Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit von Pflanzenöl-Blockheizkraftwerken

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1 Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit von Pflanzenöl-Blockheizkraftwerken 4. Mitteldeutscher Bioenergietag, Leipzig, am , Dr. Michael Grunert, Dr. Gerd Reinhold, Problemstellung - erhebliche Zunahme der Anzahl pflanzenölbetriebener BHKW und steigende Anzahl von Anbietern - steigende Nachfrage nach Informationen Betriebssicherheit Wirtschaftlichkeit Pflanzenöle und -qualität - wirtschaftliche Probleme auf Grund steigender Pflanzenölpreise - keine ausreichende Datenbasis zu diesen Fragen Revolution - Heizen für Null BUND kritisiert Blockheizkraftwerk: Nutzung heimischer Biomasse schont das Klima stärker Mini-BHKW die Heizung, die Ihr Geld verdient Klimakiller Palmöl - Das schmutzige Geschäft mit Blockheizkraftwerken Stadtwerke organisieren Pflanzenöl-Beschaffung 1

2 Cent/kWh Erneuerbare Energien - Gesetz vom Stromvergütung für Bioenergieanlagen nach EEG (bei Inbetriebnahme 007) 6 10, ,46 8,51 8,03 < 150 kw < 500 kw < 5 MW < 0 MW Grundvergütung NWR KWK Innovative Technik - Entscheidend ist die tatsächlich erzeugte Strommenge je Jahr - Größere Anlagen erhalten die höheren Vergütungssätze der kleineren Anlagen anteilig gut geschrieben Welche Pflanzenöle können eingesetzt werden? - keine Beschränkung bei Pflanzenölart und regionaler Herkunft (aber Zahlung der EVU z.t. nur unter Vorbehalt) - kein Biodiesel - Richtlinie zur nachhaltigen Bereitstellung von Rohstoffen kommt Pflanzenöl-Blockheizkraftwerke Datenerhebung Praxisanlagen in Sachsen und Thüringen - Zeitraum: März/April Zielstellung: Erfassung des Standes in der Praxis Erkennen von Problemen, Schwachpunkten, Informationsbedarf - Inhalte: technische Daten, Pflanzenöle, Betriebssicherheit, Wirtschaftlichkeit, Pflanzenöl-BHKW mit Teilnahme an Befragung

3 Pflanzenöl-Blockheizkraftwerke Datenerhebung Praxisanlagen in Sachsen und Thüringen Anzahl der BHKW Installierte Leistung Jahr der (kw elektr.) Inbetriebnahme bis 5 kw bis 100 kw bis bis über 100 kw Anlagen Summe: 1,61 MW elektr. 1,95 MW therm - 5 Anlagen Wärme-geführt, 4 Anlagen Strom-geführt - weitgehende Verwendung der Wärme (größtenteils Gebäudebeheizung, weiterhin Gewächshäuser, Produktions-/Prozessbedarf, Getreidetrocknung, Schweinestall) - Stromverwendung: 63 % Einspeisung 11 % Eigenbedarf 6 % Eigenbedarf + Einspeisung Pflanzenöl-Blockheizkraftwerke - eingesetzte Motoren 16 1 Anzahl kw elektr. Leistung BHKW-Anzahl kwel. Leistung kw elektr. Leistung Dachs Perkins Changfa Kubota Mitsubishi Belarus Deutz AMS Schönebeck Scania 3

4 Eingesetzte Pflanzenöle - mit zunehmender Größe der Anlagen klare Tendenz zu Palmöl - teilweise Stillstand wegen steigender Pflanzenölpreise (insbesondere bei kleineren Anlagen) - aber Preisdifferenzen werden geringer Rapsöl eingesetztes Pflanzenöl Sojaöl Palmöl installierte Leistung kw el. Probleme und Schwachpunkte - Qualität der Pflanzenöle Rapsöl: nur drei von 17 BHKW-Betreibern haben je die Qualität kontrolliert Sojaöl: keiner der 6 BHKW-Betreiber hat je die Qualität kontrolliert Palmöl: von 4 BHKW-Betreibern haben je die Qualität kontrolliert (aber alle erhalten Rückstellproben) - steigende Preise und teilweise Lieferengpässe => Man nimmt was man bekommt - bisher nur geringe Laufzeiten der BHKW eventuelle Problem noch nicht sichtbar - keine Probleme mit Veränderungen des Schmieröls 4

5 Pflanzenöllagerung - 4 % Tanks außen 76 % innen - 56 % Tanks aus Kunststoff, 44 % aus Stahl - 50 % oberirdisch, 50 % unterirdisch - Tankisolierung fast nur bei Palmöl-Verwendung - teilweise Armaturen aus Messing, Kupfer - teilweise Nichtbeachtung der Mindestanforderungen z.b.: einwandiger Stahltank, nicht isoliert, oberirdisch, frei stehend Leistung kw elek. Laufzeit h/a Pflanzenölververbrauch l/a mögliche Anlieferung mögliche Tankgröße l -Palette * l l 10-0 m³ t Tankzug 40 m³ t Tankzug 50 m³ Probleme und Schwachpunkte - kaum exakte Angaben zum Wartungsaufwand (außer Ölwechselintervall) Palmöl-Anlagen: Wartungsverträge - teilweise Stillstand wegen Erhöhung der Pflanzenölpreise (mit Absicht zum Verkauf der Anlage bei unverändert hohen Preisen) - Ausfälle, Schäden: kleinere Störungen, die selbst behoben werden in Anlaufphase teilweise öfter Probleme vereinzelt Probleme mit zähflüssigem/festem Kraftstoff aber auch ein defekter Generator bei älteren Anlagen (vor 000): Motorprobleme und -austausch - Kraftstoffverbrauch (l/kwh) meist wie vom Hersteller angegeben aber z.t. auch bei 105 oder 10 % - teilweise Probleme mit Spannungsspitzen und Phasensprüngen im EVU-Netz und mit in Folge dessen automatischen Abschaltungen des BHKW 5

6 Einschätzungen durch die BHKW-Betreiber - Betriebsstabilität, Zuverlässigkeit: 80 % gut oder sehr gut - Wirtschaftlichkeit: 59 % gut oder sehr gut 18 % mangelhaft - Kraftstoffqualität 94 % gut oder sehr gut - Service 86 % gut oder sehr gut Zukunftsaussichten Pflanzenöl-BHKW: - insgesamt günstig, wenn Pflanzenölpreise nicht weiter steigen Informationsbedarf: - EEG, weitere zutreffende Gesetze, Richtlinien - Fragen der Besteuerung - Wirtschaftlichkeitsberechnungen - seriöse, fundierte, unabhängige Informationen zu Einsatzbedingungen, Technik, Wirtschaftlichkeit Wie sollten Rahmenbedingungen geändert werden? - EEG unbedingt erhalten (Vergütung abhängig vom Pflanzenölpreis gestalten, Importöle besteuern) - wenn staatliche Förderung, dann nur mit Begleitforschung - Vereinfachung der Zusammenarbeit mit den EVU Zusammenfassung - starke Zunahme Pflanzenöl-betriebener BHKW in Sachsen und Thüringen - Trend zu BHKW bis 5 kw sowie zu Anlagen >150 kw (dabei z.t. mehrere Anlagen an einem Standort) - klarer Trend zu Importölen bei größeren Anlagen - wirtschaftliche Unsicherheiten durch gestiegene Pflanzenölpreise insbesondere bei kleinen Anlagen - weitgehend ungenügende Berücksichtigung der Pflanzenölqualität - ungenügende Kenntnis zu Wartungskosten - teilweise selbst errichtete Anlagen mit Schwachpunkten - in Anlaufphase kleine Probleme, dann meist stabiler Betrieb neuer Anlagen - erheblicher Informationsbedarf der Betreiber 6

7 Ist das Wirtschaftlich sinnvoll? Fragestellung: Wirtschaftlichkeit von Pflanzenöl- BHKW`s in Landwirtschaft und Wirtschaft? Modellanlage: 50 kw el. Wärmegeführt EEG Wirkung Wirtschaftlichkeit von BHKW-Anlagen Kosten Leistungen kapitalbedingt Abschreibung, Verzinsung,... brennstoffbedingt Kosten incl. Lagerung,... verfahrensbedingt Anlagengröße, BHKW-Wirkungsgrad, Volllaststundenanzahl, Prozessstrombedarf, Personalaufwand... Strom Menge und Strompreis (Anlagengröße, Preis des EEG, kein Inflationsausgleich) Wärme Menge und Wärmewert vermiedene Brennstoffkosten, Vollversorgung Heizanlagenkosten,... 7

8 Quelle: Stichwort Biogas spez. Investionen /kw Kostenbestandteile: Investionskosten laut Erhebung (BHKW`s in Sachsen und Thüringen n = 0 bzw. ) y = 843,1x -0,4393 R = 0,5198 y = 5385,1x -0,4497 R = 0, Investition gewählt: 1000 /kw bei 50 kw (nur AfA auf BHKW-Anlage) Gesamtanlage /kw BHKW /kw Potenziell (BHKW /kw) Potenziell (Gesamtanlage /kw) elektrische Leistung kw 8

9 Kostenbestandteile:. Kraftstoff 1,00 Umesterung EUR/l Öl 0,40 0,0 Kosten Öl Kosten RME gewählt: /l Kuchenerlös Saatpreis Verwaltung/Vertrieb TUL-Kosten Presskosten Rapssaat 0,00 Kosten Kostenursache:. Wirkungsgrad Wirkungsgrad 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 0% 10% Wirkungsgrade laut Erhebung (BHKW`s in Sachsen und Thüringen n =...4) y = 0,7833x -0,13 R = 0,633 y = 0,314x 0,1137 R = 0,86 gewählt: 35 % Wirkungsgrad 0% elektrische Leistung kw Ges.-Wirkungsgrad Strom% Wärme% Potenziell (Strom%) Potenziell (Wärme%) 9

10 spez. Kraftstoffverbrauch l/kwh Kostenbestandteile: 4. Pflanzenölverbrauch 0,6 0,5 0,4 0,3 0, 0,1 spezifischer Kraftstoffverbrauch laut Erhebung (BHKW`s in Sachsen und Thüringen, n = 0 bzw. 4) Teillastbetrieb y = 8x -0,1144 R = % Wirkungsgrad bei 50 kw 0,311 l/kwh elektrische Leistung kw l/kwh Hersteller l/kwh IST Potenziell (l/kwh Hersteller) Unterstellungen: Anlagengröße: 50 kw elektrisch (35 % Wirkungsgrad) 75 kw thermisch (5 % Wirkungsgrad) wärmegeführt (6 Cent/kWh, 90 % Wärmenutzungsgrad) Einsatzzeit VLh/Jahr Zinssatz 6 %, 0,5 % Versicherung Leistungsabhängige Abschreibung ( h, max. 10 a) Brennstoff Rapsöl Spez. Investitionen EUR/kW elektisch 1000 Förderung % 0 Wartungsaufwand Cent/kWh elektisch 1,5 10

11 Kosten und Leistungen des BHKW`s (Mittelwerte aus Erhebung 007) Kraftstoff: Pflanzenöl (65 ct/l) Kosten (EUR/Bh) 0,00 15,00 10,00,04 Gewinn Verlust 4,84 Wärmenutzung Stromverkauf Personal Versicherung 5,00 11,83 9,40 Verwaltung Wartung, IH 0,00 Kosten Leistungen Kapitalbeding Brennstoff Wärmenutzung Wärmepreis Lebensleistung Wärmenutzungsgrad% 50% 70% 90% 90% 90% Wärmepreis ct/kwh Lebensleistung 10³ h

12 Wärmenutzung Wärmepreis Lebensleistung Wärmenutzungsgrad% 50% 70% 90% 90% 90% Wärmepreis ct/kwh Lebensleistung 10³ h Wärmenutzung Wärmepreis Lebensleistung Wärmenutzungsgrad% 50% 70% 90% 90% 90% Wärmepreis ct/kwh Lebensleistung 10³ h

13 Wartungskosten Wartungskosten ct/kwh 1 1,5 1,5 1,5 Volllaststunden 10³ h/a spez. Investaufwand EUR/kW spez. Investaufwand Volllaststunden Wartungskosten spez. Investaufwand Volllaststunden Wartungskosten ct/kwh 1 1,5 1,5 1,5 Volllaststunden 10³ h/a spez. Investaufwand EUR/kW

14 Wartungskosten Wartungskosten ct/kwh 1 1,5 1,5 1,5 Volllaststunden 10³ h/a spez. Investaufwand EUR/kW spez. Investaufwand Volllaststunden Personalaufwand Wirkungsgrad Förderung Personalaufwand min/d 1,5 17,5,5 17,5 17,5 Wirkungsgrad % Förderung %

15 Wirkungsgrad Förderung Personalaufwand min/d 1,5 17,5,5 17,5 17,5 Wirkungsgrad % Förderung % Personalaufwand Personalaufwand Wirkungsgrad Förderung Personalaufwand min/d 1,5 17,5,5 17,5 17,5 Wirkungsgrad % Förderung %

16 Schlussfolgerungen : Der Kraftstoffpreis bestimmt die Wirtschaftlichkeit auch unter Beachtung des EEG (feste Vergütung mit NAWARO-Bonus). Palmöl als kostenalternative erforderte Mindestanlagengröße Pflanzenöl im BHKW ist nur bei gesichertem Wärmebedarf einsetzbar Perspektivisch steigende Preise für fossile Energieträger (Wärmewert) verbessern die Wirtschaftlichkeit eindeutig. Der Einsatz von Rapsöl in BHKW-Anlagen ist nur ökonomischen wenn folgende Faktoren vorliegen: eine vollständige Wärmenutzung bei hohen Substitutionswert ein geringer spez. Investaufwand hoher BHKW Wirkungsgrad bei geringen Wartungskosten Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

17 EEG-Novelle (August 004) Stromvergütung Schwerpunkte: NAWARO-Bonus Zulässige Einsatzstoffe (Rapsöl, RME (nur bis 006), Palmöl, Sojaöl) Gestaffelte Einspeisevergütung Kleinanlagenförderung (Grenze für BHKW 150 kw) 1,5 %/a Vergütungsabschlag Anreiz zum sofortigen Bau kein Inflationsausgleich KWK-Bonus -Verbessung der Wärmenutzung ( ct/kwh) Innovations-Bonus Innovationsförderung Optimess-BHKW`s (Reihe TIGER) Quelle: Spez. Preis /kw Wirkungsgrad % % /kw Leistung (kw) 0% 10% 0% % 17