Perspektiven von Biogas Was kommt nach dem EEG? 11. Fachtagung Biogas Chancen und Risiken. Dipl.-Ing. Torsten Birth, Marcel Scheffler

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1 11. Fachtagung Biogas Chancen und Risiken Dipl.-Ing. Torsten Birth, Marcel Scheffler Inhalt 1. Ausgangspunkt EEG 2. Randbedingungen für die Zukunft Mehrwertsuche 3. Welche Chancen gibt es aktuell für Neuanlagen? 4. Welche Chancen gibt es aktuell für Bestandsanlagen? 5. Power-to-X die Lösung? 6. Zusammenfassung

2 Ausgangssituation EEG Die Bewertung der EEG Novelle 2016, sowie der Energiepolitische Stand Deutschlands sind unterschiedlich. Die einen bewerten / sehen es so und die anderen so. 2

3 Randbedingungen Ausgangssituation: ca Biogasanlagen die zw und 2040 aus dem EEG rutschen Randbedingungen: Anfänge des EEG Attraktive Geschäftsmodelle für kl. und gr. Anlagen von KWK bis Biomethan in komplexen Einsatzgebieten bis hin zu Leerflächen- Anlagen Heute: Mehrwert ist Lukrativ Strom Wärme Gas Alternative Anwendungen Alternative Substrate 3

4 Welche Chancen gibt es aktuell für Neuanlagen? Bioabfall 100%ige Verwertung: meistens in Kompostieranlagen um entstehenden Humus wiederzuverwerten Beginn Biomüll auch energetisch zu nutzen, Behandlung in Biogas- und Vergärungsanlagen 4

5 Welche Chancen gibt es aktuell für Neuanlagen? 2012 Magdeburg Jerichower Land Salzlandkreis Landkreis Börde Deutschland Hausmüll Biotonne Bioabfälle t/a kg E a t/a kg E a t/a kg E a Biomüll- Verwertung t/a kg E a 100% 100% 100% 100 % 99,9 % 5

6 Welche Chancen gibt es aktuell für Neuanlagen? 2012 Magdeburg Jerichower Land Salzlandkreis Landkreis Börde Deutschland Hausmüll Biotonne Bioabfälle t/a kg E a t/a kg E a t/a kg E a Biomüll- Verwertung t/a kg E a 100% 100% 100% 100 % 99,9 % 6

7 Welche Chancen gibt es aktuell für Neuanlagen? JL und SLK für zusätzliches Abfallaufkommen interessant wegen hohem spezifischen Aufkommen 90 kg E a ab 2015 bundesweit Biotonnen-Pflicht (außer bei Eigenkompostierung) in BK und SLK viele Einwohner noch nicht an Biotonne angeschlossen SLK umso interessanter SAW / HZ am interessantesten weil man Konzept von 0 beginnen kann 7

8 Welche Chancen gibt es aktuell für Neuanlagen? JL und SLK für zusätzliches Abfallaufkommen interessant wegen hohem spezifischen Aufkommen 90 kg E a ab 2015 bundesweit Biotonnen-Pflicht (außer bei Eigenkompostierung) in BK und SLK viele Einwohner noch nicht an Biotonne angeschlossen SLK umso interessanter SAW / HZ am interessantesten weil man Konzept von 0 beginnen kann 8

9 Welche Chancen gibt es aktuell für Neuanlagen? 9

10 Beispielprojekte bestehende Abfallvergärungsanlagen (BHKW) Kassel-Lohfelden (Herhof) Erfurt (BEKON) Witten (Kompogas) Trittau (Kompogas) Deißlingen (BRS) Inbetriebnahme Input t/a (Bioabfall + Grünschnitt) t/a (Bioabfall) t/a (Biotonne) t/a (Biotonne) t/a (Bioabfall) Output in Kompostieranlage (71% Kompost, 7 % Brennstoffe, 22% Rückgut) 64 % zertifizierter Kompost, 4 % Störstoffe, 32 % Prozessabwasser Kompost, Flüssigdünger und Störstoffe in Kompostieranlage (80 % Kompost, 20 % Störstoffe), Flüssigdünger Düngekompost, Abwasser (anliegende Kläranlage) Aufbereitung keine keine Störstoffabtrennung, Zerkleinerung, Siebung Zerkleinerung, Siebung Störstoffabtrennung, Zerkleinerung, Siebung Verfahren TNS-Trockenverfahren (Helector Loock TNS), 1-stufig, mesophil, Batch-Betrieb TNS-Trockenverfahren, 1-stufig, mesophil, Batch-Betrieb Trockenverfahren, 1-stufig, thermophil, Pfropfenstrom Trockenverfahren, 1-stufig, thermophil, Pfropfenstrom Nassverfahren, mehrstufig, mesophil, kontinuierlich Verweildauer im Fermenter 21 Tage 4-5 Wochen Tage 7 Tage 20 Tage Behälter 8 Fermenter (NV* = 325 m³), Perkolattank (1000 m³) 7 Garagenfermenter (à 826 m³) Pfropfenstromfermenter (1600 m³) Pfropfenstromfermenter -/- Biogasproduktion 1,5 Mio. m³/a 1,6 Mio. m³/a 2,3 Mio. m³/a 2,5 Mio. m³/a 2,8 Mio. m³/a Output-Leistung (gesamt) 3 BHKW S, 450 kw 2,6 GWh el /a + 3,4 GWh th /a 2 BHKW s, 660 kw 3,1 GWh el /a + 4,3 GWh th /a 2 BHKW s 5 GWh el /a 2 BHKW s, 800 kw 3 GWh el /a + 4,4 GWh th /a 950 kw 5,9 GWh el /a + 5,1 GWh th /a Investition 6,8 Mio. (Umbau) 4,8 Mio. (Umbau) 15 Mio. 5 Mio. (Umbau) 13,2 Mio. DM *NV Nutzvolumen ( t/fermenterbefüllung) 10

11 Beispielprojekte bestehende Abfallvergärungsanlagen (BHKW) Rothmühle (KOMPOFERM, FITEC) Borgstedt (BEKON) Bassum (BEKON) Steinfurt (BEKON) Freudenstadt (LARAN) Inbetriebnahme (2007) Input t/a (Biotonne) t/a (Biotonne) Erweiterung auf 40000t t/a (Bio- und Grünabfall) t/a Bioabfall t/a Output t/a Gärrest fest m³/a Gärrest flüssig Kompost Kompost aus Kompostieranlage t/a Kompost t/a Gärrest flüssig, 3000 t/a Gärrest fest Aufbereitung keine, für Nassfermentation Zerkleinerung und Presse keine Zerkleinerung, Siebung vor Kompostierung erst Kompost (Siebung, Windsichtung, Magnet) Zerkleinerung, Siebung Verfahren Nassvergärung: einstufig, mesophil Trockenvergärung: einstufig, mesophil, Batch-Betrieb Trockenverfahren, zweistufig, mesophil, Batch-Betrieb Trockenverfahren, einstufig, mesophil, Batch-Betrieb Trockenverfahren, einstufig, thermophil, Batch-Betrieb einstufig, thermophil, Pfropfenstrom Verweildauer im Fermenter ca. 4 Wochen 28 Tage ca. 4 Wochen 30 Tage 21 Tage Behälter 2 Nassfermenter (1000 m³), 1 Gärrestlager (6600 m³), Gasspeicher (9200 m³) 8 Fermenter (à 400 m³), 1 Perkolatfermenter 10 Fermenter (á 800 m³), Gasspeicher (2000 m³) 6 Boxenfermenter (á 800 m³) 12 Boxenfermenter 1 Fermenter TF 1400 Gärrestlager (5250 m³) Biogasproduktion 5 Mio. m³/a 2,5 Mio. m³/a 1,25 Mio. m³/a 3,9 Mio. m³/a 2 Mio. m³/a Output-Leistung (gesamt) 250 kw, 360 kw, 2 à 400 kw 7,3 GWh el /a + 7 GWh th /a 2 BHKW s,1150 kw 5 GWh el /a + 7 GWh th /a 625 kw 3,7 GWh el /a + 4 GWh th /a 2 BHKW s, 1054 kw 8,2 GWh el /a + 7,8 GWh th /a Satelliten-BHKW: 190 kw kw Investition 10 Mio. 6 Mio. (Umbau) 5,2 Mio. (Umbau) 20 Mio. 9,5 Mio. 11

12 Beispielprojekte bestehende Abfallvergärungsanlagen (Aufbereitung) Berlin (LARAN) Fulda (Kompogas, BIOferm,) Augsburg (TTV) Pohlsche Heide (BEKON) Inbetriebnahme 2013 [2,7 ha] 2012/ Input t/a (Biotonne) 21000t Lebensmittelreste, 11000t Gülle, 22000t Biotonne, 8000t Gewerbeabfälle t/a Bioabfälle und Grünschnitt t/a Bioabfall t/a Grünabfälle Output 32200t feste, 13400t flüssige Gärreste t Dünger,12.500t Kompost 12000t Kompost, 15000t flüssiger Dünger 80% Kompost, 20% Störstoffe Aufbereitung Siebung, Zerkleinerung, Magnet Zerkleinerung, Siebung, Magnet Zerkleinerung, Siebung, Magnet Zerkleinerung, Siebung Störstoffabtrennung Verfahren einstufig, thermophil, Pfropfenstrom Nass: mesophil, einstufig Trocken: thermophil, einstufig, Pfropfenstrom einstufig, thermophil, Pfropfenstrom einstufig, mesophil, Batch- Betrieb Verweildauer im Fermenter 21 Tage Tage Tage Tage 3-4 Wochen Behälter 2 Fermenter (à m 3 ) Gasspeicher (2.500 m 3 ) 2 Nassfermenter, 4 Gärrestelager 2 Pfropfenstromfermenter 2x1600m³ Pfropfenstromfermenter 12 Fermenter (à 525 m³) Biogasproduktion 6 Mio. m³/a 8 Mio. m³/a 5 Mio. m³/a 3,6 Mio. m³/a Output-Leistung (gesamt) 425 Nm³/h Biomethan 28 Mio. kwh 650 Nm³/h Biomethan 42 Mio. kwh 360Nm³/h Biomethan 30 Mio. kwh 250 Nm³/h Biomethan 21,6 Mio. kwh Investition 30 Mio. 30 Mio. 17,4 Mio. 12

13 Beispielprojekte geplante Abfallvergärungsanlagen WastERGY Rehau Heppenheim (Herhof) Brandholz (TTV) Inbetriebnahme Input t/a (Gewerbliche und kommunale Bioabfälle) t/a (Bioabfall) t/a (Bioabfall) Output t/a Kompost, Brennstoffund/oder Kompost-Pellets Kompost und flüssige Gärreste t flüssige und feste Gärrest Aufbereitung Zerkleinerung, Siebung, Störstoffabtrennung (danach) keine Zerkleinerung, Siebung, Störstoffabtrennung, Magnet Verfahren Nassverfahren, mehrstufig (Helixhydrolyse), kontinuierlich TNS-Trockenverfahren, 1-stufig, mesophil, Batch-Verfahren Pfropfenstrom, einstufig thermophil Behälter Hydrolyse-Vorlagebehälter Rundfermenter (7000m³) 8 Trockenfermenter, Prozesswasserspeicher, 6 Kompostierungsboxen 1 Pfropfenstromfermenter 3 Gärrestespeicher Output-Leistung BHKW, 9 GWh el /a 2 BHKW s 5 GWh el /a + 5,7 GWh th /a 2,6 Mio. m³ Biogas/a BHKW, 750 kw 6 GWh el /a Investition 10 Mio. 18 Mio. 13,6 Mio. 13

14 Vergärungsanlage Beispielprojekte Kriterium Variante Merkmal Trockensubstanzgehalt Nassvergärung bis ca. 15% TS-Gehalt (pumpfähig) Art der Beschickung Trockenvergärung kontinuierlich diskontinuierlich <25% TS-Gehalt (stapelbar) täglich gleiche Substratmenge wird ausund eingetragen Komplettbefüllung und -entleerung Anzahl der Prozessphasen einstufig alle Abbaustufen in einem Behälter zweistufig mehrstufig Trennung von Hydrolyse und Methanbildung Trennung von Hydrolyse, Säurebildung und Methanbildung Prozesstemperatur psychrophil bis 20 C mesophil 35 C thermophil 55 C 14

15 Welche Chancen gibt es aktuell für Neuanlagen? Verfahren Trockenfermentation Nassfermentation kontinuierlich diskontinuierlich Kompogas X (Pfropfenstrom) BEKON X (Garagenfermenter) BTA-Prozess X KOMPOFERM X (Fermentertunnel) FITEC X GICON X (2-stufig) X (2-stufig) Herhof X (TNS) DRANCO X (vertikaler, rührwerksloser Fermenter) BIOferm X (Garagenfermenter; TNS-Prinzip) LARAN X (Pfropfenstrom) X TTV X (Pfropfenstrom) UTS X (kein Bioabfall) 15

16 Welche Chancen gibt es aktuell für Neuanlagen? 16

17 Welche Chancen gibt es aktuell für Neuanlagen? 17

18 Welche Chancen gibt es aktuell für Neuanlagen? Bestandsanlagen? Optimierter Gärrest Wärme Strom Gärrestkonditionierung Thermische Behandlung Substrat Biomethananlage Elektrolyseur CO 2 Erdgasnetz $ Bio-Kraftstoffquote H 2 Strom Methanisierung Erneuerbare Quellen Tankstelle Mobilität Industrie Speicher + Kaufstrategien Alternativ: Methanolherstellung 18

19 Welche Chancen gibt es aktuell für Neuanlagen? Bestandsanlagen? Gärrestkonditionierung Düngemittelverordnung 260 Tage hydraulisch Dichte Lagerung Alternative zur Lagererweiterung bei minimierter Ausbringmenge zu prüfen Thermische Verfahren: Verbrennung/Vergasung/Pyrolyse Mobilität Biomethan in bestehende und neue Infrastrukturen Alternativ: H 2 durch Biogasreformierung Industrie Methanol 19

20 Power-to-X die Lösung? Power-To-Gas: Biomethan aus Rest-CO 2 und Wind-H 2 - Ein ganzheitlicher Energie und Reststoffstromansatz Hauptziel: Entwicklung eines Anlagenkonzeptes für die Methanisierung von Rest-CO 2 und Wind-H 2 Nebenziele: Abhängigkeiten zw. Biogasanlage, Elektrolyseur, Gasnetz und Methanisierung identifizieren und analysieren Arbeitsbereiche AB0: Voruntersuchungen (Datenerhebung) AB1: Simulation AB2: Experimente AB3: Konzeptentwicklung 20

21 Power-to-X die Lösung? Prozess-Industrie 4.0 Vertikale Integration zur Flexibilisierung der chemischen Produktion Industriepark Flexible Komponenten Bereitstellung 21

22 Power-to-X die Lösung? Bedarfsgerechte PtX-Infrastrukturen für Industrie- und Gewerbeparks, als auch Energieanlagen und Energieanlagenparks 22

23 Power-to-X die Lösung? E-H 2 -Mobilität Kleintransporter Niederflurfahrzeuge Gabelstapler Sonderbau Industriepark Phase 1 H 2 -Speicher E-H 2 - Infrastruktur Erneuerbare H 2 -Versorgung Phase 2 23

24 Power-to-X die Lösung? E-H 2 -Mobilität Kleintransporter Niederflurfahrzeuge Gabelstapler Sonderbau H 2 -Notstromversorgung schwarzstartfähige H 2 -BHKW Industriepark Strom Speicher Erzeugung 24

25 Power-to-X die Lösung? E-H 2 -Mobilität Kleintransporter Niederflurfahrzeuge Gabelstapler Sonderbau H 2 -Notstromversorgung schwarzstartfähige H 2 -BHKW Sauerstoffnutzung Abfüllung für Schweißanwendungen Verbrennungsanlagen (Klärschlammverbrennung) Biogasanlagen (Entschwefelung) Kläranlagen (4. Klärstufe) O 2 H 2 25

26 Power-to-X die Lösung? E-H 2 -Mobilität Kleintransporter Niederflurfahrzeuge Gabelstapler Sonderbau H 2 -Notstromversorgung schwarzstartfähige H 2 -BHKW Sauerstoffnutzung Abfüllung für Schweißanwendungen Verbrennungsanlagen (Klärschlammverbrennung) Biogasanlagen (Entschwefelung) Kläranlagen (4. Klärstufe) Autonomere Strombereitstellungsvarianten (PtP) direkte Versorgung mit erneuerbaren Energien Überschuss wird per Elektrolyse gespeichert Bedarfsgerechte Rückverstromung Industriepark Strom 26

27 Power-to-X die Lösung? E-H 2 -Mobilität Kleintransporter Niederflurfahrzeuge Gabelstapler Sonderbau H 2 -Notstromversorgung schwarzstartfähige H 2 -BHKW Sauerstoffnutzung Abfüllung für Schweißanwendungen Verbrennungsanlagen (Klärschlammverbrennung) Biogasanlagen (Entschwefelung) Kläranlagen (4. Klärstufe) Autonomere Strombereitstellungsvarianten (PtP) direkte Versorgung mit erneuerbaren Energien Überschuss wird per Elektrolyse gespeichert Bedarfsgerechte Rückverstromung Weitere Anwendungen (Fetthärtung, Kühlung, Oberflächenbearbeitung, ) 27

28 Power-to-X die Lösung? Großprojekte Industriepark Energieanlagen Heimanwendungen und Infrastrukturferne Systeme Insellösungen 28

29 Power-to-X die Lösung? Erzeugung Netze Speicherung Strom Wind/Solar-to-Power Gas Wärme Power-to-Power Gas-to-Power Power-to-Gas Residue-to-Power Power-to-Heat 29 Power-to-Product

30 Power-to-X die Lösung? Bewertung durch Optimalmethodiken Akzeptanz durch Offenlegung Strom Wind/Solar-to-Power Power-to-Energy Gas Wärme H 2 CH 4 Markt Gas-to-Power Power-to-Gas Residue-to-Power CH 3 OH Power-to-Liquid 30

31 Zusammenfassung EEG unzuverlässiges Auslaufmodell Bioabfall Aktuell einzige wirkliche Chance für sinnvollen Zuwachs im Biogassektor Mehrwert-Systeme Lukrativität folgt aus Attraktivität Strom, Wärme, Gas, Alternative Substrate, Alternative Nutzung Power-to-X einzelne Projekte zeigen die Möglichkeiten auf Zukunft 31

32 11. Fachtagung Biogas Chancen und Risiken Dipl.-Ing. Torsten Birth, Marcel Scheffler Inhalt Torsten Birth 1. Ausgangspunkt Dipl.-Ing. EEG 2. Randbedingungen Projektleiter Laborleiter für die Zukunft Mehrwertsuche Prozess- und Anlagentechnik 3. Welche Fraunhofer-Institut Chancen für gibt es aktuell für Neuanlagen? Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF 4. Welche Chancen gibt es aktuell für Bestandsanlagen? Sandtorstraße Magdeburg 5. Power-to-X Telefon +49 die Lösung? Fax Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!