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

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

Online-Anwendungenz.B. Wirtschaftlichkeitsrechner Biogashttp://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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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 Stahlfermenterim 40-Fuß-Container,ggf. Zweikammer-system

Up-Down-Reflowoder Cross-Flow-Verfahren, 2-stufigeBetriebsweise, Umwälzungdurch Pumpe

Garagenfermenter,Perkolatbehälter,ggf. Hygienisierung

häufig Umwälzung,Beregnungsdüsenoder Gaseinleitung inFermenter anstelleeines Rührwerks

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

liegende Fermenter,Pfropfenstrom-fermenter

Kunststoffröhren ininnen beschichtetemStahlfermenter

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

Substrate/Substratmischung

Gülle, Mist, NawaRo,Bioabfälle

vorwiegend für Gülleoptimiert, geringeNawaRo-Anteile

flüssige oder vorgegoreneSubstrate(ggf. zerkleinert)

NawaRo, Mist, Bioabfälle, keine Gülleeinsetzbar

meist auch schwierigeSubstrate, wie Gras,vergärbar

Investitionsbedarf40 kWel75 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 zustellen

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 €

Gesamtinvestition550.000 – 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 82SubstrateRindergülle, mit Futterresten, 10% TM t/a 3300 2400 1900Rindermist, 25% TM t/a 0 2000 0Geflügelmist, 40% TM t/a 0 0 1500Maissilage, 35% TM t/a 800 0 0Gesamtinvest € 631.422 643.537 643.315spez. Invest €/kWel 8.420 8.583 7.833

Leistungs-/Kostenart EinheitEingespeiste Strommenge kWh/a 599.933 599.847 656.993Vergütung für eingespeisten Strom (EEG) ct/kWh 23,29 23,29 13,46Stromverkauf €/a 139.724 139.704 88.431Extern verkaufte Wärmemenge % 20 20 20Wärmeverkauf (bei 2 ct/kWh) €/a 2.322 2.322 2.537Summe Leistungen 142.046 142.026 90.968

Variable Kosten (Anlage und mobile Technik)Substrate €/a 28.727 0 0Betriebsstoffe €/a 24.720 25.404 26.136Wartung und Reparaturen €/a 22.243 22.291 23.549Sonstiges (Labor, Büro etc.) €/a 804 575 581Summe variable Kosten €/a 76.494 48.270 50.266Fixe Kosten (Anlage und mobile Technik)Abschreibung €/a 57.487 58.933 61.143Zinskosten €/a 13.047 13.250 13.207Versicherung €/a 3.157 3.218 3.217Lohnkosten €/a 9.570 9.570 9.868Gemeinkosten €/a 375 375 411Summe Fixe Kosten €/a 83.636 85.345 87.845Summe Kosten 160.130 133.615 138.112Kalkulatorischer Gewinnbeitrag €/a -18.084 8.411 -47.143Stromerzeugungskosten ct/kWh 26,69 22,27 21,02Sensitivitätsbetrachtungen Reduktion des Invest um 5% €/a -14.399 12.181 -43.265Reduktion des Invest um 10% €/a -10.715 15.951 -39.387Reduktion des Invest um 25% €/a 339 27.261 -27.752

Substrateinsatz80% Gülle

20% NawaRo55% Gülle 45 % Mist

55% Gülle 45% Geflügelmist

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BioEnergy Farm 2 – Service

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Mit dem Online-Schnelltests erhalten Sie eine erste Einschätzung darüber, ob eine Biogas-Kleinanlage auf ihrem Hof wirtschaftlich realisierbar ist: http://www.bioenergyfarm.eu/de/online-scan/

Anschließend unterstützen wir Landwirte dabei, die Wirtschaftlichkeit einer solchen Kleinanlage für den eigenen Betrieb zu prüfen. Sprechen Sie dafür die IBBK Fachgruppe Biogas an:T: +49 (0)7954-926203E: info@biogas-zentrum.de

Referenzanlagen & Beratung

• Bei der Realisierung eines eigenen Biogas-Projekts ist es immer von Vorteil bestehende Anlagen in einem vergleichbaren Umfeld zu besichtigen

• So kann sich der Landwirt über technische, betriebswirtschaftliche und organisatorische Abläufe bei einer Klein-Biogasanlage informieren, sich mit Details bei der (je nach Anlagenhersteller unterschiedlichen) Realisierung vertraut machen und im Austausch mit den Betreibern von deren Erfahrungen profitieren

• Deshalb ist es sehr hilfreich, bereits zu Beginn des Projektes mit anderen Biogas-Landwirten, Biogasberatern oder Anlagenbauern in Kontakt zu treten

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Weitere Aspekte sind u.a.…

Standortwahl

Projektfinanzierung und -förderung

Frühzeitiger Kontakt mit Kommune und Genehmigungsbehörden, Landw.-/ Biogas-Beratung für die Feinplanung etc.

Akzeptanz verbessern (frühzeitig Anwohner informieren) und u.a. offene Kommunikationsatmosphäre schaffen

und vieles mehr…

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Handbuch zum Vortrag

Erstellt vom KTBL im Projekt BioEnergy Farm 2

Handbuch für Landwirten, die sich für die Verwendung der Hof-basierten Biomasse zur Biogasherstellung interessieren

Im Fokus der Schrift stehen 75 kW-Biogasanlagen

Es werden die wesentlichen Schritte zur Entwicklung eines Biogasprojekts, beginnend mit der Projektidee, über die Erstellung eines Businessplans bis hin zum letzten notwendigen Schritt für den Anlagenbetrieb, in Kürze beschrieben

Kostenlos erhältlich unter:http://www.bioenergyfarm.eu/de/herunterladen/

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (KTBL)Team Energie, Emissionen und Klimaschutz

Mark PatersonTel.: 06151 / 7001-234

Mail: m.paterson@ktbl.de

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www.bioenergyfarm.eu #bioenergyfarm