Die Entwicklung von Bioenergiedörfern aus Sicht eines Systemdienstleisters

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1 EEKongress Kassel Folie Die Entwicklung von Bioenergiedörfern aus Sicht eines Systemdienstleisters Der Viessmann Projektentwicklungsansatz EEKongress Kassel 11./12. November 2014

2 EEKongress Kassel Folie Die Viessmann Group 1917 Gründung Mitarbeiter 2,10 Mrd. Euro Umsatz 27 Gesellschaften für Produktion in 11 Ländern 74 Länder mit Vertriebsgesellschaften und Partnern Verkaufsniederlassungen weltweit Prozent Auslandsanteil Ländergesellschaften Vertriebspartner

3 EEKongress Kassel Folie Komplettangebot Für alle Anwendungsbereiche und alle Energieträger Ein und Zweifamilienhaus Mehrfamilienhaus Industrie Gewerbe/Kommunen Nahwärmenetz Öl Gas Solar Biomasse Luft/Erdwärme Heiztechnik Anlagentechnik Kältetechnik Komplettangebot für alle Energieträger und Anwendungsbereiche von 1 kw bis 120 MW

4 EEKongress Kassel Folie 4 Die Viessmann Unternehmensgruppe Gruppenfirmen im Bereich Biomasse Holz Gas Feuerungsanlagen für feste Biomasse von 35 kw kw Biogasanlagen auf Basis des Nass oder Trockenfermentationsprozesses Biogasaufbereitungsanlagen für die Einspeisung von Biomethan

5 EEKongress Kassel Folie 5 Bioenergiedörfer Energieversorgung und Klimaschutz Motivation von Viessmann Schutz des Klimas und der Umwelt Gestaltung der zukünftigen Energieversorgung Förderung der lokalen Wertschöpfung In jedem Dorf zu Hause Projektpartner ab Stunde Null Eine sichere und nachhaltige Energieversorgung zu gestalten ist die größte Herausforderung unserer Zeit.

6 EEKongress Kassel Folie Strategisches Nachhaltigkeitsprojekt Effizienz Plus Ergebnis im Vergleich zu politischen Zielen 2050 CO 2 fossile Brennstoffe CO 2 fossile Brennstoffe 50% 80% 80% 66% Nachweis am Beispiel des eigenen Standorts, dass die energiepolitischen Ziele der Bundesregierung für 2050 bereits heute mit marktverfügbarer Technik erreichbar sind.

7 EEKongress Kassel Folie Bioenergiedörfer und systeme Definition nach Leitfaden der Fachagentur für nachwachsende Rohstoffe (FNR) Was ist ein Bioenergiedorf? 100%ige Versorgung des Ortes durch regenerativ produzierten Strom. mindestens 50%ige Bereitstellung von Wärme auf Basis von regionaler Biomasse (idealerweise KWK). Die Bioenergieanlagen befinden sich zu mehr als 50% im Eigentum der Wärmekunden und Landwirte. Der Ort sollte nicht mehr als bis max Einwohner umfassen. Was sind Bioenergiesysteme? (Teil) Versorgung begrenzter kommunaler Quartiere mit Wärme (und Strom). Beteiligung von öffentlichen Trägern, Investoren und evtl. Bürgern. Getragen durch Großverbraucher wie Gewerbebetriebe und öffentliche Liegenschaften. Anschluss weiterer (Klein) Verbraucher entlang der Trasse möglich und sinnvoll.

8 EEKongress Kassel Folie Energiewende von unten Massive Zunahme von Energiegenossenschaften seit 2008 Energiegenossenschaften in DE Keyfacts Seit 2001: Steigerung der Energiegenossenschaften in DE um das 12fache. Aktueller Anstieg hauptsächlich in Wärmeprojekten zu verzeichnen. Über 800 Energiegenossenschaften haben zusammen bereits rund Mio. in EE investiert. Bioenergiedörfer in DE In Betrieb : 111* In der Entwicklung : 48* Mehrere Bioenergiedörfer *) nur bei der FNR gelistete BEDs Schätzung Energiekommune : > 400 Kommunen beschäftigen sich mit dem Thema Quelle: (Klaus Novy Institut 1/2014) Quelle:

9 EEKongress Kassel Folie Erste Schritte auf dem Weg zum Bioenergiedorf Die Energiewende muss von unten kommen. Entscheidend ist, dass Bewohner, Land und Forstwirte wie auch kommunalen Vertreter von der Idee überzeugt sind. Die größten Hindernisse ergeben sich in der Regel nicht aufgrund der technischen Umsetzbarkeit oder der Verfügbarkeit von Biomasse, sondern vielmehr aufgrund von Informationsdefiziten und Vorbehalten in der Bevölkerung. Die Dorfbewohner sind es, die als Wärmekunden und/oder Anlagenbetreiber von dem Projekt überzeugt sein müssen. Quelle: FNR, BMU Projektentwicklung notwendig!

10 EEKongress Kassel Folie Prozessablauf zur Planung und Umsetzung eines Bioenergiedorfs Von der Idee zur Umsetzung Vorgehensmodell nach Leitfaden FNR

11 EEKongress Kassel Folie Prozessablauf Prozessablauf zur Planung und Umsetzung eines Bioenergiedorfs Von der Idee zur Umsetzung Prozessphasen für Bioenergiedörfer (Viessmann Projektentwicklung) Betrieb & Optimierung Wartung & Service Projektumsetzung Beratung & Studien Prüfung der Machbarkeit Projektentwicklung Technisches Konzept Detailplanung WKB & Businessplan Erarbeitung GUVertrag Ausführungsplanung Bau & Bauleitung Inbetriebnahme Zeit Machbar! Absichtserklärung GUVertrag Dienstleistung

12 EEKongress Kassel Folie Prozessablauf Prozessablauf zur Planung und Umsetzung eines Bioenergiedorfs Von der Idee zur Umsetzung Prozessphasen für Bioenergiedörfer Betrieb & Optimierung Wartung & Service Projektumsetzung Beratung & Studien Prüfung der Machbarkeit Projektentwicklung Technisches Konzept Detailplanung WKB & Businessplan Erarbeitung GUVertrag Ausführungsplanung Bau & Bauleitung Inbetriebnahme Zeit In allen Phasen zur Realisierung dezentraler Bioenergiesysteme ist Viessmann der kompetente Partner von der Beratung bis zum Generalunternehmer, der alle Leistungen und Komponenten aus einer Hand liefert.

13 EEKongress Kassel Folie Prozessablauf zur Planung und Umsetzung eines Bioenergiedorfs Von der Idee zur Umsetzung FOKUS: Initialphase (nach Leitfaden FNR) Hat maßgeblichen Einfluss! Eigeninitiative gefordert! Wichtige Basis für die Wirtschaftlichkeit! Erfassung konkreter Wärmebedarfe sinnvoll! Ohne Förderung geht es nicht!

14 EEKongress Kassel Folie Effizienzkriterium: Wärmebelegungsdichte light Überschlägige Abschätzung zur einfachen Vorklärung (ohne Detailberechnung) 15 kw 25 MWh/a 15 kw 20 MWh/a 130 kw 170 MWh/a Abfrage der konkreten Wärmebedarfe z.b l Heizöl / a l/a * 0,8 * 10 kwh/l = 24 MWh/a 20 kw 30 MWh/a Planungswert: Jahresnutzungsgrad Heizwert Heizöl: 320 m 30 kw 40 MWh/a 15 kw 25 MWh/a 25 kw 40 MWh/a 150 kw 200 MWh/a Länge der Hauptleitung: 770 m (z.b. aus Google Earth) Hausanschlussleitung (pauschal): 8 x 10 m = 80 m Trassenlänge Nahwärmenetz gesamt: 850 m Abgenommene Wärmemenge: 550 MWh/a Wärmebelegungsdichte abgeschätzt: 647 kwh/(m*a) Förderkriterium KfW: > 500, besser: >> kwh/(m*a)

15 EEKongress Kassel Folie Regenerative Nahwärme Ein Überblick Energielieferant: Land und Forstwirtschaft Solarthermie Biogas, Biomethan Hackschnitzel, Pellets Heizzentrale Nahwärmenetz Hausanschluss/ Wärmeübergabestation

16 EEKongress Kassel Folie Regenerative Nahwärme Mögliche Erzeugungstechnologien und deren optimaler Einsatzbereich Wärmeleistung (kw) Öl/Gas/Biogaskessel* PelletKessel Hackschnitzel Kessel Biogas / BiomethanBHKW * z.b. Kessel mit bivalentem Brenner (Öl / Biogas) als Spitzenlast und Fackelersatz Pufferspeicher / Netztrasse laden Pufferspeicher / Netztrasse entladen Pufferspeicher Solarthermie Betriebsstunden pro Jahr Winter Übergangszeit Sommer

17 EEKongress Kassel Folie Regenerative Nahwärme Vorteile für den Kunden Regenerative Nahwärme: Vorteile für Bürger, Kommune und Region Komfortable Versorgung mit Heizung und Warmwasser (z.b. kein Geruch, geringer Platzbedarf, zusätzlicher Kellerraum) Hohe Versorgungssicherheit durch redundante Technik in der Heizzentrale Dauerhaft günstigere und kalkulierbare Heizkosten (z.b. monatlicher Abschlag) Kein Wartungsaufwand für die Heizungsanlage Wertsteigerung der Immobilie Nur einmaliger Investitionsbedarf (Hausanschluss) für kommende Jahrzehnte Zukünftige, evtl. wirtschaftlichere oder effizientere Technologien werden zentral in der Heizzentrale für alle Anschlussnehmer integriert Regionale Land und Forstwirtschaft wird gestärkt Stärkung der regionalen Wirtschaftskreisläufe Wertschöpfung, Investition und Sicherung von Arbeitsplätzen in der Region Steigerung der Attraktivität der Kommune für Neubürger

18 EEKongress Kassel Folie ct/kwh Dynamischer Vollkostenvergleich Vergleich Ölheizung zu regenerativer Nahwärme Musterdorf über 20 Jahre (netto) HeizölVollkosten HeizölBrennstoffkosten Variante Nahwärme Jahr Annahmen für die regenerative Nahwärme: Brennstoffkosten Hackschnitzel: 3,3 Ct/kWh Preissteigerung Hackschnitzel: 3% pro Jahr Allgemeine Preissteigerung: 3% pro Jahr Annahmen für Ölheizung (EFH) Ltr. Heizöl / a kwh/a Wärme NeuInvestition Kessel / Schornstein: Jahresnutzungsgrad Heizölkessel: 85 % Betriebskosten: 200 /a Annuität Heizungsanlage: 672 /a Heizölpreis: 0,71 /l ( = 84,5 Ct/l brutto) Preissteigerung Heizöl: 8,5% pro Jahr (moderat) Ergebnis Musterdorf: Wärmepreis im 1. Jahr liegt ca. 1 Ct/kWh unter den Vollkosten Heizöl 1. Jahr 10. Jahr 20. Jahr Ø Ø Steigung Nahwärme (Netto) Ct / kwh 11,43 13,41 16,41 13,68 1,92 % HeizölVollkosten (Netto) Ct / kwh 12,46 21,69 43,89 24,51 6,85 % HeizölBrennstoffkosten (Netto) Ct / kwh 8,35 17,41 39,36 20,20 8,50 %

19 EEKongress Kassel Folie Ct/kWh Ct/kWh Zusammensetzung des Wärmegestehungspreises Vergleich mit den Vollkosten Heizöl (netto) Kapitalkosten Sonstige Kosten Hackschnitzel Heizöl Die Preissteigerungen regenerativer Brennstoffe sind moderat und wirken sich entsprechend ihres Anteils an den Gesamtkosten geringer aus Jahr Kapitalkosten Betriebskosten Heizöl Jahr Die Kapitalkosten sind über die Laufzeit konstant und wirken sich preisdämpfend auf die langfristigen Wärmegestehungskosten aus Ein Großteil der Kapitalkosten des Nahwärmenetzes beziehen sich auf das Netz und die Heizzentrale, die eine Nutzungsdauer von deutlich mehr als 20 Jahren haben. Dies führt zu einer deutlichen Reduzierung der Wärmekosten nach 20 Jahren (Abschreibungsdauer)

20 EEKongress Kassel Folie Viessmann Referenzprojekt: Bioenergiedorf Wettesingen ProjektSteckbrief Das Dorf Wettesingen ist ein Ortsteil der Gemeinde Breuna (Hessen) Lage: ca. 30 km westlich von Kassel an der Grenze zu NordrheinWestfalen Einwohner, 370 Haushalte Ca. 80% der Gebäude sind Fachwerkbauten (Denkmalschutz) Energetische Sanierung schwierig und teuer Erste Überlegungen zu einer regenerativen Nahwärmeversorgung bereits in 2009 Im September 2010 Gründung der Wettesinger Energiegenossenschaft e.g. Von einer ersten Konzeptstudie bis zur GU Vertragsunterzeichnung zur Realisierung durch Viessmann vergingen knapp 3 Jahre Quelle: FNR, BMU Teilbetrieb (52 Anschlüsse): seit Dezember 2013 Vollbetrieb: seit Oktober 2014

21 EEKongress Kassel Folie Viessmann Referenzprojekt: Bioenergiedorf Wettesingen Die Technik 1 BHKW Vitobloc 200: 366 kwel. / 437 kwth. (IBN: ; EEG 2009) Grundlast Biogasanlage: 536 kwel. / 546 kwth. (Ausbau der BGA) Grund / Mittellast 3 Pelletkessel Pyrotec: insgesamt kwth. Spitzenl. / Redundanz 1 Biogaskessel Vitoplex 200: ca kwth. Notfallkessel / Fackel Haushalte* = kwh/a Wärmebedarf (o.verluste) Anlagentechnik 100% Erneuerbare Energien m Nahwärmeleitung 33,81 kwp Photovoltaik auf BHKW und Heizzentrale 156 m³ Pufferspeicher * Stand 10/2014 Keyfacts Nachhaltigkeit Spitzenlast & Redundanz: 3 Pelletkessel in Kaskadenschaltung Substituiert mehr als Liter Heizöl 100% 80% 60% 95% Einsparung 100% 100% Einsparung 53% 47% Ca t CO2Einsparung im Jahr 40% Gesamte Anlagentechnik aus einem Haus Vorteil Betrieb, Wartung und Instandhaltung 20% 0% 0% Fossile Brennstoffe CO2Emissionen

22 EEKongress Kassel Folie Viessmann Referenzprojekt: Bioenergiedorf Wettesingen Technik, Planung und Realisierung aus einer Hand Hausübergabestationen 100% Erneuerbare Energien Heizzentrale PelletkesselKaskade Nahwärmenetz Biogaskessel Biogasanlage Regelungstechnik Photovoltaik SatellitenBHKW

23 EEKongress Kassel Folie Viessmann Referenzprojekt: Bioenergiedorf Wettesingen Lokale und regionale Partner Prozessphase 1 Prozessphase 2 Prozessphase 3 Prozessphase 4 Prozessphase 5 Kundeanfrage Kontaktaufnahme Vorprüfung der lokalen Ressourcen (Land/Forstwirtschaft, Reststoffe, Infrastruktur, etc.) Vorprüfung des lokalen Energie bzw. Wärmebedarfs Erste Kostenschätzung mit Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Konzeptentwicklung Klärung der Förderung Präsentation Ergebnis und Handlungsempfehlung Akquise und Vorstudie PreCheck Mithilfe bei der Bildung von Arbeitsgruppen Moderation von Workshops (Datenaufnahme etc.) Auswertung Wärmedaten und Ermittlung Wärmebedarf Konkretisierung und Detaillierung des Konzeptes Kostenberechnung und Wirtschaftlichkeit Unterstützung bei der Wahl der Rechtsform Präsentation der Ergebnisse (Informationsveranstaltung) Detailstudie und Genossenschaftsgründung Entwurfsplanung (Anlagendimensionierung, Netzberechnung, etc.) Möglicher Projektablauf Klärung der Genehmigungsvoraussetzungen Fortschreibung der Kostenberechnung mit Wirtschaftlichkeitsberechnung Businessplanerstellung Erarbeitung und Stellung der Förderanträge Unterstützung bei der Finanzierung Erstellung und Unterzeichnung des GUVertrags Engineering und Businessplan Ausführungsplanung und Genehmigungsplanung Erstellung Ausschreibungsunterlagen Technische und kaufmännische Vergabe Bauleitung und Bau der Energieanlagen Bauleitung und Bau des Nahwärmenetzes Probebetrieb, Abnahme, Inbetriebnahme Dokumentation GU Realisierung Wartungsverträge Instandhaltung Service für Endkunden After Sales Service & Wartung Beratung Kundenbindung Projektentwicklung Umsetzung After Sales Ziel: Vorstudie, Umsetzbarkeit Leistung: Datenaufnahme und erste Abschätzung der Machbarkeit Intern: Studie durch Projektentwicklung Extern: (Nord) * Studie durch lokale Partner NORD Extern: (Süd) Studie durch lokale Partner SÜD Ziel: Detailstudie, Organisationsgr. Leistung: Betreuung, Steuerung, Berechnung, Wirtschaftlichkeit Intern: Projektentwicklung Extern: * Örtliche Planungsbüros oder Kooperationen mit Partnern Ziel: Netzberechnung mit WKB Leistung: Bemessung und Dimensionierung des Wärmenetzes Intern: Studie durch Projektentwicklung Extern: Durch Wärmenetzhersteller Extern: * Durch Kooperationen mit Planern Ziel: Planung & Anlagenbau mit Bau und Inbetriebnahme Wärmenetz und Steuer/Regelung Biogasanlage Leistung: Bau, Bauleitung, Abnahme, Bau, Bauleitung, Genehmigung, Dokumentation, Inbetriebnahme Koordination / Anlagentechnik Leitung & Anlagen Tiefbau: örtliche Bauuntern. Hausinstallation: Biogasanlage: Bau & Planung durch Schmack Biogas GmbH Ziel: Wartung und Instandhaltung der Anlagen Leistung: Wartung, Instandhaltung, After Sales Beratung Viessmann Service * Externe Partner: Beispiel Wettesingen

24 EEKongress Kassel Folie Viessmann Referenzprojekt: Bioenergiedorf Wettesingen Impressionen Anlagentechnik Heizzentrale PelletkesselKaskade SatellitenBHKW Biogasanlage

25 EEKongress Kassel Folie Projekt in Bearbeitung: Quartiersversorgung Desenberg Trassenplan und Anlagentechnik Bioenergiesystem mit 27 Anschlussteilnehmern, kwh Wärmebedarf Versorgung über ein m langes Nahwärmenetz Speisung des Netzes über ein biogasbetriebenes BHKW mit HeizölSpitzenlastkessel

26 Projekt in Bearbeitung: Bioenergiedorf Mengsberg GroßflächenSolarthermie als zukünftige Basistechnologie EEKongress Kassel Folie 26 Insgesamt 181 potentielle Anschlussnehmer, Wärmebedarf: kwh Versorgung über ein m langes Nahwärmenetz Speisung des Netzes über eine HolzhackschnitzelkesselKaskade und einen RapsölSpitzenlastkessel Grundlastbereitstellung aus einem GroßflächenSolarthermiefeld Heizwerk

27 EEKongress Kassel Folie Projekt in Bearbeitung: Bioenergiedorf Mengsberg Impressionen Anlagentechnik Anzahl Kollektoren im Solarfeld: Stk. Kollektorfläche (Brutto): m² Benötigte Aufstellfläche: m² Energielieferung Solarsystem: kwh/a Solarer Deckungsanteil an der Gesamterzeugung: 17,8 %

28 EEKongress Kassel Folie Zusammenfassung Ein kurzes Fazit Wie die Ausführungen gezeigt haben, ist eine regenerative Nahwärmeversorgung bei ausreichender Wärmebelegungsdichte der Nahwärmetrasse im Vergleich zu einer Einzelheizung auf Basis von Heizöl mittel und langfristig immer attraktiv. Falls möglich, sollte immer die Integration von günstiger Grundlastwärme (z.b. Prozesswärme aus Industrie, Biogasanlage, BiomethanBHKW) angestrebt werden. Zukünftig werden verstärkt Großflächensolarthermiefelder die Sommer und Übergangsversorgung in Nahwärmenetzen teilweise oder ganz übernehmen. Ist die generelle Dorfeignung zum Bioenergiedorf in der Initialphase geklärt, ist in jedem Einzelfall eine professionelle und detaillierte Planung mit Wirtschaftlichkeitsbetrachtung in Form einer Machbarkeitsstudie unumgänglich. Eine hohe Motivation und Eigeninitiative der lokalen Akteure ist für die erfolgreiche Umsetzung eines solchen Projektes unumgänglich. Die Begleitung durch einen starken Partner für Technik, Planung und Realisierung aus einer Hand beschleunigt den Prozess, gibt Sicherheit und vermindert die technischen und finanziellen Risiken.

29 Ihr Kontakt in der Region Nord: Viessmann Deutschland GmbH Bioenergiedörfer und systeme Projektentwicklung B.Eng. Christoph Schockemöhle Phone: Ihr Kontakt in der Region Süd: Viessmann Deutschland GmbH Bioenergiedörfer und systeme Leiter Projektentwicklung Dipl.Ing. Georg Stegemann Phone: