B 3. Biogas für Potsdam Option Biogas für städtische BHKW. BioenergieBeratungBornim GmbH. Matthias Plöchl. Eine Ausgründung des ATB

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1 Biogas für Potsdam Option Biogas für städtische BHKW Matthias Plöchl

2 Präsentation auf Grundlage der Studie Biogas für Potsdam im Auftrag von

3 Inhalt Einführende Anmerkungen Kopplung von Wärme und Strom Beispiele für BHKW in Häusern und Komplexen Vergleich Biomethan-BHKW, Erdgas-BHKW, Erdgas-Heizung Ökonomie Treibhausgasbilanz

4 Einführung Der (gesetzliche) Anspruch besteht im Wohnbereich Energie zu sparen und somit die Emission von Treibhausgasen zu minimieren Enorme Ausweitung von Dämm-Maßnahmen Effizienzsteigerung bei Heizkesseln Im Wohnungsbestand (und Neubauten?) Dämm- Maßnahmen nicht immer umsetzbar und vielleicht auch nicht immer sinnvoll Trotzdem sollte das Ziel Treibhausgasemissionen zu vermeiden, nicht vernachlässigt werden Einsatz von Biomethan als Energiequelle

5 Energieeffizienz durch gekoppelte Wärmeund Strom erzeugung

6 Beispiel Potsdam Wohnungsbestand der Pro Potsdam und Gebäude des Kommunalen Immobilien Service (KIS) Gebäude liegen außerhalb der Fernwärmevorranggebiete der Stadt Sind auf sehr unterschiedlichem Niveau der energetischen Sanierung Verfügen meist über eine zentrale Wärmeversorgung auf Gebäudeebene

7 Umfang der Untersuchung Objekte Wohnbestand 60 Standorte mit 749 WE und m² Wohnfläche Verbrauch (2008) MWh/a - Heizleistung 3,5 MW Sondergebäude 10 Standorte (Schulen, Kitas) mit m² Nutzfläche Verbrauch (2008) MWh/a - Heizleistung 1,5 MW Leistungsklassen und Kategorien 3 Objekte > 300 kw 7 Objekte KW 23 Objekte kw 26 Objekte kw

8 Vorgehensweise Untersuchung exemplarischer Objekte Begehung mit Checkliste Festlegung objektbezogener Versorgungskonzepte BHKW-Auslegung und Kostenschätzung Wirtschaftlichkeitsabschätzung im Vergleich von Biomethan-BHKW, Erdgas-BHKW, Erdgas-Heizkessel Untersuchung des Gesamtbestands Sinnvolle Bündelung des vorgegebenen Bestands bei minimaler BHKW-Anzahl beispielhafte Untersuchung und Bewertung bei Einbindung von Nachbarobjekten

9 Vorgehensweise BHKW Objektspezifische Auslegung (Verbrauchsdaten/Wärmebedarf) BHKW-Auswahl Anbindung Gas, Strom, Heizungssystem, Abgas Spitzenlast (bestehendes System/Neuanschaffung) Steuerung Nahwärmenetz Einbindung benachbarter Objekte Leitungsdimensionierung und -verlauf Spitzenlast (bestehendes System/Neuanschaffung) Pufferspeicher keine übergeordnete Steuerung

10 Teilbeispiel: Wohnkomplex 3 Einzelgebäude 5 verteilte Heizungssyteme Wärmebedarf kwh/a Installierte Heizleistung 260 kw Jahresgang des Wärembedarfs des Komplexes

11 Teilbeispiel: Wohnkomplex BHKW (Grundversorgung) 78 kw th 34 kw el Gaskessel (Spitzenlast) 170 kw th 5997 Stunden Volllast 204 MWh/a Strom Wärmenetz 161 m 70% des Wärmebedarfs durch BHKW

12 Teilbeipiel: Schulgebäude und Wohnkomplex Schulgebäude Wärmebedarf: 383 MWh/a Heizleistung: 280 kw Schulgebäude und Wohnkomplex (31 Wohnungen) Wärmebedarf: 662 MWh/a Heizleistung: 330 kw Jahresgang Wärmebedarf Schulgebäude Jahresgang Wärembedarf komplett

13 Teilbeipiel: Schulgebäude und Wohnkomplex Schulgebäude BHKW (Grundversorgung) 35 kw th 16 kw el Gaskessel (Spitzenlast): 220 kw th 5184 Stundenvollast 83 MWh/a Strom 50% des Wärmebedarfs durch BHKW

14 Teilbeipiel: Schulgebäude und Wohnkomplex Schulgebäude und Wohnkomplex (31 Wohnungen) BHKW (Grundlast) 78 kw th 34 kw el Gaskessel (Spitzenlast): 300 kw th 5619 Stunden bei Volllast 191 MWh/a Strom 66 % des Wärmebedarfs Zusätzliches Wärmenetz: 80 m

15 Wirtschaftlichkeit Preise Erdgas: /MWh Biomethan: /MWh Preissteigerungsrate Erdgas: 7 %/a Biomethan: 3.5 %/a (landwirtschaftliche Produkte) Einspeisetarif für EEG-Strom (2010) 244,20 /MWh

16 Teilbeispiel: Wohnkomplex Investition: Annuität: /a Kosten für Biomethan und Wartung (2010): /a Einkommen durch Stromverkauf (2010): /a Wärmepreis (2010): /kwh Entwicklung des Wärmepreise über 20 Jahre im Vergleich Biomethan-BHKW, Erdgas-BHKW und Erdgas-Heizkessel

17 Teilbeipiel: Schulgebäude und Wohnkomplex Schulgebäude Investition: Annuität: /a Kosten für Biomethan und Wartung (2010): /a Einkommen durch Stromverkauf (2010): /a Wärmepreis (2010): /kwh Entwicklung des Wärmepreise über 20 Jahre im Vergleich Biomethan-BHKW, Erdgas-BHKW und Erdgas-Heizkessel

18 Teilbeipiel: Schulgebäude und Wohnkomplex Schulgebäude und Wohnkomplex Investition: Annuität: /a Kosten für Biomethan und Wartung (2010): /a Einkommen durch Stromverkauf (2010): /a Wärmepreis (2010): /kwh Entwicklung des Wärmepreise über 20 Jahre im Vergleich Biomethan-BHKW, Erdgas-BHKW und Erdgas-Heizkessel

19 Wärmepreis für mehrere Objekte 1) BHKW-Größe 4,7 kw el 12,5 kw 8 kw el Wärmepreis Biogas Handel [ /kwh] Wärmepreis Biogas Produktion [ /kwh] 2029 Biogas-BHKWs Erdgas Wärmepreis Wärmepreis mittlerer mittlerer mittlerer Erdgas- Erdgas Wärmepreis Wärmepreis Wärmepreis BHKW konv. Handel Produktion BHKW [ /kwh] [ /kwh] [ /kwh] [ /kwh] [ /kwh] mittlerer Wärmepreis konv. [ /kwh] r kw th 8 kw el 22 kw th 14,5 kw el 26 kw th 50 kw el 88 kw th 34 kw el 78 kw th 16 kw el 35 kw th 34 kw el 78 kw th

20 Zusammenfassung mehrerer Objekte umfassende BHKW-Integration wirtschaftliche BHKW-Integration konventionell Anzahl der Standorte Standorte mit BHKW-Eignung Anzahl ausgewählter BHKW-Standorte davon Einzelstandorte 15 5 Wärmelieferung an BHKW-Standorten MWh/a Wärmelieferung Gesamtbestand MWh/a davon Biogas (MWh/a) davon Erdgas (MWh/a) Strom aus Biogas (MWh/a) Verluste Biomethanbedarf (MWh/a) Erdgasbedarf (MWh/a) Gesamtbedarf in Erdgasqualität Investitionskosten BHKW ohne Wärmeleitung Kosten für Wärmeleitung sonstige Investitionskosten (Spitzenkessel, Anbindung, etc Investitionskosten Gesamt Sicherheitszuschlag 10% Geschätzter Investitionsbedarf

21 Biomethanbedarf mehrerer Objekte umfassende BHKW-Integration wirtschaftliche BHKW-Integration Wärmebedarf der BHKW-Integration MWh/a MWh/a zzgl. Prozesswärme 255 MWh/a 247 MWh/a Brutto-Wärmebedarf MWh/a MWh/a el. Wirkungsgrad 30,6% 33,2% th. Wirkungsgrad 66,2% 56,7% anteiliger Stromanteil MWh/a MWh/a Biomethanbedarf MWh/a MWh/a Berücksichtigung Praxis/Labor 85% MWh/a MWh/a Methanschlupf MWh/a MWh/a Methan Nm³ Nm³ äquivalente BHKW-Leistung(5.000 h/a) 432 kw 386 kw Methangehalt 55,6% 55,7% Biogasmenge (m N ³/a) Anlagendurchsatz Methan (8000 h/a) 88 m N ³/h 73 m N ³/h Anlagendurchsatz Rohbiogas (m N ³/h) 159 m N ³/h 130 m N ³/h

22 Flächenbedarf Biogasproduktion umfassende BHKW-Integration wirtschaftliche BHKW-Integration Inputmengen t/a t/a davon Gülle t/a t/a davon Maissilage t/a t/a davon Grassilage t/a t/a davon Roggenschrot 359 t/a 287 t/a Flächenbedarf 273 ha 218 ha davon Maissilage 92 ha 74 ha davon Grassilage 91 ha 73 ha davon Roggenschrot 90 ha 72 ha

23 CO 2 -Einsparung mehrere Objekte CO 2 -Aquivalente aus der Strombereitstellung [g/kwh] CO 2 -Aquivalente aus der Wärmebereitstellung [g/kwh] Stromproduktion entsprechend Variante CO 2 -Aquivalente CO 2 -Aquivalente aus der KWK- Strombereitstellung [kg/a] vermiedene CO2-Äquivalente bei konventioneller Stromerzeugung Summe der CO2-Aquivalente aus der Stromerzeugung [kg/a] CO2-Aquivalente aus der KWK- Wärmebereitstellung [kg/a] CO2-Aquivalente aus der konventionellen Wärmebereitstellung [kg/a] Summe der CO2-Aquivalente aus der Wärmebereitstellung [kg/a] Summe CO 2 -Aquivalente [kg/a] Einsparung an CO 2 -Aquivalenten im Vergleich zum Status Quo Konventionell - D-Mix Erdgas-KWK Biogas-KWK umfassende BHKW-Integration wirtschaftliche BHKW-Integration umfassende BHKW-Integration wirtschaftliche BHKW-Integration 712, , , ,210-1,031, ,590-1,031, , , , , , , , , ,740 1,973, ,179 1,308, ,179 1,308,929 1,973,625 1,711,799 1,811,849 1,464,569 1,641,669 1,973,625 1,392,497 1,573, ,509 1,224, % 20.3% 54.2% 38.0%

24 Fazit Die technischen Voraussetzungen zur Erzeugung von Strom und Wärme aus Biomethan sind bei Umsetzbarkeit der erforderlichen Schallschutzmaßnahmen gegeben Standort Wohnblock hat uneingeschränkt Modellcharakter Standort Grundschule und Wohnblock bedarf der Integration zusätzlicher Objekte Wirtschaftlich sinnvoll ab etwa 35 kw Wärmebedarf (Volllast), ca. 50 kw Feuerungswärmeleistung stärkere Einbindung nachbarschaftlicher Wohnbestände sinnvoll für langfristige wirtschaftlichen Umsetzung eigenständige Biogaserzeugung wirtschaftlich ab Biomethanbedarfs von ca. 300 m³/h Biomethan-BHKW haben einen wirtschaftlichen Vorteil gegenüber Erdgas-BHKW (15 bis 20 % über 20 Jahre) Biomethan-BHKW können 50 % Treibhausgase einsparen gegenüber Erdgas-BHKW

25 Danke für Ihre Aufmerksamkeit