Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz aus technischer, wirtschaftlicher und rechtlicher Sicht auf nationaler und internationaler Ebene Wolf Thyssen | 10. Juni.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz aus technischer, wirtschaftlicher und rechtlicher Sicht auf nationaler und internationaler Ebene Wolf Thyssen | 10. Juni."—  Präsentation transkript:

1 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz aus technischer, wirtschaftlicher und rechtlicher Sicht auf nationaler und internationaler Ebene Wolf Thyssen | 10. Juni 2004 Prozess der Energiemarktliberalisierung in der Praxis

2 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 2 / 44 Gliederung [a] Motivation [b] Rechtliche Rahmenbedingungen [c] Aufbereitungstechniken [d] Wirtschaftlichkeit [e] Biogasanlagen in Deutschland [f] Wie machen es die Nachbarn ? [g] Fazit

3 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 3 / 44 [a] Motivation Was ist Biogas ? Entstehung Mehrstufigen Vergärungs- oder Faulungsprozess biogener Substanzen durch die Aktivität von anaeroben Mikroorganismen, d.h. unter Luft bzw. Sauerstoffausschluss. Hydrolyse Säurebildung Essigsäurebildung Methan Zusammensetzung 60 % vol Methan ca. 40 % vol Kohlendioxid bis zu mg/m³ Schwefelwasserstoff Wasserdampf, Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Ammoniak

4 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 4 / 44 [a] Motivation Nutzbares Aufkommen von Biogas in Deutschland Mist & Gülle 80 PJ / a(22 TWh) Biomüll 10 PJ / a (3 TWh) Energiepflanzen 200 PJ / a(55 TWh) insgesamt 290 PJ / a (80 TWh) 25 TWh el 1 m³ Biogas 0,6 l Heizöl 6 kWh

5 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 5 / 44 [a] Motivation Bestandsaufnahmen der Biogasanlagen in Europa Quelle: SGC, 2001

6 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 6 / 44 [a] Motivation Schemazeichnung Quelle: T. Schmalschläger, 2003 A B

7 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 7 / 44 [a] Motivation Nutzung von Biogas Variante A Gewinnung / Erzeugung von Biogas Vorreinigung a) Deckung von Eigenbedarf (BHKW, Fermenter,...) b) Betrieb von kommerziellem BHKW Absatz von Strom & Wärme Variante B Gewinnung/Erzeugung von Biogas Aufbereitung auf Erdgasqualität a) Absatz / Einspeisung ins Erdgasnetz b) Einsatz als Treibstoff für Kraftfahrzeuge

8 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 8 / 44 Gliederung [a] Motivation [b] Rechtliche Rahmenbedingungen [c] Aufbereitungstechniken [d] Wirtschaftlichkeit [e] Biogasanlagen in Deutschland [f] Wie machen es die Nachbarn ? [g] Fazit

9 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 9 / 44 [b] Rechtliche Rahmenbedingungen Abgabe und Vergütung von Biogas in Deutschland gesetzlich bislang nicht explizit geregelt periphere Regelungen in: Erneuerbare-Energien-Gesetz Biomasseverordnung Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz Energiewirtschaftsgesetz EU-Richtlinienentwurf (06/2002): diskriminierungsfreier Zugang für Biogas zum Gasnetz

10 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 10 / 44 [b] Rechtliche Rahmenbedingungen Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)...regelt die Abnahme und Vergütung von Strom aus regenerativen Energiequellen u.a. Biomasse einschließlich Biogas Wärmeäquivalenzregel...Gas ist Biogas, wenn das entnommene Gas an anderer Stelle wärmeäquivalent als Biogas eingespeist wurde höhere Vergütung für Strom aus Biogas mit Erdgasqualität

11 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 11 / 44 [b] Rechtliche Rahmenbedingungen Biomasseverordnung...regelt für das EEG, welche Stoffe als Biomasse gelten, Pflanzen, Pflanzenbestandteile, Abfälle & Nebenprodukte pflanzlicher & tierischer Herkunft aus Land-, Forst- und Fischwirtschaft sowie daraus erzeugtes Gas nicht: Deponie- und Klärgase, Tierkörper welche Verfahren zur Stromerzeugung anwendbar sind und welche Umweltanforderungen dabei einzuhalten sind

12 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 12 / 44 [b] Rechtliche Rahmenbedingungen Energiewirtschaftsgesetz (EnWG)...regelt u.a. technische Anforderungen an die Gasversorgung Verweis auf die technischen Regeln des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches e.V. (DVGW) insbesondere Arbeitsblatt G 260 (Gasbeschaffenheit) Merkblatt G 262 (Nutzung von Deponie-, Klär- und Biogasen)

13 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 13 / 44 [b] Rechtliche Rahmenbedingungen DVGW G Anforderungen an die Erdgasbeschaffenheit Quelle: DVGW G 260 Gruppe LGruppe H Heizwert H S,n [kWh/m³]8, ,1 relative Dichte [ Gas / Luft ] 0, ,75 Wobbe-Index (H S,n / d) [kWh/m³] 10, ,012, ,7 Sauerstoff - trockenes Netz [%] - feuchtes Netz [%] 3 0,5 Gesamtschwefel (nicht odoriert) [mg/m³] (kurzzeitig) Schwefelwasserstoff [mg/m³] (kurzzeitig)

14 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 14 / 44 [b] Rechtliche Rahmenbedingungen CH 4 [% vol ]CO 2 [% vol ]O 2 /N 2 [% vol ]H 2 S [mg/m³] Biogas Rest Erdgas H> 96* keine besondere Festlegung O 2 < 0,5< 5 Erdgas L> 90* DVGW G Biogase Methananteil erhöhen & Schwefelwasserstoff entfernen Methananteil erhöhen & Schwefelwasserstoff entfernen * Mindestmethangehalt nach Aufbereitung zur Gewährleistung des erforderlichen Wobbe-Indexes...Rohgase aus Biogasanlagen sind keine Brenngase im Sinne des DVGW G 260

15 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 15 / 44 [b] Rechtliche Rahmenbedingungen installierte thermische LeistungMindestvergütung < 0,5 MW10,2 ct/kWh th < 1,5 MW7,7 ct/kWh th < 3,0 MW6,6 ct/kWh th > 3,0 MW5,1 ct/kWh th Vergütungsmodell für Biogas Vorschlag des Fachverbandes für Biogas e.V. (2001)

16 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 16 / 44 Gliederung [a] Motivation [b] Rechtliche Rahmenbedingungen [c] Aufbereitungstechniken [d] Wirtschaftlichkeit [e] Biogasanlagen in Deutschland [f] Wie machen es die Nachbarn ? [g] Fazit

17 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 17 / 44 [c] Aufbereitungstechniken a) als Austauschgas Biogas derart aufbereitet und verdichtet, dass es sich bei Brennwert und Wobbe-Index nur marginal vom Erdgas in der Transportleitung unterscheidet. denkbare Varianten der Erdgasnetzeinspeisung b) zur Konditionierung aufbereitetes Biogas enthält noch höhere Anteile an CO 2 sowie weitere Gasbegleitstoffe und ist nicht kompatibel, wird geringfügig beigemischt.

18 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 18 / 44 [c] Aufbereitungstechniken Abscheiden fester/flüssiger Partikel Trocknung Methan-Anreicherung Voraussetzungen für die Einspeisung ins Erdgasnetz Odorierung Entschwefelung

19 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 19 / 44 [c]..Partikelabscheidung / Trocknung Abscheiden fester/flüssiger Partikel Kiestöpfe (Grobfilter, Entwässerung) Patronenfilter (Feinfilter) Leiten des Biogases durch verschiedene Filterstufen Trocknung Kältetrocknung (auch Adsorptions- und Drucktrocknung) Unterschreiten des Taupunkts von Wasser ein- oder zweistufig, abhängig vom Einsatz trockener oder nasser Gasreinigungstechniken

20 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 20 / 44 [c]..Entschwefelung Schwefelgehalt beeinträchtigt Lebensdauer von Leitungen und Verbrauchseinrichtungen hauptsächlich chemische Adsorptionsverfahren gewöhnliches Verfahren in der Landwirtschaft - katalytische Oxidation - Oxidation mit Eisenhydroxid Entschwefelung - biologische Oxidation

21 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 21 / 44 [c]..Entschwefelung Umsetzung von Schwefelwasserstoff zu Schwefel an einem Katalysator 2 H 2 S + O 2 2 S + 2 H 2 O katalytische Oxidation Katalysator Reaktion von Schwefelwasserstoff mit Eisenhydroxid und Sauerstoff zu Schwefel. 2-stufige Reaktion mit den Zwischenprodukten Wasser und Eisen-III-Sulfid. Eisen-III-Sulfid oxidiert mit Sauerstoff zu Schwefel. Oxidation mit Eisenhydroxid

22 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 22 / 44 [c]..Entschwefelung Reaktion von Schwefelwasserstoff mit Sauerstoff zu Schwefel Zuführung von Luft in den Gasraum des Gärbehälters auch extern durch Biofiltration im Rieselbett möglich Reinigungsleistung schlechter als bei chemischen Verfahren Reingaskonzentration max. < 50 ppm biologische Oxidation 2 H 2 S + O 2 2 S + 2 H 2 O

23 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 23 / 44 [c]..Methananreicherung Druckwäsche Methananreicherung / Kohlendioxidabtrennung Druckwechselverfahren (PSA = Pressure Swing Adsorption) Membran-Trennverfahren Gasverflüssigung

24 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 24 / 44 [c]..Methananreicherung Druckwäsche absorptives bzw. nasses Verfahren zur Methananreicherung Prinzip: Ausnutzen der unterschiedlichen Wasserlöslichkeit von CO 2 und Methan > 96 % CH 4 Quelle: Weiland, Peter (2003)

25 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 25 / 44 [c]..Methananreicherung Druckwechselverfahren (PSA) Quelle: Widmer, Ch adsorptives bzw. trockenes Verfahren zur Kohlendioxidabtrennung Prinzip: Adsorption von CO 2 an Molekularsieben auf Kohlenstoffbasis (Aktivkohle) 96 % CH 4

26 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 26 / 44 Gliederung [a] Motivation [b] Rechtliche Rahmenbedingungen [c] Aufbereitungstechniken [d] Wirtschaftlichkeit [e] Biogasanlagen in Deutschland [f] Wie machen es die Nachbarn ? [g] Fazit

27 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 27 / 44 [d] Wirtschaftlichkeit Wirtschaftlichkeit Variante A Gewinnung / Erzeugung von Biogas Vorreinigung a) Deckung von Eigenbedarf (BHKW, Fermenter,...) b) Betrieb von kommerziellem BHKW Absatz von Strom & Wärme Variante B Gewinnung/Erzeugung von Biogas Aufbereitung auf Erdgasqualität a) Absatz / Einspeisung ins Erdgasnetz b) Einsatz als Treibstoff für Kraftfahrzeuge

28 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 28 / 44 [d] Wirtschaftlichkeit Aufbereitungskosten 1 Großvieheinheit (GVE) 1,5 m³ Biogas / Tag 1 Rind 6 Schweine 150 Hühner Alternativen:Vergärung von Energiepflanzen, Biomüll

29 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 29 / 44 [d] Wirtschaftlichkeit Aufbereitungskosten – Kalkulationsbeispiel Variante B Annahmen: Verarbeitungskapazität: 50 m³/h sowie 400 m³/h Aufbereitungsverfahren: Druckwäsche Kühlwasserbedarf: 1 m³/h aus eigenem Brunnen, Einleitung in Kanalisation Strom: Opportunitätskosten für Strom aus Biogas-BHKW bei EEG-Vergütung Auslastung: 8000 h/a

30 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 30 / 44 [d] Wirtschaftlichkeit Aufbereitungskosten – Kalkulationsbeispiel Variante B 50 m³ / h400 m³/h Investitionen , ,00 Personal & Betrieb16.000, ,00/a Strom10.660, ,00/a Wasser29.680, ,00/a Sonstiges1.000, ,00/a Kapitalkosten12.356, ,00/a Betriebskosten69.696, ,00/a spezifische Kosten2,701,40ct/kWh

31 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 31 / 44 [d] Wirtschaftlichkeit Aufbereitungskosten Variante B Bandbreite je nach Kühlwasserbedarfsdeckung (1. Leitungswasser, 2. eigener Brunnen, 3. keine Abwassergebühr) signifikante Einflüsse: Leistungsklasse Kühlwasserbedarfsdeckung

32 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 32 / 44 [d] Wirtschaftlichkeit Gestehungskosten Variante B Investitionskosten Leitung: 50 / m (ländlicher Raum) Kosten für Gebläse, Wartung, etc. geringer als Kapitalkosten Vergleich: GASAG Einsteigertarif: 3,7 ct/kWh (Verbraucherseite) Beschaffungspreis = anlegbarer Preis

33 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 33 / 44 [d] Wirtschaftlichkeit Aufbereitungskosten Variante A BHKW 1 BHKW 2 Leistung el./therm.241 / / 557kW Stromerzeugung 3.264MWh nutzbare Wärme 2.784MWh Investition , ,00/a spezifisch950,00880,00/kWh el Jahreskosten52.400, ,00/a Stromerlöse , ,00/a Wärmeerlöse2,0 ct/kWh :55.680,00/a 2,5 ct/kWh :69.600,00/a 200 m³/h

34 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 34 / 44 [d] Wirtschaftlichkeit Wärmeerlöse Variante A Externe Nutzung von Biogas i.A. günstiger als Aufbereitung und Einspeisung Entfernung BHKW 2 Wärmeerlös bei 2,0 ct / kWh Wärmeerlös bei 2,5 ct / kWh 0,5 km km km km km km km Anlagen mit 400 m³/h auch bei 10 km Entfernung wirtschaftlich

35 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 35 / 44 Gliederung [a] Motivation [b] Rechtliche Rahmenbedingungen [c] Aufbereitungstechniken [d] Wirtschaftlichkeit [e] Biogasanlagen in Deutschland [f] Wie machen es die Nachbarn ? [g] Fazit

36 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 36 / 44 [e] Biogasanlagen in Deutschland aktuell keine Anlage zur Biogaseinspeisung in Betrieb Klärgasaufbereitung Kläranlage Stuttgart 5 Mio. m³ zwischen , H-Qualität, 4 Pf/kWh, lokales GVU Klärgasaufbereitung Kläranlage Mönchengladbach 19,7 Mio. m³ zwischen , L-Qualität, lokales GVU Biogasanlage Schleswig (Versuchsanlage, in Planung) 50 % Gülle/50 % Schlempe, 400 m³/d, H-Qualität Busbetrieb, Tankstellenverkauf, Einspeisung in lokales GVU-Netz

37 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 37 / 44 Gliederung [a] Motivation [b] Rechtliche Rahmenbedingungen [c] Aufbereitungstechniken [d] Wirtschaftlichkeit [e] Biogasanlagen in Deutschland [f] Wie machen es die Nachbarn ? [g] Fazit

38 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 38 / 44 [f] Wie machen es die Nachbarn ? Schweden Biogasaufbereitung und –einspeisung Laholm ursprünglich zur Reduzierung der Bucht-Eutrophierung t Gülle und t Bioabfälle jährlich Aufbereitungskapazität 250 m³/h Entschwefelung, CO 2 -Abtrennung, Addition von Propan Nutzung in BHKW zur Wärmeerzeugung Einspeisung in lokales Gasnetz, wenn Wärmelast absinkt

39 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 39 / 44 [f] Wie machen es die Nachbarn ? Schweden Rahmenbedingungen organischer Deponieabfall besteuert, ab 2005 verboten Erdgasnetz gering ausgebaut Qualität des Mischgases im Netz ausschlaggebend Maximaleinspeisung durch Wobbe-Index gegeben Einspeisung ohne Aufbereitung möglich (Dänemark)

40 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 40 / 44 [f] Wie machen es die Nachbarn ? Schweiz Erdgas Zürich Ende Anlagen mit bis zu t / a Vergärung von biogenen Abfällen & Industrieabwässer Entschwefelung, Gastrocknung, CO 2 -Abtrennung Verwertung in BHKW, Aufbereitung je 50 % geringere Beschränkungen der Biogas-Einspeisung in höhere Druckstufen (Transportnetz)

41 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 41 / 44 [f] Wie machen es die Nachbarn ? Niederlande Deponiegasaufbereitung an 5 Standorten EU-Forschungsprojekt ALTENER Vergärung organischer Abfälle & Klärschlamm Druckwasserwäsche Einspeisung ins öffentliche Gasnetz

42 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 42 / 44 Gliederung [a] Motivation [b] Rechtliche Rahmenbedingungen [c] Aufbereitungstechniken [d] Wirtschaftlichkeit [e] Biogasanlagen in Deutschland [f] Wie machen es die Nachbarn ? [g] Fazit

43 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 43 / 44 [g] Fazit Fazit CO 2 -neutral gesetzliche Grundlagen noch in den Kinderschuhen unwirtschaftlich unter jetzigen Rahmenbedingungen bislang Nutzung in BHKW-Variante vorteilhafter viel Potential, falls Gaseigenschaften nicht am Einspeisepunkt, sondern im Netz maßgeblich sind; wie in anderen europäischen Ländern technisch sehr weit, innovative + funktionierende Systeme

44 Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz 44 / 44 Quellen Quellen bremer energie institut – gutachten, 06/2003 Untersuchung zur Aufbereitung von Biogas zur Erweiterung der Nutzungsmöglichkeiten T. Schmalschläger, 06/2003 Aufbereitung von Biogas und Einspeisung ins Erdgasnetz N. Dichtl, 2002 Technische Voraussetzungen zur Einspeisung von Biogas ins Erdgasnetz BMU, 2003 Basisdaten Biogas Deutschland


Herunterladen ppt "Biogaseinspeisung ins Erdgasnetz aus technischer, wirtschaftlicher und rechtlicher Sicht auf nationaler und internationaler Ebene Wolf Thyssen | 10. Juni."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen