II zu: 90% vergütet mit 8,00 = 7,20 Ct/kWh Anlage mit 250 kw Bemessungsleistung und 90 Massenprozent erzielter durchschnittlicher Strompreis: 20,77 Gülle erzielt einen Strompreis im Jahr 2014 von 20,77 Ct/kWh

20 Cent / kwh Ziel 2050 Wasserkraft 12,57 8,47 8% Windkraft Photovoltaik Biomasse (flex) 9,28 11,76 13,13 7,91 21,04 50% 30% 12% 8,85Ct/kWh ηspeicher = 80% 7,08 Ct/kWh Speichervolumen EEG Vergütung (500kW zum ) Speichervolumen

21 Eigenständigkeit Kurze Wege kw sehr teuer Thermische Mindestgröße Evtl. Zusatzheizung Doppelter X facher Aufwand Arbeit Gutachten Bau Wartung/Reparatur Einzelanlagen Evtl. Transport TBC => Hygienisieren ~ Halbierung Investition Geringere Anlagenverluste Besserer Wirkungsgrad Innovative Technik lohnt sich durch verbesserten Nutzen Gasspeicher 8/24 BHKW 8/24 Wärmerückgewinnung Gemeinschaftsanlage

22 Anlagen mit 40 % Gülle (entspricht 9,66 % ESK II) und 35 % Wärmenutzung Gewinn nach EEG 2009 Gewinn nach EEG kw el 75 kw el 100 kw el 150 kw el 200 kw el 250 kw el 300 kw el Anschaffungskosten [ /kw [ el el ] Gewinn [Tsd. /Jahr] /kwel /kwel /kwel /kwel /kwel /kwel /kwel /kwel /kwel /kwel /kwel /kwel /kwel /kwel Quelle: Keymer LfL

23 Satelliten BHKW mit Wärmenetzanschluss Gaserzeugung an der Hofstelle

24 Zwei Landwirtschaftliche Betriebe mit einzelner Gasproduktion Wärmeleitung Gemeinschaftliches BHKW

25 B. Eng. Markus Baur Amt für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten (Kempten)

26 1 ha Silomais liefert ~ m³ Biogas/Jahr 1 Kuh liefert ~ 500 m³ Biogas/Jahr Faustzahlen 1ha Silomais = 20 Kühe 1ha gutes Grünland = ca. 14 Kühe

27 kw Elektrischer Vergleich mit kw kw kw kw kw Tagesstunden max. Wert kw AÜW Netz min. Wert kw AÜW Netz

28 450 kw Leistungen vor Jahresdauerlinien 4500 m³ 400 kw 4000 m³ 350 kw 3500 m³ 300 kw 3000 m³ 250 kw 2500 m³ 200 kw 2000 m³ 150 kw 1500 m³ 100 kw 1000 m³ 50 kw 500 m³ kw Kalenderwochen AÜW 2010 JDL Schule el. Leistung normal th. Leistung noraml o. WR th. Leistung normal m. WR el. Leistung mit WP 0 m³

29 Leistungen vor Jahresdauerlinien 60 kw 1200 m³ 50 kw 40 kw 30 kw Anlage ~ 1000 m³ 800 m³ 30 kw 600 m³ 20 kw 400 m³ 10 kw 200 m³ kw Kalenderwochen AÜW 2010 JDL Schule el. Leistung normal th. Leistung noraml o. WR th. Leistung normal m. WR el. Leistung mit WP 0 m³

30 und Energiewirt

31 Sammelgrub e Gülleleitung Kanal Güllegrub e Landwirt. Betrieb 1

32 Sammelgrub e Gülleleitung Kanal Güllegrub e Landwirt. Betrieb 1

33 Sammelgrub e Gülleleitung Kanal Güllegrub e Landwirt. Betrieb 1 Wärmeverbraucher

34 Sammelgrub e Gülleleitung Kanal An Misch Beh. Güllegrub e Landwirt. Betrieb 1 Wärmeverbraucher

35 Sammelgrub e Gülleleitung Kanal An Misch Beh. Güllegrub e WP Landwirt. Betrieb 1 Wärmeverbraucher

36 Sammelgrub e Gülleleitung Kanal An Misch Beh. Güllegrub e WP Landwirt. Betrieb 1 Wärmeverbraucher

37 Sammelgrub e Gülleleitung Kanal An Misch Beh. Güllegrub e WP Landwirt. Betrieb 1 Wärmeverbraucher

38 Sammelgrub e Gülleleitung Kanal An Misch Beh. Güllegrub e WP Landwirt. Betrieb 1 Wärmeverbraucher Sorptions- Kältemas.

39 Sammelgrub e Gülleleitung Kanal An Misch Beh. Güllegrub e WP Landwirt. Betrieb 1 Wärmeverbraucher Sorptions- Kältemas.

40 Sammelgrub e Gülleleitung Kanal An Misch Beh. Güllegrub e WP Landwirt. Betrieb 1 Wärmeverbraucher Sorptions- Kältemas.

41 Beispiel BHKW Leistung (8760 Volllaststunden) 153 kw Güllemenge 500 GV Gülleanteil 90 % Behältervolumen Warmer Bereich 4200 m³ U-Wert Fermenter ohne Technik 0,25 W / m² K Mindestverweilzeit Warmer Bereich 102 d Elektrische Leistungsvariation 72 kw bis 235 kw > F. 3,26 Thermische Leistungsvariation 50 kw bis 284 kw > F. 5,68 Substrat Einsatzzeit Input Input Jahr Rindergülle Ganzjährig 30 t/d t Grassilage KW t/d 912 t Feuchtmais KW t/d 358 t

42 9% der elektrischen Energie des BHKW eingesetzt in Wärmerückgewinnung Negativer Lastfolgebetrieb gut möglich 45% mehr thermische Energie der nutzen Bedarfsgerächte Wärmelieferung und gute Speichermöglichkeit Biogasanlage zu

43 Quelle: ENNI Energie & Umwelt Niederrhein Quelle: Kompetenzzentrum Quelle: Econitor GmbH

44 450 Leistungen vor Jahresdauerlinie JDL Schule 5000 m³ 400 el. Leistung normal 4500 m³ th. Leistung noraml o. WR th. Leistung normal m. WR el. Leistung 4000 m³ 3500 m³ Leistung [kw] th. Leistung 3000 m³ 2500 m³ 2000 m³ m³ m³ m³ 0 0 m³ Kalenderwochen

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