Ökonomische Bewertung der Biogaserzeugung aus Landschaftspflegeaufwuchs am Beispiel des...

Ökonomische Bewertung der Biogaserzeugung aus Landschaftspflegeaufwuchs am Beispiel des Nationalparks Unteres Odertal

Referentin: Yulia BlokhinaLeibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V. (ATB)Humboldt-Universität zu Berlin

Naturschutztag in Brandenburg an der Havel07. November 2009

Was ist Biogas?

Entsteht beim Abbau organischer Substanz durch Bakterien Gasgemisch aus Methan (50-75%), Kohlendioxid (25-50%),

Sauerstoff, Stickstoff, Schwefelwasserstoff und Spurengasen Energieträger ist Methan Mögliche Nutzung – gekoppelte Produktion von Strom und Wärme,

Aufbereitung auf Erdgasqualität, direkte Verbrennung für Heizzwecke/Kochen

Substrate: Gülle, Festmist, nachwachsende Rohstoffe, Abfälle der Lebensmittelindustrie, Pflanzenreste, Bioabfälle, Speisereste u.a.

Jahresverlauf der Biogas- und Methanausbeute sowie Methanerträge von Landschaftspflegeaufwuchs

Parameter Einheit Jun Jul Aug Sep Okt Nov

Biogasausbeute m3N/t oTS 501 479 457 436 414 395

Methanausbeute

m3N/t oTS 263 252 239 228 215 204

Methanertrag m3N/(ha·a) 1062 1268 1370 1379 1301 1127

Bestimmende Faktoren – Gehalt an Eiweiß, Fett, Zucker; Rohfaser

Biogas- und Methanausbeute sowie Methanerträge verschiedener Substrate

SubstratBiogasausbeute,

m3N/t oTS

Methanausbeute,m3

N/t oTSMethanertrag,

m3N/(ha·a)

Landschafts-pflegeaufwuchs

395-501 204-263 1.062-1.379

Mais 680-1.050 350-415 9.000-12.500

Roggen 530-730 240-270 3.400

Grünland intensiv 700-900 140-360 2.750-3.200

Grünland extensiv 358-480 179-216 650-1.000

Rindergülle 258-410 155-246 -

Biogaserzeugung aus Landschaftspflegeaufwuchs

Eine interessante Verwertungsmöglichkeit für Landschaftspflegegut

Biogaserzeugung aus Landschaftspflegeaufwuchs ist möglich,

aber Niedrige Biogas- und MethanerträgeHohe Inhomogenität des MaterialsErschwerte Ernte bei späten SchnittzeitspannenSchwierigkeiten bei der Silierung

daher Kofermentation mit anderen Substraten

Gegründet im Jahr 1995 Fläche 10.500 ha Natura 2000-Gebiet Schutzzone I (50,1% der

Fläche) – keine wirtschaftliche Nutzung

Schutzzone II (49,9% der Fläche) – beschränkte wirtschaftliche Nutzung, davon Schwerpunkt- und Entwicklungsräume 15% oder 765 ha

Aufgabenstellung

Wirtschaftlichkeitsanalyse der Anlagen, die Landschaftspflegeaufwuchs als Kosubstrat für die Biogaserzeugung verwerten Vier verschiedene Varianten der Biogasproduktion Bereitstellungskosten des Landschaftspflegeaufwuchses für

jede Biogasanlage bzw. Erntezeitspanne

Bereitstellungskosten von Landschaftspflegeaufwuchs

Grundlage für die Berechnungen – Datensammlung des KTBL 06/07

Bereitstellungskosten

Verfahrenskosten(Ernte, Konservierung,

Einbringung)

zusätzliche Kosten(Melasse, Pacht u.a.)

Maschinenkosten(feste + variable)

Lohnkosten

Jährliche Kosten der Biogasanlagen

Kapitalkosten Nutzungsdauer (7-20 Jahre) Kostenanteile (50:20:30; 60:40; 50:50) Zinssatz 6%

Versicherungskosten 1% der Gesamtinvestition Reparatur/Wartung 4% (Biogasanlage), 2% (Nahwärme- leitung),

1% (Biogasnetz) Lohnkosten 16,19 €/h, Arbeitszeitbedarf nach FNR Strom (Zukauf) 0,20 €/kWh, 7% Eigenenergiebedarf Substratkosten Bereitstellungskosten * Substratmenge Gärrestausbringung 3 €/t (ohne Gülle) Zündöl (bis 200 kWel) 0,65 €/l bzw. 0,60 €/l (wenn >20.000 l/a)

Jährliche Erlöse der Biogasanlagen

Vergütung bis 150 kWel bis 500 kWel bis 5 MWel

GrundvergütungNawaRo-BonusKWK-BonusGülle-BonusLandschaftspflege-Bonus

11,677342

9,187312

8,2543--

Technologie-Bonus (bis 5 MWel)

2 ct (innovative Technik, Gasaufbereitung bis 350 m3/h)1 ct (Gasaufbereitung bis 700 m3/h)

Wärmeverkauf 0,04 €/kWhth

Energiepflanzenprämie (Silomais) 45 €/ha Beihilfen für die Bearbeitung der Flächen im Nationalpark 502 €/ha

bzw. 472 €/ha (in Variante IV)

Vergütungssätze nach EEG 2009 [ct/kWh], Inbetriebnahmejahr 2009

Substrateigenschaften

Sicherheitsabschlag für Gasausbeute 15%

Parameter Einheit Landschafts-pflegeaufwuchs Maissilage Rindergülle

TS-Gehalt % 35 30 8

oTS-Gehalt % 89 96 80

Biogasausbeute m3/t oTS 414-501 600 370

Methanausbeute m3/t oTS 215-263 312 204

Bereitstellungskosten €/t 31-39 37 0

Variante I – „konventionelle“ Art (Schema) Vergärung von Gülle:Landschaftspflegeaufwuchs:Mais = 80:10:10 Biogasproduktion und –verwertung an gleichem Standort (5 BGA)

Zündöl

Wirtschaftlichkeit der Biogaserzeugung in Variante IParameter Einheit A B C D EFermentervolumen brutto m3 595 653 1.349 794 1.785elektrische BHKW-Leistung kWel 62 68 142 83 191thermische BHKW-Leistung kWth 86 95 189 111 242gesamte Investitionskosten € 278.144 299.311 520.700 352.190 672.308spezif. Investitionskosten €/kWel 4.180 4.101 3.394 3.915 3.268jährliche Kosten, darunter: €/a 110.163 121.388 228.784 145.882 306.859 Anlagekosten €/a 70.854 76.525 137.091 90.581 177.361 LP-Aufwuchskosten €/a 16.110 19.417 38.308 25.127 58.578 Maiskosten €/a 20.653 22.655 47.615 26.781 63.285 Gärrestausbringung €/a 2.545 2.792 5.769 3.393 7.635jährliche Erlöse €/a 118.489 129.939 273.638 161.070 365.234Gewinn/Verlust €/a 8.326 8.550 44.854 15.188 58.375Gesamtergebnis €/a 135.293Stromgestehungskosten ct/kWhel 20,87 20,98 18,46 20,24 18,14A, B, C, D und E – die betrachteten Milchviehbetriebe


33-40 % der jährlichen Kosten

Variante II – Biogasnetz (Schema) Vergärung von Gülle:Landschaftspflegeaufwuchs:Mais = 80:10:10 Lieferung des erzeugten Biogases mittels Biogasnetz nach Schwedt

A B

D C

E

1

2

1

WärmeStrom

1 Biogasnetz Gesamtlänge 26 km Sicherheitszuschlag 10%

2 Zentrales BHKW

Schwedt

Wirtschaftlichkeit der Biogaserzeugung in Variante II

Parameter Einheit A B C D E

Methanausbeute, Praxis m3/a 118.825 130.332 266.369 156.166 347.534

gelieferte Methanmenge m3/a 866.343

Investitionskosten BGA € 203.610 218.914 367.100 256.354 471.104

jährliche Kosten BGA €/a 82.519 91.444 173.153 110.271 234.548

darunter Anlagekosten €/a 43.210 46.580 81.460 54.970 105.050

jährliche Kosten BGA €/a 691.935A, B, C, D und E – die betrachteten Milchviehbetriebe


Parameter EinheitWärmenutzung

20 % 30 % 50 %

jährliche Kosten BHKW €/a 378.038

jährliche Erlöse (Grundvergütung, NawaRo- und Gülle-Bonus) €/a 667.489

Flächenprämien €/a 127.958

jährliche Erlöse (KWK-Bonus, Wärmeverkauf) €/a 57.525 86.288 143.813

jährliche Erlöse gesamt €/a 852.972 881.735 939.260Gewinn/Verlust BHKW €/a 474.935 503.697 561.222

Gesamtergebnis (BGA+BHKW) €/a -217.000 -188.238 -130.713Stromgestehungskosten ct/kWhel 27,18zentrales BHKW in Schwedt: berechnete elektrische Leistung 462 kWel, thermische Leistung 612 kWth, gesamte Investitionskosten 3.078.082€ (BHKW 473.082€, Biogasnetz 2.605.000€)



20 % 30 % 50 %

jährliche Kosten BHKW €/a 378.038

jährliche Erlöse (Grundvergütung, NawaRo- und Gülle-Bonus) €/a 667.489

Flächenprämien €/a 127.958

jährliche Erlöse (KWK-Bonus, Wärmeverkauf) €/a 57.525 86.288 143.813

jährliche Erlöse gesamt €/a 852.972 881.735 939.260Gewinn/Verlust BHKW €/a 474.935 503.697 561.222

Gesamtergebnis (BGA+BHKW) €/a -217.000 -188.238 -130.713

Stromgestehungskosten ct/kWhel 27,18zentrales BHKW in Schwedt: berechnete elektrische Leistung 462 kWel, thermische Leistung 612 kWth, gesamte Investitionskosten 3.078.082€ (BHKW 473.082€, Biogasnetz 2.605.000€)

Variante III – Einspeisung ins Erdgasnetz (Schema) Vergärung von Gülle:Landschaftspflegeaufwuchs:Mais = 80:10:10 Aufbereitung des Biogases auf Erdgasqualität, BHKW in Schwedt

A B

D C

E

1 2

34

12

WärmeStrom

1 Biogasnetz (15 km)2 Einspeisepunkt3 Ausspeisepunkt4 Zentrales BHKW5 Erdgasnetz

Schwedt

5

5

Wirtschaftlichkeit der Biogaserzeugung in Variante III


Biogasproduktion, Praxis m3/h 25,5 28,0 57,2 33,5 74,7

Biogas zur Aufbereitung m3/h 21,7 23,8 48,6 28,5 63,5

Biogas zur Aufbereitung m3/h 122,5 63,5

Investitionskosten BGA € 203.610 218.914 367.100 256.354 471.104

jährliche Kosten BGA €/a 82.519 91.444 173.153 110.271 234.548

darunter Anlagekosten €/a 43.210 46.580 81.460 54.970 105.050

jährliche Kosten BGA €/a 691.935A, B, C, D und E – die betrachteten Milchviehbetriebe



20 % 30 % 50 %jährliche Kosten BHKW €/a 419.178jährliche Erlöse (Grundvergütung, NawaRo-, Technologie-Bonus) €/a 650.123

Flächenprämien €/a 127.958jährliche Erlöse (KWK-Bonus, Wärmeverkauf) €/a 56.376 84.562 140.937

jährliche Erlöse gesamt €/a 834.456 862.643 919.018Gewinn/Verlust BHKW €/a 415.277 443.465 499.839Gesamtergebnis (BGA+BHKW) €/a -276.658 -248.470 -192.096Stromgestehungskosten ct/kWhel 28,95zentrales BHKW in Schwedt: berechnete elektrische Leistung 453 kWel, thermische Leistung 600 kWth, gesamte Investitionskosten 2.667.284€ (BHKW 464.000€, Biogasnetz 755.000€, Aufbereitung und Einspeisung 1.448.284€)



20 % 30 % 50 %jährliche Kosten BHKW €/a 419.178jährliche Erlöse (Grundvergütung, NawaRo-, Technologie-Bonus) €/a 650.123

Flächenprämien €/a 127.958jährliche Erlöse (KWK-Bonus, Wärmeverkauf) €/a 56.376 84.562 140.937

jährliche Erlöse gesamt €/a 834.456 862.643 919.018Gewinn/Verlust BHKW €/a 415.277 443.465 499.839Gesamtergebnis (BGA+BHKW) €/a -276.658 -248.470 -192.096

Stromgestehungskosten ct/kWhel 28,95zentrales BHKW in Schwedt: berechnete elektrische Leistung 453 kWel, thermische Leistung 600 kWth, gesamte Investitionskosten 2.667.284€ (BHKW 464.000€, Biogasnetz 755.000€, Aufbereitung und Einspeisung 1.448.284€)

Variante IV – güllelose Vergärung (Schema) Landschaftspflegeaufwuchs:Mais = 51:49, 10% von Gärrest rezierkuliert Eine Biogasanlage mit drei Fermentern nahe Schwedt

WärmeStrom

1

3

4

5

6

2

2

1 Futtersilo2 Fermenter3 Gasspeicher4 BHKW5 Gärrestlager6 Ackerfläche3 Stück

Wirtschaftlichkeit der Biogaserzeugung in Variante IV

BHKWberechnete elektrische Leistung 942 kWel installierte elektrische Leistung 1018 kWelthermische Leistung 1249 kWth

gesamte Investitionskosten 3.677.153 € (davon Biogasanlage als Ganzes 2.870.153€, Nahwärmeleitung 1 km 807.000€)

spezif. Investitionskosten 2.821 €/kWel (ohne Investitionskosten Nahwärmeleitung)

jährliche Kosten, darunter: 1.734.391 €/a Anlagekosten 712.743 €/a LP-Aufwuchskosten 483.703 €/a Maiskosten 475.753 €/a Gärrestausbringung 62.192 €/aAnteil der Wärmenutzung 20 % 30 % 50 %jährliche Erlöse 1.642.966 €/a 1.701.632 €/a 1.818.966 €/aGewinn/Verlust -91.425 €/a -32.759 €/a 84.575 €/aStromgestehungskosten 19,34 Cent/kWhel






55 % der jährlichen Kosten

Schlussfolgerungen

Biomethanisierung des Landschaftspflegeaufwuchses ist möglich

Niedrige und stark variierende Biogas- und Methanausbeuten

Optimierung des Prozesses der Biogaserzeugung

Ausgleichzahlungen, um den Konkurrenznachteil aufzuheben

EEG-Novelle 2009 - entscheidende Bedeutung für die Weiterentwicklung der Biogasbranche und Chance für Landschaftspflegeaufwuchs auf einen breiteren Einsatz in der Biogasproduktion

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Yulia Blokhina/ATBEmail-Adresse: [email protected]

Substratmengen bei der Biogasproduktion


LP-AufwuchsMaissilageRindergülle

t FM/at FM/at FM/a

4.237516558

4.647566612

9.6031.1471.287

5.649708724

12.7101.5111.710

Parameter Einheit Biogasanlage in Schwedt

LP-AufwuchsMaissilage

t FM/at FM/a

13.38312.858

Varianten I-III

Variante IV

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