Wirtschaftlichkeit von Holzgasanlagen

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1 Wirtschaftlichkeit von Holzgasanlagen Heizwerke Betreibertag

2 Inhalte Anforderungen und Einsatzbereiche Technologie der Holzvergasung Wirtschaftlichkeit von Holzvergaseranlagen Grundsätzliche Überlegungen KWK-Projekt 2

3 Anforderungen an Biomasse KWK- Anlagen Hohe Automatisierung Weitgehend störungsfreier Betrieb Geringe Wartungskosten Hoher elektrischer Wirkungsgrad Langlebige Technik Entsprechende Gewährleistungen des Herstellers 3

4 Einsatzbereiche von Biomasse- KWK- Anlagen Grundvoraussetzung: Ganzjähriger Wärmebedarf -> KWK- Anlagen rechnen sich nur bei hoher Auslastung (hohe Investitionskosten, Wärmeerlöse) Ideale Einsatzgebiete: Biomasse- Nahwärmeanlagen Gewerbliche Wärmeverbraucher (Prozesswärme) 4

5 Technologieauswahl und Dimensionierung Beispiel: Biomasseanlage 2000 kw, Holzvergaser 150 kw el /320 kw th Wärmeerzeugung in MWh Wärmebedarf MWh Holzvergaser MWh Biomassekessel MWh

6 6

7 Technologien 7

8 Holzvergasung 8

9 Renaissance der Holzvergaser? Ende 19. Jahrhundert: Beginn der Holzvergasung in Stationärmotoren 30er bis 50er Jahre: Holz als Kraftstoff für PKW, LKW, Traktoren, Eisenbahn Anfang 21. Jahrhundert: Kommt der Boom bei Biomasse- Kraft- Wärme- Kopplung? 9

10 Kennzahlen Leistungsklasse 15 bis mehrere 100 kw Elektrischer Wirkungsgrad 23 bis 30% Thermischer Wirkungsgrad 50 bis 60% Investitionskosten 4000 bis 7500 pro kw el. 10

11 Festbett-Gleichstromvergaser Funktionsprinzip 11

12 Holzgasanlage Funktionsprinzip Das Gas durchläuft Reinigungsstufen, wo Staub, das restliche Teer und Feuchtigkeit abgeschieden werden. Gleichzeitig wird es auf ca. 50 C abgekühlt, um eine bessere Energiedichte zu erreichen In einem Blockheizkraftwerk wird das Gas verstromt, die Hitze aus Abgas und Kühler wird ausgekoppelt. 12

13 Bauteile: Zyklonabscheider Der Zyklonabscheider trennt durch Fliehkraft Aschepartikel aus dem Gasstrom. Feinstpartikel bleiben jedoch im Holzgas, diese müssen über Filter abgeschieden werden 13

14 Bauteile: Wärmetauscher Der Wärmetauscher kühlt das Holzgas (ca. 600 C auf unter 100 C ab. Bildquelle: Liebler Behälter- und Anlagenbau Meist kommen Doppelrohr- Wärmetauscher zum Einsatz. Die Hitze des Holzgases wird auf ein flüssiges Medium (Kühlwasser) übertragen und kann genutzt (ausgekoppelt) werden 14

15 Bauteile: Gasreinigung Gaswäscher Auswaschen der schlechten Begleitstoffe mit Wasser oder Methylester Heißgasfiler Gewebefilter zum Filtern von Stäuben und Teeren Bildquelle: VUM Verfahrenstechnik 15 Bildquelle: MeliCon Bildquelle: Herding Filtertechnik

16 Bauteile: Blockheizkraftwerk Im BHKW wird das Holzgas zu Strom und Wärme umgewandelt. Die Wärme aus Abgasstrom Motorkühlung wird ausgekoppelt. Bildquelle: gn-energie.de 16

17 Bauteile: Blockheizkraftwerk Zur Anwendung kommen meist Gas- Ottomotoren Holzgas ist ein Schwachgas, hat also einen niedrigen Heizwert (ca. 1,4 kwh/m³), eine gute Leistungsausbeute erreicht man durch großen Hubraum Gas gereinigte Holzgas wird mit der Verbrennungsluft im Verhältnis von ca. 1:1,1 gemischt und im Motor verarbeitet. Bei unreinem Holzgas (Teer!) sind massive Motorprobleme zu erwarten: Verkokungen, Verkleben der Ventile und Kolbenringe -> Vorprogrammierter Motortod Bildquelle: Tim Eckart 17

18 Blockheizkraftwerk Jenbacher J Liter Hubraum, 20 Zyl., 2000 kwel Einsatz: Holzgasanlage Güssing Vortec 5,7 Liter V8, 30 kwel. (Bekannt aus Corvette, ) Einsatz: Spanner- Anlage 18

19 Anforderungen an den Brennstoff Trockenes Material ist meist Grundvoraussetzung (ca. 15% Feuchtigkeit) Gleichmäßig stückiges Material Möglichst niedriger Feinanteil Möglichst wenig Störstoffe und Verschmutzungen (Verglasung in der Oxidationszone) 19 Nur sehr gute Brennstoffqualitäten lassen hohe Wirkungsgrade und geringe Wartung zu!

20 Christof Group, 20 kwel. Beispielanlagen Spanner, 30/45 kwel. 20

21 Beispielanlagen Xylogas, 250 kwel. Urbas, 150 kwel. 21

22 Güssing, 2000 kwel. Beispielanlagen Burkhardt, 190 kwel. Pelletvergaser 22

23 Ökostromgesetz Insgesamt 50 Mio. Fördervolumen pro Jahr zusätzlich, degressiv (1 Mio. pro Jahr) 8 Mio. für Photovoltaik 10 Mio. für Biomasse, Biogas Davon 3 Mio. für Biomasse < 500 kwel. Rest für Windkraft und Kleinwasserkraft Die jeweiligen Tarife werden in der Tarifverordnung festgesetzt 23

24 Tarifverordnung Voller Tarif für 15 Jahre bei rohstoffgebundenen Anlagen Der bei Genehmigungsdatum gültige Tarif wird für 15 Jahre im vollen Ausmaß gewährt. Wertanpassung ist dabei keine berücksichtigt! Nachfolgetarif für Altanlagen außerhalb der Tariflaufzeit unter 20 Betriebsjahren 24

25 Tarifverordnung First-come first-serve- Prinzip Das Fördervolumen ist begrenzt, wer zuerst kommt mahlt zuerst Brennstoffnutzungsgrad mindestens 60% Brennstoffnutzungsgrad ist jährlich nachzuweisen (Behörden verlangen in der Regel höhere Brennstoffnutzungsgrade) 2 Cent Zuschlag bei 70% Brennstoffnutzungsgrad -> hocheffiziente Anlagen 25

26 Einspeisetarife feste Biomasse Abschläge bei Reststoffeinsatz je nach Schlüsselnummer der eingesetzten Abfälle Bei Erreichen von 100 Megawatt zusätzlich werden die Einspeisetarife gekürzt (8,9 bis 14 Cent/kWh) 26

27 Abwicklung Abwicklungsstelle ist die 2006 gegründete Oem-AG Voraussetzung für eine Antragstellung ist das Vorliegen sämtlicher Genehmigungen und der Anerkennung als Ökostromanlage Noch verfügbares Volumen wird tagesaktuell veröffentlicht ( 27

28 Förderungen Förderstelle für Biomasse- KWK- Anlagen: KPC (Bundesförderung) Förderquote 10% (+ 5%) Innovative Projekte: bis zu 60% auf die innovativen Komponenten Wärmeverteilung: 25% (+5%) Förderungen können nur in Verbindung mit einem zusätzlichen Wärmebedarf gewährt werden! 28

29 Wirtschaftlichkeit: Einflussfaktoren 29

30 Kostenstruktur Euro 30

31 Gestehungskosten dynamisch Euro/MWh Gestehungskosten in Euro pro MWh Strom unter Berücksichtigung der Wärmeerlöse Durchschnitt mehrerer Anlagen Jahre 31

32 Kapitalwert kalkulierter Holzgasprojekte Euro Leistungsbereich ~ 50 kwel. Euro Jahre Leistungsbereich ~ 150 kwel. 35 Jahre

33 Grundsätzliche Überlegungen Grundlast (Auslastung der KWK-Anlage) Verfügbarkeit von geeigneter Biomasse Platzverhältnisse und Lagerkapazität Ev. Brennstoffaufbereitung Benötigte Temperaturniveaus und Einbindung Zugang Stromnetz Personalkapazität 36

34 Techn. und wirtsch. Überlegungen Passende Technologie Anforderungen an den Brennstoff Referenzen und Betriebserfahrungen Serviceleistungen und Garantien 37 Verfügbares Tarifkontingent Investkosten und Investförderungen Wirkungsgrade Betriebs- und Wartungskosten Auslastung Ansatz Wärmekosten

35 Technologiefindung 38

36 KWK- Studie Praxisbezogener Leitfaden für Heizwerksbetreiber Untersuchung von 10 KWK- Modulen Wirtschaftliche Abschätzung Auswahl von Technologie und Dimensionierung Praxisbeispiel Nahwärme Antiesenhofen 39

37 Ausblick Biomasse- KWK als ideale Ergänzung für Biomasse- Nahwärmeanlagen Große Anzahl geeigneter Nahwärmeanlagen und Gewerbebetrieben in OÖ vorhanden Unter guten Standortvoraussetzungen können Holzgasanlagen durchaus wirtschaftlich sein Gesetzliche Rahmenbedingungen entscheiden über die Entwicklung der Biomasse- KWK 40

38 Energie: Wo liegt die Zukunft? 41