Besonderheiten dezentraler Systeme bei der Biodieselproduktion

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Lucas Beltz
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1 Besonderheiten dezentraler Systeme bei der Biodieselproduktion Dipl.-Ing. Steffen Wiegland IBG Monforts Oekotec GmbH & Co. KG São Paolo,

2 Biodieselproduktion in Deutschland t/a Kapazität neuer Anlagen Durchschnittskapazität Gesamtkapazität im Bau t/a Gesamtkapazität

3 Kostenaufteilung der Kraftstoffalternativen 0,14 Dieselkraftstoff Kraftstoffpreis (ohne Steuern) [ /l] Mineralölsteuer [ /l] Ökosteuer [ /l] Mehrwertsteuer [ /l] 0,00 0,12 Biodiesel 0,15 0,44 0,32 0,77

4 EU Richtlinie für Biokraftstoffe bis 2005: 2,0 % Biokraftstoffe ~ Tonnen Biodiesel ~ Tonnen Bioethanol bis 2010: 5,75 % Biokraftstoffe ~ Tonnen Biodiesel ~ Tonnen Bioethanol?? langfristiges Ziel bis 2020: 20,0 % Biokraftstoffe ~ Tonnen Biodiesel??? ~ Tonnen Bioethanol???

5 Besonderheiten des Kraftstoffes Biodiesel + Hohe Cetanzahl = gute Zündwilligkeit + Schwefelfrei = kein saurer Regen + Hoher Sauerstoffanteil = weniger Ruß + Gute Schmierstoffeigenschaften = geringerer Motorenverschleiß + Biologisch abbaubar = Resourcenschutz - Lösungsmitteleigenschaften (geeignete Materialien einsetzen) - geringer Mehrverbrauch (0 bis 5 %) - geringer Leistungsverlust (an Leistungsgrenze spürbar)

6 Produktionsweg Biodiesel

7 Biodieselteuerung im Vergleich zum Dieselpreis 1,000 0,200 Mittl. Diesel-Verkaufspreis ab Zapfsäule [ /l] 0,900 Mittl. Biodiesel-Verkaufspreis ab Zapfsäule [ /l] 0,180 0,800 Differenz 0,160 Preis (netto) [ /l] 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,140 0,120 0,100 0,080 0,060 0,040 Differenz zwischen Diesel und Biodiesel [ /l] 0,100 0,020 0,000 0,000 Jun 99 Sep 99 Dez 99 Mrz 00 Jun 00 Sep 00 Dez 00 Mrz 01 Jun 01 Sep 01 Dez 01 Mrz 02 Jun 02 Sep 02 Dez 02 Mrz 03 Jun 03 Sep 03 Dez 03 Mrz 04 Jun 04 Sep 04 Dez 04

8 Pflanzenölgewinnung und -raffination

9 Standorte zentraler und dezentraler Ölmühlen (Stand 10/98 nach Widmann)

10 Systemvergleich Ölgewinnung Industrielle Großanlagen + ausgereifte Gesamtsysteme + hohe Ausbeute (bis 99 %) + hohe, gleichbleibende Qualität + Qualitätsüberwachung + schlechte Saaten möglich - kostspielige Umstellung - Raffination notwendig - hoher Investitionsbedarf - hohe Anforderungen an Sicherheit - hoher Energiebedarf - viel Abwasser bei Raffination - (Lösungsmittelspuren im Schrot) Dezentrale Kleinanlagen + einfache Umstellung auf andere Saaten + Restöl erhöht Futterwert von Kuchen + hohe Qualität möglich + niedriger Investitionsbedarf + geringe Anforderungen an Sicherheit + niedriger Energieverbrauch + kein Abwasser + geringe Anforderungen an Logistik + zusätzliche Wertschöpfung für Landwirt - Ölreinigung verbesserungsfähig - niedrige Ausbeute (ca. 80 %) - Gefahr von Qualitätsschwankungen - Qualitätsüberwachung - hohe Saatqualität notwendig Quelle: Widmann, B. A.: Gewinnung und Reinigung von Pflanzenölen in dezentralen Anlagen Einflußfaktoren auf die Produktqualität und den Produktionsprozess. Gelbes Heft Nr. 51. München. 1994

11 Umesterungsprozess Kat.

12 Raffinerieabhängige Kennwerte der DIN EN Prüfparameter Monoglyceride Diglyceride Triglyceride Ursachen der Grenzwertüberschreitung Umesterungsgrad zu niedrig Gegenmaßnahmen Kombination der Hilfsstoffe Alkohol und Kalilauge Durchmischung während der Umesterung

13 Raffinerieabhängige Kennwerte der DIN EN Prüfparameter Monoglyceride Diglyceride Triglyceride Gesamtverschmutzung Neutralisationszahl Alkaligehalt Freies Glycerin Gesamtglycerin Ursachen der Grenzwertüberschreitung Umesterungsgrad zu niedrig Seifen Freie Fettsäuren, Mineralsäuren Katalysatorenreste (meist als Seife) Umesterungsgrad, Schlechte Abtrennung des freien Glycerins Gegenmaßnahmen Kombination der Hilfsstoffe Alkohol und Kalilauge Durchmischung während der Umesterung Waschung, Fraktionierung, evtl. Filtration

14 Raffinerieabhängige Kennwerte der DIN EN Prüfparameter Monoglyceride Diglyceride Triglyceride Gesamtverschmutzung Neutralisationszahl Alkaligehalt Freies Glycerin Gesamtglycerin Flammpunkt Methanolgehalt Ursachen der Grenzwertüberschreitung Umesterungsgrad zu niedrig Seifen Freie Fettsäuren, Mineralsäuren Katalysatorenreste (meist als Seife) Umesterungsgrad, Schlechte Abtrennung des freien Glycerins Methanolreste Schlechte Abtrennung von Methanol Gegenmaßnahmen Kombination der Hilfsstoffe Alkohol und Kalilauge Durchmischung während der Umesterung Waschung, Fraktionierung, evtl. Filtration Vacuumdestilation

15 Raffinerieabhängige Kennwerte der DIN EN Prüfparameter Monoglyceride Diglyceride Triglyceride Gesamtverschmutzung Neutralisationszahl Alkaligehalt Freies Glycerin Gesamtglycerin Flammpunkt Methanolgehalt CFPP Ursachen der Grenzwertüberschreitung Umesterungsgrad zu niedrig Seifen Freie Fettsäuren, Mineralsäuren Katalysatorenreste (meist als Seife) Umesterungsgrad, Schlechte Abtrennung des freien Glycerins Methanolreste Schlechte Abtrennung von Methanol Ungenügende Additivierung Gegenmaßnahmen Kombination der Hilfsstoffe Alkohol und Kalilauge Durchmischung während der Umesterung Waschung, Fraktionierung, evtl. Filtration Vacuumdestilation Additivierung im Winter

16 Kreislaufschließung in der Landwirtschaft

17 Vergärungsversuche TU München Die Substrate Glycerinphase und Waschwasser sind für die Co- Fermentation in Biogasanlagen geeignet Die Substrate versäuern schnell und vollständig Der zu erwartende Gasertrag liegt bei rund 700 m³/t Substratmischung Gaszusammensetzung 80 % Methan (CH 4 ) 20 % Kohlendioxid (CO 2 ) <100 ppm Schwefelwasserstoff (H 2 S)

18 3B-Diesel GmbH, Barnstädt/Germany

19 Qualitätssicherung Abhängigkeit der Biodieselqualität von Pflanzenölqualität Kontrollierte Pflanzenölqualität führt zu definierter FSME- Qualität; Schnelltestkoffer für Pflanzenölkraftstoffe, vertrieben durch die ASG, Augsburg ist so konzipiert, dass die Einhaltung des Qualitätsstandards für Rapsöl als Kraftstoff sicher überprüft werden kann. Produkttank mit min. 20 m 3 wird vor Freigabe analysiert Lückenlose Kontrolle der Qualität bei Gewährleistungsansprüchen der Betreiber gegenüber Motorenherstellern Eingrenzung relevanter Qualitätskennzahlen Reduzierung der Analysenkosten

20 Biodieselabsatz in Deutschland Kraftstoffgroßverbraucher 2004: ca Tonnen Tankstellenverkauf 2004: ca Tonnen Zumischung 2004: ca Tonnen Potential: > t/a Potential:??? Potential: > t/a

21 Biodieselanlagen in Deutschland In Betrieb 1 Oelmühle Hamburg AG Oelmühle Leer Connemann GmbH & Co. KG Mitteldeutsche Umesterungswerke Bitterfeld Natural Energie West Biodiesel Holding GmbH Rheinische Bioester GmbH Campa Biodiesel GmbH 75 8 Biodiesel Wittenberge GmbH 60 9 Bio-Ölwerke Magdeburg Thüringer-Methylesterwerke GmbH & Co. KG Petrotec GmbH SARIA Bio-Industries GmbH & Co. Verw. KG Biodiesel Bokel GmbH Hallertauer Hopfen-Verwertungsgesellschaft 8 15 Landwirtschaftliche Produkt- Verarbeitungs GmbH 5 16 GREENPOWER Umwelttechnik Oranienburg BioWerk Sohland GmbH 5 18 BKK Biodiesel GmbH 4 19 Verwertungsgenossenschaft Biokraftstoffe 2 20 EOP Elbe Oel AG Biodiesel Kyritz GmbH Kartoffelverwertungsges. Cordes & Stoltenburg GmbH & Co BioWerk Kleisthöhe GmbH 5 24 Delitzscher Rapsöl GmbH & Co. KG 5 25 Rapsveredelung Vorpommern GmbH & Co. KG B-Diesel GmbH

22 Biodiesel ökologisch sinnvoll?! Emissionsmessungen im 13-Stufen-Test (im Vergleich zu mineralischem Dieselkraftstoff) Kohlenmonoxid: 60 % Kohlenwasserstoff: 40 % Stickoxid: 103 % Partikelmasse: 60 % Partikelanzahlverteilung: Nukleationsbereich deutlich erhöht, Akkumulationsbereich Absenkung um Zehnerpotenz Aromaten: Xylole, Ethylbenzol u. Toluol nicht detektierbar, Benzol weniger als 25 % Alkene und Ethine: Weniger als 60 % Aldehyde und Kethone: Ca. 66 % Gentoxikologisch: Größte Teil organisch löslich, % der mutagenen Wirkung Munack, A.; Schröder, O.; Stein, H.; Krahl, J.; Bünger, J.: Systemarische Untersuchungen der Emissionen aus der motorischen Verbrennung von RME, MK1 und DK. Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL), Sonderheft 252, Braunschweig, Coburg und Göttingen im Mai 2003

23 Biodiesel volkswirtschaftlich sinnvoll?! Rund 50 % der Steuermindereinnahmen aufgrund von Verzicht der Mineralölsteuer fließen durch direkte Entstehung von Arbeitnehmereinkommen und Einkommen aus Unternehmertätigkeit und Vermögen zurück. (1.) Zusätzliche Einnahmen für Sozialversicherung. (1.) Die Kosten der CO 2 -Einsparung betragen unter Berücksichtigung von N 2 O-Emissionen ca. 72 /t CO 2eq. (2.) Verringerte strategische Abhängigkeit von OPEC-Staaten. Verlängerung der Reichweite der Erdölreserven. Verringerung der Importabhängigkeit bei Protein-Futtermitteln. (1.) Schöpe, M.; Britschkat, G.: Gesamtwirtschaftliche Bewertung des Rapsanbaus zur Biodieselproduktion in Deutschland. Ifo Schnelldienst 6/ Jahrgang (2.) Scharmer, K.: Energie- und Umweltbilanz Rapsölmethylester. GET Gesellschaft für Entwicklungstechnologie mbh. (Hrsg.: UFOP Union zur Förderung von Oel- und Proteinpflanzen e.v.)

24 Kontakt: IBG Monforts Oekotec GmbH & Co. KG An der Waldesruh 23 D Mönchengladbach Germany Tel.: +49 (0) 2166/ Fax.:+49 (0) 2166/

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