Die DBÖ als Ressource - Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft
Bioabfall als Ressource zur lokalen - biogasundenergie.de · Bioabfall als Ressource zur lokalen...
19
www.biogasundenergie.de Bioabfall als Ressource zur lokalen Energieversorgung und Schließung von Stoffkreisläufen Handlungsspielräume für Kommunen zur Strom ‐ , Wärme ‐ und Kraftstoffbereitstellung Frank Scholwin (Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie / Universität Rostock), Rene Zacher (TEN Thüringer Energienetze GmbH , Erfurt) 1.12.2014 Ilmenau © 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft und Energie Wissen‐ schaftliche Beratung . Begutach‐ tungen Energie Kreislauf‐ wirtschaft Biogas‐/ Biomethan Virtuelles Institut Prof. Frank Scholwin & Experten Dienstleistungen zur Systemintegration und in Forschungsprojekten. Netzwerkarbeit. Wissenstransfer. Veröffentlichungen. Langjährige Erfahrungen in Beratung und Forschung. Nationales und internationales multidisziplinäres Netzwerk. 2
Transcript of Bioabfall als Ressource zur lokalen - biogasundenergie.de · Bioabfall als Ressource zur lokalen...
www.biogasundenergie.de
Bioabfall als Ressource zur lokalen Energieversorgung und Schließung von
Stoffkreisläufen Handlungsspielräume für Kommunen zur Strom‐, Wärme‐ und
Kraftstoffbereitstellung
Frank Scholwin (Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie / Universität Rostock), Rene Zacher (TEN Thüringer Energienetze GmbH , Erfurt)
1.12.2014 Ilmenau
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft und Energie
Wissen‐schaftliche Beratung .
Begutach‐tungen
EnergieKreislauf‐wirtschaft
Biogas‐/ Biomethan
Virtuelles Institut Prof. Frank Scholwin
& ExpertenDienstleistungen zur Systemintegration
und in Forschungsprojekten.
Netzwerkarbeit.
Wissenstransfer.
Veröffentlichungen.
LangjährigeErfahrungen in Beratung und Forschung.
Nationales und internationales multidisziplinäres
Netzwerk.
2
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
Die Transformation des Energiesystems wurde begonnen
Biomasse vielfach in Diskussion
Aber Biomasse ist nach wie vor Träger der Erneuerbaren!
Biomasse ist bietet einzigartige Flexibilität
Vielfache Forderung: Ausbau der Nutzung von Abfällen und Reststoffen
Nutzungspfade Strom (in einem sich verändernden Energiesystem), Wärme und Kraftstoff sind möglich
Regionale Nutzung ist vielversprechend und leistet größten Beitrag zur Energiewende
Ausbau der erneuerbaren Energien – Pfeiler der Energiewende
Page 3
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
25,3 % Erneuerbare an der Strombereitstellung 2013
Page 4
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
9 % Erneuerbare an der Wärmebereitstellung 2013
Page 5
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
5,3 % Erneuerbare an der Kraftstoffbereitstellung 2013
Page 6
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
Bioenergie – Beitrag 2013
7Datenquelle: BMWi 2014
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
Politische Zielstellungen in Deutschland
8
Anteil Erneuerbarer Energien am Energieverbrauch 1998-2013 und Ziele 2020
Datenquelle: BMWi 2014
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
Nutzungswege von Biogas
9
Quelle: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. Gülzow, http://www. http://biogas.fnr.de/biogas-nutzung/, 13.06.2014
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
Charakteristik der Biogasbereitstellung
10
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
Biogasnutzung: Beispiel gekoppelte Strom- und Wärmebereitstellung
11
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
Biogasnutzung: Wärmebereitstellung
12
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
Biogasnutzung: Kraftstoffbereitstellung
13
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
Besitzer von Abfällen
Verwerter/Entsorger von Abfällen
Nährstoffsenke
Netzwerker (Abfall, Biomasse, Energiebedarf und ‐bereitstellung…)
Rolle der Kommunen
Page 14
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
Bioabfall: Vielfältige Ressource!
2010: 8,8 Mio. t/a getrennt erfasste Bio‐ und Grünabfälle in Deutschland
im Hausmüll: ca. 4,6 Mio. t/a Bio‐ und Grünabfälle
erschließbar: ca. 2 Mio. t/a Bio‐ und Grünabfälle zzgl. Landschaftspflege etc.
Praxis in Biogasanlagen: < 2 Mio. t Bio‐ und Grünabfälle
Page 15
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
Anteil Organischer Abfälle im Restmüll in Abhängigkeit von der Siedlungsstruktur (Frühjahrssortierung)
Getrennterfassung in Deutschland
Untersuchungs‐gruppe
unverpackter Küchenabfall
verpackter Küchenabfall Gartenabfall andere
Organik Summe
[% FM] [% FM] [% FM] [% FM] [% FM]
Kleines Dorf 28.9 3,6 6,1 0,9 39,5
Dorf 28,4 6,6 2,4 2,7 40,0
Kleinstadt 37,2 4,5 2,6 0,8 45,1
Stadtrand 38,3 5,0 5,0 2,7 51,0
City 22,5 5,9 13,9 5,3 47,6
Mittelwert 31,1 5,1 6,0 2,5 44,6
Quelle: Schüch, Universität Rostock, 2009
Page 16
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
Energieversorger
Energieverbraucher
Netzwerker (Energiebedarf und ‐bereitstellung…)
Politische Ziele (CO2‐Reduzierung, Erfüllung der Bundes‐ und Landeszielstellungen EE, Autarkieziele…)
Rolle der Kommunen
Page 17
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
Kommune: Teil des Energie‐ und Stoffstromsystems
Page 18
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
Charakteristik des Energiebedarfes (Beispiel Strom)
19
Produktion Solar + WindStandardlastprofil
MWel
0 6 12 Stunden 24
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
Ausschreibungsmodalitäten der Bioabfälle zur Behandlung durch die zuständigen Körperschaften; Unkenntnis von Optimierungsoptionen
Noch nicht abgeschriebene Anlagenteile in der Kompostierung
Geringe Jahresmengen, für die nur begrenzt Technologien verfügbar sind
Genehmigungsrechtliche Voraussetzungen für den Umbau einer Bestandsanlage
Rechtliche Regelungen im Abfallrecht wie auch im Energierecht (z.B. 150 Tage Abdeckung von Gärrestlagern nach EEG; tierische Fette bei der Nutzung als Kraftstoff)
Nichtausweitung der getrennten Bioabfallsammlung
Interkommunale Zusammenarbeit
Maßnahmen zur Erhöhung von Sammelqualität und –quantität
Unkenntnis des lokalen Energiesystems
Reale ökonomische Grenzen
Häufig sind die Hürden nicht ökonomischer Natur!
Potenzialerschließung – relevante Hürden
Page 20
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
Die Ressource Bioabfall kann deutlich besser genutzt werden als heute üblich
Lokale Kreisläufe bieten erhebliche Aktivitätspotenziale für Kommunen
Gesamtkonzepte sind sehr bedeutend
Beitrag zur Energiewende:
Systembedarf flexible KWK
Beitrag erneuerbare KWK
Dezentrale Energiebereitstellung (verlustarm)
Beitrag zur Zielerfüllung lokaler Ziele erneuerbarer Energien und Klimaschutz
Umsetzung der Forderungen des KrWAbfG – hochwertige Nutzung und
Bioabfallerfassung
Zwischenfazit
21
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
1 Bioabfallbehandlung und Potenziale in Thüringen• Sammlung und Aufkommen• Potenziale und Ausblick
2 Stadtgebiet Gera Geraer Umweltdienste GmbH (GUD)• Ausgangssituation • Bioabfallaufkommen
3 Umsetzungskonzepte • Biogas‐Verfahren• Anlagenmodelle und Preise• Nutzungsvarianten für Biogas
4 Wirtschaftlichkeit• Erlöse, Kosten und Gewinn
5 Ergebnisse6 Ausblick
Agenda Teil 2
22
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
1 Bioabfallbehandlung und Potenziale in Thüringen
Sammlungerfolgt durch öffentliche rechtliche Entsorger
7/14 tägige Abfuhr der getrennten Sammlung / „Biotonne“
2012 62% (1,39 Mio.) thür. Bürger angeschlossen
etwa 50…60% nutzen die „Biotonne“ tatsächlich
13 von 20 örE bieten getrennte Bioabfallsammlung an
Bildung von Abfallwirtschaftszweckverbänden
2011 48 kg/E*a in Thür. (mit „Biotonnen“ Anschluss)
2011 52 kg/E*a in D (mit „Biotonnen“ Anschluss)
Seit 6/2012 neues KrWAbfG
• ab 1/2015 getrennte Sammlung Pflicht
• größer 1/3 Organik‐Anteil im Restabfall
• „wirtschaftlich zumutbar“
Page 23
Quelle: Ecoprog GmbH
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
1 Bioabfallbehandlung und Potenziale in Thüringen
Aufkommengetrennt gesammeltes Bioabfallaufkommen gestiegen
2011 66.500 t erfasst Ø 30 kg/E*a für ländliches Thür.
2011 ländliches D Ø 38,1 kg/E*a
Kyffhäuser Kreis 87 kg/E*a
LK Nordhausen 60 kg/E*a
Stadt Jena 117 kg/E*a
Behandlung54 Kompostierungsanlagen (2010)
197.897 t an Bioabfall behandelt
Überkapazität nutzen andere Bundesländern geringer Behandlungspreis
2 Biogasanlagen für getrennt erfasste Bioabfälle in Thüringen
verwerten ca. 20.000 t/a & besitzen eine Leistung von 1.710 kWel
Page 24
Quelle:wochenblatt.ch
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
1 Bioabfallbehandlung und Potenziale in Thüringen
Potenziale an Bioabfall und BiogasMaßnahmen:
• Anschluss aller LK in Thüringen an die getrennte Bioabfallsammlung
• alle erfassten Bioabfälle in Thüringen in kombinierte Anlagen
• Effizienzsteigerung bei der getrennten Sammlung
ländliche Gebiete laut Studien BGK e.V. 66,9 kg/E*a erreichbar
56.400 t/E*a + 35.720 t/E*a + 66.500 t/E*a = ca. 159.000 t/a 72 kg/E*a
Tech. Potenzial gesamt : 0,8* 290.000 t/a = 232.000 t/a
Biogas und Energie aus Thüringer Bioabfall:
Brennwert: 5‐7 kWh/Nm³ 9,7…10,83 kWh/Nm³
Bioabfall: spez. Gasertrag 80…140 m³/t
Je nach Verfahren: Stromertrag: 180…280 kWhel/t
Wärmeertrag: 150…320 kWhth/t
Biogas: 25,51 Mio. Nm³, Strom: 53,6 Mio. kWhel , Wärme: 54,5 Mio. kWhth
Page 25
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
1. Bioabfallbehandlung und Potenziale in Thüringen
Ausblickdurch beschlossene rechtlich‐verbindliche Forderungen (KrWAbfG) Erhöhung der Anschlussquote ab 2015
übrige Landkreise in der Pflicht getrennte Sammlung einzuführen/auszubauen
örE müssen mehr „Anreize“ bei den Bürgern schaffen
ResultatRestmüllpotentiale werden erschlossen und wichtige Nährstoffe gehen nicht in MVA verloren
getrennt erfasste Bioabfälle könnten in kombinierte Anlagen aus Vergärung mit anschließender Kompostierung gelangen und energetisch/stofflich genutzt werden
einige wenige SW/ EnV/ AZW / Entsorger haben das Potenzial der getrennt erfasste Bioabfälle zur lokalen Energieerzeugung erkannt!!!!
Page 26
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
2. Stadtgebiet in Thüringen
AusgangssituationThüringer Entsorger betreibt Recyclinganlage mit Kompostierung &
Deponiegas mit 250 m³/h 500kWel zur Stromeinspeisung
Probenentnahme Bioabfall: 60%Methan, ca. 93…138 Nm³/t
Abfallaufkommen
lokal 63,3 kg/E*a
Page 27
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
2. Stadtgebiet in Thüringen
Getrennt gesammeltes Bioabfallaufkommen
Page 28
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
3. Umsetzungskonzepte
Biogasanlage mit 10.000….15.000 t/a an Bio‐ und Grünabfall
Umsetzungskonzepte gliedern sich in
1. Aufbereitung
2. Biogasverfahren
3. Biogasnutzung & Nachbehandlung
Biogasverfahren
Anbieter 1 3,87 Mio. € mit Aufbereitungsanlage + BHKW
Anbieter 2 3,85 Mio. € mit BHKW, ohne Aufbereitungsanlage + 0,75 Mio.€
Anbieter 3 3,45 Mio. € mit BHKW, ohne Aufbereitungsanlage + 0,75 Mio.€
Biogasnutzung
Tankstelle 212.000 € Gaseinspeisung mit Trasse 460.000 €
BHKW (500kWel) 600.000 € DWW 700.000 €
Nahwärmekonzept 630.000 € ORC‐Anlage 330.000 €
Page 29
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
3. Umsetzungskonzepte
ARCHEA Konzept
Aufbereitung: Druckstrangpresse
Verfahren: Pfropfenstrom
Nachbehandlung: Separator mit Mietenkompostierung
Page 30
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
3. Umsetzungskonzepte
mechanische Aufbereitungsanlage
GICON‐Verfahren
BIOFerm‐Verfahren
Page 31
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
3. Umsetzungskonzepte
Page 32
Erdgas Zündstrahl BHKW
Erdgastankstelle für Kraftfahrzeuge in Sigmaringen, BW Nahwärmenetz
Quelle: http://www.umsicht.fraunhofer.de/de/presse‐medien/pressefotos.htmltQuelle: SCHNELL‐motor.de
Quelle: CEEQUAL
Quelle: Erdgastankstelle für Kraftfahrzeuge in Sigmaringen, Baden‐Württemberg
ORC‐Anlage
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
4. Wirtschaftlichkeit
lk
Page 33
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
4. Wirtschaftlichkeit
lk
Page 34
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
5. Bewertung
lk
Page 35
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
5. Bewertung
Stromeinspeisung gute Nutzungsmöglichkeit
in Verbindung mit ORC‐Anlage würde der Erlös deutlich steigen
Hohe Investitionen bei allen anderen Nutzungskonzepten
Gastankstelle beste Variante für die Zukunft
Page 36
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
6. Ausblick
Getrennte Sammlung weiter ausbauen
Integration von Vergärungsanlagen in bestehende Kompostierung vorantreiben
ungenutzte Potentiale für Energiegewinnung nutzbar machen
Beispiele zeigen das es wirtschaftlich und technisch umsetzbar ist
Energetische und stoffliche Nutzung optimale Lösung für die Zukunft
Biogas aus kommunal organischen Reststoffen auch zukünftig ein vielseitig nutzbarer Energieträger
Page 37
© 2014 Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie, Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin www.biogasundenergie.de
Prof. Dr.‐Ing. Frank Scholwin
Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie
www.biogasundenergie.de
Henßstraße 9, D‐99423 Weimar
Tel +49 (0)3643 ‐ 7 40 23 64
Mobil +49 (0)177 ‐ 2 88 56 23
Fax +49 (0)3643 ‐ 7 40 23 63
Biogas – Schlüsseltechnologie für Stoff‐und Energiekreisläufe
38
Mehr zur Biogasaufbereitung:
2nd International Conference on
Renewable Energy Gas Technology
7‐8 May 2015; Barcelona, Spain
www.regatec.org
Partner network biogas:Inter Baltic Biogas Arena IBBA
www.ibba.se
