Forum Klein-KWK Südhessen Hochschule Darmstadt am Biogaserzeugung und Einspeisung ins Erdgasnetz

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1 Hessisches Ministerium für Wirtschaft, Verkehr und Landesentwicklung HMWVL Forum Klein-KWK Südhessen Hochschule Darmstadt am Biogaserzeugung und Einspeisung ins Erdgasnetz Dipl.-Ing. Michael Schlegel HEAG Südhessische Energie AG (HSE) A120 / M. Schlegel

2 Gliederung 1. Rahmenbedingungen Biogas Ziele Markt und Entwicklung Basisdaten 2. Prozesskette Biogas Erzeugung Aufbereitung Einspeisung Verwertung 3. Biogasanlage Darmstadt-Wixhausen 4. Zusammenfassung und Ausblick 2

3 1. Rahmenbedingungen Biogas Ziele Politische Vorgaben > Beschluss Europäischer Rat Minderung CO2 Emissionen EU um 20-30% bis 2020 Ausbau erneuerbare Energien auf 20% bis 2020 Beimischungsquote Kraftstoffe auf 10% bis 2020 Steigerung Energieeffizienz um 20% > Senkung Abhängigkeit Energieimporte > Integriertes Energie- und Klimaprogramm Bundesregierung (IEKP) Beschluss Meseberg > Erstes Maßnahmenpaket Kabinett beschlossen KWK-G, EEG, Biogas, EEWärmeG, etc. 3

4 1. Rahmenbedingungen Biogas Ziele Ziele HSE AG > rechtzeitiges Umsteuern Klimaschutz > Neuinterpretation Daseinsvorsorge: - nachhaltige Energieerzeugung - preiswerte Öko Energie für alle > lokale Ressourcen nutzen (dezentrale EV, nachwachsende Rohstoffe) > % Stromabsatz aus erneuerbaren Energien > ca. 5 Biogasanlagen im Versorgungsgebiet geplant 4

5 1. Rahmenbedingungen Biogas Markt und Entwicklung Bis 2030 ca. 10 % Erdgasabsatz in Deutschland durch Biogas substituierbar > Studie Analyse und Bewertung der Nutzungsmöglichkeiten von Biomasse (BGW*, DVGW 2005) Novellierung EEG (2004) > starkes Wachstum Biogasbranche > verstärkter Einsatz nachwachsender Rohstoffe > bisher vorwiegende Nutzung Biogas in dezentralen BHKWs vor Ort zur Stromvergütung nach EEG > für Wirtschaftlichkeit ist gutes Wärmekonzept entscheidend *BGW Bundesverband der deutschen Gas- und Wasserwirtschaft DVGW Deutsche Vereinigung des Gas- und Wasserfachs e.v. 5

6 1. Rahmenbedingungen Biogas Markt und Entwicklung Quelle: Analyse und Bewertung der Nutzungsmöglichkeiten von Biomasse (BGW, DVGW 2005) 6

7 1. Rahmenbedingungen Biogas Markt und Entwicklung Quelle: Fachverband Biogas e.v. 7

8 1. Rahmenbedingungen Biogas Basisdaten Erdgas < --- > Biogas viele Gemeinsamkeiten > beide natürlicher Ursprung > Entstehung aus Abbau organischer Stoffen unter Luftabschluss > aber: Erdgas = fossil Bioerdgas > Bioerdgas = Biogas zu Erdgasqualität aufbereitet > Bioerdgas nutzt vorhandene Infrastruktur (Netze, Verbraucheranlagen) > speicherbare Energie (bedarfsgerechte Erzeugung / Verwertung) 8

9 1. Rahmenbedingungen Biogas Basisdaten CO 2 Emissionen > günstiges H/C Verhältnis > Erdgas: geringste CO 2 Emission pro Energiemenge > Biogas aus NawaRo = CO 2 neutral > Biogas verdrängt fossile Brennstoffe (Öl, Erdgas) > CO 2 Einsparung! 9

10 Gliederung 1. Rahmenbedingungen Biogas Ziele Markt und Entwicklung Basisdaten 2. Prozesskette Biogas Erzeugung Aufbereitung Einspeisung Verwertung 3. Biogasanlage Darmstadt-Wixhausen 4. Zusammenfassung und Ausblick 10

11 2. Prozesskette Biogas Erzeugung Rohstoffe für Biogasanlagen > Gaserträge je nach Rohstoff > Nachwachsende Rohstoffe (NawaRo), z.b. Mais, Grassilage, Getreide (---- > hier) > höchster spezifischer Ertrag nicht gleich der wirtschaftlichste Quelle: agraferm technologies 11

12 2. Prozesskette Biogas Erzeugung Vergärungsprozess > Biogas entsteht anaeroben Abbau organischer Stoffe > Prozess ist komplex & empfindlich (Wärme ca. 40 C, ph-wert, Nährstoffe, Hemmstoffe, Belastung Reaktor, Verweilzeit (60 T)) 12

13 2. Prozesskette Biogas Erzeugung Beschaffenheit Biogas 13

14 2. Prozesskette Biogas Aufbereitung Herausforderung Biogasaufbereitung > Ziel: Biogas zu Erdgasqualität > Bioerdgas muss anerkannten Regeln der Technik des DVGW genügen > wenige Anbieter, wenig bekannte Betriebserfahrung > energetische + verfahrenstechnische Optimierung BG Aufbereitung > Optimierung des Bedarf von Betriebs- und Hilfsmittel 14

15 2. Prozesskette Biogas Aufbereitung Aufbereitungsschritte Biogaseinspeisung > Trocknung > Filtration > Entschwefelung > Feinreinigung Spurengase (H 2 S, NH 3, Chlorverbindungen) > CO 2 Abtrennung (Methananreicherung ---> chemisch, physikalisch) 15

16 2. Prozesskette Biogas Aufbereitung Verfahren zur Biogasaufbereitung Quelle: Stawag 16

17 2. Prozesskette Biogas Einspeisung Schema Bioerdgaseinspeisung Erl.: Odorierung = Zusetzen von Geruchsstoffen Quelle: Asue 17

18 2. Prozesskette Biogas Einspeisung Qualitätsanforderungen an Bioerdgas Quelle: Asue 18

19 3. Prozesskette Biogas Einspeisung Regelwerke > Grundlage ist DVGW G 262 Nutzung Gase aus regenerativen Quellen i.d. öffentlichen Gasversorgung > DVGW G 260 Anforderungen Gasbeschaffenheit für Einspeisung > DVGW G 280 Gasodorierung ; > DVGW G 685 Abrechnung, Gleichheit Energieinhalt ---- > 2% Toleranz (Eichamt) > wichtig: Brennwert, Wobbeindex Erl.: Brennwert = gesamte Wärmeenergie, die Brennmaterial entzogen werden kann, Wobbeindex = Maßzahl für brenntechnisches Verhalten (Flammenabriss am Brenner). Größe zur Beurteilung Austauschbarkeit von Gasen. 19

20 3. Prozesskette Biogas Einspeisung Einspeisepunkt > Druck > Erdgasnetz (H-Gas; L-Gas) > min. Fluss ( laue Sommernacht ) > nicht überall Einspeisung möglich! > evtl. Brennwertanpassung, Wobbeindex > Zugabe Flüssiggas 20

21 2. Prozesskette Biogas Verwertung Verwertung zur Direktverstromung Biogaserzeugung KWK Anlage lokal Wärme Strom* Wärmebedarf vor Ort oft zu gering bzw. nicht vorhanden oft unwirtschaftlich * Vergütung nach EEG 21

22 2. Prozesskette Biogas Verwertung Aufbereitung und Einspeisung ins Ergasnetz KWK Anlage Wärme Strom* Erdgastankstelle Biogaserzeugung Gas Aufbereitung und Einspeisung Erdgasnetz - Bessere Wärmenutzung - Neue Verwertungspfade - Neue Kunden Industrie & Haushalt Wärme * Vergütung nach EEG 22

23 2. Prozesskette Biogas Verwertung Verwertung KWK > Vergütung nach EEG (gestaffelt nach Anlagengröße) - Mindestvergütung (bei Strom aus Biomasse) - NawaRo Bonus (bei Einsatz ausschließlich NawaRos) - KWK Bonus (bei Erzeugung Wärme für Dritte) - Technologie Bonus (bei innovativer Technik z.b. BG Einspeisung) > KWK Anlagen erreichen hohen Gesamtwirkungsgrad (85%) > Jahresbilanzausgleich (eingespeiste Energiemenge = entnommene am KWK) 23

24 2. Prozesskette Biogas Verwertung Verwertung Erdgastankstelle > Entfernung PKW bei 1 Ha Anbaufläche Quelle: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe 24

25 3. Prozesskette Biogas Verwertung Verwertung Industrie & Haushalt > Nutzung zur Wärmeerzeugung möglich > aufgrund höherer Produktkosten ist Marktakzeptanz noch offen aber > Neue Produkte: Erdgas mit (z.b. 5%) Biogasanteil ist wettbewerbsfähig > Chance steigt bei steigenden Energiepreisen 25

26 Gliederung 1. Rahmenbedingungen Biogas Ziele Markt und Entwicklung Basisdaten 2. Prozesskette Biogas Erzeugung Aufbereitung Einspeisung Verwertung 3. Biogasanlage Darmstadt-Wixhausen 4. Zusammenfassung und Ausblick 26

27 3. Biogasanlage Darmstadt-Wixhausen Erste Biogasanlage mit Biogaseinspeisung in das Erdgasnetz in Hessen > Standort Darmstadt-Wixhausen > Investor, Betreiber, Gasverwertung HSE AG > Investitionskosten ca. 3,5 Mio. EUR > Bauzeit Juni 2007 März 2008 > BImSch-Genehmigung Aug 2007 > Inbetriebnahme April

28 3. Biogasanlage Darmstadt-Wixhausen Fahrsilo 28

29 3. Biogasanlage Darmstadt-Wixhausen Waage 29

30 3. Biogasanlage Darmstadt-Wixhausen Fahrsilo 30

31 3. Biogasanlage Darmstadt-Wixhausen Fahrsilo 31

32 3. Biogasanlage Darmstadt-Wixhausen Fermenter 32

33 3. Biogasanlage Darmstadt-Wixhausen Fermenter & Nachgärer 33

34 3. Biogasanlage Darmstadt-Wixhausen Vorbereitung Tragluftdach 34

35 3. Biogasanlage Darmstadt-Wixhausen Nachgärer Tragluftdach 35

36 3. Biogasanlage Darmstadt-Wixhausen Technik & Bürocontainer 36

37 3. Biogasanlage Darmstadt-Wixhausen Ansicht

38 3. Biogasanlage Darmstadt-Wixhausen Ansicht

39 3. Biogasanlage Darmstadt-Wixhausen Lageplan Fahrsilo Gärrestelager Nachgärer Feststoffdosierer Waage Fermenter Anlagensteuerung Gasaufbereitung Fackel 39

40 3. Biogasanlage Darmstadt-Wixhausen Verfahrensschema Abluft (CO2-neutral) KWK Wärme Strom Gasaufbereitung (DWW) 2,5 Mio.Nm3/a Gaseinspeisung 1,3 Mio.Nm3/a 16 bar Erdgasnetz Erdgastankstelle CO2- Einsparung t/a Getreidesilo Getreide 400 t/a Gasspeicher Gasspeicher Industrie & Haushalt landwirtschaftliche Flächen 220 ha Fahrsilo m³ Maissilage t/a Feststoffdosierer 80 m³ Fermenter m³ Nachgärer m³ Gärrestelager m³ Vorgrube Gülle 650 t/a 34 t/d Düngung 40

41 3. Biogasanlage Darmstadt-Wixhausen Betriebsdaten > Gärsubstrate t/a Maissilage ---- > ca. 220 ha 650 t/a Schweinegülle 400 t/a Getreideschrot > Biogasproduktion 2,5 Mio. m3/a > Bioerdgasproduktion 1,3 Mio. m3/a ---- > Energiebedarf für ca. 650 Einfamilienhäuser > Gasverwertung 4,5 Mio. kwh elektrische Energie 5,5 Mio. kwh thermische Energie > CO 2 -Einsparung t/a 41

42 Gliederung 1. Rahmenbedingungen Biogas Ziele Markt und Entwicklung Basisdaten 2. Prozesskette Biogas Erzeugung Aufbereitung Einspeisung Verwertung 3. Biogasanlage Darmstadt-Wixhausen 4. Zusammenfassung und Ausblick 42

43 4. Zusammenfassung und Ausblick > Grundlagen Biogaserzeugung, Biogaseinspeisung, Biogasverwertung > Bioerdgas erschließt gesamtes Einsatzspektrum Erdgas: - Strom, Wärme, Kraftstoff > Potential Energieerzeugung mit Biogas erheblich > Bioerdgas hat Vorteile zu anderen erneuerbaren Energien - regelbar (vgl. zu Sonne, Wind) - speicherbar - Grundlast > Wertschöpfung lokal, Reduktion Importe > Beitrag zur CO 2 Minderung > Prozesskette ist weiterzuentwickeln (technisch & Regularien) > Marktentwicklung Bioerdgas dynamisch A120 / M. Schlegel

44 Hessisches Ministerium für Wirtschaft, Verkehr und Landesentwicklung HMWVL Forum Klein-KWK Südhessen Hochschule Darmstadt am Biogaserzeugung und Einspeisung ins Erdgasnetz Dipl.-Ing. Michael Schlegel Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! HEAG Südhessische Energie AG (HSE) A120 / M. Schlegel