PROJEKTSTUDIE TRINS. Biogas. Master-Studiengang Umwelt-, Verfahrens- und Energietechnik, Jahrgang 2012 Gruppe 1

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1 PROJEKTSTUDIE TRINS Biogas 1

2 ABLAUF 1. Überblick zu den bearbeiteten Themenschwerpunkten 2. Biogas-Erzeugung 3. Konventionelle Nutzung 4. Alternative Wärmenutzung 5. Zusammenfassung 2

3 1. ERARBEITETE THEMENGEBIETE Mobilität Gasnutzung Einspeisung ins Erdgasnetz Biogas Gebäudeheizung/ BHKW Wärmenutzung Pellets/ Hackschnitzel Lebensmittelproduktion 3

4 2. BIOGAS-ERZEUGUNG: ANNAHMEN Viehbestände nach Statistik Austria (2009) Düngeranfallsmengen nach Richtlinie für sachgerechte Düngung (2006) Almbetrieb aller Tiere durchschnittlich 120 Tage / Jahr 4

5 BETRACHTETE VARIANTEN Maximal-Variante 100% Mist- und Güllenutzung aller Tiere Grasnutzung: Landstraße und Autobahn Minimal-Variante Vier größten Bauern (160 Rinder GVE 14 Schaf GVE) Saisonal-Variante Absenkung der Volllaststunden während Weidebetrieb Substratumstellung oder Stillstand 5

6 Elektrische Leistung [kw] ELEKTRISCHE LEISTUNG Maximal-Variante Saisonal-Variante Minimal-Variante 10 0 Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Monat 6

7 PROBLEMATIK: GÄRRESTLAGERUNG ÜBER DEN WINTER Erdbecken Vorteil: Günstig (15-18 /m³) Nachteil: In Wasserschutzgebieten verboten Metall- und Betonbehälter Vorteil: Schutz vor Umwelteinflüssen Nachteil: Teuer (22-40 /m³) 7

8 GÄRRESTLAGERUNG ÜBER DEN WINTER Erdbecken als günstige Alternative 8

9 KOSTENÜBERSICHT Kosten für Erdbecken Spezifische Investitionskosten Maximal- Variante Minimal- Variante Saisonal- Variante 9

10 STANDORT Wasserkraftwerk Mögliche Standorte Gewählter Standort 10

11 PLANSKIZZE 11

12 3. VARIANTEN DER GASNUTZUNG Variante C Variante B Variante A 12

13 VARIANTE A: BHKW an der Schule Investitionskosten BHKW: Verlegungskosten Gasleitung: Jährliche Einsparung von etwa (Heizöl Schule & Widum) Wärmeabdeckung der Gebäude (nach deren Sanierung): Maximalvariante 840% Minimalvariante 130% Saisonalvariante 450% 13

14 VARIANTE B: BHKW am Fermenter Investitionskosten BHKW: Verlegungskosten Fernwärmeleitung: Jährliche Einsparung von etwa (Heizöl Schule, Widum Gemeindeamt) Maximalvariante Leitungswärmeverlust = 40% Minimalvariante Leitungswärmeverlust = 100% Saisonalvariante Leitungswärmeverlust = 75% 14

15 produzierbar el. Energie pro Jahr [MWh/a] STROMPRODUKTION DURCH BHKW (VARIANTE A & B) Maximalvariante Minimalvariante Saisonalvariante Variante A (BHKW bei Schule) Variante B (BHKW bei Fermenter) 15

16 VARIANTE C: Einspeisung ins Erdgasnetz Überschlagsmäßige Kostenrechnung anhand von typischen Kennzahlen unter Verwendung der Maximalvariante: Investitionskosten Gasleitung: Membranaufbereitung: Kompressor: Betriebskosten Kompressor: Membrananlage: Erlöse Einspeiseerlös /a /a /a /a 16

17 Variante D - Personentransport Annahmen: Fiat Ducato Natural Power, Verbrauch von 8,8 kg/100km Ergebnis: Maximalvariante: km/a (entspricht Hin- und Rückfahrten Trins Steinach) Minimalvariante: km/a (entspricht 950 Fahrten) Saisonalvariante: km/a (entspricht Fahrten) 17

18 4. ALTERNATIVE WÄRMENUTZUNG: Pellets/ Hackschnitzel Fermenter Biogas Wärme Holz- BHKW trocknung 18

19 [Fm/a] Holzeinschlag Trins Gesamt Brennholz Ges Potential Energie Brennholzeinschlag 2011: 3,9GWh l Heizöl 2012: 1,8GWh l Heizöl Brennholzanteil 25% Brennholz- und Nutzholzeinschlag steigt! 19

20 [Fm/a] Holzpotential Zus Potential Zus Brennholz Ges Potential Holzpotential Ertrags- und Schutzwald 2.040ha Zuwachs pro Jahr 4Fm/ha Holzpotential pro Jahr 8.460Fm 0 Brennholz und Nutzholzpotential sinkt! 20

21 Holz- und Energiepotential Energie Gesamtpotential Fm/a 19,42 GWh/a 2 Mio l Heizöl Hackschnitzel Holzpellets Heizöläquivalent Holzpotential Fm/a SRm 1.160t l Brennholz 590 Fm/a SRm 290t l Aktuell (2013) Ausblick ( ) [Fm/a] von bis Mittelwert Holzpotential % % Brennholz 750 9% % 21

22 Holztrocknung für Pellets-Produktion Möglichkeiten der Trocknung Trocknung mit der Abwärme des BHKWs Solarthermische Trocknung Randbedingungen Trocknung findet bei 80 C statt Wassergehalt von 30% auf 10% Biogasanlage läuft auf Best Case Sonneneinstrahlung 135 W/m² 22

23 Holztrocknung zur Pellets-Produktion Trocknung mit Abwärme des BHKWs Ca Fm/a Zur Erinnerung: Gesamtpotential: Fm/a Brennholzpotential: 590 Fm/a 36 kg/h 23

24 Holztrocknung zur Pellets-Produktion Trocknung mit solarthermischer Energie Ca. 4 Fm/(m² Solarthermie* a) Entsprechend ca. 550 m² Solarthermie um das Gesamtpotential zu trocknen 24

25 Pellets vs. Hackschnitzel Verhältnismäßig hoher maschineller Aufwand für Pellets => unwirtschaftlich bei diesen Kleinmengen 30 % Wassergehalt bei Hackschnitzelheizung ist Stand der Technik => keine zusätzliche Trocknung nötig => jedoch Verbesserung der Brennstoffqualität möglich Geringer Energieinhalt pro Schüttraumvolumen für Hackschnitzel Großes Lagervolumen benötigt Durch mehrere Lieferungen pro Jahr reduzierbar 25

26 4. ALTERNATIVE WÄRMENUTZUNG 26

27 Fischzucht Quelle: Bär, [Online]. 27

28 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Kosten: Produktionskosten für afrikanischen Wels : 1,40 Euro/ kg Fisch Ausgehend von einer Jahresproduktion von 26 t/a: Investitionskosten: Euro Betriebskosten: Euro Flächenbedarf: 550 m² Quelle:Wendekind. [Online]. Available: Schmidt, Der Zander wird im Stall großgezogen, Wochenend-Magazin, p. 33,

29 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Erlöse Ausgehend von einer Jahresproduktion von 26 t/a: Verkaufspreis: 8,50 Euro/kg Fisch Einnahmen insgesamt: Euro/a 29

30 Weitere Daten: Wärmebedarf : ca. 70 kw Weitere geeignete Fischarten: - Zander (24-48 Euro/kg ) - Afrikanischer, Europäische Wels (8,5 Euro/kg ) - Garnelen (39 Euro/kg ) Quelle:Hansen. [Online]. Available: l Schäfer. [Online]. Available: 30

31 ERARBEITETE THEMENGEBIETE Mobilität Gasnutzung Einspeisung ins Erdgasnetz Biogas Gebäudeheizung/ BHKW Wärmenutzung Pellets/ Hackschnitzel Lebensmittelproduktion 31

32 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT! 32