Biogastechnik. Biogasanlagen in der Landwirtschaft und Faktoren für ihre Wirtschaftlichkeit. Biogastechnik. planen, bauen & service

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1 Dipl.-Ing. (FH) Dietrich Prenger Berninghoff Master Esch Vreden Tel: 02564/97565 Fax: 02564/ Biogasanlagen in der Landwirtschaft und Faktoren für ihre 2

2 Inhalt 1. Entwicklung und Potential der Biogasnutzung 2. Was ist eine landwirtschaftliche Biogasanlagen? 3. Aufbau einer Biogasanlage 4. Faktoren für die 3 Biogasnutzung in Deutschland Entwicklung von ? MW elektrisch Quelle: Fachverband Biogas e.v. 2001; (2002 geschätzt) 4

3 Potential Biogas in Deutschland Stromverbrauch in Deutschland jährlich: davon aus erneuerbaren Energien: davon aus Biogas: MWh MWh MWh Potential von: Gülle Energiepflanzen (20% der Acker- u Grünlandfl) Bioabfälle, Grüngut, Fette, usw MWh MWh MWh MWh WIR NUTZEN NUR 0,7 % DES POTENTIALS Quelle: Fachverband Biogas; Jahrbuch Erneuerbare Energien 2001; Kaltschmitt VDI Berichte Potential in Bürgernähe! 1 Kuh liefert 500 m³ Biogas pro Jahr = min. 900 kwh elektrisch es werden vier Kühe benötigt um einen Haushalt ein Jahr mit Strom zu versorgen 1 Hektar Silomais = m³ Biogas = min kwh el. damit können fünf Haushalte ein Jahr mit Strom versorgt werden 1 durchschnittliche Biogasanlage mit 100 kw installierter elekt. Leistung kann 170 Haushalte mit Strom versorgen 6 Quelle: Fachverband Biogas 2001

4 Was ist eine landwirtschaftliche Biogasanlagen? 7 Was ist eine landwirtschaftliche Biogasanlagen? 1. Sie ist einem oder mehreren landw. Betrieben räumlich zu zugeordnet. 2. Der überwiegende Teil der verarbeiteten Substrate stammt von diesen Betrieben aus der Tierhaltung oder von der landwirtschaftlich genutzten Betriebsfläche. 3. Die Verwertung des Gärrestes erfolgt im wesentlichen auf den betriebseigenen Flächen. 8

5 Was ist eine landwirtschaftliche Biogasanlagen? 1. Sie ist einem oder mehreren landw. Betrieben räumlich zu zugeordnet. 2. Der überwiegende Teil der verarbeiteten Substrate stammt von diesen Betrieben aus der Tierhaltung oder von der landwirtschaftlich genutzten Betriebsfläche. 3. Die Verwertung des Gärrestes erfolgt im wesentlichen auf den betriebseigenen Flächen Aufbau einer Biogasanlage 10

6 Funktionsschema Biogasanlage Wohnhaus Stall Stromeinspeisung nachwachsende Rohstoffe Gülle & Mist BHKW organische Reststoffe Fermenter Nachgärung Endlager Substratannahme Nährstoffaufbereitung verbesserter Dünger Substrat Heizung Biogas BHKW Blockheizkraftwerk 11 Substratannahme Biogasanlagen werden täglich mit Gülle, Mist und NaWaRo gefüttert. Vorgrube Einspüllösungen Feststoffeinbringung 12

7 Pumptechnik 13 Rohrleitungsbau 14

8 Feststoffeinbringungen 15 Fermenteraufbau Im Fermenter/ Gärbehälter wird von Bakterien das Biogas produziert. Stahlbetonbehälter mit Wandheizung Gasmembranspeicher und Verkleidung 16

9 Fermenter Rührsysteme? 17 Rührwerkstechnik Langsamläufer mit großen Flügeln -Höhere Strukturgehalte -Geringerer Energieverbrauch -gleichmäßiger Prozess Tauchmotorrührwerke sind bisher am weitesten verbreitet 18

10 Gasraum Speicherung und Entschwefelung 19 Blockheizkraftwerke = BHKW Das Blockheizkraftwerk sorgt für die Strom und Wärmeproduktion. Elektrischer Wirkungsgrad ist für die entscheidend. Zündstrahlmotoren von ca. 30 kw bis ca. 200 kw elektr. Gasmotoren von 20 ca. 300 kw bis über 1,5 MW elektr.

11 Einbindung 21 Hygienisierung 22

12 Steuerung 23 Gärrestverwertung und Aufbereitung Über 90 % der Biogasanlagen verwerten den Gärrest auf Ihren eigenen landwirtschaftlichen Flächen, nur wenige Betriebe bereiten das Substrat auf. Verbesserte Düngeeigenschaften der Biogasgülle erhöhen den Nutzwert. Weitere Aufbereitung des vergorenen Substartes, z.b. mit einem Separator 24

13 Faktoren für die 25 Faktoren für die 1. Einspeisevergütung Nicht direkt zu beeinflussen 26

14 Indikatoren für die 2. Flächenausstattung Zupacht ist zur Zeit unwirtschaftlich (regional verschieden) Für bestehende Anlagen bei Erweiterung häufig interessant Infrastruktur Vorhandene Güllelager (oberirdisch) und Vorgruben Einfache Wärme- und Netzanbindung Vorhandene Lager für Nawaros Grundstückserschließung Indikatoren für die 28

15 Indikatoren für die 4. Substratkosten / -erlöse Gülle sollte nicht transportiert werden. Mit Feldfrüchten (Silomais) sollte ein schwarze Null erwirtschaftet werden. Kofermente sind mit Vorsicht zu genießen! 29 Indikatoren für die 5. Struktur der Investitionskosten Kostenverteilung: Fermenter / BHWK* / Rest wie 30 / 30 / 40 besser 35 / 35 / 30 * BHKW und Maschinenraum bzw. (Container) 30

16 Indikatoren für die 6. Struktur der variablen Kosten positiv hoher Anteil Kapitaldienst positiv geringer Bedarf an Produktionsmittelmitteln (Energie, Schmierstoffe, etc.) 31 Indikatoren für die 7. Prozessenergiebedarf 1% Prozessenergie verursachen bei einer 100kw Anlage Kosten in Höhe von ca. 500 Euro. 32

17 Indikatoren für die 8. elektrische Wirkungsgrade 1% elektrische Wirkungsgrad bei 100kw entspricht ca. 2% Gesamtkapital-Rendite Es zählt was heute gilt! Abschreibung in 5 bis 8 Jahren 33 Indikatoren für die 9. Fermenterproduktivität Gas pro m³ Faulraum; wie viel TS mit welcher Struktur kann verarbeitet werden? Wie viel Gas kann entschwefelt werden? 34

18 Indikatoren für die 10. Multifunktionalität Fermenter dient als Lagerraum, Gaspufferspeicher und Entschwefelung 35 Indikatoren für die 11. Neigung des Betreibers 36

19 Zusammenfassung -Biogasnutzung hat ein sehr großes Potential! - hat ein hohes Niveau erreicht. -Die hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab und macht eine einzelne Projektprüfung erforderlich. Erfahrungswerte sind wichtiger als Prospektangaben! 37 Biogasanlage mit Gasmembranspeicher Fermenter 12 x 6m 678m³, Nachgärung 15 x 6m 1060m³, FMW 13m³, 2 BHKW a 100kW elektr. Inbetriebnahme

20 Landwirtschaftliche Biogasanlage mit Vorgrube Fermenter 11 x 6m 570m³, Nachgärung 11 x 6m 570m³, Vorgrube, 2 BHKW kw elektr. Inbetriebnahme Propfstrom- Fermenter? 40

21 Landwirtschaftliche Biogasanlage mit Feststoffeintrag Fermenter 11 x 6m 570m³, Nachgärung 18 x 6m 1m³, Feststoffeinbringung, 1 BHKW 100 kw elektr. im Container, Inbetriebnahme Biogasanlage Betondecke & Tragluftdach St. Petrusheim, Weeze: Fermenter 14.5 x 6m 1000m³, Nachgärung 18 x m³, FMW 13m³, 2 BHKW a 90kW elektr. Inbetriebnahme

22 SAARLAND Ahaus Norden Meppen Nordhorn RHEINLAND-PFALZ Emden Leer Bad Zwischenahn Papenburg Lingen Rheine Coesfeld Münster Emmerich Bocholt Goch Haltern Wesel Hamm Dinslaken Moers Dortmund Essen Duisburg Menden Krefeld Hagen DŸsseldorf NORDRHEIN- Wuppertal Mönchengladbach Remscheid WESTFALEN Solingen Aachen Monschau PrŸm Merzig DŸren Daun Trier Saarbrücken Köln Bonn St. Wendel Gronau Mayen Neuwied Pirmasens Koblenz Schortens Wilhelmshaven Nordenham Cloppenburg Siegen Mainz Bingen Kaiserslautern Lahr Fr eiburg Landau Offenburg Bramsche Varel Osnabrück Arnsberg Lennestadt Wiesbaden Ludwigshafen Baden- Baden Oldenburg Vechta Melle GŸtersloh Lippstadt Wetzlar Bad Homburg Worms Karlsruhe Delmenhorst Herford Bielefeld HESSEN Mannheim Heidelberg Rottweil Marburg Darmstadt Pforzheim V illingen-schwenningen Paderborn Giessen Offenbach Schleswig Eckernförde Husum Kiel Rendsburg Heide SCHLESWIG-HOLSTEIN Neumünster Itzehoe Cuxhaven Lübeck Bad Oldsloe Elmshorn Norderstedt Pinneberg Ahr ensburg HAMB URG Bremerhafen Buxtehude Hamburg Winsen Bucholz BREMEN NIEDERSACHSEN Minden Detmold Marsberg Tübingen Konstanz K orbach Verden Hšxter Reutlingen Nienburg Alsfeld Kassel Aschaffenburg Heilbronn Ludwigsburg Stuttgart Friedrichshafen Wunstorf Hameln Wertheim Flensburg Walsrode Holzminden Biberach Hannover Münden Bad Hersfeld Fulda Würzburg Ulm Weingarten Soltau Eschwege Aalen Celle Hildesheim Gšttingen Lüneburg Salzgitter Osterode Eisenach Wolfsburg Bad Harzburg THÜRINGEN Schweinf urt Kitzingen Heidenheim Memmingen Kempten Mühlhausen Uelzen Braunschweig Wolfenbüttel Nordhausen Sondershausen Ansbach Osterwieck Gotha Suhl Bamberg Wernigerode Coburg Fürth Erfur t Donauwörth Roth Burg Salzw edel Pappenheim Augsburg Halberstadt Weimar Rudolstadt Nürnberg La ndsberg Saalfeld Kulmbach Wismar Schwerin Pa rchim Stendal SACHSEN-ANHALT Eisleben Bayreuth Neumarkt BAYERN Ingolstadt Jena Wittenberge Burg Magdeburg Bernburg Halle Weissenfels Hof Amberg München Greiz Selb Güstrow Zeitz Gera Weiden Schwandorf Rostock Dessau Plauen Regensburg Landshut Rosenheim Rathenow Delitzsch Leip zig Straubing Waldkraiburg Stralsund MECKLENBURG VO RPOMMERN Waren BRANDENBURG Wittenberg SA CHSEN Borna Neubrandenburg Neustrelitz Falkensee Brandenburg Potsdam Zwickau Aue Cham Dšbeln Chemnitz BERLIN Luckenwalde Meissen Anklam Finsterwalde Lübben La uchhammer Fr eiberg Sassnitz Berlin Pa ssau Prenzlau BADEN- WÜRTTEMBERG Le verkusen Bergischgladbach Eberswalde- Finow Fürstenwalde Dresden Eisenhüttenstadt Cottbus Hoyerswerda Frankfurt (an der Oder) Guben Forst Spremberg Bautzen Gšrlitz? Biogasanlagen in Deutschland Quelle FvB Frankfur t am Main Hanau Legende Biogasanlagen in Deutschland Stand: nach Neue Energie, Heft erbaut erbaut seit bis Kapazität < 70 kw kw 500 kw 43 44