energetische nutzung von biomasse in deutschland & tschechien schwerpunkt stromerzeugung ulrich...

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

Themenübersicht •Übersicht Biomasse•Rechtliche Situation in den

Ländern•Potentiale Biomasse•Preise•Entwicklungstrends

Warum Ausbau der regenerativen Energien

• Kyoto :– Verringerung Ausstoß

Treibhausgase

• Bundesregierung und EU: – mindestens Verdopplung Anteil

regenerative Energien an Gesamtenergieverbrauch bis 2010

Stromerzeugung aus Regenerativen Energien in der BRD

(insgesamt ~30 TWh in 1999)

0,213,26

Wasserkraft

Windenergie

Solarstrahlung

biogene Festbrennstoffe

Biotreibstoffe

OrganischeNebenprodukte & Abfälle

Warum ist Biomasse regenerativ

• geschlossener CO2-Kreislauf

• Gleiche CO2-Bilanz bei Deponierung/ Verrottung und energetischer Nutzung

• Nachwachsender Rohstoff (Vorraussetzung: nachhaltige Bewirtschaftung)

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

• Inkrafttreten: 29.03.2000 unter Ablösung des Stromeinspeisegesetzes

• Förderung von Strom aus erneuerbaren Energien durch Mindestvergütungen und Abnahmepflicht

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.)

Biomasseverordnung

• Inkrafttreten: 01.06.2001• Aufbau

– Anwendungsbereich Stoffe– Anwendungsbereich Verfahren– Umweltanforderungen

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,

Land-, Forst-, Fisch-

wirtschaft

Vergasung, Pyrolyse

Anaerober Vergärung

Ver-esterung von

Pflanzen-ölen

Kreislaufwirtschafts-Abfallgesetz (KrW-AbfG)nur „Abfälle“

§ 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

4. die im Rahmen der Verwertung anfallenden weiteren Abfälle

möglichst ohne weitere Behandlung abgelagert werden können.

Abfall / Ersatzbrennstoff

DeponieenergetischeVerwertung

stofflicheVerwertung

thermischeBeseitigung

Energie

Hu > 11.000 kJ/Kg Hu < 11.000 kJ/Kg

§ 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

4. die im Rahmen der Verwertung anfallenden weiteren Abfälle möglichst

ohne weitere Behandlung abgelagert werden können.

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

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

Altholz• Holzreste aus der Holzbe- und

Holzverarbeitung (Industrierestholz)

• Verpackungsholz• Baustellenhölzer

– Bauholz– Abbruchholz

• Möbel, Sperrmüll• Hölzer aus dem Aussenbereich

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

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

Technische Verfahren

sind insbesondere

• Feuerungsanlagen in Kombination mit Dampfturbinenanlagen, etc.

• Verbrennungsmotoren• Gasturbinen• Brennstoffzellen

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)

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%

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

Tschechien allgemein• Fläche CZ

79.000 km²– (BRD 358.000

• CZ 130 EW/km²– (BRD 230

EW/km²)

• Waldfläche CZ 32% – (BRD 29%)

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.

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

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.

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.

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

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.

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...“

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)

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)

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.

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

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

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

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.

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

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

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

Extra Kosten der Technik von

Biomasseanlagen

•Lagerraum•Trocknung•aufwendigere Technik•Ascheentsorgung

Fichte 45%

Buche 15%

Buche 45%

Braunkohle Briketts

Heizöl EL

Fichte 15%

Heizwertvergleich Holz vs. Fossile Energieträger

Investor

• Strom oder KWK oder Wärme?• Standortsuche• Holzquellen• Akzeptanz Bevölkerung?

Logistik Deutschland/Tschechien

• Deutschland– Biomassehöfe vor allem in

Süddeutschland– Energieholzbörse

• Tschechien– www.skladka.cz (bisher kaum

Umsatz)

Ausblick• Zusätzliche Erlöse durch CO2 Zertifikathandel

• Fragen, Anmerkungen, Diskussion• Deutsche Gesetze zu finden unter:

– www.biomasse-info.net– Erläuterungen zur Biomasseverordnung

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