C.A.R.M.E.N. Dezember Betriebsdaten geförderter bayerischer Biomasse-Heizwerke. Auswertung Betriebsjahr 2009

Transkript

1 C.A.R.M.E.N. Dezember 2010 Betriebsdaten geförderter bayerischer Biomasse- Auswertung Betriebsjahr 2009 Betreiber von Biomasseheizwerken sind im Rahmen der Förderung ihres s durch den Zuwendungsbescheid verpflichtet, über einen gewissen Zeitraum jährlich über den Betrieb ihres s zu berichten. Die Jahresberichte sind bei der Bewilligungsstelle, dem Technologie und Förderzentrum, einzureichen, die diese zur Überprüfung der Auflagen gemäß der Zuwendungsbescheide heranzieht. Aufgabe von C.A.R.M.E.N. ist die Auswertung der Berichtsdaten hinsichtlich wichtiger Kennzahlen, um den derzeitigen Stand der Biomasseheizwerke sowohl in technischen als auch betriebswirtschaftlichen Bereichen aufzuzeigen und ggf. Empfehlungen für zukünftige Projekte abzuleiten. Für das Betriebsjahr 2009 lagen C.A.R.M.E.N. 117 auswertbare Jahresberichte vor. Kennwerte wurden für drei nach der Größe der Biomassekessel definierte Heizwerksklassen ermittelt, die in nachfolgender Tabelle zusammengefasst sind. Im Anschluss an die Tabelle finden Sie eine kurze Erläuterung oder Ergänzung zu den einzelnen Punkten. Folgende Seite: Zusammenfassung der Auswertungsergebnisse.

2 1 Ø kleine Ø mittlere Ø große Durchschnitt Wertezahl 2 Jahresberichte [Anzahl] Leistung Biomassekessel [kw] Leistung Spitzenlastkessel [kw] Eingesetzte Biomasse [MWh] davon Waldhackgut [%] 86% 81% 78% 78% Energiebereitstellung BM-Kessel [MWh] Energiebereitstellung Spitzenlastkessel [MWh] Biomassequote [%] 86% 90% 90% 89% Volllaststunden Biomassekessel [h] Jahresnutzungsgrad Biomassekessel [%] über alle Jahresberichte 79% 80% 82% 80% Jahresnutzungsgrad Biomassekessel [%] Wassergehaltsmessung Brennstoff 75% 76% 76% 76% Jahresnutzungsgrad fossile Kessel [%] 90% 83% 86% 86% Wärmebedarf der Verbraucher [MWh/a] davon Wärmeverkauf an Dritte [%] 38% 73% 81% 73% Heizwerk zur Objektversorgung [Anzahl] Heizwerk mit kurzem Netz [Anzahl] Netzlänge [m] Wärmeverteilungsverlust [%] 2,9% 1,9% 1,3% 2,3% bei Wärmebedarfsdichte [MWh/(m*a)] Hilfsenergiebedarf [%] 1,4% 1,4% 1,0% 1,3% Heizwerk mit Wärmenetz [Anzahl] Netzlänge [m] Wärmeverteilungsverlust [%] 15,3% 11,2% 15,5% 13,6% bei Wärmebedarfsdichte [MWh/(m*a)] 2,1 4,5 2,6 3, Hilfsenergiebedarf [%] 2,66% 2,04% 2,34% 2,25% Preis Waldhackgut [ /MWh] 23,0 20,8 19,4 21, Preis Sägerestholz/Landschaftspfl. [ /MWh] 19,0 19,4 17,9 19, Preis Wärme nach Biomassekessel [ /MWh] 27,9 24,3 25,3 25,6 47 Wärmegestehungskosten [ /MWh] 82,6 70,0 69,6 72, kapitalgebundene Kosten [%] 40,1% verbrauchsgebundene Kosten [%] 49,3% betriebsgebundene u. sonstige Kosten [%] 10,6% Eigenkapitalquote [%] 47% 43% 38% 43% Wärmeerlös [ /MWh] 72,7 74,1 68,8 72, Mischpreis Wärme: Abnahmefall 15 kw 72,9 76,2 78,5 76, Mischpreis Wärme: Abnahmefall 160 kw 66,2 69,0 69,6 68, Mischpreis Wärme: Abnahmefall 600 kw 64,8 64,3 67,9 65, Arbeitszeitbedarf [h/(kw Biomassekessel*a)] 0,64 0,74 0,84 0, Arbeitszeitbedarf [h/(mwh Wärmebedarf*a)] 0,24 0,21 0,24 0, Ascheentsorgungskosten [ /t] 149 C.A.R.M.E.N. e.v. 2

3 Zu 1 Zu 5 Die Projekte wurden nach der Leistung des Biomassekessels in die Klassen klein ( 450 kw), mittel (450 < x < 900 kw) und groß ( 900 kw) eingeteilt. Aufgrund fehlender Angaben konnte in spezifischen Auswertungen nicht immer die Gesamtzahl der Berichte herangezogen werden. Ebenso wurden unplausible Angaben eliminiert. In der Regel müssen Heizwerksbetreiber laut Förderauflagen ein Viertel des gesamten Biomasseinputs aus Holz gemäß der Positivliste 1(Waldhackgut) decken betrug der Anteil 78%. Biomasseeinsatz 2009: gesamter Biomasseenergieinput: MWh/a 2% 4% Waldhackschnitzel 15% Holzpellets Landschaftspflegematerial n=117 78% Industriehackschnitzel lediglich ein Heizwerk setzt in vernachlässigbarer Größenordnung Hackschnitzel aus Kurzumtriebsplantagen ein Abbildung: Biomassefraktionen am gesamten Bioenergieinput bei den untersuchten Biomasseheizwerken in 2009 Zu 8 Zu 9 Zu 10 In das Netz zweier wird zusätzlich Biogasabwärme eingespeist. Die Biomassequote stellt den Anteil der produzierten Wärme aus Biomasse an der gesamten Wärmeerzeugung des s dar. Von der Auswertung ausgeschlossen wurden monovalente Anlagen, Jahresberichte, die das erste Betriebsjahr umfassten, sowie Biomasseheizwerke, die nicht zur Abdeckung der vollen Grundlast ausgelegt sind. Alle betrachteten wurden in der Planungsphase so konzipiert, dass der Biomassekessel mindestens 80% der benötigten Wärme bereitstellen kann. Im Jahr 2009 deckte er durchschnittlich 89% ab. Allerdings gibt es auch einige, die den Zielwert, mindestens 80% Biomasseanteil, nicht erreicht haben. Niedrige Biomassequoten sind ein Anzeichen für Fehler bei der Wärmebedarfsermittlung, der Auslegung der Anlage und für sonstige technische Mängel. Die Volllaststunden kennzeichnen die Auslastung der Biomasseanlagen und werden als Verhältnis zwischen produzierter Wärme in kwh und der Nennwärmeleistung des Kessels in kw bestimmt. In dieser Auswertung unberücksichtigt blieben Jahresberichte über das erste Betriebsjahr. Wie bereits im letzten Jahr erreichten kleine im Mittel nur knapp die für bivalente Heizanlagen empfohlenen Volllaststunden des Biomassekessels. Diese Tatsache spiegelt sich auch in den deutlich höheren Wärmegestehungskosten wider (siehe Punkt ). C.A.R.M.E.N. e.v. 3

4 Volllaststunden [h/a] n=106 Kleine Mittlere Große alle Abbildung: Volllaststunden der Biomassekessel mit Standardabweichungen und Minimalund Maximalwerten bei Biomasseheizwerken in 2009 Zu 11 Zu 12 Der Jahresnutzungsgrad errechnet sich aus dem Quotienten der nach dem Biomassekessel bereit gestellten Wärmemenge und der Energie im Brennstoff, die der Feuerung im Betrachtungszeitraum zugeführt wurde. Sofern die Angaben in den Jahresberichten Jahresnutzungsgrade von über 100% ergaben, wurden sie in der Auswertung nicht berücksichtigt. Um Aussagen über den Jahresnutzungsgrad der Anlagen treffen zu können, ist es wichtig, den Biomasseenergieinput genau zu erfassen. Lediglich 40% der Betreiber gaben allerdings an, den Wassergehalt der gelieferten Holzbrennstoffe regelmäßig zu messen. Die Aussagekraft des Jahresnutzungsgrades über alle (siehe Punkt 11) muss daher relativiert werden. Näher an der Realität dürfte der Mittelwert ausschließlich über die sein, bei denen die Energieinhalte der Holzbrennstoffe mittels Wassergehaltsbestimmung hinreichend genau bekannt sind. Hier ergab sich im Vergleich zum Mittelwert aller ein um 4% verminderter Jahresnutzungsrad in Höhe von 76%. Zu 13 Sofern die Angaben in den Jahresberichten Jahresnutzungsgrade von über 100% ergaben, wurden sie in der Auswertung nicht berücksichtigt. Zu 17 Zu 19 Zu 20 Berücksichtigt wurden Biomasseheizwerke mit Nahwärmenetz < 200 Trassenmeter und weniger als 3 Übergabestationen. Die Wärmeverteilungsverluste wurden auf die dem Netz zugeführte Wärme bezogen. Hier ergab sich eine leichte Verbesserung im Vergleich zum Berichtsjahr 2008, vor allem auch deshalb, weil ältere mit ungünstigen Netzbelegungen 2009 nicht mehr berichtspflichtig waren. Die Wärmebedarfsdichte setzt die durchschnittliche jährliche Wärmeabnahme ins Verhältnis zur Länge der Wärmetrasse. Daten aus dem ersten Betriebsjahr blieben unberücksichtigt, da hier in der Regel nicht der volle Wärmeabsatz gegeben war. Folgende Abbildung verdeutlicht den mathematischen Zusammenhang zwischen der Wärmebedarfsdichte und den zu erwartenden Wärmeverteilungsverlusten. Im Gegensatz zu den anderen Abbildungen wurde sie nicht aus den Jahresberichtsdaten generiert. Je nach dem benötigten Temperaturniveau, der Temperaturspreizung, dem C.A.R.M.E.N. e.v. 4

5 Rohrdurchmesser und der zum Einsatz kommenden Wärmedämmung hat jeder Meter Nahwärmeleitung eine spezifische Verlustleistung. Über die Betriebsdauer des Netzes summieren sich diese Wärmeverluste und fallen aufs Jahr gesehen prozentual umso stärker ins Gewicht, je weniger Wärme über eine bestimmte Leitungslänge tatsächlich von den Verbrauchern abgenommen wird. Mit dem Ziel die Netzverluste unter 10 % zu halten, empfiehlt C.A.R.M.E.N. den Aufbau von Nahwärmenetzen in Zusammenhang mit Biomasseheizwerken deshalb nur dann, wenn Wärmebedarfsdichten von mindesten 1,5 MWh pro Trassenmeter und Jahr erreicht werden. Dies ist auch der Grund, weshalb in Bayern eine Wärmebedarfsdichte von mindestens 1,5 MWh pro Trassenmeter eine Fördervoraussetzung ist. 40 Netzverluste [%] bezogen auf die zugeführte Wärmemege Zielwert: Netzverluste < 10 % Spezifische Verlustleistung Nahwärmeleitung: 20 W/m 25 W/m W/m 35 W/m 0 0,5 1,5 2,5 3,5 4,5 Wärmebedarfsdichte [MWh/(m*a)] Abbildung: Prozentuale Netzverluste bezogen auf die Wärmebedarfsdichte Zu 21 Zu 22 Zu 24 Der Hilfsenergieeinsatz in Form des Strombedarfes der gesamten Wärmeversorgungseinheit wurde ins Verhältnis zur tatsächlich abgenommenen Wärmemenge gesetzt. Er schwankte nach Angaben der Heizwerksbetreiber zwischen 0,7% und 1,9%. Berücksichtigt wurden Biomasseheizwerke mit Nahwärmenetz > 200 Trassenmeter und mindestens 3 Übergabestationen. Berücksichtigt wurden nur Biomasseheizwerke, bei denen der Spitzenlastkessel unmittelbar neben dem Biomassekessel installiert ist und zu diesem in direktem hydraulischen Zusammenhang steht. Zu 25 Siehe Punkt 24 Zu 26 Zu 27 Der Hilfsenergieeinsatz in Form des Strombedarfes der gesamten Wärmeversorgungseinheit wurde ins Verhältnis zur tatsächlich abgenommenen Wärmemenge gesetzt. Er schwankte nach Angaben der Heizwerksbetreiber zwischen 0,7% und 5,9%. Die in den Berichten angegebenen Brennstoffpreise in /t bzw. /srm wurden mit dem mittleren Energieinhalt der Brennstofffraktionen zu einem Brennstoffpreis in /MWh Brennstoffenergie umgerechnet. 14% der Heizwerksbetreiber, die nach Schüttraummeter oder Tonnen abrechneten, gaben an, dass die fachgerechte Entsorgung der Holzaschen eingepreist sei. C.A.R.M.E.N. e.v. 5

6 Vergütung in / MWh (netto) Preis Biomasse gemäß Positivliste 1 (Waldhackgut) Preis Biomasse gemäß Positivliste 2 (Industriehackgut/ Landschaftspfl.) Preis für erzeugte Wärmemenge nach Biomassekessel in /MWh 10 Kleine Mittlere Große alle Preis für Holzpellets in /MWh Energieinhalt des Zu 28 Siehe Punkt 27 Abbildung: Übersicht Preise der Holzbrennstoffe bei Biomasseheizwerken in 2009 (Mittelwerte und Standardabweichung) Zu 29 Zu Ausgewiesen sind die Mittelwerte der Berichtsangaben für Holzbrennstofflieferungen, die entsprechend der Energiebereitstellung nach dem Biomassekessel abgerechnet wurden. Die Bezahlung der Wärme schwankte zwischen 17,5 und 42,5 /MWh. In 66% der Fälle war die Entsorgung der Holzaschen im Preis inbegriffen. Die mittleren Wärmegestehungskosten in pro MWh errechnen sich aus der Summe der Aufwendungen im Berichtsjahr geteilt durch die von den Verbrauchern abgenommene Wärmemenge (Jahres-Energiebedarf) mittlere Wärmegestehungskosten Gaspreis [ /MWh] Ölpreis Preis Waldhackgut (n=47) 2002 (n=48) 2003 (n=51) 2004 (n=51) 2005 (n=61) 2006 (n=68) 2007 (n=61) 2008 (n=65) 2009 (n=66) Preis für Industriehackgut Abbildung: Entwicklung der Wärmegestehungskosten in pro MWh Nutzwärme (netto, arithmetischer Mittelwerte) mit Standardabweichung und Entwicklung der Brennstoffpreise nach Angaben der Heizwerksbetreiber bei Biomasseheizwerken bis 2009 C.A.R.M.E.N. e.v. 6

7 Zu 31 Zu 32 Zu 33 Zu 35 Der Anteil der kapitalgebundenen Kosten setzt sich zusammen aus den Anteilen der Abschreibung, der Zinsaufwendungen und der Instandhaltungskosten. Der Anteil der verbrauchsgebundenen Kosten setzt sich zusammen aus den Anteilen der Brennstoffkosten, der Fremdenergiekosten (Strom), der Ascheentsorgungskosten und der Kosten für sonstige Betriebsstoffe. Unter diesem Punkt wurden die betriebsgebundenen Kosten, wie Personalaufwand, Wartungsvertrag oder Kaminkehrer, sowie sonstige Kosten zusammengefasst. Die mittleren Wärmeerlöse pro MWh errechnen sich aus den Einnahmen aus dem Wärmeverkauf geteilt durch die verkaufte Wärmemenge. 90 Nahwärmeerlöse Biomasseheizwerke (arithmetischer Mittlewert) AGFW Fernwärmepreis (15 kw) [ /MWh] ,3 AGFW Fernwärmepreis (160 kw) 56,1 56,4 55,8 AGFW Fernwärmepreis (600 kw) 66,1 61,7 58,2 70,6 72, (n=49) 2002 (n=49) 2003 (n=54) 2004 (n=64) 2005 (n=59) 2006 (n=57) 2007 (n=63) 2008 (n=59) 2009 (n=74) Abbildung: Entwicklung der Wärmeerlöse bayerischer Biomasseheizwerke in pro MWh (netto, arithmetischer Mittelwert) mit Standardabweichung im Vergleich zu Fernwärmepreisen (netto, bis 2005 gewichtet nach Anschlusswert, ab 2006 arithmetischer Mittelwert, Quelle: Fernwärme-Preisvergleiche der AGFW verschiedener Jahre; An der Fernwärmepreiserhebung der AGFW beteiligen sich zu einem Großteil Versorungsunternehmen, die Gas- oder Kohleheiz(kraft)werke betreiben. Zu 36, 37, 38 Zu 39 Zu 41 Die Berechnung der Mischpreise für die drei verschiedenen Wärmeabnahmefälle erfolgte aus den angegebenen Leistungs-, Arbeits- und Messpreisen. Ein Großteil der Heizwerksbetreiber machte in den Jahresberichten keine Angaben zum Arbeitzeitbedarf. Zudem weisen die Werte eine große Streuung auf. Auf die Leistung des Biomassekessels bezogen schwankte der Arbeitszeitbedarf zwischen 0,1 und 3,4 Stunden je kw. Wertangaben in den Berichten lassen keine genaue Auswertung nach Brennraum- und Filteraschen zu. C.A.R.M.E.N. e.v. 7