Fachhochsch., Diplomarbeit u.d.T.: Pingel, Lars: Technische und ökonomische Analyse der Brennstoffzellennutzung in der Biogastechnik--Hildesheim, 2006.

Zugl.: Hildesheim, Fachhochsch., Diplomarbeit, 2006 u.d.T.: Pingel, Lars: Technische und ökonomische Analyse der Brennstoffzellennutzung in der Biogastechnik

Zugl.: Kassel, Univ., Diss., 2009 / Zusätzliches Online-Angebot unter http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:0002-8132

Zugl.: Kassel, Univ., Diss., 2008

Etwa ein Drittel des Gesamtendenergieverbrauchs entfällt auf den Transportsektor, dessen Energieverbrauch zu rund 98 % über fossile Kraftstoffe (maßgeblich Mineralöl) abgedeckt wird [70], [71], [91]. Gleichzeitig ist der Transportsektor eine der Hauptursachen für den Ausstoß anthropogener Treibhausgasemissionen. Mobilität (insbesondere von Personen und Gütern) ist für die gesellschaftliche und wirtschaftliche Entwicklung unverzichtbar und nach wie vor ein überdurchschnittlich wachsender Bereich [103]. Weltweit wird sich die Anzahl der Kraftfahrzeuge von ca. 700 Mio. Personenwagen im Jahr 2000 auf etwa 1,3 Mrd. Personenwagen im Jahr 2030 nahezu verdoppeln; gleiches gilt für den damit einhergehenden Verbrauch an Endenergie [302]. Hingegen wird in Deutschland von einem um 9 % sinkenden Energieverbrauch gegenüber 2005 auf 2 EJ/a im Jahr 2030 ausgegangen; in den Mitgliedsstaaten der EU-27 hingegen wird ein Anstieg um 14 % gegenüber 2005 auf 17,7 EJ/a im Jahr 2030 erwartet [71], [72]. [... aus der Einleitung]

Etwa ein Drittel des Gesamtendenergieverbrauchs entfällt auf den Transportsektor, dessen Energieverbrauch zu rund 98 % über fossile Kraftstoffe (maßgeblich Mineralöl) abgedeckt wird [70], [71], [91]. Gleichzeitig ist der Transportsektor eine der Hauptursachen für den Ausstoß anthropogener Treibhausgasemissionen. Mobilität (insbesondere von Personen und Gütern) ist für die gesellschaftliche und wirtschaftliche Entwicklung unverzichtbar und nach wie vor ein überdurchschnittlich wachsender Bereich [103]. Weltweit wird sich die Anzahl der Kraftfahrzeuge von ca. 700 Mio. Personenwagen im Jahr 2000 auf etwa 1,3 Mrd. Personenwagen im Jahr 2030 nahezu verdoppeln; gleiches gilt für den damit einhergehenden Verbrauch an Endenergie [302]. Hingegen wird in Deutschland von einem um 9 % sinkenden Energieverbrauch gegenüber 2005 auf 2 EJ/a im Jahr 2030 ausgegangen; in den Mitgliedsstaaten der EU-27 hingegen wird ein Anstieg um 14 % gegenüber 2005 auf 17,7 EJ/a im Jahr 2030 erwartet [71], [72]. [... aus der Einleitung]

Im Rahmen des EVU-Plan-Vorhabens „Optionen für Biogas-Bestandsanlagen bis 2030 aus ökonomi-scher und energiewirtschaftlicher Sicht' (FKZ 37EV 16 111 0) wurde das DBFZ vom Umweltbundesamt beauftragt, im Rahmen des AP 5 eine Kurzanalyse zum Thema „Wärmenutzung von Biogasanlagen“ zu bearbeiten. Das FuE-Vorhaben wurde vom Umweltbundesamt im Rahmen des EVUPLAN (FKZ: 37EV 16 111 0) ausgeschrieben und umfasst eine Projektlaufzeit von 1/2017–5/2019. Es wird unter der Projektleitung der Deutsche Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH (DBFZ) im Projektverbund mit der Deutschen Energie-Agentur (dena), dem Fraunhofer-Institut für Energiewirt-schaft und Energiesystemtechnik (IEE)1 und der Kanzlei Becker Büttner Held Rechtsanwälte Wirt-schaftsprüfer Steuerberater (BBH) bearbeitet. Ziel dieses Vorhabens ist es, ökologisch und ökonomisch sinnvolle Anlagenkonzepte für den Biogasanlagenbestand aufzuzeigen. Für die Erreichung der Ziele nach der EU-Richtlinie zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen (RL 2009/28/EG) und den Zielen des Erneuerbare-Energien-Wärmegesetzes (EEWärmeG) leistet die Wärmebereitstellung aus Biogas einen wichtigen Beitrag. Die Wärmebereitstellung aus Biogas (Vor-Ort-Verstromung, ohne Biomethan) erreicht in 2018 rund 13,3 TWhth (2017: 13,0 TWhth). Das entspricht rund 1 % des Energieverbrauchs Wärme bzw. rund 7,8 % der Wärmebe-reitstellung aus Erneuerbaren Energien (UBA 2019). Mit der Streichung des KWK-Bonus mit dem EEG 2014 hat sich in den vergangenen Jahren die Datenbasis zur Ermittlung der genutzten Biogaswärme deutlich verschlechtert, da Ableitungen der Wärmenutzung aus Biogas anhand der EEG-Daten erfolgen konnte. Weiterhin führt der zunehmende Wechsel der Biogasanlagen in die Direktvermarktung zu einer weiteren Verschlechterung der Datenbasis, da Informationen zur Wärmenutzung/ KWK-Anteilen entfallen. Zudem liegen für die Bilanzierung der Wärmebereitstellung und –nutzung gegenwärtig kaum Daten vor, für welche Nutzungen Biogaswärme eingesetzt wird und welchen Energieverbrauchssekto-ren diese zugeführt werden. Vor diese Hintergrund soll die vorliegende Kurzanalyse zur Wärmenutzung von Biogasanlagen anhand empirischer Daten zur KWK-Wärme von Biogasanlagen aus der DBFZ-Betreiberbefragung und Auswertungen der BNetzA-Daten zur Stromerzeugung aus Biogas mögliche Ansätze für die Quantifizierung der extern genutzten Wärmemengen aus Biogas darstellen. Zudem wird auf Basis vorliegender Auswertungen der DBFZ-Betreiberbefragung eine mögliche Zuordnungen der Wärmemengen zu den Energieverbrauchssektoren abgeleitet. Die Wärmenutzung aus Biomethan ist nicht Gegenstand des Reports.

Bis zum Jahr 2030 entfällt für viele sächsische Biogasanlagen die garantierte Vergütung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz. Jeder Anlagenbetreiber muss dann ein Konzept des betriebsindividuellen wirtschaftlichen Weiterbetriebes entwickeln. Für den Biogasanlagenbestand wurden mit EEG-Förderung drei Folgekonzepte/Zukunftsstrategien als wirtschaftlich tragfähig und nachhaltig identifiziert. Auch Eigenenergienutzungs- und Gasaufbereitungskonzepte wurden betrachtet. Analysiert wurden u.a. die Kosten bei einer Reduzierung der Bemessungsleistung, ein erhöhter Gülle-Input mit besseren Konditionen sowie eine Flexibilisierung. Die Veröffentlichung richtet sich an sächsische Biogasanlagenbetreiber und Landwirtschaftsbetriebe mit Tierhaltung. Redaktionsschluss: 13.08.2020

In den drei Standorthauptgruppen Sachsens wurden in den Jahren 2011 und 2012 Anbauversuche zur Ertragsprüfung von Hybridroggen als Ganzpflanze (GPS) im Vergleich zu Mais durchgeführt. Es wurden vier Erntetermine gewählt. Weil Roggen innerhalb weniger Tage nach dem optimalen Erntetermin zur Biogasproduktion schwer verdauliche Ligninstrukturen inkrustiert, nimmt die Methanausbeute mit zunehmendem Reifegrad ab. Um Mikroorganismen im Fermenter auch stärker verholzte Pflanzenteile zugänglich zu machen, hat die Firma LEHMANN Maschinenbau GmbH (Pöhl) ein mechanisch-thermisches Aufschlussverfahren unter dem Namen Bioextrusion entwickelt. Durch Aufspaltung der silierten Hybridroggen-Proben konnten die Methanausbeuten im Durchschnitt aller Erntetermine und Versuchsstandorte um 13 % gesteigert werden.

Vor dem Hintergrund der aktuellen energiepolitischen Entwicklungen und des zunehmenden Kostendruckes steigen die Anforderungen an eine präzise und zugleich praxisnahe Bilanzierung, Bewertung und Optimierung des Biogasprozesses. Dies beinhaltet sowohl die detaillierte Charakterisierung und Qualitätsbewertung der individuell eingesetzten Substrate als auch die Effizienzbewertung ihrer verfahrensspezifischen Umsetzung im Fermenter. Grundsätzlich existieren in der Wissenschaft und Praxis vielfältige Untersuchungsverfahren und Berechnungsmethoden, um die Eigenschaften der eingesetzten Substrate oder den aktuellen Prozesszustand zu charakterisieren. Eine direkte Vergleichbarkeit der unterschiedlichen Verfahren auf Basis der Trockensubstanz (TS, oTS, FoTS), Futtermittel-, Elementar- oder Brennwertanalyse ist bis heute nicht gegeben. Unter Berücksichtigung der konkreten Prozessbedingungen liefern experimentelle Batchtests oder kontinuierliche Laborversuche realitätsnahe Aussagen zum Methanertrag einzelner Substrate. In der großtechnischen Anlagenpraxis haben sich dabei die allgemeinen Richtwerte für Gasausbeuten des Kuratoriums für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (KTBL) etabliert, welche auf einer Vielzahl an Einzelmessungen von Batchversuchen unterschiedlicher Labore und zusätzlichen Erfahrungswerten (Expertenwissen) beruhen. Ziel des vorliegenden Leitfadens ist es, die unterschiedlichen Verfahren zur Bestimmung des Methanbildungspotentials einzelner Substrate hinsichtlich ihrer praxisnahen Anwendung und Aussagekraft zu beschreiben. Auf Basis vereinfachter Massen- oder Energiebilanzen können die charakteristischen Kenngrößen der eingesetzten Substrate oder der anfallenden Gärreste dann zur Effizienzbewertung einer Biogasanlage verwendetet werden.