Development of sustainable heat markets for biogas · PDF fileDevelopment of sustainable heat...

Development of sustainable heat markets for biogas plants in Europe

Project No: IEE/11/025

1st Austrian national workshop about heat use from biogas plants

WP6 – Task 6.3

Deliverable D6.7

4 December 2013

BiogasHeat Minutes: National workshop at BIOGAS13

November 2013 2

Acknowledgment: e7 is grateful for joining Biogas13 as a partner. We express our gratitude to ARGE kompost & biogas, especially Dr. Bernhard Stürmer.

Authors: Stefan Amann, e7 Energie Markt Analyse GmbH, Austria Christof Amann, e7 Energie Markt Analyse GmbH, Austria

Contact: Stefan Amanne7 Energie Markt Analyse GmbH, Theresianumgasse 7/1/81040 Vienna T: +43 (1) 90 78 026 – 64F: +43 (1) 90 78 026 - 10M: [email protected]: www.e-sieben.at

Report No. WP 6: D 6.7; public document.

The BiogasHeat project (Development of sustainable heat markets for biogas plants in Europe) is supported by the European Commission in the Intelligent Energy for Europe Programme. The sole responsibility for the content of this document lies with the authors. It does not necessarily reflect the opinion of the European Union. Neither the EACI nor the European Commission is responsible for any use that may be made of the information contained therein. The BiogasHeat project duration is from April 2012 to April 2015 (Contract Number: IEE/11/025).

BiogasHeat website: www.biogasheat.org


November 2013 3

Table of Content

1 The Austrian Biogas Congress____________________________________ 42 Session VII: Heat use and digestate________________________________ 53 Annex ___________________________________________________ 10

3.1. Newsletter _______________________________________________________ 10

3.2. Press release_____________________________________________________ 11

3.3. Biogas13 programme_______________________________________________ 12

3.4. Presentations from Christof Amann, Stefan Amann, Christian Engel and Georg Dersch _______________________________________________________________ 17


November 2013 4

1 The Austrian Biogas Congress

Every year the Austrian Compost & Biogas Association organizes the Austrian Biogas Congress, supported by klima:aktiv, the climate protection initiative of the Ministry of Life. About 500 participants have joined the two-day event, thereof 350 at the first day.

Venue: WIFI St. Pölten, Mariazeller Straße 97, A-3100 St. Pölten.

Date: 4-5 December 2013.

Biogas13 is a unique conference and the biggest biogas business meeting in Austria offering the possibility to meet policy makers, researchers, manufacturers and further stakeholders.The detailed programme can be found in the Annex section. On the first day 7 sessions were available.

Session I: Feedstock Session II: Small Biogas Plants Session III: Biomethane Regions Session IV: FABiogas Session V: Biomethane Session VI: Biogenic Wastes Session VII: Heat use and digestate

On the second day selected topics were presented about following topics:

Economic key figures in biogasLow temperature heat use for electricity productionAccident prevention Efficiency checks of biogas plants

The list of participants is not public available. However, 350 people have joined the congress at the very first day. Participants could freely decide which session they would like to join. Speakers and participants came from following institutions/fields:

Austrian Agency for Health and Food SafetyAustrian Energy AgencyAustrian Ministry of Agriculture Banking Biogas Associations Chamber of Agriculture Chamber of CommerceConsulting Energie-Control Austria Member of Parliament


November 2013 5

Regional energy institutes Universities from Austria, Germany, Denmark, UKUtilities Waste management

2 Session VII: Heat use and digestate

e7 as conference partner

e7 participated the Austrian Biogas Congress as a conference partner and carried out common marketing activities, e.g. distribution of two newsletters, twitter messages and announcement of the congress on the e7 and project webpage. The newsletter can be found in the Annex. The Association especially published a press release concerning energy generation in CHP plants (see Annex).

Duration

The session about heat use was part of the Biogas13 congress, which was a great idea in order to use synergies. The session lasted for 3 hours officially and was hold in German language. However, e7 was involved the whole afternoon from 1 pm until 5 pm, as e7 has chaired the heat use session as well. Adequate preparation and a wrap-up was required.


November 2013 6

Participants

Approximately 80 people by average joined the session. Predominantly participants were biogas plant operators and employees at municipal and regional agencies. This was the aimed and desired target group in order to talk about heat use opportunities of existing biogas plants.

Aim of the session

Aim of the session was the active involvement of biogas plant operators in the discussion about heat use possibilities. In Austria, e7 has focused on potentials of existing biogas plants. About 290 are running at the moment and have a contract with OeMAG. Most of them use heat only partly and heat up the fermenter. Common heat use options are district heating and drying of agricultural commodities, like grains or hay (see pictures below).


November 2013 7

Dissemination material

We have distributed about 50 leaflets about the BigoasHeat project and 50 handbooks in German language. Actually we have not expected 80 participants as our session had to compete with a session about biomethane and a session about biogenic wastes. However, we have referred to the webpage where the handbook can be downloaded. Also we left our contact details in order to send the handbook to interested parties upon request.

Presentations

4 presentations were given during 1.5 hours. Afterwards a very active discussion took place.

Presentation 1: “Wärmevermarktungsstrategien: Verschwenden? Verschenken? Verkaufen? Herausforderungen am Wärmemarkt.“ by Christof Amann, e7 Energie Markt Analyse GmbH.

First, Christof Amann introduced the BiogasHeat project very briefly and presented a general overview on EU framework policies and challenges in the heat market. Afterwards he was talking about seasonal fluctuation of heat demand and the role of agricultural biogas plants. Concluding some strategies and recommendations were given. The audience was rather critical with respect to his comment about “availability of the CHP-bonus”. This led to a very active discussion after the whole session, which was highly appreciated by us. Please see the discussion paragraph very below. The presentation can be found in the Annex.

Presentation 2: “Europäische Beispiele zur Nutzung der Abwärme von Biogasanlagen in einem integrierten Energiekonzept.“ by Stefan Amann, e7 Energie Markt Analyse GmbH.

Stefan Amann concentrated more on concrete issues and was talking about the BiogasHeat project and its first achievements (handbook, expert interviews, feasibility checks). Also first results from expert interviews were shown. Afterwards two good practice examples (DK und CZ) were debated. The response from the audience was very positive. The presentation about good practice examples was appreciated. Stefan Amann highlighted the future challenge of finding an


November 2013 8

optimal location for new plants with respect to feedstock (availability, mix, minimum transport costs), size of the plant (with respect to feedstock and heat demand) and heat sinks (which heat use business model might be applied). The presentation can be found in the Annex.

Presentation 3: “Effizienzsteigerung bei der Nahwärme.” by Christian Engel, Thermaflex-Flexalen Rohr- und Isoliersysteme GmbH.

Christian Engel was talking about district heating grids and opportunities for biogas plant operators. He mainly focused on optimal grid planning and investment costs. Also the location of heat producers was taken in consideration. After his presentation a discussion about heat buffer opportunities started. District heating is a very common heat use model in Austria and favoured.

Presentation 4: “Wirkung von Biogasgülle und Gärrückständen auf die Bodenqualität.” by Georg Dersch, Austrian Agency for Health and Food Safety.

Georg Derschs presentation was about impacts of digestate use as fertilizer on soils. They have carried out broad research if ecosystems change if manured with digestate form biogas in comparison with conventional fertilizers. The topic of his presentation did not 100% fit to the session. However, the moderator has linked the discussion towards the opportunity of digestate drying which was very well discussed. Plant operators agreed that digestate drying is no interesting heat use model in Austria as agriculture is very extensive compared with the Danish case for instance. There is no need to spread nutrient over long distances. All manure can be put out on own fields after production of biogas.

Discussion

From the discussion we received very fruitful feedback about good practice examples. However, the whole session was dominated by the discussion about the CHP-bonus. In Austria there is a CHP bonus available. But only 30 plant operators approximately receive the bonus as the criteria are very difficult to reach. A rather complicated calculation formula is required in order to calculate


November 2013 9

the efficiency criterion. Plant operators were a bit upset about this fact as information level concerning CHP-bonus is rather low and expectations are very high. A person from OeMAG (a company which deals with green electricity clearing and CHP-bonus payout) was present and discussed more about one hour with about 20 interested biogas plant operators (see picture).

Benefit

An overall added-value from the first national workshop about heat use from biogas plants was given. Participants could learn about good practise examples and could wipe out various questions during a comprehensive discussion round, which was also led by e7.


November 2013 10

3 Annex 3.1. Newsletter


November 2013 11

3.2. Press release

Bio

gasH

eat

Min

utes

: Nat

iona

l wor

ksho

p at

BIO

GA

S13

Nov

embe

r 201

312

e7

3.3.

Bio

gas1

3 pr

ogra

mm

e

Bio

gasH

eat

Min

utes

: Nat

iona

l wor

ksho

p at

BIO

GA

S13

Nov

embe

r 201

313

e7

Bio

gasH

eat

Min

utes

: Nat

iona

l wor

ksho

p at

BIO

GA

S13

Nov

embe

r 201

314

e7

Bio

gasH

eat

Min

utes

: Nat

iona

l wor

ksho

p at

BIO

GA

S13

Nov

embe

r 201

315

e7

Bio

gasH

eat

Min

utes

: Nat

iona

l wor

ksho

p at

BIO

GA

S13

Nov

embe

r 201

316

e7


November 2013 17

3.4. Presentations from Christof Amann, Stefan Amann, Christian Engeland Georg Dersch

06.12.2013

1

4. Dezember 2013

WärmevermarktungsstrategienVerschwenden? Verschenken? Verkaufen?

Herausforderungen am Wärmemarkt.

Christof Amann

Christof Amann – 4. Dezember 2013

RAHMENBEDINGUNGEN UND HERAUSFORDERUNGEN


Politische Rahmenbedingungen

20-20-20-Ziele der EU20% weniger Treibhausgasemissionen (im Vergleich zu 1990)20% weniger Endenergieverbrauch (im Vergleich zur Baseline 2007), entspricht20% Energieeffizienzsteigerung20% Anteil erneuerbarer Energie am Endenergieverbrauch

EU Roadmap 2050: Kohlenstoffarme Wirtschaft

Richtlinie zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen

Österreich hat sich zur Erhöhung des Anteils an erneuerbaren Energiequellen auf 34% verpflichtet

Energiestrategie Österreich: Bekenntnis zum weiteren Ausbau von Biogas

Ökostromgesetz 2012Brennstoffnutzungsgrad > 60%KWK-Bonus: Erfüllung Effizienzkriterium gemäß KWK-Gesetz


Herausforderungen …

Energiegewinnung aus Biogas spielt jedenfalls eine wichtige Rolle bei der Transformation des Energiesystems in Richtung „Kohlenstoffarme Wirtschaft“

Allerdings wird die anfallende Wärme in vielen Fällen nicht genutzt, sondern ein erheblicher Anteil wird ungenutzt in die Umwelt abgegeben

Schwankende Rohstoffpreise erhöhen die Unsicherheit und reduzieren die Profitabilität

Ohne hochwertige Businesspläne mit einem umfassenden Wärmekonzept lassen sich Generalsanierungen oder neu errichtete Biogasanlagen nicht (oder nur sehr schwer) finanzieren

Die meisten Biogasanlagen sind weit von potenziellen Wärmekunden entfernt

Haupteinnahmequelle ist der Ökostromverkauf

Die häufig schwierige ökonomische Lage erlaubt es nicht, bestehende Anlage zu erneuern oder zu erweitern

06.12.2013

2


…

Der wirtschaftliche Erfolg von Biogasanlagen wird maßgeblich durch öffentliche Fördergelder bestimmt (Ökostromtarife, Investitionsförderungen)

Wachsendes Bewusstsein zu den Themen Energieeffizienz, Klimawandel, ...

Kritische Diskussion im Kontext „Energiewende“: Kosten, Nutzen, Tempo

Smart grids: Erhöhter Bedarf nach Lastmanagement durch viele dezentrale Anlagen (PV, Wind, BHKWs)

Hohe Konkurrenz bei öffentlichen Mittel: ineffiziente Systeme haben es schwer, an diese Mittel heranzukommen („Energieverschwendung“ schadet dem Image), Nutzen für die Umwelt und die Gesellschaft muss nachgewiesen werden (hoher Rechtfertigungsdruck)


DER WÄRMEMARKT


Wärmenachfrage nimmt ab

Source: e7/FGW


Wärmenachfrage und Wärmeproduktion passen nicht zusammen

Source: HEI Consulting GmbH 2008

Verfügbare Wärme

06.12.2013

3


Eigenschaften des Wärmemarktes

Niedertemperaturwärme hat einen geringen Anteil an Exergie (d.h. nutzbare Energie) >> Niedrige Wärmetarife

Wärme ist einfach zu produzieren >> viele Konkurrenzsysteme aus Seiten der Wärmekonsumenten

Wärme lässt sich über längere Zeiträume nur schwer speichern und über längere Distanzen nur mit hohen Verlusten transportieren

Fernwärmeleitungen sind deutlich teurer als Strom- oder Gasleitungen

Wärmegrundlast ist billig, Wärmespitzenlast ist teuer >> Biogasanlagen produzieren ausschließlich Grundlast

Schlechte Verhandlungsposition für Wärmeanbieter >> Konkurrenzsysteme, Abhängigkeit von 1 (bzw. wenigen) Kunden


Biogas: Wärmenutzungsoptionen

Source: Rutz, D. et al. 2012: Nachhaltige Wärmenutzung von Biogasanlagen. Ein Handbuch.

?

?


STRATEGIEN UND EMPFEHLUNGEN


Lösungsansätze für eine verstärkte Wärmenutzung

Erfahrungsaustausch mit anderen Anlagenbetreibern

Maximierung der Eigennutzung der Wärme

Optimale Lage und Größe von BioagasanlagenWärmenachfrageEinspeisetarifVerfügbarkeit von lokal verfügbare, günstigen Rohstoffen

Öffentlichkeitsarbeit und Bewusstseinsbildung (Nähe zu Siedlungen)

Klare, langfristige Rahmenbedingungen

Anpassung des KWK-Bonus (gestaffelt), derzeit in der Praxis nur schwer erreichbar

Energiepreissteigerung bei fossilen Energieträgern (Konkurrenz)

06.12.2013

4


Was wird in Zukunft erwartet?

Ähnlich dem Immobilienmarkt, spielt die Lage von neuen Biogasanlagen bei der Wärmenutzung eine zentrale Rolle:

Günstige und sichere RohstoffversorgungGeringe Distanzen zu Wärmeabnehmern

Die Entwicklung von neuen Biogasanlagen erfordert den Einsatz von hochqualifizierten und erfahrenen Planern. Das betrifft die Entwicklung der Biogasprozesse genauso wie die Nutzung der Abwärme.

Fremdfinanzierung und öffentliche Zuschüsse werden nur dann gewährt, wenn die Anlagen gut geplant sind, d.h. wenn eine hohe Effizienz gewährleistet ist, und ein umfassendes Wärmenutzungskonzept vorliegt

International geht der Trend eindeutig in Richtung größere Anlagen, was besonders für die Produktion von Biomethan wichtig ist


Empfehlungen zur Entwicklung der Wärmenutzung von Biogasanlagen

Bestehende Anlagen: Ausbau der Wärmenutzung soweit als möglich (und wirtschaftlich sinnvoll)

Neue BiogasanlagenLage, Lage, Lage (Versorgung, Wärmeabnehmer)Machbarkeitsanalysen für alle Biogas-Optionen (Biomethan, Ökostrom und Wärme, …)Sicherstellung der langfristigen WärmeabnahmeSicherstellung der langfristigen Rohstoffversorgung

Politische Rahmenbedingungen: klare und nachvollziehbare Bedingungen, Berücksichtigung von Marktelementen

Fazit: Es gibt nicht eine, optimale Standardlösung für die Wärmenutzung, jede Biogasanlage muss trotz vorhandener und ausgereifter Technologie als Einzelstück errichtet werden


Kontakt

DI Christof Amanne7 Energie Markt Analyse GmbH

Theresianumgasse 7/1/81040 Wien+43-1-907 80 [email protected]

06.12.2013

1

4. Dezember 2013

Europäische Beispiele zur Nutzung der Abwärme von Biogasanlagen

in einem integrierten Energiekonzept

Stefan Amann

Stefan Amann – 4. Dezember 2013

Hintergrund

IEE Projekt http://www.biogasheat.org/

Ziel des Projektes: Verstärkte Nutzung der BHKW-Abwärme bestehender und geplanter Anlagen

10 Partnerländer mit sehr unterschiedlicherMarktentwicklung

Fokus in Österreich auf bestehende Anlagen

Was wurde bisher getan? Entwicklung eines Handbuches zur nachhaltigen Wärmenutzung von Biogasanlagen (Download) Nationale Politikempfehlungen Europäisches Strategie-Papier 18 Experten in 9 Ländern wurden befragt 90 Kurzstudien, davon 10 in Österreich


Standort – meist der eigene Hof

Substrate

Schematische Darstellung

Biogasanlage mit KWK B

ioga

s

Strom

Angebot Nachfrage

Wärme

Biomethan

A

B

C

Größe der Anlage

Standortoptimierung


Wärmenutzung in Österreich

BHKW-Abwärme wird – häufig – nur teilweise genutzt (v.a. Fermenterheizung)

Kann zu mikro- und makroökonomischen Verlusten führen

Biogasanlagen haben/hatten überwiegend Stromproduktion zum Ziel Stromeinspeisung ist relativ standortunabhängig Wärmevermarktung ist standortabhängig

Warum Wärmenutzung? Abwärmenutzung kann zusätzliches Einkommen generieren

Österreich 2011 Einspeisung von 520 GWhel ins Netz Wärmenutzungspotenzial von insgesamt etwa 530 GWhth

06.12.2013

2


Wärmenutzung in Europa – Ergebnisse 1

Wärmenutzung von Biogasanlagen sehr unterschiedlichDie meisten europäischen Länder haben Ökostromproduktion zum Ziel Dänemark hat lange Tradition der Wärmeeinspeisung ins Fernwärmenetz – Bsp. folgt Wärmenutzung ist ein Thema geworden; In Rumänien bspw. hat Diskussion erst begonnen

Rechtliche Rahmenbedingungen sind enorm wichtigSind die treibende Kraft Können aber auch zu ambitioniert sein Langfristigkeit gibt Planungssicherheit Ohne Förderungen haben es Biogasanlagen recht schwer

Hauptgrund zur Wärmenutzung sind die zusätzlichen Einnahmen Verkauf der „Abwärme“Lukrieren zusätzlicher Fördermittel möglich (Einspeisetarife, KWK-Bonus, Invest.förderung)


Wärmenutzung in Europa – Ergebnisse 2

Kooperation von Landwirten Kommunikation mit anderen Landwirten - Erfahrungsaustausch „Einspringen“ im UrlaubEinkaufsgemeinschaften bis hin zum gemeinschaftlichen/genossenschaftlichen Betrieb

Bekanntmachung/PR für Biogasanlagen Potenzielle Wärmeabnehmer müssen wissen, dass es einen weiterer Wärmeverkäufer gibt

ErfordernisseStarkes politisches Committment für BiogasWirtschaftlicher Betrieb der Anlage Verbesserung der Rahmenbedingungen

Angepasster KWK-BonusAnreize für Satelliten BHKWs Anreize für BiomethaneinspeisungAnreize für ORC


Bsp. 1: Fernwärme (DK)

Substrat: Exkremente aus der Schweine- und Rinderzucht, Fischabfälle, organische Haushaltsabfälle, Schlachtabfälle, verunreinigte Lebensmittel, etc.

Biogasanlage wird von 75 Landwirtschaften im Radius von 11 km beliefert und gehört 69 lokalen Landwirten

Produktion von etwa 8,8 Mio. Nm³/a Biogas

Kosten: etwa 10 Mio. EUR gesamt (Förderungen 1,8 Mio. EUR)

Webcam Richtung JauchelagerQuelle: http://www.lemvigbiogas.com/


Bsp. 1: Fernwärme (DK)

80% des Biogases wird verkauft und in Niederdruckleitung transportiertVerbrennung des Gases durch die Fernwärme Lemvig (Install. Leistung: 2 MWel; 2,2 MWth)Einspeisung ins Fernwärmemnetz1.400 Häuser beziehen daraus Wärme

20% des Biogases wird zur Eigennutzung verwendet: 800 kWel KWK-Anlage

Der gesamte Strom aus beiden KWK-Anlagen wird eingespeist: 21 Mio. kWhel /a

Sonderfall Steuersystem Haushalte zahlen rund 45% weniger für die Wärme aus Biogas im Vgl. zur Wärme aus fossilen Energieträgern Weil Wärme aus Biogas für private Haushalte unterliegt keiner Steuer Wenn Fernwärme Gewinne macht, dann müssen im darauf folgenden Jahr die Wärmepreise gesenkt werden Ein optimaler Wärmepreise – aus Sicht der Haushalte – soll gewährleistet seinLandwirte schöpfen aus Biogasproduktion keine Gewinne ab Hauptziel der Landwirte: Verkauf der Gärreste zu minimalen Transportkosten

06.12.2013

3


Bsp. 2: Satelliten BHKW (CZ)

2009 in Trebon/Tschechien eröffnet

Substrat: Schweinejauche, Mais und Grassilage

Biogas wird 4,3 km durch Leitung transportiert Therme betreibt KWK-Anlage mit 844 kWel installierter Leistung Wärme für Raumheizung, Heißwasser, Swimmingpools und Beheizung eines angrenzenden WohngebäudesWärmepuffer mit 200 m³ gesamt Installierte Leistung bei der Biogasanlage 175 kWelDeckung des Eigenbedarfs an Strom und Wärme für Fermenter + Betriebsanlagen

Kosten: rund 5 Mio. EUR


Weitere Beispiele www.biogasheat.org

ORC in Tschechien

Satelliten KWK-Anlage in Deutschland

Schweinstall-Kühlung in Deutschland

Fischzucht in Deutschland

Gärrestetrocknung in Italien

Beheizung eines Gewächshaus in Lettland

etc.


Vielen Dank!

KontaktStefan Amanne7 Energie Markt Analyse GmbH

Theresianumgasse 7/1/81040 Wien+43-1-907 80 [email protected]

www.e-sieben.atwww.biogasheat.org

11.12.2013

1

EFFIZIENZSTEIGERUNG BEI NAHWÄRMESYSTEMEN DURCH

OPTIMIERTE PLANUNG UND SYSTEMAUSLEGUNG

EFFIZIENZSTEIGERUNG BEI NAHWÄRMESYSTEMEN DURCH

OPTIMIERTE PLANUNG UND SYSTEMAUSLEGUNG

Christian EngelThermaflex

Unsere Vision

Minimierung der EnergieverlusteMaximierung des Einsatzes von

erneuerbarer Energie

Wir arbeiten seit 1981 mit Nah- und Fernwärmeversorgern…

Welche Fragen beschäftigen Sie?

1. Wie mache ich mit der BHKW Abwärme zusätzlichen Gewinn?

1. Wie minimiere ich die Investition in das Fernwärmenetz?

3. Wie erhöhe ich die Effizienz der Fernwärmeversorgung im Betrieb?

Folie 2

CS1 Cecilia Stolt; 04.04.2013

11.12.2013

2

Die Lösung: Optimierung der Netzeauf geringste Kosten

Gesamtkosten

Pumpkosten

Energieverluste

Investition

Lebensdauer Kosten Minimierung der Netzverlusteund Investkosten

durchOptimiertes Netz-Design

Jahres-Lastkurve

• Mit 75% der Volllast werden 90% des Bedarfs gedeckt – mit 50% immer noch 70%

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Pow

er [k

W]

Time in hours

75%

50%

Optimiertes Netz-Design

11.12.2013

3

Netz Optimierung

• Kleinere Durchmesser durch optimiertesDesign

0

250

500

750

1000

1250

PB125 PB110 PB90 PB75 PB63 PB50 PB40 PB32 PB25 PB20

Leng

th in

[m]

Flexalen size

Diameter Comparison

Netz Optimierung

• Reduktion der Energieverluste

0

10

20

30

40

50

60

Loss at 75-50 Loss at 80-55 Loss at 85-55 Loss at 90-60

Stat

ic e

nerg

y lo

ss [k

W]

Temperature range (Supp-Ret) [°C]

Netz – Energieverluste im Vergleich

Original design phase 1 Flexalen design phase 1

- 24%

Netz Optimierung - Ergebnis

• 876 kWhe mehr Pumpenergie• 90.657 kWht weniger Wärmeverluste

7292,88169,1

876,3

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

Original design phase 1 Flexalen design phase 1

Ener

gy [k

Wh e

]

Benötigte Pumpenergiepro Jahr [kWhe]

400374,0309717,4

90657

050000

100000150000200000250000300000350000400000450000

Original design Flexalen design

Ener

gy [k

Wh t

]

Energieverluste im Netzpro Jahr [kWht]

Energy saving [kWht]

Network energy lossses per year [kWht]

Investition in Fernwärme-Netze

11.12.2013

4

Fernwärme Malstedt

Erbaut 20105 BHKW‘s mit 250kWSpitzenkessel 900kW

FW Abnahmeleistung: 1500 kW

Pufferspeicher 74m³

Netzlänge 5km

BHKW750 KW

Fernwärmeleitung

BHKW250 KW

Gasleitung

BHKW250 KW

BHKW250 KW

Fernwärmenetz Igenhausen, Germany

BIOGAS

• Erbaut 2007• Netzlänge 3 km• 70 Anschlüsse• BHKW 2x480KW

thermisch

FERNWÄRME

11.12.2013

5

Faktoren für die Wirtschaftlichkeit

• Positionierung der BHKW‘s• Hoher Nutzungsgrad der Wärmeversorgung• Optimierung des Sommerbetriebes• Einsatz von Pufferspeichern• Optimierung des Fernwärmenetzes

= sorgfältige Planung der Wärmeversorgung ist die Basis für Ihre Wirtschaftlichkeit

30 Jahre Biowärme Heiligenkreuz• Start 1983• 3MW + 0,8MW (Sommer)• Hackschnitzel/Rindenabfälle (8-10.000 m³)• Netzlänge 3,6 km• Vorlauf: 70-90°C• Temperaturabfall HL:< 1°C • 75 Abnehmer

Wie erreichen Sie Effizienzsteigerung?

1. Durch optimiertes Netzdesignund Position der Wärmeerzeuger

2. Minimierte Investition in das Fernwärmenetz

3. Erhöhte Effizienz der Fernwärme-versorgung im Betrieb

0102030405060

Loss at 75-50

Loss at 80-55

Loss at 85-55

Loss at 90-60

24% ReduktionEnergieverluste

Wir bieten Lösungen für effiziente Wärme- und Kälteverteilung

11.12.2013

6

Herzlichen Dank!

Fragen ?

1

1

Projektauftragvon ARGE Kompost & Biogas NÖ„Wirkung von Biogasgülle und

Gärrückständen auf die Bodenqualität“

Georg Dersch

Institut für Bodengesundheit & Pflanzenernährung

4. Dezember 2013 in St. Pölten

2

Fragestellung nach mehrjähriger Düngung mit BGG/GRS

• Auswirkungen regelmäßiger (jährlicher) Düngung mit Biogasgülle (BGG) bzw. Gärrückstand (GRS) auf Bodenqualität im Vergleich zu regionsüblicher Bewirtschaftung (mit Mineraldünger, mit Rinder- od. Schweinegülle, Biofläche) als Referenzfläche• Auswahl von Flächen, die bereits möglichst lange und mit praxisgerechter, sachgerechter Menge mit BGG/GRS (15 – 25 m3) gedüngt werden: Damit werden bei der Untersuchung alle bisherigen akkumulierten Effekte aktuell erfasst• Insgesamt 8 Ackerflächen sowie 8 in der Nähe liegende Referenzflächen im Marchfeld, Weinviertel, Waldviertel und Alpenvorland wurden ausgewählt, wobei 6 der Flächen mit BGG von Biogasanlagen (NAWARO und Wirtschaftsdünger) und 2 von Abfallanlagen gedüngt werden • Regelmäßige Ausbringung von BGG bzw. GRS zumeist seit 5 – 8 Jahren. • Pflanzenverträglichkeit (z.B. mit Pflanzenverträglichkeitstest) und Düngewirkung (Ertragseffekte) von BGG/GRS werden nicht geprüft (Versuche erforderlich)

3

Kriterien für die Auswahl ist Referenzfläche

• Vorhandensein einer geeigneten Referenzfläche im Nahbereich (tw. benachbarte Äcker, maximal 500 m entfernt)• Weitestgehende Übereinstimmung der Bodenform (nach Bodenkartierung) und Bodenart (Anteile an Sand, Schluff und Ton) • Regionsübliche, sachgerechte Bewirtschaftung (Schweinegülle im Alpenvorland, Rindergülle Alpenostrand und Waldviertel, Mineraldünger im Nordöstl. Flach- und Hügelland, 1 Biofläche)• Anmerkung: wegen teilweise unterschiedlicher Ausgangswerte werden erst im Verlauf der Beprobungen die Veränderungen messbar und bewertbar• Paarvergleiche von Praxisflächen als wissenschaftliche Methode (z.B. zwischen konventioneller und biologischer Bewirtschaftung) werden in jüngster Zeit aus Kostengründen immer häufiger und spiegeln die jeweilige aktuelle Bewirtschaftungsweise gut wider (langjährige Feldversuche mit unterschiedlichen Düngungsvarianten auf mehreren Standorten sind nicht mehr finanzierbar)

4

Beispiel 1: Tschernosem aus kalkhaltigen Feinsedimenten“mäßig trocken, mäßige Speicher-kraft, mäßige Durchlässigkeit Hochwertiges Ackerland

Untersuchs-fläche und Referenzflächein 60 m Distanz (einheitlicher Boden)Repräsentative Beprobung mit 25 Einstichen einer Teilfläche von 900 m2 , für Wiederholungs-untersuchung ist die beprobte Fläche eindeutig dokumentiert

4,5 ha5,2 ha

2

5

Beispiel 2:

KB 153, Bf 38: Schwach vergleyte entkalkte Lockersediment-Braunerde aus Feinmaterial

Entfernung200m zw. Referenz-fläche und BGG-Standort:

Sand: 19/20

Schluff: 61/63

Ton: 20/ 17

6

Untersuchungsparameter 1:Landwirtschaftliche Basisparameter

Bodenkundliche Grundparameter in Anlehnung an die Niederösterreichische Bodenzustandsinventur (BZI):• Korngrößenverteilung (Sand, Schluff, Ton in %)• pH-Wert und Carbonatgehalt (bei pH-Wert über 6,75)• Humus- und Gesamtstickstoffgehalt• Austauschbare Kationen (Ca,Mg,K,Na, …); KAK• Leitfähigkeit (wasserlösliche Salze)• Pflanzenverfügbare Nährstoffe Phosphor, Kalium,

Magnesium

7

Kalium-Gehalt in CAL (mg/kg)

0255075

100125150175200225250275300325350375400425450

BGG12

BGG34

BGG56

BGG78

BGG910

BGG1112

BGG1314

BGG1718

Mittel

2008 mit BGG2008 Referenz.2011 mit BGG2011 Referenz.

8

Humusgehalt (trockene Verbrennung)

0,000,250,500,751,001,251,501,752,002,252,502,753,003,253,503,754,00

BGG12

BGG34

BGG56

BGG78

BGG910

BGG1112

BGG1314

BGG1718

Mittel

Hum

usge

halt

in % 2008 mit BGG

2008 Referenz.2011 mit BGG2011 Referenz.

3

9

Untersuchungsparameter 1:Landwirtschaftliche Basisparameter

Ergebnisse zu den Bodenkundlichen Grundparameter• Bei pH-Wert, pflanzenverfügbaren Phosphor und Humusgehalt liegen keine relevanten Unterschiede vor• Durch regelmäßige Ausbringung von BGG bzw. GRS kommt es Erhöhungen des pflanzenverfügbaren Kaliumgehaltes sowie zu einer Erhöhung des K-Anteil an den austauschbaren Kationen auf im Mittel 5%• Nährstoffdisharmonien sind vor allem auf Standorten mit geringerer Speicherkapazität zu vermeiden• Wenn die Nährstoffmengen der BGG/GRS unter Heranziehung von Bodenuntersuchungsergebnissen gezielt dem standörtlichen Bedarf angepasst werden, ist eine nachhaltige Ausbringung und Verwertung gewährleistet.

10

Untersuchungsparameter 2:Landw. Zusatzparameter und Schwermetalle

Weitere relevante Bodenparameter• N-Nachlieferungspotential (Bebrütungswert)• Spurennährstoffe (Cu, Zn, Mn, Fe) im EDTA-Auszug• Borgehalt im Acetatauszug• Aggregatstabilität (bodenphysikal.Parameter)••Schwermetallgehalte:• Kupfer und Zink• Blei und Cadmium• Nickel, Chrom und Quecksilber

11

Untersuchungsparameter 2:Landw. Zusatzparameter und Schwermetalle

Ergebnisse• Mit den praxisüblichen Ausbringungsmengen bleibt das das N-Nachlieferungspotential (Bebrütungswert) zumeist im mittleren Bereich• Die Gehalte der Spurennährstoffe (Bor, Cu, Zn, Mn, Fe) liegen in den standorttypischen ausreichenden Bereichen

•Schwermetallgehalte:• Die Schwermetallgehalte liegen in den unbedenklichen Bereichen entsprechend den BZI-NÖ Daten von 1993• Es ist keine Änderung der Gehalte nach der 3. Beprobung im Abstand von etwa 4 Jahren erkennbar.

12

Untersuchungsparameter 3:Bodenbiologie

Kooperation mit dem Bundesamt für Wald:• Phospholipid-Fettsäuremuster (ermöglicht Rückschlüsse auf qualitative und quantitative Zusammensetzung der Bodenmikroorganismen: gram+,gram - Bakt., Actinomyceten, VAM-Pilze, Bakterien/Pilze)• Basalatmung (mikrobielle Aktivität, Biomasse-C)• Substratinduzierte Respiration

4

13

Basalatmung ( gCO2/gTS * h)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

BGG12

BGG34

BGG56

BGG78

BGG910

BGG1112

BGG1314

BGG1718

Mittel

2011 mit BGG2011 Referenz.

14

Anteil der div. Bodenmikroorganismen an Gesamt-PLFA (BGG 2008/2012)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Ant

eil a

n G

esam

t-PL

FA [%

]

1_BG

_08

1_BG

_11

3_BG

_08

3_BG

_11

5_BG

_08

5_BG

_11

7_BG

_08

7_BG

_11

9_BG

_08

9_BG

_11

11_B

G_0

811

_BG

_11

13_B

G_0

8

Probe

Verteilung der funktionellen Gruppen 2008 und 2011 - Biogas

VAMProtozoen unspez. Bak. Aktinomyzeten Pilze gram- gram+

15

Anteil der div. Bodenmikroorganismen an Gesamt-PLFA (Referenzfl. 2008/2011)

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Ant

eil a

n G

esam

t-PL

FA [%

]

2_Re

f_08

2_Re

f_11

4_Re

f_08

4_Re

f_11

6_Re

f_08

6_Re

f_11

8_Re

f_08

8_Re

f_11

10_R

ef_0

810

_Ref

_11

12_R

ef_0

812

_Ref

_11

14_R

ef_0

8

Probe

Verteilung der funktionellen Gruppen 2008 und 2011 - Referenz

VAMProtozoen unspez. Bak. Aktinomyzeten Pilze gram- gram+

16

Untersuchungsparameter 3:Bodenbiologie

Kooperation mit dem Bundesamt für Wald:•Phospholipid-Fettsäuremuster (ermöglicht Rückschlüsse auf qualitative und quantitative Zusammensetzung der Bodenmikroorganismen: gram+,gram - Bakt., Actinomyceten, VAM-Pilze, Bakterien/Pilze)•Basalatmung (mikrobielle Aktivität, Biomasse-C)•Substratinduzierte Respiration

Ergebnis: Mittels multivariater Auswertungsverfahren (Hauptkomponenten- und Clusteranalyse) zeigte sich keine deutliche Trennung der BGG bzw. GRS-gedüngten Flächen und den Referenzflächen, wenn alle mikrobiellen Bodenparameter einbezogen wurden.

5

17

Untersuchungsparameter 4:Hygieneparameter nach Kompost-VO

Parameter ErgebnisSalmonella sp. nicht nachweisbar in 50 gEscherichia coli O157 nicht nachweisbar in 50 gListeria monocytogenes nicht nachweisbar in 50 g Campylobacter sp. nicht nachweisbar in 50 g

Kommentar: Die Kompostverordnung 2001 legt Mindestanforderungen für die seuchenhygienische Unbedenklichkeit von Komposten fest. Die zugehörigen Untersuchungsmethoden und die Ergebnisdarstellung für die mikrobiologische Untersuchung von Komposten gemäß Kompostverordnung zur seuchenhygienischen Endproduktkontrolle sind in der ÖNORM S 2204 geregelt.Beurteilt nach den Vorgaben für Kompost gemäß Kompostverordnung 2001 erfüllen die untersuchten Bodenproben etwa 3-5 Wochen nach der Ausbringung der BGG bzw. GRS alle Anforderungen an die seuchenhygienische Unbedenklichkeit.

18

Untersuchungsparameter 5:Organische Schadstoffe 1 (polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe -PAK)

Phenanthren g/kgAnthracen g/kgFluoranthen g/kgPyren g/kgBenzo(a)anthracen g/kgChrysen g/kgBenzo(b)fluoranthen g/kgBenzo(k)fluoranthen g/kgBenzo(a)pyren g/kgDibenz(a,h)anthracen g/kgBenzo(g,h,i)perylen g/kgIndeno(1,2,3-cd)pyren g/kgNaphtalin qualitativ Acenaphthen qualitativ Fluoren qualitativ

Ergebnis und Kommentar:

Die Summe der 12-PAK der ausgewählten Proben liegt zw. 25 – 182 g/kg vor allem in Abhängigkeit von der Besiedelungsdichte in einem unbedenklichen Bereich, die Gehalte der Referenzflächen waren jeweils etwas höher als die mit BGG/GRS gedüngten Flächen:(Waldviertel>Alpenvorland>Großstadtnähe).

19

Untersuchungsparameter 6:Organische Schadstoffe 2:Antibiotische Pharmaka u. Quaternäre Ammoniumverbindungen

Quaternäre Ammoniumverb.:Tenside mit oberflächenaktiver Wirkung, als Biozide in Desinfektionsmitteln verwendet

Halbwertszeit durch biolog. Abbau im Boden zw. 40 bis 500 Tagen, starke Bindung an Bodenpartikel, daher keine Auswaschung gegeben.

Risikobewertung nach Biozid-Produkte-Richtlinie

In Kooperation mit Umweltbundesamt Wien.

Antibiotische Pharmaka konnten in keiner Probe nachgewiesen werden.

20

Quaternäre Ammoniumverbindungen

Ergebnis und Kommentar: Quaternäre Ammoniumverbindungen konnten auf Flächen, auf denen Gärrückstände von Abfallanlagen ausgebracht werden, nachgewiesen werden, jedoch nicht auf Flächen mit Ausbringung von BGG (Anlagen mit Wirtschaftsdüngern u. NAWARO). Nur auf einem Standort waren im folgenden März (vor Ausbringung von GRS) geringe Mengen (unter 20%) der Summe vom Vorjahr nachweisbar. Es ergibt sich daher, dass keine Anreicherung im Boden stattfindet. Das Abbauverhalten der einzelnen Stoffe ist etwas unterschiedlich. Durch eine Wiederholung der Messserie im nächsten Jahr sollen diese Daten bestätigt werden.

Gehalt im Frühjahr n.A. Anfang März Frühjahr n.A. Gärrückstand

370 n.n. 490 170000280 n.n. 370 9000059 40 59 7100

< 5,5 92 n.n. < 110130 n.n. 150 17000n.n. n.n. n.n. n.n.n.n. n.n. n.n. n.n.n.n. n.n. n.n. n.n.14 n.n. n.n. n.n.

Parameter Quaternäre AmmoniumverbindungenGehalte im Boden

6

21

Stellung der Untersuchungen im nationalen Kontext

• Beprobt wird eine georeferenzierte, exakt eingemessene Teilfläche von etwa 1000 m3 (KG, Grundstücksnummer, Bodenform lt. Bodenkartierung bekannt) von geschulten Fachkräften lt. ÖNORM (Bodenprobenahme)• Die Variabilität der Parameter wird wegen der niedrigen Beprobungsfläche möglichst gering gehalten, sodass die Effekte von Bewirtschaftungsmaßnahmen früher erkannt werden können• Die Standorte gehören österreichweit zu den am intensivsten untersuchten Flächen hinsichtlich der Bodenqualität, eine Reihe von in diesem Projekt untersuchten Parameter wurde und wird bei den BZI-Standorten und Bodendauerbeobachtungsflächen (z.B. in OÖ und Salzburg) nicht erfasst (Bodenbiologie, tw. org. Schadstoffe).• Ziel und Perspektive: Weiterführung der Erhebungen auf den Praxisflächen unter vergleichsweise günstigen Kosten• Anerkennung und Dank gilt daher besonders allen teilnehmenden Landwirten, die wesentlich zum Zustandekommen dieser Ergebnisse beigetragen haben, und dem Land NÖ für die Finanzierung.

Date post:	16-Mar-2018
Category:	Documents
Upload:	lyliem
View:	216 times
Download:	1 times

Development of sustainable heat markets for biogas · PDF fileDevelopment of sustainable heat...

Documents