Praxisbeispiel 2: Komm. Strom- und Wärmeversorgung durch Biomethan der Biogas-Masterplan der Stadtwerke Trier Vorstellung einer Projektstudie

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1 Praxisbeispiel 2: Komm. Strom- und Wärmeversorgung durch Biomethan der Biogas-Masterplan der Stadtwerke Trier Vorstellung einer Projektstudie Bernhard Wern, IZES BioKommunal, Idar-Oberstein,

2 1. Aufgabenstellung 2. Untersuchungsgebiet 3. Biomassepotenziale 4. Optimierungspotenziale 5. Ökobilanzierung

3 Aufgabenstellung Überblick über den aktuellen Stand der Biogasnutzung Entscheidungsgrundlage für die Stadtwerke Technisch und ökonomische Biogas-Nutzungsoptionen Ökologische Auswirkungen verschiedener Nutzungsoptionen Tieferer Einstieg in dieses Geschäftsfeld? Konkrete Ansätze zur Optimierung Spitzenlast BHKW, Nahwärmenutzung, Latentwärmespeicher, Satelliten BHKW und Biogaseinspeisung in das Erdgasnetz

4 1. Aufgabenstellung 2. Untersuchungsgebiet 3. Biomassepotenziale 4. Optimierungspotenziale 5. Ökobilanzierung

5 Das Untersuchungsgebiet Trier Trier Saarburg Eifelkreis Bitburg Prüm Bernkastel Wittlich Birkenfeld

6 Das Untersuchungsgebiet - bestehende Biogasanlagen Im Projektgebiet 54 Anlagen Von 52 Anlagen lagen Daten vor [Quelle: DLR] 50 dieser Anlagen sind NawaRo Anlagen Inst. el. Leistung ca. 20 MW Mittlere el. Leistung 375 kw

7 Das Untersuchungsgebiet - bestehende Biogasanlagen < 100 kw kw kw kw > 1000 kw NawaRo Gülle Festmist Speisereste Gesamt Trier Kreisfreie Stadt 0 t/a 0 m³/a 0 t/a 0 t/a 0 t/a LK Bernkastel-Wittlich t/a m³/a t/a 0 t/a t/a LK Birkenfeld t/a m³/a 621 t/a t/a Eifelkreis Bitburg-Prüm t/a m³/a t/a t/a t/a LK Trier-Saarburg t/a m³/a t/a t/a t/a Gesamt t/a m³/a t/a t/a t/a

8 1. Aufgabenstellung 2. Untersuchungsgebiet 3. Biomassepotenziale Grünland Energiepflanzen Reststoffe aus der Tierhaltung 4. Optimierungspotenziale 5. Ökobilanzierung

9 Biomassepotenziale

10 Biomassepotenziale - Grünland Ertragsberechnungen mit eher extensiver Nutzung (15 bis 18 t FM/ha) Berücksichtigung Naturschutz Abschätzung des Raufutterbedarfs Maximalszenario : kein Grünlandumbruch / Fortschreitender Rückgang der Viehhaltung Minimalszenario : Maximale Ausschöpfung der Möglichkeiten des Grünlandumbruchs / Kein weiterer Rückgang der Viehhaltung Beachtung heutiger energetischer Nutzung

11 Biomassepotenziale - Energiepflanzen Nutzung von 10 bis 20 % der Ackerfläche Anbaumix aus Mais (50 %), GPS (30 %) und Ackergräsern (20 %) Berücksichtigung der spez. Erträge Maximalszenario mit Grünlandumbruch (5 % Bezugsjahr 2003) Vergleich mit heutiger Nutzung

12 Biomassepotenziale - Reststoffe aus der Tierhaltung Kennzahlen Gülle- und Mistanfall Abschätzung des Anteils der Weidehaltung Unterscheidung zwischen Haltungsformen Viehbestandsentwicklung Vergleich mit heutiger Nutzung

13 Biomassepotenziale - Zusammenfassung min. Szenario max. Szenario Nm³ Biogas / a Nm³ Biogas / a Grünland Energiepflanzen Reststoffe aus der Tierhaltung Gesamt * Trier Kreisfreie Stadt LK Bernkastel-Wittlich LK Birkenfeld Eifelkreis Bitburg-Prüm LK Trier-Saarburg Gesamt* Bereits inst. Leistung (el) Zusätzlich mgl. Leistung min (el) Zusätzlich mgl. Leistung max (el) 0 MW el 1 MW el 1 MW el 5 MW el 5 MW el 5 MW el 1 MW el 8 MW el 10 MW el 12 MW el 12 MW el 16 MW el 2 MW el 12 MW el 17 MW el 19 MW el 37 MW el 49 MW el

14 1. Aufgabenstellung 2. Untersuchungsgebiet 3. Biomassepotenziale 4. Optimierungspotenziale Spitzenlast BHKW Nahwärmenetz Latentwärmespeicher Satelliten BHKW Einspeisung in das Erdgasnetz 5. Ökobilanzierung

15 Optimierungspotenziale - Spitzenlast BHKW Leistung des Spitzenlast BHKW 2 MW el Betrachtung von Anlagen mit einer Leistung über 500 kw el Betrachtung von Abfallanlagen Quelle: LEE s.a.r.l.

16 Optimierungspotenziale - Spitzenlast BHKW 15 MW 10 MW 5 MW 0 MW Ohne DEMS BHKW Bsp. Weilerbach BHKW 1 MW el -5 MW -10 MW -15 MW 0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 BHKW Photovoltaik Wind Gesamtlast Import Export 15 MW 10 MW Mit DEMS 5 MW 0 MW -5 MW BHKW -10 MW -15 MW 0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 Photovoltaik Wind BHKW Gesamtlast Import Lastzuschaltung Export Lastabwurf

17 Optimierungspotenziale - Spitzenlast BHKW Ziel: möglichst günstige Einkaufspreise für Biogas Abfallanlagen bzw. Großanlagen (Vergütungssatz für > 500 kw el ) Abgabe an BGA Betreiber (keine Berücksichtigung von Gülle und KWK Bonus): Spez. Preis an BGA Abfallanlage (500 kw) Abfallanlage (1000 kw) NawaRo-Anl. (1000 kw) NawaRo-Anl. (500 kw) NawaRo- Anl. (200 kw) Stromprod MWh/a MWh/a MWh/a MWh/a MWh/a bis 150 kw bis 500 kw > 500 kw gesamt Mittl. Kosten je kwh el 0,10 /kwh 0,09 /kwh 0,15 /kwh 0,17 /kwh 0,18 /kwh Kosten je kwh el > 500 kw 0,08 /kwh 0,12 /kwh Wartungskosten: 0,016 /kwh el Versicherung: 0,006 /kwh el

18 Optimierungspotenziale - Spitzenlast BHKW Stromgestehungskosten eines Spitzenlast-BHKW 2 h/d 4 h/d 6 h/d Laufzeiten h/a h/a h/a Abfallanlage (500 kw) 0,296 /kwh el 0,210 /kwh el 0,181 /kwh el Abfallanlage (1000 kw) 0,278 /kwh el 0,191 /kwh el 0,163 /kwh el NawaRo-Anlage (1000 kw) 0,318 /kwh el 0,231 /kwh el 0,203 /kwh el NawaRo-Anlage (500 kw) 0,366 /kwh el 0,280 /kwh el 0,251 /kwh el NawaRo-Anlage (200 kw) 0,379 /kwh el 0,293 /kwh el 0,264 /kwh el Für Abfallanlagen ergeben sich bei 6 Stunden täglicher Laufzeit Produktionskosten von 0,163 /kwhel bzw. 0,181 /kwhel. Für Strom in Verbindung mit der günstigsten NawaRo Anlage müsste bei 6 Stunden Laufzeit 0,203 /kwhel bezahlt werden.

19 Optimierungspotenziale - Nahwärmenetz Radius von 1 km um Biogasanlagen mit einer installierten Leistung von über 200 kw el Auswertung der daraus resultierenden Erreichbarkeit von Wärmesenken und Siedlungsgebieten Landkreis Bernkastel-Wittlich 7 Eifelkreis Bitburg-Prüm 22 Landkreis Trier-Saarburg nur ein Projektansatz in Schillingen Insgesamt 31 Ansätze Auswertung Nahwärmenutzungsoptionen Gesamtgebiet

20 Optimierungspotenziale - Nahwärmenetz Beispiele gerechnet Stark vom Anschlussgrad abhängig Netzlänge Wärmegestehungspreis Wirtschaftlichkeit nur knapp erreichbar Aber: Steigender Ölpreis (mit Ölpreis von 65 ct/l gerechnet) Höhere Bebauungsdichte Vorhandene Großabnehmer (z.b. Altersheim) Synergieeffekte mit z.b. Kanalerneuerungen bessere Wirtschaftlichkeit

21 1. Aufgabenstellung 2. Untersuchungsgebiet 3. Biomassepotenziale 4. Optimierungspotenziale 5. Ökobilanzierung

22 Fazit ökologische Bewertung Reststoffe vor Anbaubiomasse im Schnitt max. 50% Anbaubiomasse im Biogassubstrat Grünland vor Ackerland nachhaltiges Potenzial für Biogaserzeugung von Ackerland annähernd ausgeschöpft; deshalb Potenzial für Biogaserzeugung aus Grassilage verstärkt nutzen, ohne dass die Grünlandnutzung intensiviert wird Biogas vom Ackerland nur bei umwelt- und standortgerechter Landbewirtschaftung Maisanteil max. 25% der Fruchtfolge, Verzicht auf Mais-Anbau an erosionsgefährdeten Standorten, Gärrückstandsausbringung emissionsarm (Schleppschlauch), Neophyten zunächst nur auf kleinen Versuchsflächen etc.

23 Fazit ökologische Bewertung Erhöhung des Wärmenutzungsgrades durch Mikrogasnetze und Latentwärmespeicher Wärmenutzungsgrad von mind. 20% pro Anlage und 50% durchschnittlich über alle zukünftigen Anlagen anzustreben Aufbereitung zu Methan nur bei Nutzung in zusätzlicher Kraft- Wärme-Kopplung (BHKWs mit 100% Wärmenutzungsgrad) hocheffiziente Kraft-Wärme-Kopplung am Gasnetz auch nur mit Erdgas möglich und ökologisch sinnvoll Gasspeicherung zur Spitzenstromdeckung in lokalen Gasspeichern oder neuen Biomethan-BHKWs Biogasanlagen mit Gasspeicher oder Biomethan in neu errichteten BHKWs können Netzlastregelung und Spitzenstromerzeugung gewährleisten

24 Vielen Dank für Ihre/Eure Aufmerksamkeit!

25 Optimierungspotenziale - Exkurs Latentwärmespeicher Latentwärmespeicher an Ladestation Mobiler Latentwärmespeicher Latentwärmespeicher im Container Quelle: LaTherm 2009