DER MARKT FÜR BIOMETHAN Vortragsreihe: Neue Entwicklungen auf den Energiemärkten WS 2008 TU Berlin, Institut für Energietechnik Katharina Schächtele Matr. Nr. 233144 19. Dezember 2008 DER MARKT FÜR BIOMETHAN 19.12.2008 KATHARINA SCHÄCHTELE 1
DER MARKT FÜR BIOMETHAN Gliederung 1. Technische Rahmenbedingungen 2. Gesetzliche Rahmenbedingungen 3. Wirtschaftliche Rahmenbedingungen a) Auf Basis eines Kostenrechnungsmodell b) Auf Basis von ausgewählten Angeboten der EVUs 4. Ergebnisse DER MARKT FÜR BIOMETHAN 19.12.2008 KATHARINA SCHÄCHTELE 2
1 Funktionsweise der Biogasaufbereitung Methananreicherung Abtrennung CO 2 (+ O 2 /N 2 ) Biomethan Ca. 97 % CH 4 Rest O 2, N 2 < 5 mg/m³ H 2 S Vorbehandlung: Beseitigung von Schadstoffen (H 2 S) Biogasproduktion Biogas 50 85 % CH 4 50 15 % CO 2 Rest O 2, N 2 < 10000 mg/m³ H 2 S Konditionierung Brennwert Druck Odorierung DER MARKT FÜR BIOMETHAN 19.12.2008 KATHARINA SCHÄCHTELE 3
1 Vermarktungswege von Biomethan Rohbiogas Produktgas Räumliche Entkopplung von Erzeugung und Verbrauch von Biogas Zeitliche Entkopplung von Erzeugung und Verbrauch von Biogas Einbindung in bestehende Systeme und Strukturen Biomethan BHKW Bsp. Kalksandstein Abbildung: ASUE, 2007 DER MARKT FÜR BIOMETHAN 19.12.2008 KATHARINA SCHÄCHTELE 4
1 Projekte in Deutschland 14 Anlagen in Planung (08/09) 13710 Nm³/h 1.100 Mio kwh/a 110.000 EFH Rathenow 520 Nm³/h ab 2008 Neukammer 2 3 x 600 Nm³/h ab 2009 14 Anlagen in Betrieb 6180 Nm³/h 495 Mio. kwh/a 49.500 EFH Jüterbog k.a. (Lichtblick) Ketzin 200 Nm³/h in Betrieb Burgrieden (EnBW) 300 Nm³/h in Betrieb Schwandorf 2 (E.ON) 1000 Nm³/h in Betrieb Abbildung: Biogaspartner, 2008 DER MARKT FÜR BIOMETHAN 19.12.2008 KATHARINA SCHÄCHTELE 5
1 Potenzial von Biomethan Studie im Auftrag von BGW & DVGW, Januar 2006: Biogasproduktion in Deutschland: 2006: min. 12,5 Mrd. kwh (FV Biogas 2007) 2020: max. 40 Mrd. kwh 2030: max. 105 Mrd. kwh zum Vergleich: Gasverbrauch in D 2007: 870 Mrd. kwh (AG EB 2008) Studie IE Leipzig, Februar 2007: Biomethanpotential aus anaerober Vergärung in Europa: heute: 1100 Mrd. kwh/a 2020: 2400 Mrd. kwh/a zum Vergleich: Gasverbrauch in D 2007: 870 Mrd. kwh/a (AG EB 2008) Nationales Substitutionsziel: 6 Mrd. m³ jährlich bis 2020 (GasNZV) 10 Mrd. m³ jährlich bis 2030 (GasNZV) DER MARKT FÜR BIOMETHAN 19.12.2008 KATHARINA SCHÄCHTELE 6
1 Potenzial an Biomethan europaweit 2400 Mrd. kwh/a Studie IE Leipzig, Januar 2007: 1100 Mrd. kwh/a heute Quelle: IE Leipzig, 2007 DER MARKT FÜR BIOMETHAN 19.12.2008 KATHARINA SCHÄCHTELE 7
2 Gesetzlicher Rahmen für die Biomethaneinspeisung EEG (01.01.09) örtlich getrennte Erzeugung und Nutzung von Biogas ausdrücklich erlaubt (EEG 27, Abs. 2), Technologiebonus von 1-2 ct/kwh (EEG, Anlage 1) für die Aufbereitung GasNEV (12.04.08) GasNZV (12.04.08) pauschale Einspeisevergütung von 0,007 EUR/kWh (GasNEV 10a), Umlage der Kosten (Netzanschluss, Bilanzausgleich, Einspeisevergütung) auf alle Erdgasverbraucher (GasNEV 10b) vorrangiger Anschluss an die Gasversorgungsnetze und Kostensplitting zwischen Anlagenbetreiber und Gasnetzbetreiber (GasNZV 41c), vorrangiger Abschluss von Ein- und Ausspeiseverträgen mit Transportkunden von Biogas und vorrangiger Transport von Gas aus Biomasse bei Netzengpässen (GasNZV 41d), Erweiterter Bilanzausgleich = höhere Flexibilität bei der Einspeisung (GasNZV 41e), eindeutige Qualitätsanforderungen (Arbeitsblätter G260 & G262 DVGW) (GasNZV 41f) DER MARKT FÜR BIOMETHAN 19.12.2008 KATHARINA SCHÄCHTELE 8
2 Übersicht der Vergütungen für gasförmige Biomasse Nach EEG / nach Biogas Biomethan GasNZV [Ct/kWh] [Ct/kWh] Grundvergütung < 150 kw < 500 kw < 5 MW Nawaro-Bonus < 500 kw <5 MW Güllebonus < 150 kw < 500 kw 11,67 9,18 8,25 7 4 4 1 11,67 9,18 8,25 7 4 0 0 Technologiebonus 0/2 0-2 Formaldehydbon. KWK-Bonus 1 3 0 3 BHKW ( ) ( ) Verm.Netzentgelt 0 0,7 DER MARKT FÜR BIOMETHAN 19.12.2008 KATHARINA SCHÄCHTELE 9
2 Gesetzlicher Rahmen für die Biomethaneinspeisung EEWärmeG (01.01.2009) Ziel: Anteil EE am Wärmeenergieverbrauch bis 2020 auf 14 % erhöhen Gilt für Eigentümer von Neubauten im Wohnungsbau Biogas: 30 % des Wärmeenergiebedarfs + KWK Biomethan: 30 % des Wärmeenergiebedarfs + KWK, begrenzte Methanemissionen und Strombedarf bei der Aufbereitung, Prozesswärme aus EE Ersatzmaßnahmen: z.b. Abwärmenutzung, KWK, Übererfüllung der EnEV um 15 %, Nah- oder Fernwärmeversorgung mit EE/KWK EWärmeG BaWü (01.01.2008) Gilt für Eigentümer von Wohnungsgebäuden Neubau: 20 % des Wärmeenergiebedarfs aus EE Altbau: 10 % des Wärmeenergiebedarfs aus EE bei Heizungserneuerung Ersatzmaßnahmen: Übererfüllung der EnEV um 30 %, KWK, Nah- /Fernwärmenetze mit EE/KWK, PV-Anlagen DER MARKT FÜR BIOMETHAN 19.12.2008 KATHARINA SCHÄCHTELE 10
3a Kostenrechnung Biogaserzeugung Entschwefelung CO2-Abtrennung Netzanschlusskosten BHKW Netznutzungsentgelte Investkosten Maschinentechnik, Biogasanlage, Substratlager, Elektro- Leittechnik, Rückbau Biowäscher bzw. Sulfidfällung Wäscher, Abgasbehandlung, Baunebenkosten Einspeisestation, Nachverdichtung, Netzanschluss, Planung, Stichleitung Motor etc. jährliche Kosten (außer Kapitalkosten) Substrate, Personal, Wartung, Eigenstrom, Eigenwärme Personal, Betrieb, Wartung Betriebskosten (Strom, Wärme, Betriebsmittel), Personal, Wartung Personal, Betrieb, Wartung Arbeitspreis, Leistungspreis, Grundpreis, Messung DER MARKT FÜR BIOMETHAN 19.12.2008 KATHARINA SCHÄCHTELE 11
3a Kostenrechnung Annahmen: NawaRo-BGA, Abschreibung 15 Jahre, 35 /t Mais, Kapitalkosten 6 %, Erdgas- BHKW 500 kwel, Wärmenutzungsgrad 90 %, 5250 Volllaststunden, 3,5 ct/kwh th 10,00 ct/kwh (Hi) 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 Erlöse (Wärme) Erlöse (EEG) BHKW (500 kwel) Netzanschluss, Netzzutzung CO2-Abtrennung 1,00 Grobentschwefelung 0,00 DWW 500 Erlöse DWW 1000 Erlöse PSA 500 Erlöse PSA 1000 Erlöse Biogaserzeugung Malmberg Malmberg CarboTech CarboTech DER MARKT FÜR BIOMETHAN 19.12.2008 KATHARINA SCHÄCHTELE 12
3a Kostenrechnung Quelle: Fraunhofer UMSICHT 2008 DER MARKT FÜR BIOMETHAN 19.12.2008 KATHARINA SCHÄCHTELE 13
3a Kostenrechnung Quelle: Fraunhofer UMSICHT 2008 DER MARKT FÜR BIOMETHAN 19.12.2008 KATHARINA SCHÄCHTELE 14
3b Modelle der Energieversorger EVU Tarif Biomethan Tarif Erdgas 100 % Biomethan (Anteil Biomethan) Grundversorgung EnBW AB: 6,40 ct/kwh AB: 6,89 ct/kwh* 10,32 ct/kwh Bioerdgas 20 (20 %) GP: 136 /a GP: 18,60 /a Zonen, GP!!! SW Karlsruhe AB: 5,90 ct/kwh AB: 5,40 ct/kwh 10,00 ct/kwh NatuRgas (10%) GP: 162 /a GP: 162 /a SW Konstanz AB: 5,97 ct/kwh AB: 5,31 ct/kwh 11,86 ct/kwh Biogas 10 (10%) GP: 150 /a GP: 139 /a (+3,0 für Transport) SW Konstanz AB: 6,42 ct/kwh AB: 5,31 ct/kwh 10,86 ct/kwh Biogas 20 (20%) GP: 150 /a GP: 139 /a (+3,0 für Transport) LichtBlick AB: 5,91 ct/kwh AB: 5,60 ct/kwh** 11,72 ct/kwh LichtBlick-Gas (5%) GP: 100 /a GP: 96 /a** Annahme: Verbrauch 10.000 kwh/a, AB: Arbeitspreis, GP: Grundpreis, ohne MwSt, ohne Energiesteuer, mit Konzessionsabgabe, **Vergleich Lichtblick mit GASAG, *gemittelte Preise für Verbrauch 10.000 kwh/a DER MARKT FÜR BIOMETHAN 19.12.2008 KATHARINA SCHÄCHTELE 15
3b Biomethan an der Tankstelle Mit 10 Euro 209 km weit fahren. (Angebot MITGAS im Dez. 2008, Verbrauch 5 kg/100km) 10,45 kg = 209 km 1 kg = 0,957 EUR 1 kg Biomethan = 1,3 L Diesel 9,8 kwh = 1 L Diesel 12,74 kwh = 1,3 L Diesel = 1 kg Biomethan 0,957 EUR = 12,74 kwh 0,075 EUR = 1 kwh Preis für Bioerdgas an der MITGAS-Tankstelle: 7,51 ct/kwh DER MARKT FÜR BIOMETHAN 19.12.2008 KATHARINA SCHÄCHTELE 16
4 Zusammenfassung & Fazit Die Möglichkeiten zum Einsatz von erneuerbaren Energien in der dezentralen Energieversorgung (v.a. Wärme) werden durch Biomethan erhöht Erprobte Technologien sind verfügbar Infrastruktur in Form des Erdgasnetz vorhanden, Versorgung im städtischen Raum mit erneuerbarer Energie Potentiale sind bei weitem nicht ausgeschöpft Rechtliche Rahmenbedingungen zur Biomethaneinspeisung sind vorhanden Die Förderung aus gesetzlichen Vorgaben liegt im Beispiel leicht unter den Gestehungskosten von Biomethan (8-9 ct/kwh) Gewinn lässt sich durch den Verkauf von Wärme aus KWK erzielen Sinkende Substratpreise wirken sich positiv auf die Rendite aus Marktpreis derzeit zwischen 10 und 12 ct/kwh FAZIT: Die Option Biomethan birgt große Potentiale, vermindert langfristig die Importabhängigkeit und kann einen Beitrag zu einer nachhaltigeren Energieversorgung liefern DER MARKT FÜR BIOMETHAN 19.12.2008 KATHARINA SCHÄCHTELE 17
ENDE MERCI. DER MARKT FÜR BIOMETHAN 19.12.2008 KATHARINA SCHÄCHTELE 18
Technologie: Verschiedene Arten der Aufbereitung Druckwasserwäsche: Absorption des CO2 mittels Waschflüssigkeit (Wasser oder Glycol), Abtrennung unter hohem Druck Aminwäsche: Absorption des CO2 durch «Aminlösungen» mittels chemischer Reaktion, Abtrennung bei Atmosphärendruck Druckwechseladsorption: Adsorption des CO 2 durch poröse Stoffe (Bsp. Aktivkohle), Abtrennung unter Druck Membrantrennung (Permeabilität): Abtrennung des CO 2 durch «Aufteilung» des Biogases, Abtrennung unter erhöhtem Druck Kryogene Verfahren: Verflüssigung des CO 2 durch Senkung der Temperatur unter Druck DER MARKT FÜR BIOMETHAN 19.12.2008 KATHARINA SCHÄCHTELE 19
Produktivität Biotreibstoffe Produktivität je Hektar, FNR 2008: Biodiesel: Bioethanol: BtL (biomass-to-liquid): Biogas: 1.550 Liter/ha = 1.410 Liter Diesel 2.560 Liter/ha = 1.690 Liter Benzin 4.030 Liter/ha = 3.910 Liter Diesel (erwartet) 3.560 kg/ha = 4.980 Liter Benzin DER MARKT FÜR BIOMETHAN 19.12.2008 KATHARINA SCHÄCHTELE 20
Vorteile Biomethan Räumliche Entkopplung von Erzeugung und Verbrauch von Biogas Standort der Erzeugung richtet sich nach Energiepflanzen und Gaseinspeisemöglichkeit Standort der Nutzung richtet sich nach Energie- (Wärme-) Bedarf Verstärkte Nutzung von Erneuerbaren Energien im städtischen Raum Zeitliche Entkopplung von Erzeugung und Verbrauch von Biogas Erzeugung in Dauerbetrieb (optimal für die Biologie) Nutzung wärmegeführt vorhandene Speicherkapazitäten im Erdgasnetz können genutzt werden Einbindung in bestehende Systeme/Strukturen Biogas kann in bestehenden Erdgas-BHKW eingesetzt werden Errichtung von kleinen und mittleren Grundlast-BHKW in bestehenden Heizanlagen DER MARKT FÜR BIOMETHAN 19.12.2008 KATHARINA SCHÄCHTELE 21