Einspeisung ins Erdgasnetz aber wie?

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1 Das Vorhaben wird bearbeitet von Gefördert durch Einspeisung ins Erdgasnetz aber wie? Koordiniert vom 03KB068: MEGAS - Optimierung eines innovativen Membranverfahrens zur Aufbereitung von Biogas zur Einspeisung ins öffentliche Erdgasnetz Wissenschaftlich begleitet vom Workshop Best-Practice-Beispiele in der energetischen Biomassenutzung - Bioenergie effizient nutzen! Leipzig, den 1./ Dr. Elisa Dunkelberg, Institut für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW)

2 Projektziele und Projektteam Weiterentwicklung eines innovativen Membranverfahrens zur Aufbereitung von Biogas Ökologische und ökonomische Analyse verschiedener Biogasaufbereitungsverfahren Ingenieurbüro Buse GmbH Institut für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW) Tätigkeitsschwerpunkte: Verfahrenstechnik Prozessautomatisierung Tätigkeitsschwerpunkte: Nachhaltigkeitsbewertung Evaluation von Politikinstrumenten 2Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig, Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,

3 Warum Einspeisung ins Gasnetz? Nutzung der Speicherfunktion der vorhandenen Infrastruktur Flexibler Einsatz in den Sektoren Strom, Wärme, Kraftstoffe Bei KWK-Nutzung höherer externer Wärmenutzungsgrad möglich Regelenergiebereitstellung wichtig im zukünftigen Energiesystem 3 Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,

4 Verfahren zur Aufbereitung von Biogas Druckwasserwäsche (DWW) o Absorption von CO2 in Wasser, hohe Beladungskapazität bei hohem Druck Chemische Wäsche / Aminwäsche o Chemische und/oder physikalische Bindung (Absorption) von CO2 in ein Lösungsmittel, Desorption fordert häufig hohe Wärmezufuhr Druckwechseladsorption (PSA) o Adsorption von CO2 an ein Adsorbens bei hohem Druck Membranverfahren o Gaspermeation / Trennung von CO2 und CH4 aufgrund unterschiedlicher Löslichkeit und Diffusionsgeschwindigkeiten in der Membran 4 Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,

5 Verfahren zur Aufbereitung von Biogas Etwa Millionen Nm³ Biogas werden jährlich eingespeist. Das sind etwa 9% des in der GasNetzV formulierten Ziels (6 Mrd Nm³ in 2020). Chemische Wäsche, DWW und PSA sind die häufigsten Verfahren. 5 Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,

6 EEG 2014: Biogasaufbereitung Zubaudeckel 100 MW Strom aus Biomasse stellt in Frage ob innovationskräftiger Markt erhalten bleibt Streichung der Einsatzvergütung und des Gasaufbereitungsbonus Folgen für die Wirtschaftlichkeit der KWK-Nutzung aus Biomethan Höchstbemessungsleistung Unterbindung von Erweiterungen im Bestand Änderung Inbetriebnahmebegriff bei BHKW Umstellung fossile Energieträger zu Biomethan EEG 2014 Rückgang des Biomethanabsatzes ab etwa Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,

7 Verfahren der Ingenieurbüro Buse Prinzip der Gaswäsche mit Membrankontaktoren Treibende Kraft des Prozesses ist das Partialdruckgefälle zwischen den Medien Biogas und Wasser. Membran dient als hydrophobe Austauschfläche zwischen Gas und Wasser. Niederdruckverfahren auf Gas- und Wasserseite Biogaswäsche: Biomethan Rohbiogas CO2 Wasser Wasser/Gas Kontaktbereich: Undurchlässig für Wasser Reiner Gasaustausch CO2 7 Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,

8 Feinfilter Umgebungsluft Entgasungsmembran Gaswäschemembran Vakuumpumpe Wassertank Pumpe Wasserkreislauf CO2 CH4 H2O

9 Methodisches Vorgehen Klimaeffizienz o Treibhausgasbilanz als Teil der Lebenszyklusanalyse (Nm³, MJel) Energieeffizienz o Kumulierter Energieaufwand (Nm³, MJel) Wirtschaftlichkeit o Gasgestehungskosten (Annuitätenmethode) o Gewinn/Verlust-Rechnung, Eigenkapitalrendite Regionale Wertschöpfung o Wertschöpfung (Netto-) Beschäftigteneinkommen, Unternehmensgewinne nach Steuern und Steuereinnahmen aus der Einkommen- und Gewinnbesteuerung. o und Beschäftigung o Ermittlung mittels IÖW-Modell WeBEE (Hirschl et al. 2010, Hirschl et al. 2014) 10 Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,

10 Methodisches Vorgehen Vergleich: mit Aufbereitung und ohne Aufbereitung Datenbasis: Literaturdaten sowie Herstellerbefragung Substratmix: 90% Maissilage / 10% Gülle; Bioabfall Referenzsysteme Strom und Wärme: s. Methodenhandbuch 11 Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,

11 Methodisches Vorgehen Ohne Aufbereitung: Fermenter BHKW Mit Aufbereitung und Einspeisung: Aufbereitung Fermenter Gasnetz BHKW Gaskessel Gaskessel 12 Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,

12 Klimaeffizienz Substratmix: Mais/Gülle Geringe Unterschiede zwischen den Verfahren, Großteil der Emissionen stammen aus der Biogasbereitstellung 13 Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,

13 Klimaeffizienz Substratmix: Mais/Gülle Geringe Unterschiede zwischen den Verfahren, Großteil der Emissionen stammen aus der Biogasbereitstellung Ausfall oder Fehlen der Schwachgasbehandlung kann zu sehr hohen Methanemissionen führen. 14 Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,

14 Klimaeffizienz Substratmix: Mais/Gülle, Beispiel DWW 15 Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,

15 Klimaeffizienz Substratmix: Mais/Gülle Aufbereitung führt meist zu höherer THG-Einsparung als die direkte Nutzung von Biogas. 16 Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,

16 Klimaeffizienz Substratmix: Mais/Gülle Aufbereitung führt meist zu höherer THG-Einsparung als die direkte Nutzung von Biogas. Ausfall oder Fehlen der Schwachgasbehandlung kann zu einem schlechteren Abschneiden der Situation mit Aufbereitung führen, Aminwäsche ist nicht betroffen 17 Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,

17 Klimaeffizienz Substratmix: Bioabfall Einsatz von Bioabfall führt generell zu höherer THG-Einsparung. 18 Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,

18 Klimaeffizienz Substratmix: Bioabfall Einsatz von Bioabfall führt generell zu höherer THG-Einsparung. Und zu einem besseren Abschneiden im Vergl. zur Situation ohne Aufbereitung 19 Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,

19 Wirtschaftlichkeit Erlös KWK nach EEG 2012 Das neue Verfahren ist bis etwa 500 Nm³/h wettbewerbsfähig. 20 Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,

20 Wirtschaftlichkeit BHKW: 750 kw, EEG 2012 Aufbereitung bei größeren Anlagen wirtschaftlich. Membranverfahren bis etwa 500 Nm³/h wettbewerbsfähig. 21 Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,

21 Wirtschaftlichkeit BHKW: 750 kw, EEG 2014 KWK-Nutzung von Biomethan (NaWaRo) seit EEG 2014 unwirtschaftlich. 22 Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,

22 Regionale Wertschöpfung 23 Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,

23 Schlussfolgerungen Klimaeffizienz: o KWK-Nutzung von aufbereitetem Biogas führt im Vergleich zu den fossilen Referenzsystemen zu einer THG-Einsparung. o Im Vergleich zur KWK-Nutzung von nicht aufbereitetem Biogas ist die THG- Vermeidung meist höher. o Hohe Methanemissionen bei nicht vorhandener oder funktionstüchtiger Schwachgasbehandlung können diesen Vorteil zunichte machen. o Die Unterschiede zwischen den Verfahren sind eher gering, allerdings ist die Aminwäsche nicht anfällig gegenüber hohen Methanemissionen. o Das neue Membranverfahren der Firma Ingenieurbüro Buse führt zu verhältnismäßig geringen Emissionen im Vergleich zu den bestehenden. o THG-Vermeidungsfaktoren sind keine geeigneten Indikatoren, um Vorteile der Biogasaufbereitung wie Bereitstellung von Regelenergie abzubilden (Energiesicherheit, Importunabhängigkeit). 25 Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,

24 Schlussfolgerungen Wirtschaftlichkeit und Wertschöpfung: o Neues Membranverfahren ist bis etwa 500, in Kürze vermutlich bis 750 Nm³/h wettbewerbsfähig. o Wirtschaftlichkeit bei KWK-Nutzung war durch EEG-Boni gegeben, die EEG-Novelle macht die KWK-Nutzung (NaWaRo) unwirtschaftlich. o Wärmemarkt und Transportsektor und der internationale Markt bleiben mögliche Abnehmer. o Verfahren schneiden bzgl. Wertschöpfung und Beschäftigung ähnlich ab Daten fließen in den Online Rechner zu Wertschöpfung ein 26 Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,

25 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! 27 Dr. Elisa Dunkelberg, DBFZ-Jahrestagung, Leipzig,