Institut für Energetik und Umwelt Institute for Energy and Environment Forschung, Entwicklung, Dienstleistung für - Energie - Wasser -Umwelt Möglichkeiten der Einspeisung von Biogas in das österreichische Erdgasnetz Quantitativer Vergleich des Biogas-Potenzials mit den Möglichkeiten der Gasnetzaufnahme Institut für Energetik und Umwelt ggmbh, Torgauer Str. 116, D-04347 Leipzig, info@ie-leipzig.de
Einleitung Das technische Potenzial der Biogasproduktion wird mit dem Gasnetz-Aufnahme-Potenzial verglichen Analyse des Potenzials der Erzeugung von Biogas aus der Vergärung und der Vergasung (Rückstände aus Land- und Forstwirtschaft, der Industrie und der Kommunen sowie Anbau von Energiepflanzen) Bundeslandscharfe Regionalisierung des Potenziales Charakterisierung des Erdgasnetzes (Jahres-, Tagesgang) Ermittlung der Gasnetzaufnahmemengen der österreichischen Gasnetzbetreiber Abgleich des bundeslandscharfen Biogas-Potenzials mit der möglichen Biogasaufnahmemenge unter Berücksichtigung von vorhandener Nutzung, Ortsnetzgrößen und geografischen Einschränkungen 2
Holzartige Brennstoffe - Waldrestholz - Schwachholz Zuwachs - industr. Restholz - Landschaftspflege - Altholz Halmgutartige Rückstände et al. -Stroh - Gras Dauergrünland - Landschaftspflege Anbau Energiepflanzen - Energiepflanzen zur Vergasung (KUP) oder - Energiepflanzen zur Kraftstoffproduktion (Winterraps, Winterweizen) oder - Energiepflanzen zur Vergärung (Mais) Sonstige Rückstände, Nebenprodukte, Abfälle - Exkremente - Ernterückstände - Abfälle Industrie etc. - org. Siedlungsabfälle Stoffströme zur Biogasbereitstellung Rückstände, Nebenprodukte, Abfälle vorhandene Stoffe bzw. Stoffströme Anbau von Energiepflanzen (Nawaro) gezielte Produktion abhängig vom Flächendargebot Qualität, Erträge etc. Nutzungskonkurrenz für unterschiedl. Flächenverwendungen 3
Systematik zur Analyse der Biomassepotenziale und Nutzungspfade biogene Primärenergie Konversion Sekundärenergie Endenergienutzung Restholz Häckseln Hackschnitzel Wärmeerzeugung Vergasung Synthesegas Stromerzeugung Mais Vergären Biogas Gülle Raps Pressen Biodiesel (RME) Verestern usw. Getreide Ethanolproduktion Bioethanol Einsatz als Kraftstoff Technisches Energieträgerpotenzial Möglicher Beitrag von Biomasse zur Energieversorgung unter Berücksichtigung von technischen, strukturellen ökologischen und gesetzlichen Restriktionen 4
Flächenpotenziale in Österreich zum Anbau nachwachsender Rohstoffe (Basisjahr 2005) Festbrennstoffe (KUP 7 PJ) oder* RME / Biodiesel: 27 Tsd. ha Biogassubstrate: (Mais max. 12 PJ) 69 Tsd. ha* Bioethanol: 28 Tsd. ha Stoffliche Nutzung: 14 Tsd. ha Verfügbare Anbaufläche für Nachwachsende Rohstoffe 2005: 138 Tsd. ha** *Diese Flächen können entweder für den Anbau von Festbrennstoffen oder für Biogassubstrate genutzt werden. In Abhängigkeit verschiedener Systemwirkungsgrade resultieren verschiedene Energieträgerpotenziale (als Festbrennstoff oder Biogas aus Fermentation). **Basis: Stilllegungsflächen 10% der Ackerlandflächen 5
Darstellung der Biogaspotenziale in Österreich - Übersicht (Basisjahr 2005) mittleres technisches Biogaspotenzial : 54,2 PJ/a PJ/a 100 80 10,8 PJ/a 9,9 PJ/a 6,7 PJ/a 60 40 20 25,2 PJ/a 0,9 PJ/a 0,7 PJ/a 0 min max Holz Stroh Nawaro max (KUP: 7 PJ/a oder Mais: 11 PJ/a) Erntereste, Exkremente und Dauergrünland Industrielle und Gewerbereststoffe Kommunale Reststoffe 6
Biogaspotenzial - Regionale Verteilung, absolut (mittlere Werte) Wien Vorarlberg mittleres technisches Biogaspotenzial: 54,2 PJ/a Kommunale Reststoffe Salzburg Industrielle und Gewerbereststoffe Burgenland Erntereste, Exkremente und Dauergrünland Nawaro max (KUP: 7 PJ/a oder Mais: 11 PJ/a) Tirol Stroh Kärnten Holz Steiermark Oberösterreich Niederösterreich 0 5 10 15 20 regionales Biogaspotenzial in PJ/a 7
Übersicht der Biogaspotenziale in Österreich (Basisjahr 2005) mittleres thermochemisches Biogaspotenzial mittleres biochemisches Biogaspotenzial mittleres technisches Biogaspotenzial PJ/a PJ/a PJ/a Holzartige Rückstände, Nebenprodukte und Abfälle Waldrestholz 8,2 8,2 Gehölzschnitt 0,5 0,5 Black Liquor 7,0 7,0 Industrierestholz 7,0 7,0 Altholz 2,5 2,5 Summe 25,2 25,2 Halmgutartige Rückstände, Nebenprodukte und Abfälle Stroh 6,7 6,7 Gras aus Dauergrünland etc. 1,9 1,9 Summe 6,7 1,9 8,6 Sonstige Rückstände, Nebenprodukte und Abfälle Exkremente und Einstreu 6,5 6,5 Ernterückstände 1,5 1,5 Abfälle aus Gewerbe u. Ind. 0,7 0,7 Org. Siedlungsabfälle 0,9 0,9 Summe 9,6 9,6 Energiepflanzen 1 Summe 10,8 10,8 technisches Potenzial (2005) 2 31,9 22,3 54,2 bereits installierte Leistungen : 5,6 n.r. 2 ungenutztes Biogaspotenzial 16,7 verfügbares Biogaseinspeisepotenzial 3 5,6 1... mittleres Potenzial bei 100% Mais als Energiepflanze 2... das thermochemische Potenzial steht derzeit nicht für eine Einspeisung zur Verfügung 3... nur 1/3 des ungenutzten Potenzials steht zur Einspeisung zur Verfügung n.r.... nicht relevant 8
Verfügbares Biogaspotenzial - Regionale Verteilung unter Berücksichtigung derzeitiger Nutzung Vorarlberg Wien nutzbares Biogaspotenzial: 22,3 PJ/a biochemisch Salzburg Nawaro ungenutztes Biogaspotenzial: 16,7 PJ/a Tirol biochemisch Nawaro Kärnten Burgenland Steiermark Oberösterreich Niederösterreich 0 5 10 regionales Biogaspotenzial in PJ/a 9
Biogaspotenzial - Einschränkungen Die Umsetzung des Biogaspotenziales in real produziertes Biogas wird unter Anderem von folgenden Einschränkungen begrenzt: Individuelle Standortentscheidung Wirtschaftlichkeit Genehmigungsfähigkeit Finanzierung Bau Geografische Anbindung und Biomasseverfügbarkeit Konkurrenznutzungen Strom- und Wärmeerzeugung Nur ein Teil des Biogases wird in das Gasnetz eingespeist werden 10
Zur Einspeisung verfügbares Biogaspotenzial regionales Biogaspotenzial in Mio.Nm³ Erdgasäquivalent/a 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Vorarlberg Wien Salzburg biochemisch incl. Nawaro Tirol Kärnten verfügbares Biogaseinspeisepotenzial: 5,6 PJ/a (150 Mio. Nm³ Erdgasäquivalent/a) Burgenland Steiermark Oberösterreich Niederösterreich 0 1 2 3 regionales Biogaspotenzial in PJ/a 11
Methodik Gasnetzrestriktionen Jahresganglinie Sommerlastfall Sommerlast (min) 12
Tagesmittel (Gesamtabnahme) in 6 h unterschrittene Leistung Mindestabnahmeleistung 10 8 6 4 2 0 Methodik Gasnetzrestriktionen Tagesganglinie Stündl. Menge in TSD kwh -12 o C 0 o C +10 o C Sommerlastanteil = (gewichtete) durchschnittliche Gasmenge am Sommertag Jahresgasmenge Nm³ h Nm³ h 6 7 8 9 101112131415161718192021222324 1 2 3 4 5 6 Uhrzeit 1994 13
Berechnung des Gasnetzaufnahmepotenzials - Vorgehensweise - Gasabsatz Gesamtnetz Gasabsatz Teilnetz Bei komplexen Netzen Sommerabgabe Teilnetz Sommerabgabe Gesamtnetz Projektion auf Gesamtnetz Ortsnetzabschlagsfaktor Netze mit Abgabe < 100 Nm³/h Substituierbare Sommerabgabe Ebene 3 = Gasnetzaufnahmepotenzial 14
Gasnetzaufnahmepotenzial im Sommer nach Bundesländern Österreich Wien Gasaufnahmekapazität Vorarlberg Gasmenge im Sommer, (min) Burgenland Salzburg Gasmenge im Sommer, (6 h min) Kärnten Gasaufnahmekapazität nach Ortsabschlagsfaktor Tirol Gasmenge im Sommer, (min) Steiermark Gasmenge im Sommer, (6 h min) Oberösterreich Niederösterreich 0 100 200 300 400 500 Gasmenge in Mio. Nm³/a 15
Jährliches Vergärungspotenzial der Bundesländer verglichen mit dem 6-stündigen Sommerminimum Wien Vorarlberg verfügbares Biogaseinspeisepotenzial Burgenland biochemisch Salzburg Gasnetzaufnahmepotenzial Kärnten Gasmenge im Sommer, (6 h min) Tirol Gasmenge im Sommer, (min) Steiermark Oberösterreich Niederösterreich 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Gasmenge in Mio. Nm³/a 16
Vergleich der Gasnetzaufnahmekapazität mit der Verfügbarkeit der biochemischen Potenziale 17
Einspeisbare Biogasmenge Österreich Wien Vorarlberg Burgenland gesamte einspeisbare Biogasmenge: 128 Mio. Nm³/a Erdgasäquivalent Salzburg Kärnten Tirol Steiermark Oberösterreich Niederösterreich 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 Gasmenge in Mio. Nm³/a 18
Zusammenfassung (1) Das technische Potenzial der Biogasproduktion beträgt in Österreich: Das mittlere erschließbare thermo-chemische Biogaspotenzial aus Rückständen, Nebenprodukten und Abfällen beträgt 31,9 PJ/a Das mittlere erschließbare bio-chemische Potenzial aus Rückständen, Nebenprodukten und Abfällen beträgt 11,5 PJ/a Zusätzlich ist ein Potenzial aus Energiepflanzen von 6,7 PJ/a thermo-chemisch oder 10,8 PJ/a bio-chemisch nutzbar Verfügbares Biogaseinspeisepotenzial aus Vergärung, nach Abzug bereits installierter Anlagen und Annahme von 1/3 Einspeisung: 5,6 PJ/a Das zur Einspeisung verfügbare Biogaspotenzial beträgt unter Berücksichtigung aller Einschränkungen ca. 150 Mio. Nm³/a Erdgasäquivalent 19
Zusammenfassung (2) Gasnetzrestriktionen entstehen in erster Linie durch den minimalen Gasverbrauch im Sommer Abschläge des biochemischen Potenziales entstehen durch Gasnetzkapazität, Ortsgrößenbetrachtung und örtlicher Übereinstimmung von Gasnetz und biochemischem Potenzial Die gesamte einspeisbare Biogasmenge beträgt in Österreich ca. 130 Mio. Nm³/a Vorbehalte gibt es hauptsächlich bei der Einspeisung von Biogas in Zusatzgasqualität. Wird Biogas in Austauschgasqualität eingespeist, sind die Bedenken der Gaswirtschaft wesentlich geringer Die maximal mögliche Anzahl der Biogasanlagen, die zur Gaseinspeisung beitragen könnten, beläuft sich damit auf ca. 130 20