Projektplanung einer Biogasanlage Was ist zu beachten?

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1 Projektplanung einer Biogasanlage Was ist zu beachten? Mark Paterson, KTBL BioEnergy Farm 2 Infotag Güllekleinanlagen 29. Juni MR Crailsheim Vorstellung des KTBL KTBL steht für Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.v. Non-Profit Organisation Sitz in Darmstadt 60 Mitarbeiter Institutionelle gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) Auftrag des KTBL: Technologietransfer für den landwirtschaftlichen Bereich 2 1

2 Zielgruppen und Kernaufgaben des KTBL Zielgruppen Politik und Verwaltung, Wissenschaft, Beratung und Praxis, Sachverständige und Gutachter, Ausbildung und Lehre Kernaufgaben Kalkulationsdaten erheben und aufbereiten Dieses Stand der Technik beschreiben Vorgehen wird Neue Verfahren bewerten in Gremien mit 400 Gesprächsplattform bieten Ehrenamtlichen Zuarbeit für Politik und Verwaltung abgestimmt FuE-Vorhaben initiieren und koordinieren Mitwirken an nationalen und internationalen Regelwerken 3 Informationsangebote Beispiel Biogas Konferenzen und Workshops z.b. FNR/KTBL-Kongress Biogas in der Landwirtschaft Stand und Perspektiven Veröffentlichungen z.b. Faustzahlen Biogas (2013) oder Schwachstellen an Biogasanlagen verstehen und vermeiden (2009) Online-Anwendungen z.b. Wirtschaftlichkeitsrechner Biogas 4 2

3 Rahmenbedingungen Für den wirtschaftlichen Einsatz von Gülle (zusammen mit Reststoffen) brauchen Kleinbiogasanlagen möglichst geringe Investitionskosten (bei Einhaltung der Qualitätsstandards) und müssen robust sein um mit wenig Aufwand betrieben werden zu können Aspekte wie der Tierbestand, die betriebliche Situation, die Integration in bestehende Hoftechnik und die Gülle-Verfügbarkeiten sind bei der Planung zu betrachten Entscheidend für eine erfolgreiche Realisierung eines Biogasprojekts sind unter anderem eine (praxisnahe) langfristige Perspektive eine gute Organisation und technische Voraussetzungen Um sicher zu stellen, dass die Biogasanlage langfristig profitabel ist, muss das Projekt gut geplant werden Rahmenbedingungen (2) Gülle hat eine niedrige Energiedichte (hohe Wassergehalt und niedriger spezifische Gasertrag) rel. große Volumina nötig zu teuer für bestimmte Transportwege Der Wärmeverbrauch der Anlage kann im Winterbetrieb kritisch werden (ein möglicher Wärmeüberschuss kann jedoch teure Energieträger ersetzen) Der derzeitigen Vergütung von 23,29 ct/kwhel (Mitte 2016) stehen Stromproduktionskosten von 21 bis 31 ct/kwhel entgegen 6 Bild: agrikomp GmbH 3

4 Planung & Bau: Was ist zu beachten? Bioenergieprojekte erfordern einen nicht unerheblichen Investitionsaufwand und strukturelle Maßnahmen auf dem landwirtschaftlichen Betrieb Es ist wichtig, frühzeitig, noch vor der Prüfung der technischen Machbarkeit, das Biomassepotenzial und die ökonomische Machbarkeit zu prüfen 7 Anlagenrealisierung Realisierung einer Biogas-Kleinanlage 8 4

5 Biomasse-Potenzial Folgende Punkte sind für die Substratverfügbarkeit relevant: welche Art von Substraten (z. B. Gülle, Festmist, Kleegras, Energiepflanzen, Rückstände aus der landwirtschaftlichen Produktion (z. B. Kartoffelschalen)) sind langfristig am Hof verfügbar? gibt es mittelfristige/langfristige Pläne für den Hof, die den Substratanfall betreffen? ist das betriebseigene Substrataufkommen auch langfristig ausreichend für den Betrieb einer Biogasanlage? gibt es Substratquellen in der Nähe (z. B. Gülle vom Nachbarbetrieb), die regelmäßig Biomasse für die Biogasanlage bereitstellen könnten? mit welcher Perspektive und zu welchen Kosten? ist eine Vorbehandlung für einige Biomassen nötig? ist die Nutzung dieser Substrate angesichts der Kosten für Transport oder Vorbehandlungen (z. B. eine vorgeschriebene Hygenisierung) lohnend? sind die Substrate für die anaerobe Vergärung geeignet? wie viele Tonnen stehen jährlich zur Verfügung und wann? welcher Biogasertrag lässt sich aus dem ermittelten Substratmix abschätzen? 9 Wahl des Verfahrens Das Substratpotential des landwirtschaftlichen Betriebs und das daraus resultierende Biogaspotenzial sind für die Dimensionierung und Auslegung der Biogasanlage und der Abschätzung der produzierbaren Energiemenge entscheidend Es gibt zahlreiche Verfahren zur Erzeugung von Biogas, viele verschiedene Konzepte für Klein-Biogasanlagen sind auf dem Markt Es ist daher zu beachten, dass die professionelle Eignungsprüfung des Verfahrens und der Kapazität der Anlage immer auf einer Fall-zu-Fall- Basis erfolgen muss dem Trockensubstanzgehalt des Substrats (Nassvergärung oder Feststoff- Fermentation) der Art der Fütterung (Anlage läuft kontinuierlich, quasi-kontinuierlich oder diskontinuierlich (Batch)) dem Fermenterkonzept (Anlage mit Rührkessel, Kompaktanlage, Turmsystem/Hochfermenter) der Prozesstemperatur (mesophiler oder thermophiler Betrieb) 10 5

6 Output des Konzeptes Welche Zielsetzung soll das Projekt: welche Energieart(en) (Strom und Wärme, Wärme oder Biomethan) sollen produziert werden? ist die Energieproduktion nur zu Deckung des Energieeigenverbrauchs des Betriebs gedacht? wie soll die Energie verkauft werden? wird es genug überschüssige Wärme aus der Kleinbiogasanlage geben, um eine Lieferung an externe Wärme-Kunden zu gewährleisten? gibt es nah beim Hof potenzielle Abnehmer für die Wärme? muss ich in ein lokales Verteilungsnetz (Nahwärme, Gas) investieren? wie viel Wärme muss pro Monat geliefert werden und kann die Anlage das über den kompletten Jahresverlauf leisten? wie viel Gärprodukt wird anfallen? welche Möglichkeiten der Gärproduktnutzung /-vermarkung sind für mich sinnvoll? wird die Gärproduktvermarktung eine zusätzliche Einnahme- oder Kostenposition sein? 11 Ökonomie Anhand der verfügbaren Biomasse (Bereitstellungskosten) und der Anlagendimensionierung, kann die Höhe der notwendigen Investition ermittelt werden Für die Anlagenrealisierung sind auch die technischen und arbeitswirtschaftlichen Einbindungen in den Betriebsablauf zu bedenken und auch unter wirtschaftlichen Aspekten zu prüfen Die Kombination aus Biogasproduktion und Tierhaltung ergibt eindeutige Synergien im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit und oft auch in Bezug auf die Arbeitswirtschaft Es ist wichtig, dass die Größe der Biogasanlage und damit auch der Arbeitsaufwand für den Anlagenbetrieb zum bestehenden landwirtschaftlichen Betrieb passen 12 6

7 (Investitions-)Übersicht von Kleinanlagen Rührkessel (konti. betrieben) Kompaktanlagen Festbettfermenter Feststoffvergärung Sonstige Verfahren Verfahrensbeschreibung häufig stehender Betonrundbehälter (ggf. Ringin- Ring) mit Rührwerk liegender Edelstahl oder Stahlfermenter im 40-Fuß-Container, ggf. Zweikammer-system Up-Down-Reflow oder Cross-Flow- Verfahren, 2-stufige Betriebsweise, Umwälzung durch Pumpe Garagenfermenter, Perkolatbehälter, ggf. Hygienisierung häufig Umwälzung, Beregnungsdüsen oder Gaseinleitung in Fermenter anstelle eines Rührwerks Varianten Standardfermenter, Hochfermenter, Ring-in- Ring-System liegende Fermenter, Pfropfenstrom-fermenter Kunststoffröhren in innen beschichtetem Stahlfermenter Garagenverfahren Kombination Trocken- und Nassvergärung, Thermo-Gas-Lift- Verfahren, Sauter Substrate/ Substratmischung Investitionsbedarf 40 kwel 75 kwel I. d. R. bauseits zu stellen Gesamtinvestition Gülle, Mist, NawaRo, Bioabfälle vorwiegend für Gülle optimiert, geringe NawaRo-Anteile (30kW el ) ,000 flüssige oder vorgegorene Substrate (ggf. zerkleinert) > NawaRo, Mist, Bioabfälle, keine Gülle einsetzbar meist auch schwierige Substrate, wie Gras, vergärbar > Vorgrube, Gärrestlager, Fundament für Container, Baustelleneinrichtung, Genehmigungen, Netzanschluss, Erdarbeiten, Fundamente, Nebenarbeiten, Drainage, Grundstückserschließung, Fahrsilo, Trafostation, Notfackel, Kranstellung, Gutachten, Montagehelfer usw. Summe zwischen (75 kw el ) Quelle: Faustzahlen Biogas (KTBL, 2013), Bilder: NovaTech GmbH, agrikomp GmbH, Bebra Biogas GmbH, mineralit GmbH, BIO4GAS EXPRESS GMBH Ökonomie- Beispiel (Kosten & Erlöse) Substrateinsatz 80% Gülle 20% NawaRo 55% Gülle 45 % Mist 55% Gülle 45% Geflügelmist installierte Leistung kwel Substrate Rindergülle, mit Futterresten, 10% TM t/a Rindermist, 25% TM t/a Geflügelmist, 40% TM t/a Maissilage, 35% TM t/a Gesamtinvest spez. Invest /kwel Leistungs-/Kostenart Einheit Eingespeiste Strommenge kwh/a Vergütung für eingespeisten Strom (EEG) ct/kwh 23,29 23,29 13,46 Stromverkauf /a Extern verkaufte Wärmemenge % Wärmeverkauf (bei 2 ct/kwh) /a Summe Leistungen Variable Kosten (Anlage und mobile Technik) Substrate /a Betriebsstoffe /a Wartung und Reparaturen /a Sonstiges (Labor, Büro etc.) /a Summe variable Kosten /a Fixe Kosten (Anlage und mobile Technik) Abschreibung /a Zinskosten /a Versicherung /a Lohnkosten /a Gemeinkosten /a Summe Fixe Kosten /a Summe Kosten Kalkulatorischer Gewinnbeitrag /a Stromerzeugungskosten ct/kwh 26,69 22,27 21,02 Sensitivitätsbetrachtungen Reduktion des Invest um 5% /a Reduktion des Invest um 10% /a Reduktion des Invest um 25% /a

8 BioEnergy Farm 2 Service Mit dem Online-Schnelltests erhalten Sie eine erste Einschätzung darüber, ob eine Biogas- Kleinanlage auf ihrem Hof wirtschaftlich realisierbar ist: Anschließend unterstützen wir Landwirte dabei, die Wirtschaftlichkeit einer solchen Kleinanlage für den eigenen Betrieb zu prüfen. Sprechen Sie dafür die IBBK Fachgruppe Biogas an: T: +49 (0) E: info@biogas-zentrum.de 15 Referenzanlagen & Beratung Bei der Realisierung eines eigenen Biogas-Projekts ist es immer von Vorteil bestehende Anlagen in einem vergleichbaren Umfeld zu besichtigen So kann sich der Landwirt über technische, betriebswirtschaftliche und organisatorische Abläufe bei einer Klein-Biogasanlage informieren, sich mit Details bei der (je nach Anlagenhersteller unterschiedlichen) Realisierung vertraut machen und im Austausch mit den Betreibern von deren Erfahrungen profitieren Deshalb ist es sehr hilfreich, bereits zu Beginn des Projektes mit anderen Biogas-Landwirten, Biogasberatern oder Anlagenbauern in Kontakt zu treten 16 8

9 Weitere Aspekte sind u.a. Standortwahl Projektfinanzierung und -förderung Frühzeitiger Kontakt mit Kommune und Genehmigungsbehörden, Landw.-/ Biogas-Beratung für die Feinplanung etc. Akzeptanz verbessern (frühzeitig Anwohner informieren) und u.a. offene Kommunikationsatmosphäre schaffen und vieles mehr 17 Handbuch zum Vortrag Erstellt vom KTBL im Projekt BioEnergy Farm 2 Handbuch für Landwirten, die sich für die Verwendung der Hof-basierten Biomasse zur Biogasherstellung interessieren Im Fokus der Schrift stehen 75 kw-biogasanlagen Es werden die wesentlichen Schritte zur Entwicklung eines Biogasprojekts, beginnend mit der Projektidee, über die Erstellung eines Businessplans bis hin zum letzten notwendigen Schritt für den Anlagenbetrieb, in Kürze beschrieben Kostenlos erhältlich unter:

10 Quelle: NQ-Anlagentechnik GmbH Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (KTBL) Team Energie, Emissionen und Klimaschutz Mark Paterson Tel.: / Mail: m.paterson@ktbl.de #bioenergyfarm Haftungsausschluss Die alleinige Verantwortung für den Inhalt dieser Präsentation liegt bei den AutorInnen. Sie gibt nicht unbedingt die Meinung der Europäischen Union wieder. Weder die EASME noch die Europäische Kommission übernehmen Verantwortung für jegliche Verwendung der darin enthaltenen Informationen. 10