New Projektplanung einer Biogasanlage Was ist zu beachten? 2020. 10. 1.¢  Was ist zu...

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    Projektplanung einer Biogasanlage Was ist zu beachten?

    Mark Paterson, KTBL

    BioEnergy Farm 2 Infotag Güllekleinanlagen

    29. Juni 2016 - MR Crailsheim

    Vorstellung des KTBL

    KTBL steht für “Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.V.“

     Non-Profit Organisation  Sitz in Darmstadt  60 Mitarbeiter  Institutionelle gefördert durch das

    Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)

     Auftrag des KTBL: Technologietransfer für den landwirtschaftlichen Bereich

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    Zielgruppen und Kernaufgaben des KTBL

    Zielgruppen  Politik und Verwaltung, Wissenschaft, Beratung und Praxis,

    Sachverständige und Gutachter, Ausbildung und Lehre

    Kernaufgaben  Kalkulationsdaten erheben und aufbereiten  Stand der Technik beschreiben  Neue Verfahren bewerten  Gesprächsplattform bieten  Zuarbeit für Politik und Verwaltung  FuE-Vorhaben initiieren und koordinieren  Mitwirken an nationalen und internationalen Regelwerken

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    Dieses Vorgehen wird

    in Gremien mit 400 Ehrenamtlichen

    abgestimmt

    Informationsangebote – Beispiel Biogas

    Konferenzen und Workshops z.B. FNR/KTBL-Kongress „Biogas in der Landwirtschaft – Stand und Perspektiven“

    Veröffentlichungen z.B. „Faustzahlen Biogas“ (2013) oder „Schwachstellen an Biogasanlagen verstehen und vermeiden“ (2009)

    Online-Anwendungen z.B. Wirtschaftlichkeitsrechner Biogas http://daten.ktbl.de/biogas/startseite.do#start

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    Rahmenbedingungen

     Für den wirtschaftlichen Einsatz von Gülle (zusammen mit Reststoffen) brauchen Kleinbiogasanlagen möglichst geringe Investitionskosten (bei Einhaltung der Qualitätsstandards) und müssen robust sein um mit wenig Aufwand betrieben werden zu können

     Aspekte wie der Tierbestand, die betriebliche Situation, die Integration in bestehende Hoftechnik und die Gülle-Verfügbarkeiten sind bei der Planung zu betrachten

     Entscheidend für eine erfolgreiche Realisierung eines Biogasprojekts sind unter anderem – eine (praxisnahe) langfristige Perspektive – eine gute Organisation und – technische Voraussetzungen

     Um sicher zu stellen, dass die Biogasanlage langfristig profitabel ist, muss das Projekt gut geplant werden

    Rahmenbedingungen (2)

     Gülle hat eine niedrige Energiedichte (hohe Wassergehalt und niedriger spezifische Gasertrag) – rel. große Volumina nötig – zu teuer für bestimmte Transportwege

     Der Wärmeverbrauch der Anlage kann im Winterbetrieb kritisch werden (ein möglicher Wärmeüberschuss kann jedoch teure Energieträger ersetzen)

     Der derzeitigen Vergütung von 23,29 ct/kWhel (Mitte 2016) stehen Stromproduktionskosten von 21 bis 31 ct/kWhel entgegen

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    Bi ld

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    Planung & Bau: Was ist zu beachten?

     Bioenergieprojekte erfordern einen nicht unerheblichen Investitionsaufwand und strukturelle Maßnahmen auf dem landwirtschaftlichen Betrieb

     Es ist wichtig, frühzeitig, noch vor der Prüfung der technischen Machbarkeit, das Biomassepotenzial und die ökonomische Machbarkeit zu prüfen

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    Anlagenrealisierung

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    Realisierung einer Biogas-Kleinanlage

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    Biomasse-Potenzial

    Folgende Punkte sind für die Substratverfügbarkeit relevant: • welche Art von Substraten (z. B. Gülle, Festmist, Kleegras, Energiepflanzen,

    Rückstände aus der landwirtschaftlichen Produktion (z. B. Kartoffelschalen)) • sind langfristig am Hof verfügbar? • gibt es mittelfristige/langfristige Pläne für den Hof, die den Substratanfall

    betreffen? • ist das betriebseigene Substrataufkommen auch langfristig ausreichend für den

    Betrieb einer Biogasanlage? • gibt es Substratquellen in der Nähe (z. B. Gülle vom Nachbarbetrieb), die

    regelmäßig Biomasse für die Biogasanlage bereitstellen könnten? • mit welcher Perspektive und zu welchen Kosten? • ist eine Vorbehandlung für einige Biomassen nötig? • ist die Nutzung dieser Substrate angesichts der Kosten für Transport oder

    Vorbehandlungen (z. B. eine vorgeschriebene Hygenisierung) lohnend? • sind die Substrate für die anaerobe Vergärung geeignet? • wie viele Tonnen stehen jährlich zur Verfügung und wann? • welcher Biogasertrag lässt sich aus dem ermittelten Substratmix abschätzen?

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    Wahl des Verfahrens

    • Das Substratpotential des landwirtschaftlichen Betriebs und das daraus resultierende Biogaspotenzial sind für die Dimensionierung und Auslegung der Biogasanlage und der Abschätzung der produzierbaren Energiemenge entscheidend

    • Es gibt zahlreiche Verfahren zur Erzeugung von Biogas, viele verschiedene Konzepte für Klein-Biogasanlagen sind auf dem Markt

    • Es ist daher zu beachten, dass die professionelle Eignungsprüfung des Verfahrens und der Kapazität der Anlage immer auf einer Fall-zu-Fall- Basis erfolgen muss

    – dem Trockensubstanzgehalt des Substrats (Nassvergärung oder Feststoff- Fermentation)

    – der Art der Fütterung (Anlage läuft kontinuierlich, quasi-kontinuierlich oder diskontinuierlich (Batch))

    – dem Fermenterkonzept (Anlage mit Rührkessel, Kompaktanlage, Turmsystem/Hochfermenter)

    – der Prozesstemperatur (mesophiler oder thermophiler Betrieb)

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    Output des Konzeptes

    Welche Zielsetzung soll das Projekt: • welche Energieart(en) (Strom und Wärme, Wärme oder Biomethan) sollen

    produziert werden? • ist die Energieproduktion nur zu Deckung des Energieeigenverbrauchs des

    Betriebs gedacht? • wie soll die Energie verkauft werden? • wird es genug überschüssige Wärme aus der Kleinbiogasanlage geben, um eine

    Lieferung an externe Wärme-Kunden zu gewährleisten? • gibt es nah beim Hof potenzielle Abnehmer für die Wärme? • muss ich in ein lokales Verteilungsnetz (Nahwärme, Gas) investieren? • wie viel Wärme muss pro Monat geliefert werden und kann die Anlage das über

    den kompletten Jahresverlauf leisten? • wie viel Gärprodukt wird anfallen? • welche Möglichkeiten der Gärproduktnutzung /-vermarkung sind für mich sinnvoll? • wird die Gärproduktvermarktung eine zusätzliche Einnahme- oder Kostenposition

    sein?

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    Ökonomie

    • Anhand der verfügbaren Biomasse (Bereitstellungskosten) und der Anlagendimensionierung, kann die Höhe der notwendigen Investition ermittelt werden

    • Für die Anlagenrealisierung sind auch die technischen und arbeitswirtschaftlichen Einbindungen in den Betriebsablauf zu bedenken und auch unter wirtschaftlichen Aspekten zu prüfen

    • Die Kombination aus Biogasproduktion und Tierhaltung ergibt eindeutige Synergien im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit und oft auch in Bezug auf die Arbeitswirtschaft

    • Es ist wichtig, dass die Größe der Biogasanlage und damit auch der Arbeitsaufwand für den Anlagenbetrieb zum bestehenden landwirtschaftlichen Betrieb passen

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    (Investitions-)Übersicht von Kleinanlagen

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    Rührkessel (konti. betrieben)

    Kompaktanlagen Festbettfermenter Feststoffvergärung Sonstige Verfahren

    Verfahrens- beschreibung

    häufig stehender Betonrundbehälter (ggf. Ringin- Ring) mit Rührwerk

    liegender Edelstahl oder Stahlfermenter im 40-Fuß-Container, ggf. Zweikammer-system

    Up-Down-Reflow oder Cross-Flow- Verfahren, 2-stufige Betriebsweise, Umwälzung durch Pumpe

    Garagenfermenter, Perkolatbehälter, ggf. Hygienisierung

    häufig Umwälzung, Beregnungsdüsen oder Gaseinleitung in Fermenter anstelle eines Rührwerks

    Varianten Standardfermenter, Hochfermenter, Ring-in- Ring-System

    liegende Fermenter, Pfropfenstrom-fermenter

    Kunststoffröhren in innen beschichtetem Stahlfermenter

    Garagenverfahren Kombination Trocken- und Nassvergärung, Thermo-Gas-Lift- Verfahren, Sauter

    Substrate/ Substratmischung

    Gülle, Mist, NawaRo, Bioabfälle

    vorwiegend für Gülle optimiert, geringe NawaRo-Anteile

    flüssige oder vorgegorene Substrate (ggf. zerkleinert)

    NawaRo, Mist, Bioabfälle, keine Gülle einsetzbar

    meist auch schwierige Substrate, wie Gras, vergärbar

    Investitionsbedarf 40 kWel 75 kWel

    280.000 € (30kWel) 350.000–600.000 € 150.000–470,000 €

    >300.000 € 400.000–550.000 €

    240.000 € 400.000 €

    >240.000 €

    I. d. R. bauseits zu stellen

    Vorgrube, Gärrestlager, Fundament für Container, Baustelleneinrichtung, Genehmigungen, Netzanschluss, Erdarbeiten, Fundamente, Nebenarbeiten, Drainage, Grundstückserschließung, Fahrsilo, Trafostation, Notfackel, Kranstellung, Gutachten, Montagehelfer usw. – Summe zwischen 50.000 – 250.000 €

    Gesamtinvestition 550.000 – 850.000 € (75 kWel)

    Quelle: Faustzahlen Biogas (KTBL, 2013), Bilder: NovaTech GmbH, agriKomp GmbH, Bebra Biogas GmbH, mineralit GmbH, BIO4GAS EXPRESS GMBH

    Ökonomie- Beispiel (Kosten & Erlöse)

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    installierte Leistung kWel 75 75 82 Substrate Rindergülle, mit Futterresten, 10% TM t/a 3300 2400 1900 Rindermist, 25% TM t/a 0