TLL Jena 2012, Reinhold

Transkript

1

2 Wirkung der EEG-Novelle Zubau von Anlagen und installierter el. Leistung pro Jahr Stromeinspeisegesetz EEG 2012 Wind Gülle NAWARO 150kW BGA Einspeisung + Bioabfall 500 kw + 30 % Gülle Marktprämie 75 kw Gülle Zubau wird sich um % verringern! (nach FvB) EEG-Novellen unstetiger Anlagenbau vielfältige Verfahren

3 Vergütungsbedingungen EEG 2012 Grundvergütung KWK- u. Luftreinhalte-Bonus integriert, größengestaffelt (14,3 11,0 ct/kwh): Mindestwärmenutzung 60 % (incl. 25 % Prozesswärme oder > 60 % Gülleanteil) 150 d Mindestverweilzeit im gasdichten Raum oder 100 % Gülle Einsatzstoffvergütung (6 bzw. 8 ct/kwh) Aufhebung des Ausschließlichkeitsgebotes Kleine Gülleanlage max.75 kw 25 ct/kwh Agenda Stand der Biogastechnologie in Dt. und TH Konflikte durch die Biogaserzeugung Verfahren zur Biogaserzeugung Vergleich von Milch- und Betonkuh Rechtliche Einordnung von BGA Hygienischer Status von Gärresten Agenda

4 Konflikte durch Biogas These: : Biogas entzieht der Nahrungsproduktion Fläche und verursacht den Preisanstieg bei Lebensmitteln Aber wir brauchen: Nahrungsmittel, Energie (Wärme, Strom und Kraftstoff) Natur Food- Produktion begrenzte Fläche Schutz Biosphäre Non-Food- Produktion Anbaufläche Energiepflanzen 1,96 Mio. ha = 85 % der NAWARO (2011) = 16 % der AF Biogas ca. 800 Tha Maisanbau (2010, 2,3 Mio. ha), ca. 21 % für Biogas (0,5 Mio. ha) Achtung: - Flächenkonkurrenz Vermaisung - Pachtpreisdiskussion - Gärrestverwertung = regionale Probleme in den Veredlungs- Regionen

5 Entwicklung Maisanbaufläche und Rinderbestand in Thüringen (Reinhold 2010, Werte für 2010 geschätzt) Anbaufläche in ha dar. Mais für Biogas (ha) Grün- u. Silomais (ha) Rinder insgesamt Stück * Geringer Anstieg, auch da 73 % Wirtschaftsdünger im Substratmix 0 Rinderbestand in Stück Konflikte durch Biogas These: : Biogas steht in Konkurrenz zur Tierhaltung und führt zu Pachtpreisanstieg (durch Maisanbau) - Nein, bei: standortangepassten BGA mit Synergie von Tierhaltung und Biogas - Ja, bei: hoher Viehdichte und NAWARO-Einsatz großen BGA und BGE Indikatoren: - Flächenverbrauch für Substrat u. Futter - Gärrestrückführung (Kreislauf)

6 Substrateinsatz und Anlagenauslegung in Regionen (Datenquelle EEG Monitoring 2011) Inst. Leistung Verweilzeit FM Bezug GV pro Region n kw d % WD % Mais ha LF Betrieb Süd BW % 38% 0,76 30 BY % 52% 0,95 33 Nord- SH % 60% 1,05 75 West NS % 70% 1,14 75 Ost SN % 11% 0,54 78 TH % 11% 0, Regionen mit hohem Tierbesatz (= Gülleanfall) nutzen wenig Gülle und haben den höchsten Maiseinsatz Da BGA zu groß gebaut wurden

7 Heizung C Wann sind Biogasanlagen Betonkühe??? Gülle - Gärrest Körpertemperatur = externe Beheizúng Pansen - Fermenter Peristaltik = mech. Rührwerke Kauen = zerkleinern Speichel = Rezirkulation Vergleich Vergleich Milchkuh (1 GV), 0,5 ha/gvgrundfutter Parameter Heizung C Biogasanlage (1 kw) Flächenverbrauch 0,5 ha/kw inst. 80 kg/gv N-Ausscheidungen 80 kg/kw Flächenverbrauch und Nährstoffrückführung Gleichbehandlung GV und kw Parameter: (GV + kw) ha LF

8 Verfahren der Biogaserzeugung (4-Stufen Modell) Gülle Stallmist Biomasse Kohlenhydrate Fette Eiweiße 4. Stufe Biogasbildung 1. Stufe 2. Stufe 3. Stufe Aufspaltung der Vergärung der Bildung von Makromoleküle Black Spaltprodukte methanogenen Box Substraten Zucker Fettsäuren Carbonsäuren Essigsäure Aminosäuren Basen Gase Alkohole Wasserstoff Kohlendioxid Biogas Methan Kohlendioxid hydrolytische fermentative Bakterien acetogene methanogene Bakterien Biologisches System kaum direkter Einfluss auf Mikrobiologie möglich Wesentliche Maßnahmen (wie im Mittelalter): - Diät (Substratzufuhr verringern) - zur Ader lassen (Fermenter teilweise / vollständig leeren) - neu Nahrungsergänzung über Spurenelemente Zugabe

9 Vergleich Milchkuh Milch (Eiweiß; Fett; Zucker) 6,0 7,0 Pansen Peristaltik 24 h 50 kg ots/m³ d Parameter Produkt ph-wert TS - Gehalt Durchmischung Verweilzeit Raumbelastung Heizung C Biogasanlage Biogas (CH 4 + CO 2 ) 7,0 8,5 Fermenter 5 12 mech. Rührwerke d 2 4 kg ots/m³ d Umsatz der Futterenergie 140% 120% 100% 80% 60% 40% Wärme Gärrest Milch Methan 20% 0% Milchkuh NaWaRo BGA Gülle-BGA

10 Aufbau einer BGA Substrataufbereitung Vorgrube/ Zerkleinern/Hydrolyse Substrateintrag Dosierer, Bänder o. Schnecke, Flüssig-Fütterung, Fermenter (Beton Stahl; Anzahl; Reihe od. parallel Nachgärbehälter, Gärrestlager, Durchmischung / Rezirkulation / Beheizung Entschweflung (integriert, extern) / Gasspeicher BHKW (GOM, ZüSt-Motor) / Gaseinspeisung Bauformen

11 Verfahren: Temperatur C 95 % der BGA > 90 % der BGA arbeiten im Bereich von C Verfahren: Verweilzeit: Gülle 50 d, NAWARO d (Datenquelle: EEG Monitoring n = 258, 2010) 200 Verweilzeit (d) d gasdicht Gülleanteil am Substratmix (%) Hohe Güllenutzung Trend zu kurzen Verweilzeit

12 150 d gasdichte Abdeckung (EEG 2012) Biogasverwertung Fermenter Nachgärer Gärrestlager gasdicht Güllelager Behältergröße: Mindestverweilzeit (150 d) (EEG 2012) Ziel: CH 4 - Vermeidung Achtung: Bei Gasspeichervolumen > 10 t (>7500 m³ Störfallverordnung Güllelagerkapazität: Mindestgröße 180 d DVO Ziel: NH 4 -N Vermeidung Durchmischung und Beheizung Tauchmotor Wärmetauscher an/in der Wand Fußbodenheizung großflüglig Paddelgigant außenliegender Wärmetauscher

13 Verfahren - Einflussfaktoren Temperatur C / (55 C) mesophil/thermophil Hydraulische Verweilzeit d (Gülle 50 d, NAWARO d, EEG 150 d gasdicht) Belastung 1 4 kg ots/m³ d Durchmischung (TMR, Großflügel, Paddel, ) Mehrstufigkeit (Hydrolyse, Reihenschaltung, Parallelschaltung, gasdichtes Gärrestlager) Substratmischungen (NAWARO, Wirtschaftsdünger, Abfälle) EEG 2012 Aufhebung des Ausschließlichkeitsgebotes (Gemeinsame Vergärung von BioAbf. / NAWARO / WD) Gärrestaufbereitung Wirtschaftsdünger Gülle Stallmist Trockenkot Restfutter Siloabraum NAWARO Maissilage Grassilage Getreide Bioabfälle Altfett Speisereste Schlachtabfälle Bis Ende 2011 strikte Trennung von Abfallvergärung und landwirtschaftlichen BGA Milieubedingungen O 2,Temperatur, ph - Wert, Hemmstoffkonzentration, Nährstoffversorgung usw. Biogas Gärrest Aufhebung des Ausschließlichkeitsgebotes mit dem EEG

14 Gärrestaufbereitung und Produkte Gärrest fest bei Trocken- vergärung rung Nachrotte??? Kompostprodukte BGA Separierung Trocknung Org. Düngemittel Einstreumaterial 2 Anlagen Umkehrosmose Nährstofflösung Gärrest flüssig Regelfall Biomethaneinspeisung Gaseinspeisungsbonus bis 5 MW 750 m³/h 3 ct/kwh 1000 m³/h 2 ct/kwh 1400 m³/h 1 ct/kwh Bedingungen: max. 0,2 % Methanemission max. 0,5 kwh/m³ Rohgas Stromverbrauch Bereitstellung der Prozesswärme aus erneuerbaren Energien KWK Pflicht Massenbilanz Ein- und Ausspeisung Betrieb Bau Plan Anzahl Tm³/h MW el Quelle: TLL Jena 2012, Reinhold EEG 2012 deutlicher Anstieg - Landwirte Substratlieferant - Konzentration im Maisanbau - Transportaufwand steigt

15 Konflikte durch Biogas These: Biogas = Raubbau am Boden Anbau von starken Humuszehrern (Mais) Reduzierung des TS-Gehaltes der Gülle Verringerung der Kohlenstoffrückführung in den Boden Die Kohlenstoffabbau Biogaserzeugung durch führt zu Biogas ähnlicher Stabilisierung wie die aerobe Rotte ohne Biogas mit Biogas 16,5 % C - Abbau im Biogasreaktor 37,8 % 20,5 % C - Abbau bei der Bebrütung 62,2 % 63,0 % C - Abbau bei der Bebrütung Quelle Reinhold 1988 Im Boden zur Humusreproduktion verbleibender Kohlenstoff bleibt gleich

16 Substratveränderungen Wirkung der Biogaserzeugung auf die Gülleeigenschaften TS-Abbau durch die C-Konvertierung Org. geb.c Biogas (CH 4 u. CO 2 ), Konvertierung NAWARO 80 % WD % ph-wert steigt von 6,5...7 auf 7,0...8,3 Ammoniumanteil am Gesamt-N steigt deutlich WD von % %, Stickstoff kann als Ammoniak in das Gas gehen in Abhängigkeit von ph-wert u. Temp. bis 10 % des N t Pflanzennährstoffe P u. K werden nicht beeinflusst Volumenreduzierung Gülle 1%, Silage 20 %, Getreide 70 %, Geruchsabbau, Hygenisierung Rechtliche Einordnung von BGA u. Gärresten EEG 2009 und EEG 2012 stehen parallel EG Nitratverordnung (180 Tage Lagerkapazität) EG Wasserrahmenrichtlinie max. 50 mg Nitrat / l DüMV Anforderungen an Seuchen- u. Phytohygiene, Schadstoffe, DüM-Typen, Ausgangsstoffe, Inverkehrbringen, DV Fachliche Praxis bei Anwendung, Nährstoffvergleiche, 170 kg-n-obergrenze (tierisch), Bedarfsermittlung, BioAbVo Anforderungen an u. Phyto- u. Seuchenhygiene pflanzlicher Bioabfälle Kreislaufwirtschaftsgesetz Gülle kann in BGA zu Abfall werden, wenn Entledigungsabsicht besteht + veterinärrecht

17 Konflikte durch Biogas These: Biogas = Vermehrung von Krankheitskeimen Temperatur Nährstoffgehalte Lange Verweilzeit optimale Vermehrungsbedingungen BGA Vippachedelhausen 1988/89 Reduktion Coliformen Keime und GKZ um ca. eine Zehnerpotenz

18 Erhebung an Thüringer Biogasanlagen , 2006, 2008, 2012 technisch-technologische Parameter Investition ( /m³ Faulraum; /kw) Produktionsergebnisse (m³/d, kw) Betriebszweiganalyse Schwachstellen Probenahme aller Eingangssubstrate und der Gärreste (Ablauf des Nachgärbehälters) Nasschemische Nährstoffanalyse Hygienischer Status (2004, 2010, 2012) Gärrest im Veterinärrecht Gärrest = Org. Düngemittel (Art. 3.Nr.22 VO 1069/2009) Wartezeit > 21Tage (Art. 11; Abs. 1c, 2c, VO 1069/2009) Düngemittel und Futtermittelrecht beachten Faustregeln: - Gärrest (mesophil) wie Gülle einstufen - Gülle-NAWARO-BGA sind keine Anlagen zur Abfallbeseitigung keine Pasteurisierung - kein Einsatz von hygienisch bedenklichem Material - Gärrest nicht auf Flächen, die für Gülle ungeeignet sind ausbringen (WSZ II, Schneebedeckt, tiefgefrohren) Vielen Dank