Ökonomische Analyse der Nutzungsmöglichkeiten von Biomethan Biomethanverwertung in Kraft-Wärme-Kopplung, als Kraftstoff und als Beimischprodukt im Wärmemarkt Dipl.-Ing. Johan Grope, Dipl.-Ing. (FH) Uwe Holzhammer Zwischenergebnisse aus dem Forschungsvorhaben BIOMON, unterstützt durch eine Zuwendung des Bundesminiteriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit
Nutzungsmöglichkeiten von Biomethan KWK Wärme Substrate Rohbiogas Biogasaufbereitung Gasnetz Kraftstoff Substratbereitstellung und Rohbiogaserzeugung Biogasaufbereitung und -einspeisung Biomethannutzung
Struktur - Kosten der Biomethanbereitstellung - Vermarktung von Biomethan: - im Wärmemarkt - als Kraftstoff - in der Kraft-Wärme-Kopplung - Zusammenfassung
Kosten der Biomethanbereitstellung
Kosten für NawaRo-Biomethan Kostenpositionen ct/kwh H s,n Anlagenkapazität [Nm³/h Rohgas] 500 1.000 2.000 Rohgasproduktion (Nawaro-BGA mit 35 /t FM) 5,5 6,0 5,5 5,0 5,5 Biogasaufbereitung (CO 2 -Abscheidung, Trocknung, Entschwefelung) Netzanschluss (begrenzt auf 250.000 für Einspeiser) Summe Gestehungskosten (ohne Handel u. Handelsgewinn) 2,2 2,3 1,7 1,8 1,4 0,05 0,1 0,03 0,08 0,02 0,06 7,75 8,4 7,23 7,38 6,42 6,96 Biomethanbereitstellungskosten aus Energiepflanzen frei Gasnetz 6,4 bis 8,4 ct/kwh Hs zzgl. Handel
Kosten für Transport und Bilanzierung Kostenposition in ct/kwh H s,n Min Mittel Max vermiedene Netznutzungsentgelte (Gutschrift für -0,7 Transportkunden) Netznutzungsentgelte * an Ausspeisestelle 0,14 0,49 1,22 (Bsp. BHKW 500 kwel, 5.000 Vbh/a, el 40%) Bilanzierungskosten (Vertrieb, Strukturierung, < 0,1? 0,5 Vertragsmanagement) Flexibilitätsrahmen + Biogasregister 0,115 ca. 0,2 0,3 ggf. Entry-Exit-Entgelte b. Einspeisg. 0,1 0,2 Ferngasnetz, MüT Summe? 0,0 0,5 Quellen: Fraunhofer UMSICHT, *www.enet.eu, Mittel 5 günstigsten/teuersten Anbieter, Bundesdurchschnitt, Stand 2010 Kosten für Transport und Bilanzierung entsprechen im Mittel der vermiedenen Netznutungsentgelte, aber starke Variationen
Vermarktung von Biomethan - im Wärmemarkt
Biomethan im Wärmemarkt DBFZ, Fraunhofer UMSICHT
Zusammenfassung Wärmemarkt - Biomethan wird zu deutlich höheren Preisen im Vergleich zu Erdgas im Wärmemarkt angeboten. - Höhere Biomethangestehungskosten im Vergleich zu Erdgas erklären die teilweise sehr hohen Biomethan-Endkundenpreise nur bedingt. - Bereitschaft des Kunden zur Zahlung eines Aufpreises ist Grundvoraussetzung für die erfolgreiche Vermarktung (Zielgruppe: LOHAS ). - Ausgereifte Marketingstrategien können Absätze generieren. - Absatzmengen im vergleichsweise ineffizienten Verwertungspfad Wärmemarkt sind bislang gering. - Anreize über den politischen Förderrahmen nur in Baden-Württemberg und für öffentliche Gebäude (E(E)WärmeG: 10 % - Beimischung auch im Gebäudebestand)
Vermarktung von Biomethan - als Kraftstoff
Erlöse für Biomethan im Kraftstoffmarkt Der Erlös für Biomethan als Kraftstoff setzt sich zusammen aus: dem Wert des reinen Kraftstoffs entspricht dem Erdgaspreis an der Tankstelle (Ausspeisepunkt aus dem Gasnetz): 3 bis 4 ct/kwh Hs plus: 1. der Befreiung von der Mineralölsteuer für Erdgas: 1,39 ct/kwh Hs oder 2. dem Marktwert der Biokraftstoffquote: 3 bis 4 ct/kwh Hs oder 3. dem doppelten Marktwert der Biokraftstoffquote (Double- Counting): 6 bis 8 ct/kwh Hs
Ergebnisse - Biomethan als Kraftstoff potentielle Erlöse für Biomethan als Kraftstoff in ct/kwh Hs Verkaufspreis Biomethan Mineralölsteuererlass Biokraftstoffquote 14 12 10 8 6 4 2 0 DBFZ Min Max Min Max Min Max Steuerbefreiung einfache BioKraftQu Double Counting
Zusammenfassung - Kraftstoff - Eine kostendeckende Vermarktung von Biomethan als Kraftstoff mit Hilfe der Einsparung der Mineralölsteuer ist i. d. R. nicht möglich. - Aus Sicht der potentiell erzielbaren Erlöse ist die Biomethanvermarktung als Kraftstoff mit doppelter Anrechnung der Biokraftstoffquote äußerst attraktiv. - Die Vermarktung von Biomethan als Kraftstoff insbesondere mit Hilfe der Biokraftstoffquote ist mit einer Reihen von Risiken verbunden: volatiler Marktwert der Biokraftstoffquote (Alternativangebote, z.b. RME und Bioethanol) Aufwand und Unsicherheit bei der Zertifizierung zur Erfüllung der Nachhaltigkeitsverordnung (Zeitverzug bei Anerkennung der Zertifikate) Berücksichtigung von ILUC ab 2015 bietet aber auch neue Chancen: Anrechnung auf die BioKraftQu entsprechend der THG-Einsparungen ab 2015 (vergleichsweise hohes Minderungspotential)
Vermarktung von Biomethan - in der Kraft-Wärme-Kopplung
Biomethan- und Erdgas-KWK Wärmelieferung (100-prozentige Wärmenutzung) BHKW Strom- und Wärmekunde interne Stromlieferung (an den Stromund Wärmekunden, nur für Erdgas- KWK attraktiv) Überschussstrom (Einspeisung in das öffentliche Stromnetz) Strombezug (ggf. reduziert um die vom BHKW gelieferte Strommenge) Vergütung des eingespeisten Stroms (nach KWKG und EEG) Erlöse aus Wärmelieferung und interner Stromlieferung (nur für Erdgas-KWK attraktiv, je nach Strombedarf im versorgten Objekt)
KWK-Versorgungsfälle 1. Modellfall Industrie : -kurze Betrachtungszeiträume, hier: 5,5 Jahre 30.000 Vbh (Vergütungszeitraum KWKG) -BHKW im Eigentum des versorgten Unternehmens keine EEG-Umlage zu zahlen 2. Modellfall kommunales Contracting : -längere Betrachtungszeiträume, hier: 10 Jahre (in der Praxis teilweise länger) -BHKW im Eigentum eines Contracting-Unternehmens Stromlieferung an Dritten, mit Pflicht zur Zahlung der EEG-Umlage -Präferiertes Betreibermodell für Kommunen (Versorgung von Schwimmbädern, öffentlichen Gebäuden, etc.)
Annahmen und Rahmenparameter Vergütung des eingespeisten Stroms: 1. Erdgas-KWK: EEX-Base-Load (4,51 ct/kwh el ) Vermiedene Netznutzungsentgelte (0,6 ct/kwh el, 1,45 ct/kwh el, Beispiel: e.on Westfalen-Weser Ems) KWK-Zuschläge (konsolidierte Fassung des novellierten KWKG vom 6.6.2012) 2. Biomethan-KWK: EEG 2012 (ESK 1 und Gasaufbereitungsbonus für 700 m³/h) Direktvermarktung: Marktprämie + Stromerlös (entsprechend Strompreise in 2011) + ggf. Flex.-Prämie Erlöse aus interner Stromlieferung (Erdgas-KWK): EEX-Base-Load (4,51 ct/kwh el +1 ct/kwh el bei Strommengen < 300.000 kwh el /a) Vermiedene Stromsteuer (2,05 ct/kwh el ) Vermiedene Netzentgelte für vermiedenen Strombezug (nur Arbeitspreis: 0,7 bis 2,23 ct/kwh el, Beispiel: e.on Westfalen-Weser-Ems) Vermiedene Konzessionsabgaben (für Sondervertragskunden: 0,11 ct/kwh el ) Vermiedene KWK-Umlage (0,05 ct/kwh el ) Vermiedene EEG-Umlage (3,53 ct/kwh el, nur im Modellfall Industrie )
Annahmen und Rahmenparameter Allgemeine Rahmenparameter: - 5.500 Volllaststunden (im Standardbetrieb) - Betrachtungszeitraum: 10 Jahre (Contracting-Modell), 5,5 Jahre (Industrie-Modell) - BHKW-Laufzeit: 55.000 Vollaststunden (bis zur Generalüberholung) - Gesamtkapitalrendite (GKR): 10 % - BHKW-Stromeigenbedarf: 3 %, BHKW-Wirkungsgrade (elektrisch): 36 % (150 kw el ) bis 43 % (2000 kw el ) - Trafoverluste: 1 %, Trafo bei Einspeisung ins Mittelspannungsnetz ab 250 kw el - Preissteigerung für betriebsgebundene und sonstige Kosten: 2 % p.a. - Wärmemenge wird beibehalten, bei flexibler Betriebsweise wird die installierte Anlagenleistung erhöht, die Volllaststunden entsprechend reduziert und in ein Wärmespeicher investiert
Annahmen und Rahmenparameter Annahmen Biomethan-KWK: - Biomethanbezugspreis: 7,4 ct/kwh Hs - Preissteigerung Biomethanpreis: 1 % p.a. - Zusätzliche Gasnetzentgelte für Flex.-Betrieb - Preissteigerung Strompreis (Strombezug) (brutto, mit Abgaben): 3 % p.a. Annahmen Erdgas-KWK: - Erdgasbezugspreis: 3,4 bis 3,8 ct/kwh Hs (in Abhängigkeit der Erdgasbezugsmenge) - Preissteigerung Erdgas: 3 % p.a. - BHKW-Stromeigenbedarf wird intern gedeckt - Preissteigerung Strompreis (Verdrängung, netto, ohne Abgaben): 1 % p.a.
Ergebnisse Modellfall Industrie DBFZ und Fraunhofer IWES
Ergebnisse Modellfall Contracting DBFZ und Fraunhofer IWES
Zusammenfassung KWK-Nutzung - Anlagenkonzepte, die Biomethan als Energieträger nutzen, bieten interessante Wärmepreise an Standorten mit geringem Strombedarf im Vergleich zum Wärmebedarf. - Ab 30.000 Vbh nimmt der wirtschaftliche Vorteil für Biomethan-KWK mit steigenden Laufzeiten im Vergleich zu Erdgas-KWK stetig zu. - Versorgungsfälle nach dem kommunalen Contracting-Modell (lange Betrachtungszeiträume) sind für Biomethan-KWK besonders attraktiv. - Das wirtschaftliche Optimum (geringste erforderliche Wärmeerlöse) für Biomethan-KWK liegt im Leistungsbereich von ca. 1000 kw el. - Bei der Direktvermarktung können Zusatzerlöse am Strommarkt und durch die Flex.-Prämie die Wirtschaftlichkeit für Biomethan verbessern. - Die Ausgestaltung der Flex.-Prämie macht den flexiblen Betrieb von Biomethan-BHKW insbesondere im Leistungsbereich > 500 kw el attraktiv.
Zusammenfassung - Der Förderrahmen für die energetische Verwertung von Biomethan schafft teilweise attraktive Vermarktungsoptionen trotz vergleichsweise hoher Biomethan- Bereitstellungskosten - Attraktive Vermarktungsoptionen sind beispielsweise: die Verwertung in BHKW, insbesondere bei hohem Wärmebedarf im Vergleich zum Strombedarf, langen Laufzeiten und ggf. flexiblem Betriebs und die Verwertung als Kraftstoff, insbesondere bei doppelter Anrechnung der Biokraftstoffquote. Größte Herausforderungen sind: die Akquise von geeigneten BHKW-Standorten, die Risiken bei der Anrechnung von Biomethan auf die Biokraftstoffquote und die Vermarktung des teuren Biomethanbeimischproduktes im Wärmemarkt.
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!