Strategien zur Risikominimierung beim Betrieb von Biogasanlagen

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1 Technische Universität München Strategien zur Risikominimierung beim Betrieb von Biogasanlagen Stefan Berenz Lehrstuhl für Wirtschaftslehre des Landbaues, Technische Universität München, Freising-Weihenstephan anlässlich der Bioenergy Europe, Forum 2: Risikomanagement und Wirtschaftlichkeit im Biogasbereich Landwirtschaftliche Rentenbank am 13. November 2008, 14:00 15:00 Uhr

2 Gliederung 1. Einleitung 2. Vorstellung der Biogasanlagen 3. Wirtschaftlichkeitsanalyse und Risikobetrachtung 4. Handlungsempfehlungen 5. Fazit 2

3 Biogasnutzung in Deutschland 3

4 Anbauflächenentwicklung und Verwertungsrichtung von Silomais in Deutschland 1,6 Mio. ha 1,48 1,4 1,2 1,37 1,31 1,24 1,26 1,21 1,25 1,33 1,29 1,24 1,20 1,15 1,13 1,12 1,17 1,25 1,26 1,35 1,0 16 % 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Konv. Mais Biogasmais Quelle: DMK 2007, Stat. Bundesamt 2007; Rauh,

5 Anteil Silomais an der Ackerfläche in Bayern Anteil Silomais an der Ackerfläche in % 0-5 Hof 6-9 Aschaffenburg Schweinfurt Bayreuth Bamberg Würzburg Erlangen Fürth Nürnberg Regensburg n Untersuchte Biogasanlagen Ingolstadt Landshut Augsburg o p München Kempten Kilometers 5

6 Anteil Silomais an der Ackerfläche und Biogasanlagen Anteil Silomais an der Ackerfläche in % in Bayern 0-5 Hof 6-9 Aschaffenburg Schweinfurt Bayreuth Bamberg Würzburg Erlangen Fürth Nürnberg Regensburg n Untersuchte Biogasanlagen Ingolstadt Landshut Augsburg Biogasanlage o p München Kempten Kilometers 6

7 Kurzprofile der drei analysierten Biogasanlagen Bezeichnung Einheit Anlage 1 Anlage 2 Anlage 3 Inbetriebnahme Dez 2004 Dez 2004 Aug 2004 installierte el. Leistung kw el spezifische Anschaffungskosten /kw el Gülle als Gärsubstrat unregelmäßig regelmäßig keine Gülle Silagen als Gärsubstrat verschiedene Mais, Grassilage v. a. Mais 7

8 Ertragsschwankungen ausgewählter Kulturen in den beiden betrachteten Regionen dt/ha dt/ha Reg 1 Reg 2 Reg 1 Reg 2 Reg 1 Reg 2 0 Winterweizen Wiesen (Heuwert) Silomais eigene Darstellung nach BAYERISCHES LANDESAMT FÜR STATISTIK UND DATENVERARBEITUNG,

9 Ausschnitte aus einem Betriebstagebuch zur täglichen Substratzufuhr und zur Biogasproduktion 9

10 Vergleich von nach zwei Methoden ermittelten theoretischen Biogasausbeuten mit Literaturangaben 800 Nm³/t ots Biogas Methan Biogas Methan Biogas Methan Biogas Methan Biogas Methan Silomais (Anlage 1, Ernte 2007) Silomais (Anlage 1, Ernte 2006) Silomais (Anlage 2, Ernte 2007) Silomais (Anlage 3, Ernte 2007) Grassilage (Anlage 1, Ernte 2006) Ergebnisse aus Laborchemischen Analysen nach VDLUFA und anschließender Berechnung der theoretischen Biogas- sowie Methanausbeute der Substrate a) nach der Methode KEYMER und SCHILCHER (1999) mit den Koeffizienten von BASERGA (1998) und ARBEITSKREIS FUTTER UND FÜTTERUNG IM FREISTAAT SACHSEN (1996) b) nach der Methode BUSWELL und MÜLLER (1952) 10

11 Ergebnisse der BZA Biogas des Jahres 2006 je eingespeister Kilowattstunde elektrischem Strom Bezeichnung Anlage 1 Anlage 2 Anlage 3 -Ct/kWh el -Ct/kWh el -Ct/kWh el Leistungen 18,58 20,02 18,36 dar. aus Stromeinspeisung 17,27 19,66 16,50 Direktkosten 5,65 7,91 11,20 Anlagenkosten 10,25 5,79 6,00 Betriebskosten 2,01 1,78 1,12 Gebäudekosten 0,66 0,53 0,10 Maschinenkosten 0,56 0,66 sonstige Kosten 0,71 0,13 0,23 Direktkostenfreie Leistung 12,93 12,10 7,16 Gewinn des Betriebszweiges 1,16 7,27 1,14 Kalk. Betriebszweigergebnis -0,70 3,32-0,96 11

12 Auswirkungen der EEG-Novellierung 2009 auf die BZA Ergebnisse unter ceteris paribus Bedingungen 16 Ct/kWh14 el Direktkostenfreie Leistung Gewinn des Betriebszweiges Kalk. Betriebszweigergebnis -2 EEG (2004) EEG (2009) EEG (2004) EEG (2009) EEG (2004) EEG (2009) Anlage 1 Anlage 2 Anlage 3 12

13 Kennzahlen nach DLG BZA Biogas zu den drei Biogasanlagen Bezeichnung Einheit Anlage 1 Anlage 2 Anlage 3 Biogasausbeute Nm³/t TM 650 n. b. n. b. Arbeitsausnutzung BHKW s % durchschnittlicher elektrischer Nutzungsgrad BHKW % 33 ~35 ~ 30 hydraulische Verweilzeit d 140 ~ 250 ~ 200 spezifischer Arbeitszeitbedarf AKh/(kW a) 3,2 ~ 5 ~ 4 13

14 Aus der Buchführung bekannte bzw. ableitbare und unbekannte Parameter entlang des Biogasprozesses (4) (3) (1) (_) Risikobereich (2) aus der Buchführung 14

15 Risikobereiche im Biogasprozess der drei Anlagen Unsicherheitsbereich Prozessparameter Einheit Anlage 1 Anlage 2 Anlage 3 Stufe der MCS 1) Landwirtschaftliche Nutzfläche (4) Fläche Ertrag (Silomais) t FM/ha Biogasprozess Siloraum Lagerungsverlust Substrateintrag am Fermenter Masse Qualität Fermenter Biogasertrag % t FM/d TS, ots, Nm³/t FM (3) (2) (1) Risikoanalyse Biogasqualität % CH 4 Blockheizkraftwerk (0) erzeugter elektrischer Strom kwh el /d eingespeister elektrischer Strom kwh el /d 15

16 Verteilungsfunktionen der Gewinne zweier Anlagen zu kumulierten Risikobereichen 1 0,9 0,8 0,7 Anlage 1 Anlage 3 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 (3 + 4) fehlende Massenbilanz (2) fehlende Substratqualitäten (1) fehlende Gasmessung (0) Betriebszweigergebnis ,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, Ct/kWh 1 2 el Ct/kWh 3 4 el

17 Handlungsempfehlungen Allgemein Ertrags- und Qualitätsfeststellung der Substrate Verlustarme Substratkonservierung Prozesskontrolle (Wägung der Substrate, Überprüfung prozessspezifischer Parameter wie Fettsäuren, kontinuierliche Gasmengen- und Gasqualitätsmessung, professionelle Prozessbetreuung) Speziell Anlage 1: gleichmäßige Beschickung fördert bessere Auslastung Anlage 2: analytische Begleitung (wiegen, Qualitätsbestimmung), höhere Faulraumbelastung und Erweiterung BHKW-Leistung Anlage 3: höhere Substratzufuhr, analytische Begleitung zur Steigerung der BHKW-Auslastung 17

18 Fazit einzelne Prozessstufen genau kennen = Messen, Dokumentieren, Auswerten gezielte Maßnahmen zur Prozessoptimierung = Interpretation der Ergebnisse und Umsetzung Steigern der Wettbewerbskraft am Biomasse-Markt 18

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