Multitalent Biogas. Neue CHANCEN für

Transkript

1 Multitalent Biogas Neue CHANCEN für Landwirtschaft, Industrie und Umwelt

2 Multitalent Biogas Neue CHANCEN für Landwirtschaft, Industrie und Umwelt M u lt i Ta L e n t B i o g a s

3 Inhalt 04 Biogas im Wandel der Zeit Grußwort des Präsidenten des Fachverbandes Biogas e.v. 07 Biogas: das Multitalent für die Energiewende 11 Chancen für die regionale Wirtschaft und Umwelt Mit Bio-Energie in die Zukunft! 15 Altes Prinzip schafft neue Energie 18 Grußwort des Bundesministers für Wirtschaft und Technologie 19 So entsteht eine Biogasanlage 20 Anlagentypen die Rohstoffe bestimmen die Technik 22 Der Anbau von Energiepflanzen 24 Strom und Wärme aus dem Blockheizkraftwerk 26 Der Weg ins Erdgasnetz 27 Biogas: Biokraftstoff mit hoher Flächeneffizienz 28 Interview: Energieschub für Kommunen 32 Vorstellung der Unternehmen wer macht was 34 Firmen Komplettanbieter 63 Firmen Anbieter von Komponenten und Zulieferer 77 Firmen Betreiber, Planer, Berater 87 Impressum M u lt i Ta L e n t B i o g a s I n h a lt

4 Biogas im Wandel der Zeit Grußwort des Präsidenten des Fachverbandes Biogas e.v. Josef Pellmeyer, Präsident des Fachverbandes Biogas e.v. Biogas ist das Multitalent unter den erneuerbaren Energien. Es kann sowohl zur Erzeugung von Strom und Wärme wie auch als Kraftstoff und Erdgas-Äquivalent eingesetzt werden. Deutschland ist in dieser vielseitigen und zukunftsorientierten Branche unangefochtener Marktführer. Biogasanlagen made in Germany sind weltweit gefragt und genießen ein hohes Ansehen. In den vergangenen acht Jahren seit dem Inkrafttreten des Erneuerbare- Energien-Gesetz (EEG) hat sich die Zahl der in Deutschland installierten Biogasanlagen von gut auf knapp vervierfacht. Waren es anfangs fast ausschließlich kleinere Hofanlagen, die den Landwirten ein zweites wirtschaftliches Standbein sicherten, so hat sich die Art der energetischen Biogas- Nutzung bis heute ständig erweitert und verändert. Eine durchschnittliche Biogasanlage hat mittlerweile eine Leistung von 300 bis 500 Kilowatt (kw), setzt vornehmlich nachwachsende Rohstoffe (NawaRos) ein und besitzt ein intelligentes Wärmenutzungskonzept. Eine 500-kW-Anlage kann ein Dorf von 900 Haushalten mit Strom versorgen und ein Fünftel der Gebäude zusätzlich mit Wärme. Gerade die Wärmenutzung gewinnt in letzter Zeit immer mehr an Bedeutung stellt sie doch neben dem gesetzlich festgeschriebenen Strompreis eine zusätzliche Einnahmequelle dar, auf die die Anlagenbetreiber in Zeiten steigender Substratpreise kaum verzichten können. So wurden in den letzten Jahren verschiedene Wärmenutzungskonzepte entwickelt, die von Fernwärmeleitungen über Mikrogasnetze bis hin zum Einsatz in Gewächshäusern, als Trocknungsanlage von verschiedenen Rohstoffen und den ORC-Anlagen zur Gewinnung von Strom aus Wärme reichen. Eine komplette Entkoppelung der Gaserzeugung von der Strom- und Wärmeproduktion bietet die Einspeisung ins öffentliche Gasnetz, mit der im Jahr 2007 die ersten Erfahrungen gesammelt wurden. Eine Perspektive, die vor allem von der Politik mit großem Interesse verfolgt wird bietet sie doch langfristig die Möglichkeit, sich vom russischen Erdgasimport unabhängiger zu machen. Mit der rasanten Entwicklung haben sich auch die Anforderungen und die Erwartungen an die Biogasbranche und seine Akteure geändert. Die Ein- führung des NawaRo-Bonus im 2004 novellierten EEG hat den Einsatz von Energiepflanzen zur Steigerung des Gasertrages in Biogasanlagen lukrativ gemacht. Viele Landwirte bauen mittlerweile nachwachsende Rohstoffe wie Mais, Getreide, Sonnenblumen oder Sudangras für die Biogasanlage an. Im Jahr 2007 stieg die Anbaufläche für die gut Anlagen in Deutschland auf rund Hektar was weniger als zwei Prozent der landwirtschaftlichen Nutzfläche ausmacht. Dennoch musste sich die Branche den Vorwurf gefallen lassen, für die steigenden Lebensmittelpreise mitverantwortlich zu sein. Auch die Naturschutzverbände betrachten die Biogasnutzung teilweise kritisch und fordern einen nachhaltigen und ökologisch vertretbaren Anbau der Energiepflanzen. Mit diesen Befürchtungen und Anregungen müssen sich sowohl die Betreiber als auch die Firmen auseinandersetzen, um als ökologischer Energieversorger glaubhaft zu bleiben. Ende 2007 waren rund Menschen in der Biogasbranche tätig vom Landwirt über den Komponentenanbieter bis hin zum Planer, Gutachter und Komplettanlagenhersteller. Das meiste Wissen haben sich die Akteure selbst erarbeitet, ihre Fachkräfte haben die Firmen selbst ausgebildet. Ein Großteil der Entwicklung in der Biogasbranche ist den Firmen zu verdanken, die mit eigenen Labors und in ihren eigenen Werkshallen zur kontinuierlichen Verbesserung und Effizienzsteigerung der deutschen Biogasanlagen beitragen. Viele Firmen haben Anfang des Jahrtausends als Zweimannbetrieb begonnen und leiten mittlerweile einen Stab von 150 Mitarbeitern und mehr. Diese Menschen haben mit viel Enthusiasmus, Mut und Engagement die Biogasbranche zu dem gemacht, was sie heute ist: Weltmarktführer, gefragter und glaubwürdiger Partner beim Aufund Ausbau einer regenerativen und klimaschonenden Energieversorgung von morgen. Als Präsident des Fachverbandes Biogas möchte ich an dieser Stelle allen Pionieren und engagierten Akteuren in der Biogasbranche für ihre geleistete und noch anstehende Arbeit danken und wünsche allen Beteiligten auch weiterhin viel Erfolg und Durchhaltevermögen. Herzlichst Ihr Josef Pellmeyer 4 M u lt i Ta L e n t B i o g a s B i o g a s i m W a n d e l d e r Z e i t 5

5 » Mit einer Biogasanlage verfügen wir Landwirte über ein zusätzliches, zukunftssicheres und umweltverträgliches Standbein für unseren Betrieb. «michael Ring, Landwirt, Waldmünchen Biogas: das Multitalent für die Energiewende Biogas entsteht bei der Vergärung von Biomasse. Es ist ein methanhaltiges Gas, das als erneuerbarer und vielseitiger Strom-, Wärme und Treibstofflieferant entscheidend zu einer sicheren und umweltverträglichen Energieversorgung beiträgt. Biogas lässt sich speichern oder in das Erdgasnetz einspeisen und ist dadurch besonders flexibel. Als Multitalent für die Energieversorgung kann es im Jahr 2020 rund zehn Prozent des Erdgasbedarfs decken, ohne die Nahrungsmittelproduktion zu beeinträchtigen Biogas ist wie Erdgas ein Gasgemisch, das vor allem aus Methan besteht. Mikroorganismen bilden es, wenn sie Pflanzen, Mist oder Gülle umwandeln. Auch in Kläranlagen oder auf Mülldeponien entsteht Biogas. Zur energetischen Nutzung wird das Biogas heute in sogenannten Blockheizkraftwerken (BHKW) in Strom und Wärme umgewandelt. Die Wärme lässt sich beispielsweise zur Beheizung von Gebäuden einsetzen. So wird die Energie doppelt und dadurch besonders effizient genutzt. Da bei der Biogasherstellung nur so viel Kohlendioxid entsteht, wie die Energiepflanzen bei ihrem Wachstum aufgenommen haben oder aus Abfällen ohnehin entweichen würde, sind Strom und Wärme aus Biogasanlagen besonders klimaverträglich. Wärme und Strom aus einem Energieträger Im Jahr 2007 erzeugten die Biogasanlagenbetreiber in Deutschland knapp neun Milliarden Kilowattstunden Biogas-Strom und verkauften ihn zu einem im Erneuerbare-Energien-Gesetz festgelegten Preis an ihren zuständigen Energieversorger. Das entsprach zehn Prozent der durch erneuerbare Energien produzierten Strommenge. Damit reduzierten sie die Kohlendioxid- Emission um 8,5 Millionen Tonnen pro Jahr. Aber die Biogasproduktion hat auch eine indirekte Wirkung für den Klimaschutz: Die kontrollierte Vergärung von Gülle oder kompostierbaren Abfällen verhindert das Entweichen klimaschädlicher Gase wie Methan, das wesentlich stärker zum Treibhauseffekt beiträgt als etwa Kohlendioxid. B i o g a s : D a s M u lt i ta l e n t f ü r d i e E n e r g i e w e n d e 7

6 Mrd. Mrd. kwh kw/h 10 8, , ,5 Multitalent Biogas: Je nach Abnehmer der Wärme oder Einsatzzweck kann Biogas auf unterschiedlichste Art genutzt werden Stromerzeugung aus Biogas: In den vergangenen drei Jahren hat sich die Stromerzeugung von Biogasanlagen verdreifacht Nutzbare Wärme aus Biogasanlagen: Rund die Hälfte der von einer Biogasanlage erzeugten Wärme kann für die Beheizung von Gebäuden eingesetzt werden Eine typische Biogasanlage erzeugt aus rund 2 Millionen Kubikmetern Biogas mit einer installierten elektrischen Leistung von rund 500 Kilowatt (kw) rund vier Millionen Kilowattstunden Strom und 3,5 Millionen Kilowattstunden Wärme im Jahr. Sie ersetzt damit umgerechnet 1,2 Millionen Liter Heizöl. Damit kann ein Landwirt in seinem eigenen Kraftwerk so viel Strom produzieren, wie rund 900 Vierpersonenhaushalte im Jahr benötigen. Gleichzeitig produziert das BHKW ausreichend Wärme, um knapp 150 Haushalte zu beheizen. Ein Teil davon wird zwar für die Beheizung des Fermenters eingesetzt, bis zu 50 Prozent können aber in Haushalten oder Gewerbebetrieben genutzt werden. Wärmetransport: von der Biogasanlage ins öffentliche Fernwärmenetz Während die Stromabnahme durch den Energieversorger gesetzlich geregelt ist, muss der Biogaserzeuger die Wärme auf eigene Faust vermarkten. Nur selten ist der Bedarf im eigenen landwirtschaftlichen Betrieb groß genug, um die gesamte Wärme das ganze Jahr hindurch zu verwerten. Stattdessen kann die Wärme zum Beispiel in ein Fernwärmenetz eingespeist werden. Neben Wohnhäusern sind vor allem jene Abnehmer interessant, die das ganze Jahr über Wärme benötigen zum Beispiel Schwimmbäder wie in Bad Königshofen. In dem Luftkurort steht die Biogasanlage am Ortsrand, die Wärme wird im etwa einen Kilometer entfernten Kurzentrum genutzt. Mikrogasnetze: von der Biogasanlage zum Blockheizkraftwerk Wenn die Wärmeabnehmer zu weit entfernt von der Biogasanlage liegen, ist der Transport der Wärme aufwendig. Dann kann das Blockheizkraftwerk auch dort aufgestellt werden, wo die Wärme benötigt wird. Das Biogas wird einfach über eine eigene Leitung transportiert, wie beispielsweise in Hollich bei Burgsteinfurt in Nordrhein-Westfalen. Dort gelangt das Gas über eine drei Kilometer lange Mikrogasleitung zum BHKW in der Stadt und wird in Strom und Wärme umgewandelt. Die Abwärme versorgt unter anderem mehrere kommunale Verwaltungsgebäude, Schulen und ein Altenheim. Biomethan ins Erdgasnetz Biogas kann nach seiner Aufbereitung aber auch direkt in das vorhandene Erdgasnetz eingespeist werden. Dann nutzt es die vorhandene Infrastruktur und findet als Erdgas-Äquivalent Ver- wendung. Anfang 2008 gab es sechs Biogasanlagen, die Biogas in das Erdgasnetz einspeisen: unter anderem in Straelen (Nordrhein-Westfalen), Pliening (Bayern) und Werlte (Niedersachsen). Speicherbare und jederzeit nutzbare Energie Biogas ist problemlos speicherbar und kann dadurch jederzeit und unabhängig vom Entstehungsort genutzt werden. Diese Eigenschaft machen sich zum Beispiel Kombikraftwerke zunutze. Sie kombinieren verschiedene erneuerbare Energiequellen so, dass sie sich ergänzen und jederzeit die benötigte Energiemenge bereitstellen. Durch seine Speicherbarkeit spielt Biogas hier eine besondere Rolle: Es gleicht Schwankungen anderer erneuerbarer Energien wie Wind- oder Sonnenenergie aus. Biogas als Treibstoff Eine weitere Möglichkeit der Biogasnutzung besteht im Einsatz als Kraftstoff. Die Fahrleistung aus einem Hektar Mais liegt bei rund km das entspricht dem anderthalbfachen Weltumfang! Mit Biodiesel aus einem Hektar Raps fährt ein Auto rund Kilometer, mit Bioethanol aus einem Hektar Getreide etwas über km. Die erste Biogastankstelle Deutschlands steht seit dem Jahr 2006 in Jameln. Biogas könnte zehn Prozent des Erdgasbedarfs decken Eine Studie des Wuppertal Instituts kommt zu dem Ergebnis, dass bis zum Jahr 2020 rund zwölf Milliarden Kubikmeter Bioerdgas aus Gülle, Mist und Energiepflanzen produziert werden könnten. Diese Menge entspricht etwa zehn Prozent des aktuellen Erdgasverbrauchs in Deutschland. Unter diesen Annahmen wird die Nahrungsmittelproduktion nicht beeinflusst, da in der Studie nur zusätzliche Ackerflächen für die Energieproduktion berücksichtigt sind. Zwar ist Biogas derzeit noch teurer als Erdgas. Allerdings gehen Experten des Instituts für Energetik und Umwelt aus Leipzig davon aus, dass Bioerdgas ab einem Rohölpreis von 150 Dollar je Barrel (159 Liter) genauso teuer wie herkömmliches Erdgas sein wird. Bei einem Rohölpreis von rund 100 Dollar scheint dieser Zeitpunkt nicht mehr allzu fern. 8 M u lt i Ta L e n t B i o g a s B i o g a s : D a s M u lt i ta l e n t f ü r d i e E n e r g i e w e n d e 9

7 » Biogas bedeutet mehr Selbstständigkeit für ganze Regionen. Insbesondere für landwirtschaftlich geprägte Gegenden ergibt sich damit ein großes wirtschaftliches Potenzial. «franz Löffler, Erster Bürgermeister, Waldmünchen Chancen für regionale Wirtschaft und Umwelt Eine Biogasanlage bietet Landwirten eine zusätzliche Einkommensquelle, bringt örtlichen Handwerksbetrieben neue Aufträge, sichert Arbeitsplätze in einer international erfolgreichen Innovationsbranche, schafft zusätzliche Gewerbesteuereinnahmen und ersetzt fossile Brennstoffe. Darüber hinaus sind die Endprodukte aus der Biomassevergärung für Landwirte sinnvoll nutzbar: als kostengünstiger und besonders pflanzenverträglicher Dünger Eine Biogasanlage schafft Arbeitsplätze innerhalb verschiedener Gewerbe. Schon vom Bau der Anlage profitieren örtliche Handwerksbetriebe, die Erdund Betonarbeiten erbringen, Rohrleitungen bauen und sich um die Elektroinstallation kümmern. Im Jahr 2006 waren Beschäftigte im Bereich Biogas tätig. Sie waren in der Herstellung und im Bau der Anlagen, im Anlagenbetrieb, im Bereich Dienstleistung und Beratung sowie in der Wartung von Motoren aktiv. Die meisten der rund in Deutschland laufenden Biogasanlagen werden von Landwirten betrieben und sichern ihnen ein zusätzliches Standbein: Speisen Landwirte Strom aus Biogas ins öffentliche Versorgungsnetz ein, ergänzen sie damit die Einnahmen aus ihrer Nahrungs- und Futtermittelproduktion. Doch nicht nur der Betreiber selbst profitiert von der Biogasanlage. Auch die Gemeinde kann sich über zusätzliche Gewerbesteuern freuen. Wie realisierte Projekte zeigen, können bei einer Biogasanlage mit einer Leistung von 600 Kilowatt Gewerbesteuern im fünfstelligen Bereich für die Stromerzeugung anfallen. C h a n c e n f ü r r e g i o n a l e W i r t s c h a f t u n d U m w e lt 11

8 Arbeitsplätze Volkswirtschaftlicher Nutzen Klimaschutz Versorgungssicherheit (regional und überregional) Nutzen von Biogas-Anlagen: Biogasanlagen nutzen nicht nur den Betreibern und Herstellern, sondern auch Kommunen und der Volkswirtschaft Ackerbau, Viehzucht und Biogas ergänzen sich ideal Unabhängig von steigenden Energiepreisen Abwärme beheizt ganze Dörfer Die von Biogasanlagen erzeugte Wärme kann zum Beheizen von Wohnhäusern oder kommunalen Einrichtungen wie Schulen, Kindergärten, Turnhallen und Schwimmbädern dienen. Mit der regional erzeugten Wärme lassen sich auch Industriebetriebe neu ansiedeln, für die langfristig kalkulierbare Wärmekosten wichtig sind. Damit ersetzt die regenerative Energie fossile Brennstoffe wie Kohle, Heizöl oder Erdgas. Hausbesitzer, Kommunen und Gewerbebetriebe machen sich unabhängig von steigenden Energiepreisen. Außerdem fließt das Geld für die Energie nicht ins Ausland, sondern bleibt in der Region. Die Wärme kann dabei über eine Nahwärmeleitung in die Gemeinde gelangen. Auf diese Weise sind bereits mehrere Bioenergiedörfer entstanden, die ihre Energieversorgung komplett auf erneuerbare Energien umgestellt haben. Biogasabwärme beheizt beispielsweise zusammen mit einem Hackschnitzelheizwerk mehr als 70 Prozent der Haushalte im Bioenergiedorf Jühnde bei Göttingen in Niedersachsen. Die Bewohner konnten im Jahr 2006 rund 500 Euro pro Haushalt an Energiekosten einsparen. Wie stark die Verwaltung selbst von der Biogaswärme profitieren kann, zeigt das Beispiel aus Steinfurt in Nordrhein- Westfalen. Über eine drei Kilometer lange Gasleitung gelangt Biogas von einer außerhalb liegenden Anlage zu einem Blockheizkraftwerk (BHKW) in der Stadt. Von dem BHKW aus verlaufen Wärmeleitungen zur Kreisverwaltung, zum Gesundheitsamt, zu einem Altenwohnheim, zum Gebäude der Wirtschaftsförderung, der örtlichen Berufsschule und zu einer Sporthalle. Für die Wärme bezahlt der Landkreis drei Cent je Kilowattstunde und sparte damit allein im Jahr 2006 ungefähr Euro ein. Mehrnutzen für Gemeinde und Umwelt Eine Biogasanlage kann auch Reststoffe aus der Gemeinde verwerten. Denn auch Bioabfälle, Grünschnitt und andere feuchte, wenig Holz enthaltende Biomassen sind für die Biogaserzeugung geeignet. Damit lässt sich beispielsweise der Aufwuchs aus Naturschutzflächen energetisch nutzen. Gleichzeitig sinken die Kosten für die Entsorgung und zusätzlichen Deponieraum. Neben Strom und Wärme liefert eine Biogasanlage einen kompostähnlichen Gärrest, der mineralischen Dünger oder aus Torf gewonnene Blumenerde ersetzen kann und damit den umweltverträglichen Kreislauf der Biogasherstellung schließt. Die Biogasgülle riecht erheblich weniger als rohe, nicht vergorene Gülle aus der Landwirtschaft, da die Vergärung die freien Fettsäuren verringert. Diese sind für den stechenden Geruch der Rohgülle verantwortlich. Darüber hinaus ist der Gärrest besonders pflanzenverträglich. Deutschland ist weltweiter Biogas-Technologieführer Die deutsche Biogasindustrie erwirtschaftete im Jahr 2007 einen Umsatz von circa 650 Millionen Euro. Davon erzielten die Hersteller rund 150 Millionen Euro im Ausland. Einige Firmen haben bereits einen Exportanteil von fast 30 Prozent. Grund: Die deutsche Biogastechnologie ist weltweit gefragt. Kein Land der Welt besitzt so viele landwirtschaftliche Biogasanlagen. Dementsprechend groß ist der technologische Vorsprung. Als»deutsche Erfolgsgeschichte«bezeichnet das Europäische Forum für regenerative Energiequellen (European Forum für Renewable Energy Sources, Eufores) das enorme Wachstum der Strom- und Wärmeerzeugung aus Biogas in Deutschland. Die internationale Spitzenposition der Biogasindustrie ermöglicht den Kommunen in Deutschland, die sichersten und fortschrittlichsten Technologien zu nutzen. Biogas-Anlagen sind damit auch Anzeichen der Teilhabe an einer zukunftsfähigen und innovativen Erfolgsbranche Entwicklung der Biogasanlagenzahl: In den vergangenen Jahren wuchs die Anzahl 500 der Biogasanlagen in Deutschland kontinuierlich 0 Anzahl Biogasanlagen Anzahl Biogasanlagen M u lt i Ta L e n t B i o g a s C h a n c e n f ü r r e g i o n a l e W i r t s c h a f t u n d U m w e lt 13

9 » Biogas schafft Arbeitsplätze. Gerade das Handwerk vor Ort profitiert von den Aufträgen der Betreiber. «Klaus Vetter, Heizungs- und Lüftungsbauer, Waldmünchen Altes Prinzip schafft neue Energie wie entstehen Strom und Wärme aus Biogas? Biogas ist ein Naturprodukt und wird von anaeroben Bakterien überall da gebildet, wo es keinen Sauerstoff gibt. Seit rund 60 Jahren erzeugen Landwirte daraus Energie. Die deutschen Hersteller nutzen das natürliche Prinzip in modernen Biogasanlagen. Dort werden Energiepflanzen durch Vergärung in einen flexiblen Energieträger umgewandelt Biogas ist zwar eine erneuerbare Energiequelle aber keineswegs neu. Denn das methanhaltige Gas entsteht in der Natur überall da, wo Biomasse unter Sauerstoffabschluss abgebaut wird. Zuständig sind dafür sogenannte Archae- Bakterien. Sie stammen aus der Urzeit, als auf der Erde noch andere Lebensverhältnisse herrschten. Heute leben sie in Sümpfen, stehenden Gewässern oder im Magen von Tieren und Menschen also überall da, wo es feucht ist und wo Sauerstoffmangel herrscht. Biogasanlagen nutzen die besondere Eigenschaft der Archae-Bakterien, um kostengünstig und klimaneutral Strom und Wärme zu erzeugen. Die Biogasanlage simuliert den natürlichen Prozess Doch anders als in der Natur läuft der Gärprozess hier kontrolliert und besonders effizient ab. Biologie und Technologie werden perfekt aufeinander abgestimmt. Damit ist es möglich, mit einem Hektar Mais ( Quadratmeter) Spitzenerträge von Kilowattstunden Strom zu erzielen und etwa sechs Haushalte ganzjährig zu versorgen und das erneuerbar. Der Wirkungsgrad moderner Anlagen ist beachtlich: Zusammen mit der Wärme liefert ein Hektar Mais fünfmal mehr Energie, als für Anbau, Ernte und Umwandlung zu Biogas aufgewendet werden muss. Substrate Fette, Eiweiße, Kohlenhydrate Fettsäure, Aminosäuren, Zucker kurzkettige organische Säuren Alkohole Essigsäure, Kohlendioxid, Wasserstoff Methan, Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff Biogas Schritte im Vergärungsprozess: In Biogasanlagen läuft der natürliche Vergärungsprozess unter optimalen Bedingungen ab Neben reinen Gasmotoren gibt es Zündstrahlmotoren, die zusätzlich ca. zehn Prozent Pflanzenöl oder Biodiesel benötigen A lt e s P r i n z i p s c h a f f t n e u e E n e r g i e 15

10 Gesamtpotenzial 417 PJ/a Biogasenergiepotenzial in Deutschland und seine Quellen Blick in einen Fermenter mit Rührwerk Hightech aus Deutschland: kompakte Container enthalten einen Großteil der Anlagentechnik Zusammensetzung von Biogas aus Energiepflanzen: Typisches Biogas aus Energiepflanzen besteht im Wesentlichen aus Methan und Kohlendioxid Fermenter sind das Herzstück Auch wenn eine Biogasanlage aus vielen einzelnen Bauteilen besteht: Alle Komponenten sind in den meist schlüsselfertig gebauten Anlagen genau aufeinander abgestimmt und heute überwiegend automatisiert. Jedes Rührwerk, jede Pumpe und jeder Behälter lässt sich auf dem Bildschirm beobachten und steuern. Die Bakterien selbst leben in den sogenannten Fermentern. Das sind große, luftdicht abgeschlossene Behälter aus Stahl oder Beton, in denen das Biogas entsteht. Als Nahrung erhalten sie organische Masse. Früher setzten Landwirte dafür vor allem Gülle oder Mist aus der Tierhaltung ein. Aber diese Stoffe liefern nur wenig Biogas. Daher werden sie heute ergänzt durch Reststoffe aus der Nahrungsmittelproduktion, Bioabfall oder speziell angebaute Energiepflanzen. Wie perfekt die Systeme aufeinander abgestimmt sind, zeigt das Beispiel der Fütterung: Speziell entwickelte Dosiersysteme füttern die Biomasse aufs Kilogramm genau in den Fermenter. Die Dosierer lassen sich so steuern, dass sie automatisch mehrmals pro Stunde kleine Mengen zuführen. Diese Menge wird über Wiegesysteme erfasst und im Computer gespeichert. Der Betreiber kann damit genau ablesen, wie viel Biogas aus den Rohstoffen gebildet wurde. In dem Fermenter herrschen exakt die Lebensbedingungen, unter denen die Bakterien optimal arbeiten. Dazu werden die Behälter auf etwa 40 Grad beheizt und wärmegedämmt. Den im Mais, Gras, Gülle und anderen Rohstoffen vorkommende Kohlenstoff bauen die Bakterien in wenigen Tagen zu Biogas um. Robuste Rührwerke sorgen dafür, dass der Fermenterinhalt Energie sparend durchmischt wird und das gebildete Gas entweichen kann. Das Biogas gelangt dann über eine Gasleitung in den Motorenraum. Biogas besteht zur Hälfte aus Methan Das entstandene Biogas muss vor der Verbrennung noch entschwefelt und getrocknet werden. Denn Schwefelwasserstoff oder Wasserdampf im Gas können dem Motor schaden. Nur rund 50 Prozent des Biogases ist brennbares Methan. Den Rest bilden vor allem Kohlendioxid und zu geringen Anteilen Sauerstoff und Stickstoff. Das Methan verbrennt im Motor, während das Kohlendioxid in die Atmosphäre entweicht. Da aber genau die Menge an Kohlendioxid freigesetzt wird, die die Pflanze bei ihrem Wachstum aufgenommen hatte, ist die Verbrennung von Biogas im Gegensatz zum herkömmlichen Erdgas klimaneutral. Die Motoren sind robuste Hightech- Maschinen, die durch entsprechende Steuerungen flexibel auf den unterschiedlichen Methangehalt im Biogas reagieren. Ihr Wirkungsgrad hat sich in den letzten zehn Jahren verdoppelt und liegt heute bei über 40 Prozent. Das bedeutet: 40 Prozent der eingesetzten Energie wird in Strom umgewandelt, aber auch der Rest kann zum Großteil genutzt werden. Der Verbrennungsmotor treibt einen Generator an, der den gewünschten Strom erzeugt. Dieser wird in der Regel in das vorhandene Netz eingespeist. Der Motor selbst muss mit Wasser gekühlt werden. Das auf 80 bis 90 Grad aufgeheizte Kühlwasser, aber auch die Wärme aus dem Abgasstrom, lassen sich über Wärmetauscher zum Beheizen von der Fermenter, aber auch von Häusern, Schwimmbädern und anderen Gebäuden nutzen. Die Biogasindustrie: eine Hightechbranche Die Entwicklung modernster Messund Verfahrenstechnik, intensive Forschung im Bereich der Biochemie und kreative Ingenieursleistungen beim Maschinenbau sind entscheidend für den Erfolg der deutschen Anlagentechnik. Nur so schaffen es die Anlagenbetreiber, aus den nachwachsenden Rohstoffen Biogas mit hoher Qualität herzustellen. Die Messgeräte müssen für den Einsatz in den Biogasanlagen bezahlbar bleiben und trotzdem ausfallsicher auch kleinste Veränderungen der Gaszusammensetzung melden. Temperaturen, Feuchtigkeiten und die Abstimmung der Pflanzenzusammensetzung auf die besten Lebensbedingungen für die Mikroorganismen werden erforscht. Die Minikraftwerke werden laufend auf Höchstleistungen getrimmt und müssen dabei die Schwankungen in der Gaszusammensetzung ohne Leistungseinbruch verkraften. 16 M u lt i Ta L e n t B i o g a s A lt e s P r i n z i p s c h a f f t n e u e E n e r g i e 17

11 Grußwort Michael Glos MdB So entsteht eine Biogasanlage Bundesminister für Wirtschaft und Technologie Von der Entscheidung für eine Biogasanlage bis zum Start der Strom- und Wärmeproduktion dauert es ungefähr ein Jahr. Beim Bau kommt ein guter Teil der Investitionen der Region zugute, denn vor Ort ansässige Handwerksbetriebe können viele Arbeiten übernehmen In der Energiepolitik müssen wir neue Wege einschlagen. Wir müssen, soweit es möglich ist, weg von Öl und Gas. Denn der hohe CO 2 -Ausstoß führt zum Klimawandel. Deshalb braucht Deutschland einen ausgewogenen und zukunftsfähigen Energiemix, um eine umweltverträgliche und zugleich sichere Energieversorgung zu gewährleisten. Das heißt konkret: Wir müssen darauf achten, dass die Abhängigkeit von wenigen Produzentenländern nicht zu stark wird. Die Verwendung von biologischen, nachwachsenden Rohstoffen zur Erzeugung von Bioenergie verbindet diese Anforderungen in geradezu idealer Weise. Eine gute Energiepolitik ist eben immer zugleich auch eine gute Klimapolitik. Der Fachverband Biogas und seine Mitglieder haben das frühzeitig erkannt und sich diesem Thema mit Nachdruck angenommen. Neben den Betreibern von Biogasanlagen sind es vor allem die innovativen Firmen, die Biogas made in Germany zu einem weltweit gefragten Spitzenprodukt entwickelt haben. Mit den am 9. März 2007 unter deutscher EU-Ratspräsidentschaft verabschiedeten weitreichenden Zielvorgaben zur Verringerung der Treibhausgas-Emmissionen und zur Erhöhung des Anteils der erneuerbaren Energien am Gesamtenergieverbrauch sind die Marktchancen auch für Biogas deutlich gestiegen. Zur Umsetzung dieser Ziele hat das Bundeskabinett im Dezember 2007 einen umfangreichen Maßnahmenkatalog beschlossen, zu dem auch die Biogasförderung gehört. Auf dieser Basis hat mein Haus neue Regelungen in der Gasnetzzugangs-, Gasnetzentgelt- und Anreizregulierungsverordnung erarbeitet, mit denen die Biogaseinspeisung in das Erdgasnetz gefördert wird. Diese neuen gesetzlichen Vorgaben umfassen eine ganze Reihe von Maßnahmen, die die Einspeisung von Biogas wesentlich erleichtern und wirtschaftlich attraktiv werden lassen. Wichtigste Stellschrauben sind: Vorrangregelungen für Biogas bei Netzanschluss und Einspeisung, Regelung der vermiedenen Netzentgelte und Konkretisierung des erweiterten (Jahres-)Bilanzausgleichs. Die von uns entwickelten Fördermaßnahmen stärken daneben den ländlichen Raum. Biomasse- und Biogaserzeugung bieten gerade den Landwirten ein neues Betätigungsfeld und zusätzliche Einnahmemöglichkeiten. Denn die Erzeugung von Biomasse, Biogas und Biomethan findet im Inland statt. Es entstehen neue Arbeitsplätze sowohl im landwirtschaftlichen Bereich als auch bei den Komplettanlagen-Herstellern und den vielen angeschlossenen Zulieferfirmen. Aktuell sind in der deutschen Biogasbranche rund Menschen beschäftigt, die qualitativ hochwertige Produkte herstellen. Ich wünsche der deutschen Biogasbranche und ihren engagierten Mitarbeitern auch für die Zukunft gutes Gelingen und einen weiterhin wachsenden Markt. Ihr Bereits die Standortwahl legt bei einer Biogasanlage den Grundstein für den späteren Erfolg. Bei gut geplanten Anlagen ist die gesamte Kette optimiert: von der Versorgung mit Energierohstoffen über die eigentliche Erzeugung des Biogases bis zur Nutzung von Strom und Wärme. Dabei kann die Anlage je nach Raumordnungsplanung der Gemeinde in der Nähe eines landwirtschaftlichen Betriebes, in einem Gewerbegebiet oder in einem speziell für die Energieerzeugung ausgewiesenen Sondergebiet entstehen. Für möglichst kurze Leitungswege des Wärmetransports sollte das Blockheizkraftwerk (BHKW) in der Nähe der Wärmeabnehmer entstehen. Die Biogaserzeugung kann dabei auch in größerem Abstand vom BHKW stattfinden, da sich Biogas in Mikrogasnetzen auch über längere Entfernungen leiten lässt. Erste Ausbaustufe des Biomassekraftwerkes, bestehend aus zwei baugleichen Anlagen Nach Abschluss des Genehmigungsverfahrens erfolgt der erste Spatenstich. Für den eigentlichen Bau der Anlage benötigt ein eingespieltes Team dann nur wenige Monate. Beim Großteil der Projekte errichten die Monteure zunächst die Gärbehälter mit den Pumpen, Rührwerken und Leitungen, bevor sie das BHKW installieren. Den Schlusspunkt stellen der Stromanschluss sowie das Verlegen der nötigen Wärmeleitungen dar. Neben Logistik, Verwaltung und Technik darf im Entstehungsprozess der Anlage die Information der Anrainer des Projektes nicht vergessen werden, denn auch bei Biogasanlagen entstehen Vorurteile durch Unkenntnis. Betreiber und Planer der Anlage sollten gemeinsam und rechtzeitig darüber informieren, welchen Nutzen eine moderne Biogasanlage für die Umwelt und die Gemeinde mit sich bringt, und die wichtigsten Fakten einfach und verständlich vermitteln. Bundesminister für Wirtschaft und Technologie Nachgärer der Biogasanlage im Bau 18 M u lt i Ta L e n t B i o g a s S o e n t s t e h t e i n e B i o g a s a n l a g e 19

12 Energiegehalt (Strom aus Biogas) in kwh/t Durchschnittlicher Energiegehalt organischer Abfälle: Mit eigens dafür ausgelegten Biogasanlagen kann aus organischen Abfällen Energie gewonnen werden Größere Anlagen werden häufig in Gemeinschaft betrieben 0 Malzkaffeetreber Speisereste Biotonne Quark Altbrot Anlagentypen die Rohstoffe bestimmen die Technik Bei der Erzeugung von Biogas unterscheidet man zwischen landwirtschaftlichen und industriellen Anlagen, je nachdem, welche Energierohstoffe genutzt werden. Entscheidend ist neben zuverlässiger Technik dabei auch ein auf die Rohstoffe abgestimmter Prozess beides besondere Stärken deutscher Anlagenbauer, die weltweit die Anlagen mit den höchsten Wirkungsgraden anbieten Der Landwirt erntet die Pflanzen und macht sie mithilfe der Silierung haltbar Um die Biogaspotenziale wirtschaftlich erschließen zu können, verbessern deutsche Hersteller laufend die Anlagentechnik und erforschen die komplexen biochemischen Zusammenhänge im Vergärungsprozess in eigenen Laboren. Energiepflanzen und organische Abfälle Die Art der Einsatzstoffe bestimmt das Aussehen und die Funktion einer Biogasanlage. Die industrielle Anlage nutzt organische Abfälle und industrielle Reststoffe. Diese müssen zur Hygienisierung stark erhitzt werden. Damit bei der Anlieferung und der Weiterverarbeitung dieser Stoffe keine Gerüche entstehen, ist der gesamte Anlagenbereich meist in einer abgeschlossenen Halle untergebracht. Denn die Stoffe werden in der Regel per LKW angeliefert. Da die Art und Zusammensetzung der Chargen täglich schwankt, erfordert die Vergärung dieser Stoffe viel Erfahrung und spezielles Fachwissen. Völlig anders sieht dagegen eine landwirtschaftliche Biogasanlage aus, die Gülle und speziell angebaute Energiepflanzen einsetzt. Der Landwirt erntet die Pflanzen und macht sie mithilfe der Silierung haltbar. Die fertige Silage wird meist per Radlader zum Vorratsbehälter der Anlage transportiert. Neben den extra angebauten Energiepflanzen können auch Gülle, Mist, Einstreu und Ernterückstände in der landwirtschaftlichen Biogasanlage vergoren werden. Anlagengrößen für jeden Bedarf Die Anlagengröße ist unabhängig von der Art der Einsatzstoffe und kann zwischen 50 Kilowatt und mehreren Megawatt liegen. Bei der Wahl der Größe orientiert sich der Investor an der Menge der verfügbaren Rohstoffe und der Möglichkeit, die Wärme optimal zu verwerten. Zum Vergleich: Eine 55-Kilowatt-Anlage liefert jeweils rund Kilowattstunden Strom und Wärme. Bei einer 500-Kilowatt-Anlage sind es dagegen rund 4 Millionen Kilowattstunden Strom und 3,5 Millionen Kilowattstunden Wärme, die außerhalb der Anlage genutzt werden können. Damit können 900 Vierpersonenhaushalte mit Strom und 150 Haushalte mit Wärme versorgt werden. Ein Landwirt, der eigene Rohstoffe einsetzt und mit der Wärme Wohnhaus, Stallungen und einzelne Nachbarhäuser beheizt, wählt daher in der Regel eine Anlage unter 100 Kilowatt. Sie lässt sich gut in den Betrieb integrieren und ist mit wenig Aufwand zu bedienen. Je größer eine Anlage wird, desto mehr Arbeitszeit ist für die Fütterung und die tägliche Überwachung nötig. Landwirte betreiben größere Anlagen häufig in Gemeinschaften, bei der ein Berufskollege für den Anlagenbetrieb Für Biogaserzeugung geeignete Abfälle Garten- und Parkabfälle Bioabfall Marktabfälle zuständig ist. Je nach Möglichkeit bringen die anderen Beteiligten Kapital ein und beliefern die Anlage mit Energiepflanzen, Gülle oder Mist. Höhere Vergütung für Strom aus Energiepflanzen Die Anlagentypen unterscheiden sich nicht nur im Aufbau, sondern auch in der gesetzlich festgelegten Stromvergütung. Abfälle sind meist zu geringen Kosten verfügbar. In manchen Fällen zahlen die Lieferanten sogar eine Entsorgungsgebühr. Für den so produzierten Strom erhält der Betreiber daher nur die gesetzlich festgelegte Grundvergütung. Der Energiepflanzenanbau dagegen verursacht mehr als die Hälfte der laufenden Kosten einer damit betriebenen Biogasanlage. Aus diesem Grund gewährt der Gesetzgeber dem Betreiber zusätzlich zur Grundvergütung einen speziellen Bonus für Energiepflanzen. überwiegend pflanzliche Abfälle, die auf gärtnerisch genutzten Grundstücken, in öffentlichen Parkanlagen und auf Friedhöfen anfallen getrennt gesammelter Bioabfall (z. B. organische Küchenabfälle) auf Märkten anfallende Abfälle, wie z. B. Obst- und Gemüseabfälle 20 M u lt i Ta L e n t B i o g a s A n l a g e n t y p e n 21

13 Die wichtigste Energiepflanze für Biogasanlagen ist derzeit der Silomais Der Anbau von Energiepflanzen Energiepflanzen sind heute der wichtigste Rohstoff für die Biogaserzeugung. Ihr Vorteil: Sie lassen sich vor Ort anbauen, wachsen jedes Jahr nach und erzeugen nahezu CO 2 -neutrale Energie. Gleichzeitig dient der anfallende Gärrest aus der Anlage als hochwertiger Dünger, sodass ein geschlossener und nachhaltiger Verwertungskreislauf entsteht. In der Biogasanlage können ganz verschiedene Energiepflanzen eingesetzt werden, ihr Anbau sorgt für Abwechslung auf dem Acker und verbessert so die Bodengesundheit Rüben, Sonnenblumen und andere Früchte eignen sich ebenfalls zur Biogasproduktion Um Biogas zu erzeugen, bauen Landwirte spezielle Energiepflanzen an oder nutzen Grünland. Der Energiepflanzenanbau ist eine optimale Ergänzung zum bisherigen Ackerbau, denn es lassen sich Flächen und Pflanzen nachhaltig und ökologisch verträglich verwenden, die nicht zur Nahrungs- und Futtermittelproduktion benötigt werden. Momentan werden in Deutschland auf zwei Millionen Hektar nachwachsende Rohstoffe angebaut. Den größten Anteil der Fläche nimmt Raps für Biodiesel und Pflanzenöl mit 1,12 Millionen Hektar ein. Für Biogas bauten die Landwirte im Jahr 2007 auf rund Hektar Energiepflanzen an, also auf weniger als zwei Prozent der gesamten landwirtschaftlichen Nutzfläche von 17 Millionen Hektar. Für das Jahr 2020 prognostiziert das Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie eine Fläche von 1,1 Millionen Hektar für den Anbau von Biogas-Energiepflanzen. Es hält zudem Ertragssteigerungen von jährlich zwei Prozent für möglich. Win-win-Situation für Betreiber und Umwelt Biogasanlagen können fast alle Pflanzenteile verwerten, nur Holz können die Bakterien nicht aufschließen. Der Gärrest aus Biogasanlagen ist ein hochwertiger Dünger. Wird er ausgebracht, schließt sich ein umweltgerechter Kreislauf. Gleichzeitig spart der Landwirt sowohl chemische Pflanzenschutzmittel als auch Mineraldünger, für dessen Herstellung unter anderem fossile Rohstoffe verwendet werden, ein. Das hat einen Mehrfachnutzen: Kostenersparnis von bis zu 200 Euro pro Hektar beim Landwirt und weniger Energieverbrauch in der aufwendigen Produktion von Künstdüngern. Wird Gülle zur Biogaserzeugung eingesetzt, kommt ein weiterer Vorteil hinzu: Nährstoffe werden mineralisiert und für Pflanzen besser nutzbar gemacht, darüber hinaus riecht der Gärrest angenehmer als Gülle und ist weniger aggressiv. Pflanzenmix für jeden Bedarf Die wichtigste und ertragsreichste Energiepflanze für Biogasanlagen ist derzeit der Silomais. Bei einer durchschnittlichen Erntemenge von 45 Tonnen und zwölf Prozent Lagerungsverlusten lassen sich aus einem Hektar Silomais rund Kubikmeter Biogas erzeugen. Daraus produzieren moderne Anlagen etwa Kilowattstunden Energie. Aber nicht in jeder Region wächst Silomais als Energiepflanze. Daher entwickeln viele Landwirte in den einzelnen Regionen ihren eigenen Pflanzenmix für die Energieproduktion und sorgen so gleichzeitig für einen Fruchtwechsel, der die Fruchtbarkeit der Böden erhält und den Landwirt dabei unterstützt, geltende Vorschriften wie die»cross Compliance«-Verordnung einzuhalten. Mit dieser Verordnung macht die EU Prämienzahlungen an Landwirte von der Einhaltung bestimmter Regeln zur Erhaltung der Gesundheit von Mensch, Tier und Pflanzen abhängig. Eine häufig anzutreffende Alternative zum Mais ist beispielsweise die Ganzpflanzensilage (GPS). Dabei sät der Landwirt im Herbst ein Wintergetreide aus, zum Beispiel Roggen. Dieser wird im grünen Zustand im April oder Mai wie Gras gemäht und anschließend einsiliert. Nach der GPS bleibt noch Zeit, auf der Fläche eine weitere Frucht anzubauen. Je nach Standort kann dies Silomais oder eine Zwischenfrucht sein wie beispielsweise Ölrettich, Senf oder Raps. Futterrüben, Sonnenblumen und andere Früchte eignen sich ebenfalls zur Biogasproduktion. Neben der angebauten Biomasse spielen auch Gräser von Dauergrünlandflächen eine große Rolle. Rund 17 Prozent des aus Energiepflanzen erzeugten Biogases könnten nach einer Studie bereits heute aus Gras hergestellt werden. Mit 172 Kubikmetern Biogasertrag pro Tonne Frischmasse liegt Gras nur knapp hinter Mais. Da viele Biogaserzeuger die späteren Aufwüchse zu geringen Kosten erhalten, ist Gras damit in einigen Gegenden eine lohnende Ergänzung zu Ackerfrüchten. Energiegehalt in kwh/t Rindermist Gras Maissilage Grünroggen Hühnerkot Stromerträge aus verschiedenen Substraten 22 M u lt i Ta L e n t B i o g a s D e r A n b a u v o n E n e r g i e p f l a n z e n 23

14 Strom und Wärme aus dem Blockheizkraftwerk Am Ende der Produktionskette steht in vielen Biogasanlagen ein Blockheizkraftwerk (BHKW), in dem ein Verbrennungsmotor einen Generator antreibt und so Strom und gleichzeitig Abwärme erzeugt. Während der Strom üblicherweise ins Stromnetz eingespeist wird, gibt es für die Nutzung der Abwärme verschiedene Möglichkeiten Das Blockheizkraftwerk (BHKW) ist die kompakte Einheit in der Biogasanlage, in der das entstandene Gas in Energie umgewandelt wird. Es ist meistens in Containern oder in festen Gebäuden neben der Anlage aufgestellt, in denen sich außerdem die Abwärmetauscher, die Wärmeverteiler und die sicherheitstechnischen Komponenten der Gasleitung befinden. Obwohl die Maschinen rund um die Uhr laufen, dringen Geräusche kaum nach außen. Denn eine besondere Innenverkleidung der Räume schluckt den Schall fast vollständig. Wärmeleitungen im Blockheizkraftwerk Wirkungsgrade von bis zu 90 Prozent Das Besondere am BHKW-Aggregat ist, dass gleichzeitig Strom und Wärme produziert werden. Dies erhöht zum einen den Wirkungsgrad der Anlage im Gegensatz zu herkömmlichen Großkraftwerken, die nur Strom erzeugen. Zum anderen steigt auch die Wertschöpfung für den Betreiber, der beide Energieformen getrennt voneinander verkaufen kann. Wie viel Strom und Wärme das BHKW aus Biogas erzeugen kann, hängt von seiner Größe und der Bauart ab. Die elektrische Anschlussleistung des BHKW gibt die Leistung der gesamten Biogasanlage an. Der Gesamtwirkungsgrad eines BHKW liegt zwischen 80 und 90 Prozent. Das bedeutet: Zwischen 80 und 90 Prozent der eingesetzten Energie aus dem Biogas setzt das BHKW in Wärme und Strom um. Der elektrische Wirkungsgrad liegt je nach Leistung und Bauart zwischen 30 und 43 Prozent. Größere BHKW haben in der Regel höhere elektrische Wirkungsgrade. Im kleineren Leistungsbereich bis 200 kw besitzen Zündstrahl-BHKW einen etwas höheren elektrischen Wirkungsgrad. Zündstrahl-Motoren sind umgerüstete Dieselmotoren und benötigen einen zusätzlichen Kraftstoffanteil von etwa zehn Prozent zum Biogas. Dieses sogenannte Zündöl ist bei heutigen Anlagen meistens Pflanzenöl oder Biodiesel. Die andere Motorvariante ist der Gas- Otto-Motor, der ausschließlich Biogas verbrennt. Die größte Wärmemenge im BHKW fällt über das Motorkühlwasser mit einem Temperaturniveau von 80 bis 90 Grad Celsius an. Wesentlich höhere Temperaturen von 460 bis 550 Grad sind im Abgas enthalten und lassen sich über einen Abgaswärmetauscher ebenfalls nutzen. Daher sind auch Industriebetriebe stark an der Biogasabwärme interessiert. Gasleitung für größere Distanzen Eine Wärmeleitung zu den Abnehmern kostet derzeit rund 150 Euro je laufendem Meter. Wie praktische Erfahrungen zeigen, liegt der Wärmeverlust bei isolierten Rohren nach Metern bei rund drei Prozent. Für längere Distanzen ist es vor diesem Hintergrund ratsam, das Blockheizkraftwerk gleich in der Nähe des Wärmeabnehmers aufzustellen und mit einer eigenen Gasleitung zu versorgen. Eine Gasleitung kostet mit rund 70 Euro je Meter deutlich weniger als die Wärmeleitung. Das Biogas muss hierfür entwässert und komprimiert werden. Neue Techologien für mehr Effizienz Falls sich im Umfeld der Biogasanlage kein Wärmeabnehmer befindet, lässt sich aus der Wärme auch Strom erzeugen. Dafür geeignet ist eine sogenannte»organic-rankine-cycle«-anlage, kurz: ORC-Anlage. Sie wird dem BHKW nachgeschaltet. Die Abwärme aus dem BHKW erwärmt dabei eine spezielle Flüssigkeit in der ORC-Anlage, die schnell verdampft. Dieser Dampf treibt eine kleine Dampfturbine an, die Strom erzeugt. ORC-Anlagen werden seit dem Jahr 2006 in Biogasanlagen eingesetzt. Ein Blockheizkraftwerk mit einer elektrischen Leistung von 600 kw liefert genug Wärme, um damit eine ORC-Anlage mit einer Leistung von 70 Kilowatt anzutreiben. Wirkungsgrad in % 100 Wirkungsgrad in in % ,9 81,9 85, , , , elektrisch elektrisch 0 Wirkungsgrade von Biogasanlagen: Der bereits hohe Wirkungsgrad einer Biogasanlage mit Wärmenutzung steigt durch Anwendung des ORC-Verfahrens um weitere fünf Prozent 24 M u lt i Ta L e n t B i o g a s S t r o m u n d W ä r m e a u s d e m B l o c k h e i z k r a f t w e r k 25

15 Km pro Hektar Anbaufläche Flächeneffizienz von Biokraftstoffen: Zu Biomethan aufkonzentriertes Biogas erreicht als Biokraftstoff die beste Flächenverwertung aller derzeit verfügbaren Biokraftstoffe Biomethan Biodiesel Bioethanol Nutzung von Biomethan: Nach der Einspeisung ins Erdgasnetz wird Biomethan zum flexiblen Energieträger für Energieerzeugung, Industrie, Gewerbe und Endverbraucher Der Weg ins Erdgasnetz Biogas: Biokraftstoff mit hoher Flächeneffizienz Von der Biogasanlage ins Erdgasnetz: Moderne Reinigungsverfahren sind der Schlüssel für den dezentralen und flexiblen Einsatz des erneuerbaren Energieträgers Biogas kann im Jahr 2020 mindestens zehn Prozent des Erdgasbedarfs decken und dabei so flexibel eingesetzt werden wie der fossile Energierohstoff. Denn Biogas weist nach einem Aufbereitungsprozess die gleiche Gasqualität wie herkömmliches Erdgas auf und kann so direkt in das Erdgasnetz eingespeist werden. Besonders interessant ist die Einspeisung von Biomethan ins Erdgasnetz besonders für Anlagen, die vor Ort keinen Wärmeabnehmer haben. Diese Option macht die Biogasnutzung noch vielseitiger. Von der Gaseinspeisung können Landwirte, Stadtwerke und Energieversorger gemeinschaftlich profitieren. Aufbereitung zu Biomethan In Schweden und in der Schweiz hat man bereits umfangreiche Erfahrungen mit Biomethan als Erdgasersatz gesammelt. In Deutschland speisen seit Ende 2006 die ersten Anlagen Biogas ins Gasnetz ein. Allerdings muss das Biogas vor der Einspeisung auf Erdgasqualität gebracht werden. Hierfür werden Kohlendioxid und Schwefel entfernt. Dies kann in einem sogenannten Waschverfahren geschehen, bei dem das Gas durch eine Waschlösung hindurchgeleitet wird. Aber auch mit Aktivkohle, speziellen Drucktechniken oder chemischen Verfahren lässt sich das Kohlendioxid entfernen. Das aufkonzentrierte Biogas wird Biomethan oder Bioerdgas genannt. Es hat einen Methangehalt von 97 bis 99 Prozent. Vor der Einspeisung muss es auf das Druckniveau gebracht werden, das in der Erdgasleitung vorherrscht. Je nach Gasqualität im Netz müssen auch der Brennwert und andere Eigenschaften angepasst werden. Transport in Ballungszentren Das eingespeiste Biomethan lässt sich anschließend in Städten, Gemeinden und anderen Ballungszentren wieder aus dem Gasnetz entnehmen. Wie Erdgas kann es in Blockheizkraftwerken (BHKW) verbrannt werden. Aber auch als Kraftstoff oder als Heizgas lässt sich das Biomethan verwenden. Erste Gasversorger bieten auf diese Weise umweltbewussten Verbrauchern ein»naturgas«gegen einen Aufschlag an. Biogas gehört zu den vielseitigsten Energieträgern. Das Gas lässt sich nicht nur im Blockheizkraftwerk oder im Gasbrenner, sondern auch im Autotank verwerten. Zu Biomethan aufkonzentriertes Biogas hat als Kraftstoff gleichzeitig die beste Flächenverwertung aller derzeit verfügbaren Biokraftstoffe. Zusätzlich kann das vorhandene Erdgasnetz für den Transport genutzt werden Ein Kilogramm Biogas ersetzt etwa 1,4 Liter Ottokraftstoff. Mit einem Hektar Mais fährt ein PKW mit Biomethan rund Kilometer. Um Biomethan einsetzen zu können, muss keine neue Infrastruktur erschlossen werden. Das Gas kann dezentral erzeugt, auf Biomethan aufkonzentriert und ins vorhandene Erdgasnetz eingespeist werden. Diesen Weg will die deutsche Gaswirtschaft stärker ausbauen. Sie hat sich freiwillig verpflichtet, bis zum Jahr 2010 zehn Prozent Biomethan dem Erdgas als Kraftstoff beizumischen. Außerdem lässt sich das Biomethan in reinen Erdgasfahrzeugen nutzen. Derzeit gibt es rund derartige Fahrzeuge sowie 800 Tankstellen in Deutschland, an denen Erdgas getankt werden kann. Ein neues Fahrzeug mit Gasantrieb kostet circa bis Euro mehr als ein herkömmlicher Benziner. Da der Kraftstoffpreis aber deutlich unter dem von Benzin liegt, kann sich diese Anschaffung schon nach Kilometern bezahlt machen. Kaum teurer als Erdgas Biomethan ist je nach Größe der Biogasanlage und Herkunft der Rohstoffe kaum teurer als Erdgas an der Tankstelle. Auf Basis des Rohstoffs Gülle lässt sich Biomethan zu einem Preis von 5,8 Cent je Kilowattstunde erzeugen und liegt damit fast gleichauf mit Erdgas. Aus Bioabfall lässt sich Biomethan für sieben Cent und aus Energiepflanzen für acht Cent je Kilowattstunde produzieren. Doch der Biokraftstoff muss nicht unbedingt den Weg über das Erdgasnetz nehmen. Seit 2006 verkauft eine Raiffeisengenossenschaft im niedersächsischen Jameln Biogas an einer eigenen Zapfsäule. Das Gas wird direkt an der Biogasanlage zu Biomethan aufbereitet und zur Tankstelle transportiert. Ein Kilogramm Biogas ersetzt etwa 1,4 Liter Ottokraftstoff 26 M u lt i Ta L e n t B i o g a s B i o g a s : B i o k r a f t s t o f f m i t h o h e r F l ä c h e n e f f i z i e n z 27

16 In Schäferei, einem Stadtteil von Waldmünchen im Bayerischen Wald, betreibt die BioEnergie GmbH & Co. KG eine Biogasanlage zur Erzeugung von Strom und Wärme. Die beiden Blockheizkraftwerke der Anlage erzeugen zusammen 490 Kilowatt elektrisch. Die gemeinsame Heizleistung liegt bei 640 Kilowatt. Ludwig Schiedermeier von Bioferm aus Waldmünchen Vier Landwirte gründeten die GmbH 2005, mittlerweile hat die Betreibergemeinschaft sechs Mitglieder. Der Bau der Anlage begann im Mai Schon im November desselben Jahres floss zum ersten Mal Strom ins öffentliche Netz, seit Januar 2006 versorgt die Anlage Haushalte in Schäferei mit Wärme. Interview: Energieschub für Kommunen Im Bioenergiedorf Schäferei, einem Stadtteil von Waldmünchen, erzeugen zwei Biogasanlagen mithilfe von Blockheizkraftwerken Strom und Wärme. Josef Haller, Geschäftsführer der BioEnergie GmbH, und Franz Löffler, Erster Bürgermeister, erläutern die Bedeutung von Biogas für die Kommune Josef Haller, Geschäftsführer der BioEnergie GmbH Herr Haller, Sie haben gemeinsam mit anderen Landwirten 2005 eine Biogasanlage errichtet und sind damit von der klassischen Land- zur Energiewirtschaft gewechselt. Was waren die Gründe? Wir haben uns gefragt: Welche Zukunft hat die Landwirtschaft und damit unsere Region? Denn hier in Waldmünchen, direkt an der tschechischen Grenze, gibt es wenig Möglichkeiten für Arbeitsplätze außerhalb des Agrarbereiches. Und die niedrigen Milchpreise zu jener Zeit hatten viele Landwirte in Bedrängnis gebracht. Wir wollten die Region stärken und uns unabhängig von Energieimporten machen. Und natürlich war der Umweltschutzgedanke ein weiterer wichtiger Grund. Die Preise für Lebensmittel und auch für Biomasse schwanken. Garantiert Ihnen die Anlage dennoch sichere Erträge? Beim Strom ist der Abnahmepreis ja für zwanzig Jahre gesetzlich garantiert. Wir produzieren nun seit zweieinhalb Jahren und rechnen damit, dass sich die Anlage in acht Jahren amortisiert hat. Von allein passiert das natürlich nicht. Unsere Erfolgsfaktoren sind neben einer soliden Planung vor allem die Betreibergemeinschaft von mittlerweile sechs Landwirten, die uns große Anbauflächen sichert, und die Möglichkeit, über das Nahwärmenetz Erträge zu erzielen. Das alles macht uns rentabel und ich glaube, dies sind auch wichtige Aspekte für jede andere Biogasanlage, um erfolgreich zu sein. Erträge durch Nahwärme können Sie nur dann erzielen, wenn es sich für die Haushalte lohnt. Die Einrichtung eines neuen Anschlusses ist erst einmal kostenaufwendig. Ab wann rechnet sich der Bezug von Nahwärme aus Biogas? Derzeit bieten wir die Wärme für 4,2 Cent pro Kilowattstunde an. Unser Preissteigerungsindex garantiert, dass der Nahwärmepreis immer unter dem Ölpreis liegt. So werden die derzeit 14 Haushalte in sechs bis sieben Jahren die Kosten für ihren Anschluss wieder hereingeholt haben. Aber es sind nicht nur die Kosten, die überzeugen. Die Menschen erleben, dass Rohstoffe ihrer Heimat Energie für sie erzeugen. Damit ist bei unseren Kunden immer auch Stolz auf die Unabhängigkeit ihres Dorfes mit im Spiel. Herr Bürgermeister Löffler, welche Bedeutung hat das Bioenergiedorf Schäferei für Waldmünchen? In Schäferei erzeugen zwei Biogasanlagen sowohl Strom als auch Wärme für die Anwohner. 90 Prozent der Energie in Schäferei stammen aus erneuerbaren Rohstoffen. Wir haben dort eine fast autarke regionale Wertschöpfungskette, die für unsere Kommune von großer wirtschaftlicher Bedeutung ist. Biogasanlagen sind also sowohl gut für die Umwelt als auch für den Standort? Auf jeden Fall, und das nicht nur, weil die Betreiber selbst angebaute Rohstoffe verarbeiten. In Schäferei zum Beispiel hat die Biogasanlage vier Arbeitsplätze geschaffen. Gerade für jüngere Landwirte eröffnet die Energiewirtschaft neue Perspektiven. Sie finden Arbeit in einer innovativen Zukunftsbranche und können doch im Dorf und bei ihrer Familie bleiben. Der Stadtrat und ich waren deshalb einhellig davon überzeugt, die Betreiber zu unterstützen. Wir sind mit den Plänen zum Bau eines öffentlichen Abwasserkanals auf sie zugegangen und haben angeboten, gleich eine Nahwärmeleitung mitzuverlegen. So haben sich hervorragende Synergieeffekte ergeben. Wie haben die Bewohner auf den Bau der Anlage reagiert? Schäferei ist ein landwirtschaftlich strukturiertes Dorf, so haben sich für die Menschen durch den Betrieb eigentlich keine großen Veränderungen ergeben. Und ganz besonders wichtig ist es natürlich, dass die Menschen durch den Anschluss an das Wärmenetz direkt erfahren, welche Bedeutung die Anlage hat. Ich weiß, dass die Menschen und Anlagenbetreiber ein vernünftiges Miteinander pflegen. Wenn zum Beispiel große Mengen an Biomasse eingefahren werden, achten die Betreiber streng darauf, dass dies die Bewohner möglichst wenig behindert: ein klares Anzeichen dafür, dass sie sich mit ihrer Anlage als Teil der dörflichen Gemeinschaft verstehen. Die Biogasanlagen in Schäferei tragen nicht nur zur Stärkung der Kommune, sondern der gesamten Region bei... Ja, Waldmünchen und damit auch das Bioenergiedorf Schäferei ist Mitglied im regionalen Aktionsbündnis Cerchov, das unter anderem den Ausbau erneuerbarer Energien fördert. In den sechs deutschen Kommunen des Bündnisses gibt es Einwohner und 11 Biogasanlagen, die Strom für Menschen erzeugen. Biogas bedeutet also auch mehr Selbstständigkeit für ganze Regionen. Insbesondere für landwirtschaftlich geprägte Gegenden ergibt sich damit ein großes wirtschaftliches Potenzial, das sie unbedingt nutzen sollten verkaufte BioEnergie Megawattstunden Strom an den ortsansässigen Energieanbieter. Ihre Anlage versorgt 14 Haushalte mit Kilowattstunden Wärme pro Jahr. Zudem trocknet die Restwärme im Blockheizkraftwerk Schnittund Brennholz. Franz Löffler, Erster Bürgermeister Waldmünchen 28 M u lt i Ta L e n t B i o g a s B i o g a s : E n e r g i e s c h u b f ü r K o m m u n e n 29

17

18 Wer macht was? Die vorgestellten Unternehmen im Überblick Unternehmen Komplettanbieter Anbieter von Komponenten & Zulieferer Betreiber, Planer, Berater 2 G Energietechnik GmbH 64 ABO Wind AG 35 ADDCON Europe GmbH 79 Agraferm Technologies AG 36 Agraserv GmbH 37 agri.capital GmbH 41 agrikomp GmbH 40 Alfred Kuhse GmbH 40 ARCHEA GmbH August Storm GmbH & Co. KG 64 Awite Bioenergie GmbH 67 AXIMA GmbH 78 BAG Budissa Agroservice GmbH 67 BAUR - Folien GmbH 66 Bekon Energy Technologies GmbH & Co. KG BIGATEC Ingenieurbüro für Bioenergie BioConstruct GmbH 46 BIOGAS NORD AG Bioreact GmbH 81 BTA International GmbH 43 Consentis Anlagenbau GmbH COWATEC AG 50 Dalkia GmbH 80 Dreyer & Bosse Kraftwerke GmbH 47 Drössler GmbH Umwelttechnik 65 Ecofys Germany GmbH 83 EEVG GmbH & Co. KG 83 Eisele Franz & Söhne GmbH & Co. KG Seite Unternehmen Komplettanbieter Anbieter von Komponenten & Zulieferer Betreiber, Planer, Berater EnviTec Biogas AG 52 Fermenter-Doktor GmbH & Co. KG 82 Gutachtergemeinschaft Biogas GmbH 82 INNOVAS Innovative Energie- und Umwelttechnik GbR ITT Flygt Pumpen GmbH 69 Juwi GmbH 54 KSB AG 68 MT-Energie GmbH & Co. KG 53 Novatech GmbH 55 ÖKOBIT GmbH Ökotec-Anlagenbau GmbH 50 PlanEt Biogastechnik GmbH 58 Pro 2 Anlagentechnik GmbH REHAU AG + Co. 72 Saaten-Union GmbH 85 Schaumann BioEnergy GmbH 73 Schmack Biogas AG 59 Schnell Zündstrahlmotoren AG & Co. KG Schwarting Biosystem GmbH 60 SEVA Energie AG 61 Suma Rührtechnik GmbH 74 UMR Gesellschaft für Umweltmanagement und Risiko-Service mbh UTEC GmbH 86 Vogelsang Maschinenbau GmbH 76 WELtec Bio Power GmbH 62 Windwärts Energie GmbH 84 Wulf-Johannsen KG GmbH & Co. 75 Seite F i r m e n V o r s t e l l u n g d e r U n t e r n e h m e n w e r m a c h t w a s 33

19 ABO Wind Mit Bioenergie in die Zukunft! Biogastechnologie ist eine ausgereifte Technologie Energie aus Biomasse spielt im Mix der regenerativen Energien eine große Rolle Firmen Komplett- Seit mehr als zehn Jahren entwickeln wir Projekte zur Nutzung erneuerbarer Energien und übernehmen deren technische und kaufmännische Betriebsführung. ABO Wind steht mit insgesamt 80 Mitarbeitern auf einer soliden Basis und ist ein kompetenter und verlässlicher Partner für langfristige Geschäftsbeziehungen. Als junges und motiviertes Team sind wir zugleich flexibel genug, um uns auf individuelle Anforderungen und Gegebenheiten einzustellen. Im Geschäftsfeld Bioenergie entwickeln wir für jeden Standort angepasste Konzepte für schlüsselfertige Biogasanlagen. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Realisierung von nachhaltigen Wärmenutzungskonzepten. Von der Planung über die Finanzierung und den Bau bis hin zu einer engagierten Betriebsführung bieten wir alle Leistungen aus einer Hand. Unsere Philosophie ist es, nachhaltig, zuverlässig und partnerschaftlich zu agieren. Ein vertrauensvoller Umgang mit allen Beteiligten bildet die Grundlage unserer Projektentwicklung. Durch die Einbindung örtlicher Partner tragen wir zur Wertschöpfung in ländlichen Regionen bei und sichern dort Arbeitsplätze. ABO Wind Hirtenstraße Wiesbaden bioenergie/ Mio. anbieter Mit dem Betrieb einer Biogasanlage können sich Landwirte ein zweites Standbein aufbauen Unser Ziel ist es, Biogasanlagen mit robuster Technik zu bauen, sie beständig weiterzuentwickeln und zu optimieren. Der wirtschaftliche Erfolg für alle Beteiligten und die Sicherung der natürlichen Lebensgrundlagen gehören zum Selbstverständnis unserer Arbeit. 80 K o m p l e t ta n b i e t e r 35

20 Agraferm Technologies AG Agraserv GmbH Modulare Biogasanlagen für private, industrielle und kommunale Anforderungen Technischer und biologischer Service für Biogasanlagen Agraferm Technologies AG Färberstraße Pfaffenhofen info@agraferm.de ~ 12 Mio. 12 Vertikal ausgerichtetes Rührwerk Ziel der Arbeit von der Agraferm-Gruppe ist der Erfolg des Anlagenbetreibers Die Agraferm Technologies AG errichtet und betreibt modular aufgebaute, standardisierte Biogasanlagen auf höchstem Qualitätsniveau. Nachwachsende Rohstoffe können ebenso wie organische Abfälle und industrielle Reststoffe zur Biogasgewinnung in den Anlagen genutzt werden. Agraferm bietet alle wichtigen Leistungen rund um Biogasanlagen an: Planung und Bau Betrieb technische und biologische Betreuung Anlagensanierung Im Bereich Planung und Bau setzt Agraferm auf ein modulares Konzept, das eine schnelle Angebotserstellung ebenso wie eine sehr rationelle und fehlerarme Anlagenerrichtung ermöglicht. Zur Umsetzung dieses Konzeptes hat Agraferm ein Systempartnermodell als technische Grundlage entwickelt und realisiert. Bei landwirtschaftlichen Anlagen, die nachwachsende Rohstoffe zur Vergärung nutzen, hat sich Agraferm auf die anspruchsvolle Trockenfermentationstechnik spezialisiert. Der niedrige Feuchtigkeitsgehalt der Substrate erfordert beispielsweise eine besonders robuste und technisch ausgefeilte Rührwerks- und Pumpentechnik. Für die Verwertung industrieller Reststoffe hat sich Agraferm die exklusiven Nutzungsrechte für das Biomar- A HP-Hochlastfermentationssystem gesichert. Der AHP-Fermenter enthält besondere Einbauten zur Gasentnahme in verschiedenen Reaktionszonen und ein patentiertes Biomasserückhaltsystem. Die hohe Konzentration aktiver Biomasse im Fermenter ermöglicht geringe Verweilzeiten und Reaktorvolumina. Das Tochterunternehmen Agraserv bietet qualifizierten technischen und biologischen Service für den profitablen Betrieb von Biogasanlagen. Insbesondere werden die Methanomex- Mikronährstoffe zur Optimierung der Leistung eingesetzt. Die hohen Anforderungen im Bereich Anlagensanierung erfüllt Agraferm durch die langjährigen Betriebserfahrungen und die erfolgreiche Zusammenarbeit der Geschäftsbereiche Anlagenbetrieb, biologischer und technischer Service und Anlagenbau. Den technischen und biologischen Service bietet Agraserv allen Betreibern von Biogasanlagen an, die nachwachsende Rohstoffe, organische Abfälle oder industrielle Reststoffe verarbeiten Grundlage für den profitablen Betrieb einer Biogasanlage ist das optimale Zusammenwirken von hochwertiger Technik mit einem stabilen biologischen Prozess. Von einem qualifizierten technischen und biologischen Service kann daher jede Biogasanlage profitieren. Dieser wird innerhalb der Agraferm- Gruppe vom Tochterunternehmen Agraserv für alle Anlagentypen angeboten. Agraserv bietet optimal an die jeweiligen Biogasanlagen angepasste Servicepakete an: Erst- und Wiederinbetriebnahme von Biogasanlagen Basis- und Mikronährstoffanalytik prozessbiologische Betreuung und Mikronährstofflieferung prozessbegleitende Laboranalytik mit Nachweisführung für den Trockenfermentationsbonus Auswertung und Interpretation der Analysenergebnisse Erstellung von Fütterungsplänen und -empfehlungen für die Fermenter technischer Service für BHKW und Anlagentechnik Die Wirtschaftlichkeit einer Biogasanlage wird auch von Stillstandszeiten erheblich beeinflusst. Zur Minimierung geplanter und ungeplanter Stillstandszeiten ist hinsichtlich der Anlagentechnik eine vorbeugende Instandhaltung und für die Prozessbiologie eine optimale Substrat- und Mikronährstoffversorgung erforderlich. Vorbeugende Instandhaltung bedeutet Austausch von Verschleißteilen, bevor Schäden auftreten, und die Durchführung von Wartungsarbeiten möglichst exakt nach Wartungsplan. Für optimale Gasausbeuten ist ein stabiler biologischer Prozess erforderlich. Unzureichende Reaktionsabläufe treten meist dann auf, wenn Mikronährstoffe fehlen, die für die Stoffwechselaktivität der Methanbakterien essenziell sind. Agraserv verfügt über ein spezielles Mikronährstoffprodukt, mit dem die im Substrat nicht ausreichend vorhandenen Mikronährstoffe zugeführt werden können. So wird der Abbauprozess optimiert und die größtmögliche Menge Biogas aus dem angereicherten Substrat gewonnen. Agraserv GmbH Färberstraße Pfaffenhofen info@agraserv.de F i r m e n K o m p l e t ta n b i e t e r 37