Energetische Nutzung von Biomasse in
Deutschland & Tschechien
Schwerpunkt StromerzeugungUlrich Goethe & Julius Richter
am 13.6.2002
TU Berlin, Fakultät III, Fachgebiet Energiesysteme,
Veranstaltung „Neue Entwicklung auf den Energiemärkten“
Bei Prof. Dr. Erdmann, Dipl. Ing. Grübel & Dr. Theobald
Energetische Nutzung von Biomasse in Deutschland & Tschechien
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Themenübersicht •Übersicht Biomasse•Rechtliche Situation in den
Ländern•Potentiale Biomasse•Preise•Entwicklungstrends
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Warum Ausbau der regenerativen Energien
• Kyoto :– Verringerung Ausstoß
Treibhausgase
• Bundesregierung und EU: – mindestens Verdopplung Anteil
regenerative Energien an Gesamtenergieverbrauch bis 2010
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Stromerzeugung aus Regenerativen Energien in der BRD
(insgesamt ~30 TWh in 1999)
19,5
8,3
0,004
0,05
0,213,26
Wasserkraft
Windenergie
Solarstrahlung
biogene Festbrennstoffe
Biotreibstoffe
OrganischeNebenprodukte & Abfälle
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Warum ist Biomasse regenerativ
• geschlossener CO2-Kreislauf
• Gleiche CO2-Bilanz bei Deponierung/ Verrottung und energetischer Nutzung
• Nachwachsender Rohstoff (Vorraussetzung: nachhaltige Bewirtschaftung)
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Bereitstellung von Energie aus BiomasseEnergiepflanzen Rückstände Nebenprodukte Abfälle
Ernten, Verfügbarmachen, etc.
TransportLagerung Aufbereitung
Thermochemische
Umwandlung
Physikal.-Chemische
Umwandlung
Biochemische Umwandlung
Ver-kohlung
Ver-gasung
Pyro-lyse
Pressung/Extraktion
Veresterung
Alkohol-gärung
Anaerob.Abbau
AeroberAbbau
Fest-brennstoffe Gase Flüssigbrennstoffe
Verbrennung
Kraft Wärme
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EEG
• Inkrafttreten: 29.03.2000 unter Ablösung des Stromeinspeisegesetzes
• Förderung von Strom aus erneuerbaren Energien durch Mindestvergütungen und Abnahmepflicht
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Vergütungssätze für Biomasse gemäss EEG
- für 20 Jahre nach Inbetriebnahme - jährliche Senkung der Beträge um 1% - technik- und marktabhängige Anpassung der Vergütungs- und Degressionssätze (alle 2 Jahre)
Anlagen bis €-Cent/kWh
0,5 MW 10,1 (20 Pf.)
5 MW 9,1 (18 Pf.)
20 MW 8,6 (17 Pf.)
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Biomasseverordnung
• Inkrafttreten: 01.06.2001• Aufbau
– Anwendungsbereich Stoffe– Anwendungsbereich Verfahren– Umweltanforderungen
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Was ist BiomasseAnbau von Pflanzen
Altholztierische und pflanzliche
Nebenprodukte und Abfälle
BiogaseBio-
alkohole
Rapsfelder,Energiewälder,
...
Stroh, Gülle, MistDurchforstungsholz,
Grünschnitt,...
Bio-abfälle
Holzreste,gebrauchteErzeugnisse
je nachBiomasse
Bio-diesel,
...
aus
Land-, Forst-, Fisch-
wirtschaft
aus
Vergasung, Pyrolyse
Anaerober Vergärung
Ver-esterung von
Pflanzen-ölen
Kreislaufwirtschafts-Abfallgesetz (KrW-AbfG)nur „Abfälle“
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§ 6. Stoffliche und energetische Verwertung (KrW- / AbfG):
(1) Abfälle können
a) stofflich verwertet werden oder
b) zur Gewinnung von Energie genutzt werden.
Vorrang hat die bessere umweltverträgliche Verwertungsart. ...
(2) Soweit der Vorrang einer Verwertungsart nicht in einer
Rechtsverordnung nach Abs. 1 festgelegt ist, ist eine energetische
Verwertung ...(als Ersatzbrennstoff) nur zulässig, wenn
1. der Heizwert des einzelnen Abfalls, ohne Vermischung mit
anderen Stoffen, mindestens 11.000 kJ/kg beträgt,
2. ein Feuerungswirkungsgrad von mindestens 75% erzielt wird,
3. entstehende Wärme selbst genutzt oder an Dritte abgegeben wird
und
4. die im Rahmen der Verwertung anfallenden weiteren Abfälle
möglichst ohne weitere Behandlung abgelagert werden können.
...
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Abfall / Ersatzbrennstoff
DeponieenergetischeVerwertung
stofflicheVerwertung
thermischeBeseitigung
Energie
Hu > 11.000 kJ/Kg Hu < 11.000 kJ/Kg
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§ 6. Stoffliche und energetische Verwertung (KrW- /AbfG):
...
Abfälle aus nachwachsenden Rohstoffen können energetisch verwertet werden,
wenn die in Satz 1 Nr. 2 bis 4 genannten Voraussetzungen vorliegen.
...
2. ein Feuerungswirkungsgrad von mindestens 75% erzielt wird,
3. entstehende Wärme selbst genutzt oder an Dritte abgegeben wird
und
4. die im Rahmen der Verwertung anfallenden weiteren Abfälle möglichst
ohne weitere Behandlung abgelagert werden können.
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Was ist keine Biomasse• fossile Brennstoffe (Ausnahme: falls
notwendig für Zünd- und Stützfeuerung)• Torf• Altholz
– mit mehr als 0,005 Gewichtsprozent PCB/PCT
– mit mehr als 0,0001 Gewichtsprozent Quecksilber
– Abfall zur Beseitigung gemäß KrW-/AbfG
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Was ist keine Biomasse• gemischte Siedlungsabfälle• Papier, Pappe, Karton• Textilien• Deponiegas, Klärgas (bis zu 10% zulässig)• Klärschlamm• Hafenschlick und sonstige
Gewässerschlämme/-sedimente• Tierkörper und tierische Erzeugnisse
gemäß Tierkörperbeseitigungsgesetz
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Altholz• Holzreste aus der Holzbe- und
Holzverarbeitung (Industrierestholz)
• Verpackungsholz• Baustellenhölzer
– Bauholz– Abbruchholz
• Möbel, Sperrmüll• Hölzer aus dem Aussenbereich
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Altholzklassen(nach AltholzV ab vorrauss. 2003)
A I: naturbelassenes Holz (nur mechanisch bearbeitet) A II: verleimtes, gestrichenes, beschichtetes, lackiertes,... Holz (keine halogenorganischen Verbindungen)A III: Holz mit halogenorganischen Verbindungen
in der BeschichtungA IV: mit Holzschutzmitteln behandeltes Holz
PCB/PCT-Altholz: z.B. Dämm-,Schallschutzplatten
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Sonderregelung
Nur in Anlagen, die bis Juni 2004 genehmigt worden sind, sind zulässig– Holz der Klassen III und IV (nur in
Anlagen gemäß 17.BImSchV -> Abfallverbrennung)• Kein Aufbau von Überkapazitäten• Fortentwicklung der Umwelttechnologien
– Pflanzenölmethylester
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Technische Verfahren
sind insbesondere
• Feuerungsanlagen in Kombination mit Dampfturbinenanlagen, etc.
• Verbrennungsmotoren• Gasturbinen• Brennstoffzellen
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Umweltanforderungen
Geltende Vorschriften des öffentlichen Rechts bezüglich der jeweiligen Anlagen und der betreffenden Stoffe (BImSchG, KrW-AbfG)
Insbesonders bzgl. Altholz• AI: 1. BImSchV (Kleinfeuerungsanlagen)• AII: 1. bzw. 4. BImSchV• AIII: 17. BImSchV (Abfallverbrennung)• AIV: 17. BImSchV (Abfallverbrennung)
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Sonderregelungen für belastetes Altholz und
daraus hergestelltes Gas Mindestwirkungsgrade für die Strom-
erzeugung über 5 MW aus Holz der Klassen III und IV ohne Wärme-nutzung in Dampfturbinenprozessen
5 – 10 MW25%
10 – 15 MW27%
15 – 20 MW29%
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Probleme und Anmerkungen
• keine Pflicht zur KWK• keine eindeutige Festlegung
bezüglich des KrW-AbfG • umweltbezogene Rechtsverhältnisse
sollen ausschließlich zivilrechtlich ausgestaltet werden; somit keine Einschaltung von Überwachungsbehörden erforderlich
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Tschechien allgemein• Fläche CZ
79.000 km²– (BRD 358.000
km²)
• CZ 130 EW/km²– (BRD 230
EW/km²)
• Waldfläche CZ 32% – (BRD 29%)
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Tschechien allgemein• EU Beitritt geplant für 2003/4
– Welche EU Direktiven müssen im Energiesektor umgesetzt werden:• No.: 96/92/EC (gemeinsame Vorschriften
für den Elektrizitätsbinnenmarkt)• No.: 98/30/EC (gemeinsame Vorschriften
für den Erdgasbinnenmarkt).
– Geschehen im New Energy Act (458/2000) und dem New Energy Economy Act (406/2000)
• Tschechien hat dem Kyoto Protokoll zugestimmt, aber noch nicht ratifiziert.
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Vergütungssätze nach Verordnung 1/2002 des Energy
Regulatory OfficeErzeugungsart Preis
CSK/KWhPreis €/KWh
Wasserkraft 1,50 0,05
Windkraft 3,00 0,10
Biomasse & -gas
2,50 0,08
Geothermal 3,00 0,10
Photovoltaik 6,00 0,20
KWK 0,97 0,03Umrechnungskurs €:CSK ~ 1:30,5
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Einspeisevergütung in Tschechien
Grundlage Energy Act 458/2000 des Ministeriums für Industrie & Handel
Section 1Object of Regulation
This Act provides the conditions for business activities, performance of public
administration and regulation in the energy sectors, including electricity, gas and heat, as well as the rights of and obligations of
individuals and legal entities related thereto.
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Entscheidende Paragraphen für Erneuerbare Energien im Energy Act
(458/2000)• Section 25:Distribution System Operator
(12) The distribution system operator shall, as far as technically possible, buy electricity from renewable sources as referred to in Section 31 Subsection 1 and from sources of combined generation of electricity and heat, doing so in quantities specified according to Section 32 Subsection 2 in the manner specified in the implementing legal regulation.
• Section 17: Energy Regulatory Office and the Authority Thereof (3) The mission of the Energy Regulatory Office is to
support economic competition and protect consumers’ interests in energy sector areas where competition is impossible, aiming to meet all reasonable requirements for energy supply.
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Verordnung 252/2001 Ministerium für Industrie & Handel über
ProzedereDecree no. 252 of the Ministry of Industry and
Trade on the method of buying electricity from renewable sources and from sources of combined generation of electricity and heat:
Regelt lediglich:• Netznutzungsgebühren• Anschlussgebühren. • Ausgleichszahlungen für Netzbetreiber.• Prozedere Abrechnung
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Gesetz über Preisregulierungen (Act 526/1990, Act 265/1991 & Act
135/1994)• ACT 526/1990:
– Definition Vorgehensweise Preisliberalisierung und deren Hemmnisse. Generelles Rahmenwerk – spricht keine Branchen etc. speziell an.
• Im Gesetz No. 265/1991 in der Fassung von No. 135/1994 wird festgelegt:– „...the only body of price regulation is the
Ministry of Finance, which can delegate regulation to district and local bodies in certain cases.“
• Reguliert sind z.B. noch Preise für:– Wärme, Strom, Wasser, öffentlicher Nahverkehr,
Telekommunikation und Postdienstleistungen.
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Fazit Einspeisevergütung in Tschechien
• Kompetenz des ERO muss noch gerichtlich entschieden werden.
• ERO Direktor Pavel Brychta:
– „The ERO has the right to set the respective prices and this right arrises from the act of prices (526/1990) not from the Energy act“
– „If an independent court were to rule that the ERO was not authorised by the operation of law to introduce these solutions and abolished the particular price decisions, it would mean the end of the support for these sources...“
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Fazit Einspeisevergütung II
• Investoren können nicht auf Rechtssicherheit vertrauen!
• Jetzige rechtliche Regelung sei nicht transparent & diskriminierungsfrei.
• Nicht kompatibel mit neuer wettbewerbsorientierter Ordnung des Energie Sektors. (Kommentar Tschechische Energieagentur)
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Pendant zum KrW-AbfG?Eine Gesetzgebung zur Kreislauf-
Abfallwirtschaft existiert nicht. Lediglich im ACT 125/1997 über Abfallmanagement:
• § 7 Obligations in the treatment, use and disposal of waste– (5) Wastes may be used for energy generation
or disposed of by incineration or by other thermochemical methods in installations built for such purposes and meeting the requirements provided in special regulations. 12) In installations which have orignally not been built for burning wastes these can only be incinerated when all requirements provided by special regulations 12) have been met, and provided administrative authorities have given their approval. 11)
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Bioabfallbehandlung in CZ• Keine gesetzliche Regelung zur
Behandlung von Bioabfällen– Kommunaler Bioabfall wird
zusammen mit Haushaltsmüll auf Deponien abgelagert.
– Verbrennung nur in Prag, Liberec & Brünn.
– Klärschlamm wird deponiert oder als Dünger in der Landwirtschaft genutzt.
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Rohholzaufkommen in CZ & BRD (1999)
BRD CZ
Zuwachs 57 Mio. m³/a16,6 Mio. m³/a
Einschlag38,5 Mio. m³/a
14 Mio. m³/a
Potenzieller Einschlag
45 Mio. m³/a ?
1m³ ~ 0,5 t Holztrockenmasse
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Aktivierbare Menge an Holzbrennstoffen in der BRD
(Angaben in Mio t Trockenmasse)Gesamtmenge
Energetische Nutzung
Gesamtmenge
bereits aktivierbar
Waldrestholz 20,0 2,0 3,0 5,0
Sägerestholz (4,8)+ 0,5 0,3 0,8
Holzabfälle (4,0)+ 3,0 0,5 3,5
Altholz 8,0 1,6 1,4 3,0
Rinde 2,0 0,3 0,5 0,8
SUMME 30,0 7,4 5,7 13,1++
Energiepotenzial
125 TWh (31 TWh) (24 TWh) (55 Twh)
+ im Waldholz enthalten++ bei stärkerer Aktivierung von Gebraucht – und Waldholz höhere Werte erreichbar
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Entwicklungsprognose für den Holzbedarf der Holzwerkstoff- und
der Papier- & Zellstoffindustrie in der BRD (in 10³m³/a)
Verbrauchergruppe 1999 2003+
Holzschliff 3.050 3.300
Zellstoff 3.050 6.850
Spanplatte 13.950 16.650
MDF 5.450 7.600
OSB 0 2.100
Gesamt 25.500 36.500
100% 143% >+10%/a
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Trends aufgrund EEG• Holzverknappung besonders Altholz
Umschwung von Entsorgungsgutschrift zu Aufpreis– Preistrend: Anfang 2000 Altholz noch umsonst,
nun 15-25 €/t.
• Ausweg Holzimport– Transporte verschlechtern Ökobilanz, – kostenintensiv wegen niedriger Energiedichte
(Faustregel Versorgungsradius zwischen 30 und 50km, je nach Größe).
• Längst nicht alle Anlagen werden gebaut werden– Ursprünglich allein 50 a 20MW geplant.
Schätzung geht nun noch von 20-30 Anlagen aus.
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Holz-Preise Deutschland/Tschechien
Kategorie €/MWhHU BRD €/MWhHU CZ
Waldholz(Hackgut)
~ 10,8 5-7,5
Industrierestholz(Hackgut)
~3,1 ~2,3
Altholz 2,8 - 4,8 Keine Preise•Preisangaben schwanken je nach Quelle sehr stark.
•in Tschechien Maßangaben unklar.
•Zum Vergleich Erdgas:13.6 €/MWh
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Preise Technik Typische Investitionskosten von beispielhaften Bioenergieanlagen
Beispiel Masch.-technik
Bau-technik
Elektro-Leit-
technik
Sonstige Kosten
Gesamt-kosten der Bioenergie-
anlagen
Gesamt-kosten von heizöl/gas-befeuerten Anlagen
Anteil in % in TDM in TDM
1. 500 kW-Kesselanlage 70 - 80 15 - 20 2 - 3 10 - 15 250 - 320 180 - 220
2. 1 MW-Kesselanlage mit Gebäude
55 - 65 20 - 30 3 - 6 10 - 15 500 - 650 200 - 300
3. 5 MW-Heizwerk 50 - 60 20 - 30 5 - 10 10 - 15 2 200 - 2 800 1 100 - 1 500
4. 10 MW-Dampfkessel-anlage mit Gebäude
50 - 55 30 - 35 3 - 6 10 - 1511 000 - 14 000 3 000 - 4 000
5. 14 MW-Heizkraftwerk 55 - 65 20 - 30 5 - 10 10 - 1517 000 - 21 000 7 000 - 15 000
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Übersicht über die spez. Kosten von
Biomassekesseln
fertig montiert, einschließlich Beschickung, Entaschung, Luft- und Rauchgassystem, Rauchgasreinigung
Thermische Leistung in kW
Spezifische Kosten in €/kW
Automatisch beschickte biomassebefeuerte Kessel
100-500 150-250
500-1000 100-200
1000-5000 100-250
5000-30000 250-400
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Extra Kosten der Technik von
Biomasseanlagen
•Lagerraum•Trocknung•aufwendigere Technik•Ascheentsorgung
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Fichte 45%
Buche 15%
Buche 45%
Braunkohle Briketts
Heizöl EL
Fichte 15%
0
2
4
6
8
10
12
14
He
izw
ert
[M
Wh
/t]
Heizwertvergleich Holz vs. Fossile Energieträger
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Investor
• Strom oder KWK oder Wärme?• Standortsuche• Holzquellen• Akzeptanz Bevölkerung?
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Logistik Deutschland/Tschechien
• Deutschland– Biomassehöfe vor allem in
Süddeutschland– Energieholzbörse
• Tschechien– www.skladka.cz (bisher kaum
Umsatz)
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Ausblick• Zusätzliche Erlöse durch CO2 Zertifikathandel
• Fragen, Anmerkungen, Diskussion• Deutsche Gesetze zu finden unter:
– www.biomasse-info.net– Erläuterungen zur Biomasseverordnung