Biogas in Nordrhein-Westfalen Auswertung der Biogasanlagen-Betreiberdatenbank der Landwirtschaftskammer NRW, Stand 20.05.2013 Die Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen unterhält seit 2001 eine Biogasanlagen- Betreiberdatenbank, in der wesentliche Betriebsdaten der landwirtschaftlichen Biogasanlagen erfasst werden. In der Datenbank werden Biogasanlagen berücksichtigt, die mit nachwachsenden Rohstoffen (NawaRo) oder mit außerlandwirtschaftlichen Reststoffen (außerlandwirtschaftlichen Kofermenten) betrieben werden. Die Datenbank enthält keine Angaben über industrielle oder kommunale Biogasanlagen, die Abgrenzung erfolgt über den landwirtschaftlichen Bezug. Als landwirtschaftlich gilt im Sinne der Erfassung für die Datenbank eine Biogasanlage dann, wenn mindestens ein Betreiber oder Gesellschafter Landwirt oder Gärtner ist. Wie in den Vorjahren stellt der vorliegende Bericht die Ergebnisse der Datenauswertung zum angegebenen Stichtag dar. Der Datenbestand der Biogasanlagen-Betreiberdatenbank wird laufend aktualisiert und jährlich ausgewertet. Die vorliegende Auswertung entspricht dem Stand vom 20. Mai 2013. Die Auswertung erfolgt ausschließlich in anonymisierter Form, eine Weitergabe betriebsbezogener Daten ist grundsätzlich ausgeschlossen. Die Unterhaltung der Biogasanlagen-Betreiberdatenbank der Landwirtschaftskammer NRW erfolgt mit freundlicher Unterstützung des Ministeriums für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes NRW. 1. Anzahl der Biogasanlagen in NRW, Verteilung der Anlagen und installierte elektrische Leistung: Nachdem in den Vorjahren ein boomartiger Neubau von Biogasanlagen stattfand, kamen die Bautätigkeiten im Jahr 2012 annähernd zum Erliegen. Neben dem vereinzelten Neubau, zumeist kleinerer Biogasanlagen, fanden in geringem Umfang Erweiterungen bestehender Biogasanlagen statt. Ursächlich für den Einbruch der Neubautätigkeit dürften die veränderten gesetzlichen Rahmenbedingungen durch das 2012 in Kraft getretene EEG, sowie die anhaltend hohen Preise für landwirtschaftliche Rohstoffe sein, die zu hohen Substratkosten führten und dadurch die Wirtschaftlichkeitserwartungen von Biogasprojekten negativ beeinflussten. Die Erwartung, dass ausgelöst durch die neugeschaffene EEG-Vergütung für kleine güllebasierte Biogasanlagen mit einer installierten elektrischen Leistung von weniger als 75 Kilowatt, ein Trend zum Neubau dieser Anlagen an zahlreichen Vieh haltenden Betrieben ausgelöst würde, bestätigte sich nicht. Wichtigstes Hemmnis für den Bau dieser Anlagen war der Bedarf an erheblichen Mengen Wirtschaftsdünger, die nur in sehr großen Tierhaltungen zur Verfügung stehen. Insbesondere in typischen Futterbaubetrieben mit < 150 Kühen entwickelte sich die Anforderung zur gasdichten Abdeckung über 150 Tage Verweilzeit, sobald neben flüssiger Gülle auch sonstiger Wirtschaftsdünger (z.b. Mist) als Substrat eingesetzt werden soll, zum wichtigsten Hinderungsgrund für den Neubau einer kleinen Biogasanlage. Gerade diese Betriebe sind darauf angewiesen zusätzlich zur Gülle den betriebseigenen Mist zu vergären um ausreichend Substrat für den Betrieb einer 75 kw-biogasanlage zur Verfügung stellen zu können. Die Pflicht zur gasdichten Abdeckung über 150 Tage führt jedoch zu einer erheblichen Steigerung der spezifischen Investitionskosten, die den wirtschaftlichen Betrieb einer Klein-Biogasanlage verhindern. Seite 1 von 11
Gegenüber dem Vorjahresstand ergaben sich zum Stichtag der aktuellen Auswertung kaum Veränderungen. Am 20. Mai 2013 waren in der Biogasanlagen-Betreiberdatenbank 532 Datensätze erfasst. Da die Aufnahme der Biogasanlagendaten in die Datenbank freiwillig ist und nicht alle Biogasanlagenbetreiber dazu bereit sind Daten zu liefern, gehen wir auch in diesem Jahr davon aus, dass tatsächlich 10 Prozent mehr Biogasanlagen im Land in Betrieb sind und die installierte elektrische Leistung um 10 Prozent höher ist, als in der Biogasanlagen-Betreiberdatenbank angegeben. Diesen Umstand berücksichtigend, gehen wir davon aus, dass zum Ende des Jahres 2012 in Nordrhein-Westfalen 585 Biogasanlagen mit einer installierten elektrischen Gesamtleistung von 250 Megawatt in Betrieb waren. Während der Leistungszubau im Vorjahr 67 Megawatt betrug, reduzierte sich er sich im Jahr 2012 auf 12 Megawatt. Im laufenden Jahr dürfte sich diese Entwicklung fortsetzen. Es wird bis Ende 2013 kaum neue Biogasanlagen in NRW geben, ein geringer Leistungszubau ist hauptsächlich aufgrund von Erweiterungen bestehender Biogasanlagen zu erwarten. Abbildung 1: Anzahl und installierte elektrische Leistung der Biogasanlagen in NRW in den Jahren 1998 bis 2012 Abbildung 1 beschreibt die Entwicklung der Anzahl und der installierten elektrischen Leistung der Biogasanlagen in NRW seit dem Jahr 1998. Es ist zu erkennen, dass sich die Branche in den vergangenen vierzehn Jahren stetig und in Abhängigkeit von den jeweiligen gesetzlichen Rahmenbedingungen des EEG entwickelt hat. Die Zeitpunkte der jeweiligen EEG- Novellierungen und deren Auswirkungen auf die Folgejahre werden im Diagramm deutlich. Insbesondere der Bauboom, der durch das EEG 2009 ausgelöst wurde ist gut zu erkennen. Ebenfalls wird deutlich, dass im Jahr 2011, unmittelbar vor dem Inkrafttreten des aktuellen EEG, noch zahlreiche Biogasprojekte umgesetzt wurden und Anlagen in Betrieb genommen wurden, um einer Verschlechterung der Vergütungsbedingungen zuvor zu kommen. Seite 2 von 11
Der Trend zur Steigerung der elektrischen Leistung bestehender Biogasanlagen setzte sich im Jahr 2012 fort. Die durchschnittlich installierte elektrische Leistung der Biogasanlagen betrug im Jahr 2012 427 Kilowatt und war damit etwa 12 kw höher als im Vorjahr. Ursächlich für die Entwicklung dürfte das Bestreben sein, hohe Anlagenfestkosten aufgrund hoher Investitionskosten auf eine größere Anzahl verkaufter Kilowattstunden zu verteilen, um dadurch die Stromgestehungskosten pro Kilowattstunden zu reduzieren. Abbildung 2: Aufteilung der Biogasanlagen nach Leistungsklassen Bei Betrachtung der Biogasanlagen-Leistungsklassen [vgl. Abbildung 2] fällt auf, dass der Anteil der Biogasanlagen in der Leistungsklasse 501 bis 1000 Kilowatt installierter Leistung gegenüber dem Vorjahr zugenommen hat, während der Anteil in der Leistungsklasse 151 bis 500 Kilowatt abnahm. Insgesamt 91 Biogasanlagen in NRW sind größer als 500 Kilowatt installierter elektrischer Leistung. Dieser Trend wird im laufenden Jahr voraussichtlich anhalten, da die Neuregelung zur Privilegierung im Außenbereich einerseits und die Anforderungen an Reserveleistung bei der bedarfsgerechten Stromproduktion andererseits, die Entwicklung hin zu höherer installierter Leistung begünstigen. Die folgende Abbildung 3 zeigt wie sich die erfassten Biogasanlagen auf die einzelnen Landkreise in Nordrhein-Westfalen verteilen. Dabei gibt die grüne Zahl jeweils die Anzahl und die rote Zahl die installierte elektrische Leistung der Biogasanlagen in dem jeweiligen Landkreis an. Nach wie vor sind die Biogasanlagen nicht gleichmäßig über die Landkreise verteilt, sondern es gibt deutliche Konzentrationsgebiete. Seite 3 von 11
Abbildung 3: Anzahl und installierte elektrische Leistung (MW) der Biogasanlagen in den einzelnen Landkreisen in NRW Abbildung 4 beschreibt die Leistungsdichte der Biogasanlagen in den einzelnen Kreisen Nordrhein-Westfalens. Diese wird definiert als installierte elektrische Leistung pro 100 Hektar Landwirtschaftsfläche (LF). Abbildung 4: Installierte elektrische Biogasanlagenleistung (kw) je 100 Hektar Landwirtschaftsfläche in den Landkreisen Nordrhein-Westfalens Seite 4 von 11
Auch im Jahr 2012 war die mit Abstand höchste Leistungsdichte im Kreis Borken vorhanden. Aufgrund der installierten elektrischen Leistung von gut 34 Kilowatt pro 100 Hektar LF wurden dort knapp 12 Prozent der Landwirtschaftsfläche für den Anbau von Biomasse für die Biogaserzeugung genutzt. Die nächst niedrigere Leistungsdichte wurde in den Landkreisen Soest, Minden-Lübbecke und Paderborn mit jeweils knapp 23 Kilowatt pro 100 Hektar LF erreicht. Damit einher geht in diesen Regionen ein Flächenbedarf für die Biomasseerzeugung von knapp acht Prozent der LF. Abbildung 5: Installierte elektrische Biogasanlagenleistung (kw) je 100 Hektar LF in den einzelnen Landkreisen in NRW 2. Substrateinsatz In der Biogasanlagen-Betreiberdatenbank wird hinsichtlich der Betriebsweise zwischen Koferment - und NawaRo -Biogasanlagen unterschieden. Als Koferment-Anlagen werden solche Biogasanlagen verstanden, in denen neben landwirtschaftlichem Wirtschaftsdünger und Anbaubiomasse (nachwachsende Rohstoffe entsprechend NawaRo-Bonus), außerlandwirtschaftliche Reststoffe und Bioabfälle nach Bioabfall- Verordnung eingesetzt werden. Aufgrund der angespannten Situation am Markt für Bioabfälle einerseits und den, in den vergangenen Jahren unattraktiven Rahmenbedingungen des EEG andererseits, ist die Anzahl der Koferment-Biogasanlagen seit Jahren rückläufig. Zahlreiche Koferment-Biogasanlagen in NRW wurden seit 2009 auf den Betrieb mit nachwachsenden Rohstoffen umgestellt. Ende 2012 wurden nur noch 5 Prozent der landwirtschaftlichen Biogasanlagen mit Kofermenten betrieben. Der Anteil dieser Anlagen an der installierten elektrischen Gesamtleistung betrug 6 Prozent. Seite 5 von 11
NawaRo-Biogasanlagen setzen, zusätzlich zu landwirtschaftlichem Wirtschaftsdünger, Anbaubiomasse zur Gaserzeugung ein, die entweder im eigenen landwirtschaftlichen Betrieb produziert oder von nahegelegenen Betrieben zugekauft wird. Wie in den Vorjahren, wurde auch für den aktuellen Berichtszeitraum abgefragt, welche Substrate in den NawaRo- Biogasanlagen in Nordrhein-Westfalen eingesetzt werden und berechnet wie hoch der jeweilige Anteil der verschiedenen Substrate an der eingesetzten Gesamtmasse war. Für den vorliegenden Bericht konnten die Angaben zum Substrateinsatz von 236 Biogasanlagenbetreibern ausgewertet werden, die in der Summe 2,73 Mio. Tonnen Substrate verarbeiteten. Abbildung 6: Einsatzhäufigkeit und Substratanteil unterschiedlicher Inputstoffe in NawaRo- Biogasanlagen in NRW Abbildung 6 zeigt die Einsatzhäufigkeit der unterschiedlichen Substrate und deren Anteil an der eingesetzten Gesamtmasse (2,73 Mio. Tonnen). Die Bedeutung der verschiedenen Substrate hat sich gegenüber dem Vorjahr kaum verändert [vgl. Abbildung 7]. Nach wie vor ist der Silomais das wichtigste Substrat zur Erzeugung von Biogas in NawaRo- Biogasanlagen. Seine Einsatzhäufigkeit und der Substratanteil sind im Vergleich zum Vorjahr konstant. Die Bedeutung der unterschiedlichen Arten Wirtschaftsdünger zur Energieerzeugung und die Verbreitung alternativer Energiepflanzen sind ebenfalls unverändert. Lediglich die Einsatzhäufigkeit der Zuckerrübe als Biogassubstrat hat leicht zugenommen. Hinsichtlich des Substratanteils ist aber auch hier keine nennenswerte Veränderung zu erkennen. Der Substratanteil aus landwirtschaftlichem Wirtschaftsdünger und Pferdemist (0,6 Prozent) machte in der Summe 42,9 Prozent der insgesamt eingesetzten Substratmasse aus. Auf alle alternativen Energiepflanzen (nachwachsende Rohstoffe außer Silomais) entfiel im Jahr 2012 ein Substratanteil von insgesamt 10,3 Prozent. Pflanzliche Nebenprodukte hatten fast keine Bedeutung. Seite 6 von 11
Offenbar haben somit weder die hohen Preise für landwirtschaftliche Marktfrüchte, die in der Regel zu hohen Kosten für Silomais führten, noch die rechtlichen Änderungen zum Substrateinsatz in neuen Biogasanlagen gemäß EEG 2012 oder die öffentliche Diskussion zu alternativen Energiepflanzen zu einer nennenswerten Veränderung des Substrateinsatzes bei den bestehenden Biogasanlagen geführt. Abbildung 7: Einsatzhäufigkeit (oberes Diagramm) und Substratanteil (unteres Diagramm) unterschiedlicher Substrate für Biogasanlagen im Vergleich der Jahre 2011 und 2012 Seite 7 von 11
3. Strom- und Wärmeproduktion: Auch im Jahr 2012 wurde Biogas fast ausschließlich vor Ort in Blockheizkraftwerken (BHKW) verstromt. Die Bedeutung von sogenannten Satelliten-BHKW war gegenüber dem Vorjahr rückläufig. Im Jahr 2012 wurden knapp 16 Prozent der installierten BHKW als eigenständige Einheit mit entsprechender EEG-Vergütung betrieben. Neue Projekte zur Biogasaufbereitung und -einspeisung ins Erdgasnetz wurden im Jahr 2012, trotz entsprechender Anreize im EEG in NRW nicht umgesetzt. Anlagenauslastung: Auswertbare Angaben zur elektrischen und thermischen Auslastung wurden für den vorliegenden Bericht von 277 Biogasanlagenbetreibern mit einer installierten elektrischen Gesamtleistung von 125 Megawatt zur Verfügung gestellt. Die elektrische Auslastung der ausgewerteten Anlagen lag im Jahr 2012 bei 87,5 Prozent und ist somit seit Jahren auf gleichem Niveau. Die jährliche Betriebszeit unter Volllast liegt im Durchschnitt der Anlagen somit bei knapp 7.700 Stunden. Gut 70 Prozent der ausgewerteten Anlagen erreichten allerdings überdurchschnittliche Auslastungen [vgl. Abbildung 8]. Abbildung 8: Relative Häufigkeit der ermittelten Anlagenauslastungen Die Gründe für niedrige Anlagenauslastungen waren vielfältig. Bei einigen älteren Biogasanlagen führten Mängel in der Konzeption oder bei der eingesetzten Technik dazu, dass nur mäßige Auslastungen erreicht wurden. Die wichtigste Ursache war allerdings, dass die installierte elektrische Leistung bei zahlreichen Anlagen größer war als die dauerhaft produzierte. Die Ursache dafür war einerseits das Vorhalten sogenannter Redundanz-BHKW, die nur im Schadenfall des Haupt-BHKW zur Stromerzeugung eingesetzt wurden, andererseits führten die Möglichkeiten der bedarfsgerechten Stromerzeugung entsprechend EEG 2012 dazu, dass einige Anlagen nicht den dauerhaften Volllastbetrieb anstrebten, sondern bewusst BHKW-Kapazitäten für den Regelbetrieb vorhielten. Seite 8 von 11
In der Summe erzeugten die Biogasanlagen in NRW im Jahr 2012 etwa 1,92 Mio. Megawattstunden elektrischen Strom. Das entspricht, bei einem unterstellten Verbrauch von 4.500 Kilowattstunden, dem Bedarf von etwa 426.000 Haushalten. Gut 23 Prozent der ausgewerteten Biogasanlagen in NRW haben im Laufe des Jahres 2012 auf die Direktvermarktung umgestellt, weitere 35 Prozent planen die Umstellung kurzfristig durchzuführen. Zehn der umgestellten Anlagen haben die Flexibilitätsprämie gemäß EEG 2012 beantragt, knapp ein Drittel der umgestellten Anlagen produzierten negative Regelenergie. Es ist damit zu rechnen, dass die Bedeutung der bedarfsgerechten Stromerzeugung aus Biogas in den kommenden Jahren weiter zunehmen wird. Dafür sprechen folgende Gründe: Von Biogasanlagenbetreibern wurden erste positive Erfahrungen mit der Stromdirektvermarktung gemacht. Die Scheu vor einer Umstellung der Vergütung nimmt somit ab. Aufgrund erster Erfahrungen bestätigte sich, dass ein wirtschaftlicher Mehrnutzen aus der Direktvermarktung möglich ist. Die Neuregelung der Privilegierungsvoraussetzungen im Außenbereich für Biogasanlagen ( 35, Abs. 1, Nr. 6 BauGB) ermöglicht die Installation höherer elektrischer Anlagenleistungen als bisher, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, im getakteten Anlagenbetrieb die gleiche Menge Strom zu erzeugen wie bisher im Dauerbetrieb. Bei zahlreichen Biogasanlagen aus den Inbetriebnahmejahren 2005 bis 2009 steht der routinemäßige Austausch von BHKW bevor, wodurch sich in diesen Anlagen eine gute Gelegenheit zur Anpassung der Anlagenleistung an neue Rahmenbedingungen ergibt. Wärmenutzung: Die Abwärmenutzung aus Biogas-BHKW wurde im Jahr 2012 weiter ausgebaut. Mittlerweile nutzen etwa 90 Prozent der ausgewerteten Biogasanlagen Wärme für externe Zwecke, also außerhalb der Biogasanlage. Im Durchschnitt wurden etwa 50 Prozent der nutzbaren Abwärme verwertet. In der Summe wurden im Jahr 2012 etwa 900.000 Megawattstunden Wärme aus Biogasanlagen in NRW verwertet, wodurch etwa 90 Mio. Liter Heizöl substituiert werden konnten. 4. Anlagentechnik BHKW-Technik: Die Bedeutung der Gas-Otto-BHKW nahm gegenüber den Zündstrahl-BHKW im vergangenen Jahr weiter zu. Mittlerweile sind in 55 Prozent der installierten BHKW Gas-Otto-Motoren in Betrieb, der Anteil der Zündstrahl-BHKW sank auf 45 Prozent. Ursächlich dürften einerseits technische Fortschritte bei der Entwicklungen bei Gas-BHKW sein, die zu einer deutlichen Verbesserung elektrischer Wirkungsgrade führten und andererseits Vorbehalte von Biogasanlagenbetreibern gegenüber dem Zukauf von Zündöl aufgrund hoher Brennstoffkosten. Die Zufriedenheit der Biogasanlagenbetreiber mit ihrer BHKW Technik war auch im Jahr 2012 hoch, allerdings differenzierte sie ebenfalls in Abhängigkeit vom BHKW-Typ. Gas-Otto- BHKW erreichten im Durchschnitt die Note (Schulnotensystem) 2,1. Zündstrahl-BHKW wurden etwas schlechter (2,3) bewertet. Seite 9 von 11
Eigenstrombedarf: Erstmals wurde im Berichtsjahr der Eigenstrombedarf der Biogasanlagen abgefragt. Die Auswertung von 111 Biogasanlagen ergab einen mittleren Eigenstrombedarf von 6,5 Prozent der jährlichen Stromerzeugung. Ein eindeutiger Zusammenhang zwischen Anlagenleistung oder Anlagenhersteller und spezifischem Eigenstrombedarf lässt sich aus den vorliegenden Daten nicht herleiten [vgl. Abbildung 9]. Auch die Substratzusammensetzung unterschied sich bei den drei Biogasanlagen mit dem höchsten Eigenstrombedarf nicht nennenswert von anderen Anlagen. Auffällig ist allerdings, dass es sich bei den drei Anlagen mit dem höchsten spezifischen Eigenstrombedarf um alte Anlagen mit Inbetriebnahmejahr vor 2007 handelt. Abbildung 9: Eigenstrombedarf (% des erzeugten Stroms) der ausgewerteten Biogasanlagen in Abhängigkeit der installierten Anlagenleistung (kw) Arbeitszeitbedarf: Hinsichtlich des täglichen Arbeitszeitbedarfs für die Betreuung der Biogasanlage unterscheiden sich die Angaben der Biogasanlagenbetreiber erheblich. Im Durchschnitt über 140 Anlagen werden pro 100 Kilowatt installierter elektrischer Leistung, knapp 0,8 Stunden Arbeitszeit am Tag aufgewendet. Aus Abbildung 10 lässt sich eine deutliche Degression des Arbeitszeitbedarfs in Abhängigkeit der Anlagenleistung erkennen. Der meist geringere Automatisierungsgrad kleiner Biogasanlagen und die Tatsache, dass der Zeitaufwand für bestimmte zu erledigende Arbeiten weitgehend leistungsunabhängig ist, führt dazu, dass der spezifische Arbeitszeitbedarf bei kleineren Biogasanlagen höher ist als bei größeren. Seite 10 von 11
Abbildung 10: Arbeitszeitbedarf ausgewerteter Biogasanlagen in Stunden pro 100 Kilowatt installierter elektrischer Leistung am Tag 5. Ausblick Die aktuellen gesetzlichen Rahmenbedingungen, die hohen Substratkosten und die Angst vor dem Verlust von Vergütungsbestandteilen, die sich im Laufe des vergangenen Jahres aus der öffentlichen Diskussion zur Strompreisbremse entwickelte, haben dazu geführt, dass zurzeit in NRW kein nennenswerter Zubau an landwirtschaftlichen Biogasanlagen stattfindet. Im laufenden Jahr werden an einzelnen großen Futterbaubetrieben kleine Biogasanlagen zur Vergärung von betriebseigenem Wirtschaftsdünger entstehen. Daneben gibt es in den viehintensiven Regionen Überlegungen, die Wertschöpfung aus der Vergärung von Wirtschaftsdünger zu nutzen um mit Hilfe von Nährstoffaufbereitung den Export überschüssiger Nährstoffe aus der Region zu ermöglichen. Ob entsprechende Projekte umgesetzt werden können, bleibt abzuwarten. Für bestehende Biogasanlagen kann unter bestimmten Voraussetzungen die Umstellung auf die Direktvermarktung und die bedarfsgerechte Stromerzeugung eine Möglichkeit sein, die zukünftige Wirtschaftlichkeit zu verbessern. Entsprechend ist in diesem Zusammenhang mit Investitionstätigkeiten zu rechnen. Im Auftrag gez. Dr. Arne Dahlhoff Haus Düsse, den 26.06.2013 Seite 11 von 11