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<strong>Handreichung</strong> Biogasgewinnung und -nutzung 10.7.1 Anschaffungskosten Die Anschaffungskosten lassen sich bei sorgfältiger Planung relativ genau kalkulieren. Viel Geld kann gespart werden, wenn man sich schon im Vorfeld der Investition bestens informiert, mit anderen Bauwilligen zusammenarbeitet, um gemeinsam größere Stückzahlen und Gewerke auszuschreiben und geschickt verhandelt. Das zahlt sich über die gesamte Laufzeit der Investition aus. Denn im Normalfall sind bei einer landwirtschaftlichen Biogasanlage mindestens 50 % der jährlichen Anlagenkosten (ohne Rohstoffkosten) kapitalbedingt, d. h. sie werden durch die Abschreibung, die Kapitalverzinsung und die investitionsproportionale Versicherungshöhe – also die Anschaffungskosten – bestimmt. Nicht zu vernachlässigen sind weiterhin die Netzanschlusskosten. Da die Netze im ländlichen Raum häufig schwach ausgebaut sind, kann, je nach Anschlusskapazität, eine lange Zuleitung zu einem entfernten Netzverknüpfungspunkt notwendig sein. Die Kosten der Netzanbindung können dann im ungünstigen Fällen mehrere 10.000 _ betragen. Vor der Entscheidung zum Bau einer Anlage ist daher eine netztechnische Untersuchung des jeweils zuständigen Netzbetreibers zwingend erforderlich. Dabei hat der Netzbetreiber die insgesamt kostengünstigste technisch geeignete Variante der Netzanbindung zu wählen und ist zur Offenlegung der Netzdaten verpflichtet. Der Bauherr einer Biogasanlage wird allerdings in der Regel überfordert sein, die zur Festlegung eines Verknüpfungspunktes angestellten Berechnungen zu prüfen oder zu entscheiden, ob der Bau einer eigenen Transformatorenstation wirtschaftlich sinnvoll ist. Es empfiehlt sich daher, fachkundige Beratung z. B. durch den Planer oder Anbieter der Biogasanlage, einen örtlichen Elektrobetrieb oder ein Planungs- und Beratungsbüro für elektrische Energieanlagen einzuholen. Sind Meinungsverschiedenheiten mit dem Netzbetreiber nicht lösbar, sollte man sich im Einzelfall auch nicht davor scheuen, einen Fachanwalt zu konsultieren. Wie viel eine Biogasanlage kostet, hängt u. a. von den Substraten ab, die eingesetzt werden sollen. Die geringsten Investitionskosten verursachen reine Gülleanlagen. Im günstigsten Fall reicht ein Fermenter mit Vorgrube, einschließlich einfacher Rühr- und Pumptechnik, und ein kleines BHKW aus. Sollen auch nachwachsende Rohstoffe zum Einsatz kommen, wird zusätzliche Peripherie benötigt, d. h. zusätzlicher Siloraum, einen Feststoffeintrag, ein Gärrestlager und angepasste Rührtechnik. Das verteuert eine Anlage ganz beträchtlich. Ganz allgemein gilt: Mit zunehmender Anlagengröße ist mit einer Anschaffungs-Kostendegression zu rechnen (siehe Abb. 10-3). Bei kleineren Anlagen (unter 100 kW) für Gülle und nachwachsende Rohstoffe müssen mit spezifischen Investitionskosten von 3.000 bis zu 5.000 _ pro kW installierter elektrischer Leistung kalkuliert werden. Will man die Kostendegression besser nutzen, sollte die Biogasanlage auf eine elektrische Leistung von ca. 150 kW ausgelegt werden. Die spezifischen Investitionskosten liegen dann in einer Größenordnung von 2.500 bis 3.000 _. Größere Anlagen können Anschaffungskosten von rund 2.000 _/kW erreichen. 10.7.2 Gasausbeute Die Höhe der zu erwartenden Gaserträge wird von vielen Faktoren bestimmt (vgl. Kapitel 4). Eine Prognose ist deshalb schwierig. Da der prognostizierte Gasertrag die Wirtschaftlichkeit ganz wesentlich beeinflusst, sollte man bei jeder Kalkulation die angenommenen Gasausbeuten kritisch prüfen. Bei der ausschließlichen Vergärung von Rindergülle (8,8 % TS; 85 % oTS an der TS) lassen sich etwa 21 m N ³ Biogas je m³ Gülle erzeugen. Deutlich höhere Gasausbeuten deuten darauf hin, dass Futterreste und Stroh mit der Gülle in der Biogasanlage vergoren werden. Schon die Zugabe von 0,5 kg gehäckseltem Stroh je GV und Tag, kann die Gasausbeute aus der Gülle um bis zu 15 % steigern. Es ist also auch notwendig, Futterreste und Stroh mengenmäßig zu erfassen und entsprechende Gasausbeuten anzusetzen. Leider gibt es für viele Substrate keine Literaturangaben zu Gasausbeuten und Methangehalten, auf die man zurückgreifen könnte, oder die angegebenen Werte weisen so große Spannen auf, dass fast jedes gewünschte Ergebnis einer Wirtschaftlichkeitsberechnung möglich und begründbar ist. Wertlos sind diese Angaben, wenn nicht mindestens der TS- und oTS-Gehalt, besser die wertbestimmenden Bestandteile (Fett, Eiweiß und Kohlenhydrate) des Substrats, angegeben sind. Ein Beispiel soll das verdeutlichen: Die zu erwartende Gasausbeute von Maissilage schwankt je nach TS-Gehalt bzw. Reifestadium und Qualität zwischen 500 und 680 l N /kg oTS bzw. 105 und 228 m N ³/t Frischmasse. Häufig sind die angegebenen Gasausbeuten nicht auf Normalbedingungen korrigiert oder es ist nicht angegeben, dass sich die Angaben auf Normgas bei 1.013 hPa und 0°C beziehen. Bei 30 °C und 960 hPa beispielsweise hat Gas ein um rund 17 % größeres Volumen aber einen um denselben Prozentsatz geringeren Heizwert als Normgas! 190
Grundsätze bei der Projektplanung 6.000 5.000 spez. Investitionskosten [•/kW] 4.000 3.000 2.000 1.000 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 installierte, elektrische Leistung [kW] Abb. 10-3: Spezifische Investitionskosten (ergänzt nach /10-3/) Literaturangaben, die nicht erkennen lassen, ob es sich um Normgas handelt, sollten bei einer abschlägigen Betrachtung der Wirtschaftlichkeit nicht herangezogen werden. Sie können zu fatalen Fehleinschätzungen führen. Vereinfachte Formel für die Umrechnung auf Normvolumen: V N = V G · P L · 0,269 / (273 + T G ) V N = Normvolumen V G = Gasvolumen [m³] · Luftdruck [hPa] P L = Luftdruck [hPa] minus Unterdruck in der Gasregelstrecke (ca. 10-15 hPa) T G = Gastemperatur [°C] Man ist deshalb fast gezwungen, Gärtests durchführen zu lassen, die allerdings nicht unbedingt auf Praxisanlagen übertragbar sind. Ein weiterer Weg erlaubt die näherungsweise Berechnung der Gasausbeute und des Methangehaltes eines Substrates über bestimmte Bezugsgrößen (siehe dazu Kapitel 10.9.1). 10.7.3 Gasqualität Die Gasqualität lässt sich über zwei Kenngrößen definieren, dem Methangehalt und dem Schwefelwasserstoffgehalt. Der Methangehalt wird in Kalkulationen häufig pauschal mit 60 bis 65 Vol% angesetzt. Das entspricht einem Energieinhalt (Heizwert Hu ) von 6,0 bis 6,5 kWh/m N ³ Biogas. Wird der durchschnittliche Methangehalt anhand der Inputmaterialien berechnet oder wird in Biogasanlagen über eine Gasanlayse exakt gemessen, so werden meist deutlich niedrigere Methangehalte verzeichnet. Bei reiner Güllevergärung (Rindergülle) sind Methangehalte von ca. 55 Vol% zu erwarten. Werden mit Gülle fett- und eiweißarme Substrate (z. B. Maissilage) kofermentiert, liegen die Methangehalte sogar noch deutlich darunter. Schwefelwasserstoff (H 2 S) lässt das Motoröl schneller „altern” und kann zum vorzeitigen Ableben des Motors führen (vgl. Kapitel 5). Erhöhte H 2 S-Konzentrationen im Biogas sind bei Kofermentation von Substraten mit hohem Eiweißgehalt (insbesondere tierische Eiweiße) zu erwarten. Wird biologisch entschwefelt, können H 2 S-Spitzen auch bei langen Beschickungsintervallen, häufigem Substratwechsel und langen Rührintervallen auftreten. In all diesen Fällen müssen erhöhte Wartungsaufwendungen (Verkürzung der Ölwechselintervalle) und eventuell eine deutlich geringere Lebensdauer des BHKW-Motors einkalkuliert werden. 10.7.4 BHKW Für die Verstromung kommen Zündstrahl- oder Gas-Otto-Motoren zum Einsatz. Zündstrahler sind meist billiger und haben bessere elektrische Wirkungsgrade als vergleichbare Gas-Otto-Motoren. Sie können im Notfall – Ausfall der Biogasanlage oder 191
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