stromerzeugung aus biomasse (vorhaben iia biomasse) · 2016-09-28 · stromerzeugung aus biomasse...

Stromerzeugung aus Biomasse (Vorhaben IIa Biomasse)

Zwischenbericht Mai 2015 DBFZ Mattes Scheftelowitz Nadja Rensberg Velina Denysenko Jaqueline Daniel-Gromke Dr. Walter Stinner Konrad Hillebrand Karin Naumann David Peetz Christiane Hennig DBFZ/UFZ Prof. Dr. Daniela Thrän IWES Michael Beil Julia Kasten Lena Vogel

DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH

Torgauer Straße 116 04347 Leipzig

Tel.: +49 (0)341 2434-112 Fax: +49 (0)341 2434-133

www.dbfz.de [email protected] Datum: 31.05.2015, geändert am 17.08.2015

VL3006, 23.05.2014, 3310025_03MAP250_Bericht Mai 2015_final, 31.05.2015 II

Auftraggeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) Zimmerstraße 26-27 10969 Berlin

Ansprechpartner:

In Kooperation mit:

Mattes Scheftelowitz DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH Torgauer Straße 116 04347 Leipzig Tel.: +49 (0)341 2434-592 E-Mail: [email protected] Christiane Hennig DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH Torgauer Straße 116 04347 Leipzig Tel.: +49 (0)341 2434-535 E-Mail: [email protected] Michael Beil Fraunhofer – Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES Königstor 79 34119 Kassel Tel.: +49 (0)5617294421 E-Mail: [email protected] Prof. Dr.-Ing. Daniela Thrän DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) Tel.: +49 (0)341 2434-535 E-Mail: [email protected]

Erstelldatum: 31.05.2015

Projektnummer DBFZ: 3310025

Projektnummer Auftraggeber: 03MAP250

Gesamtseitenzahl + Anlagen: 154

Dieser Bericht wurde im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) erstellt.

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Inhaltsverzeichnis

3310025_03MAP250_Bericht Mai 2015_final, 31.05.2015 III

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungs- und Symbolverzeichnis ................................................................................................................................. VI

1 Zusammenfassung ................................................................................................................................................. 1

2 Einleitung ................................................................................................................................................................. 6

3 Methodik .................................................................................................................................................................. 7 3.1 Befragungen ............................................................................................................................................................... 7 3.2 Auswertung der Stamm- und Bewegungsdaten ................................................................................................... 7

4 Biogas-Vor-Ort-Verstromungsanlagen .................................................................................................................. 9 4.1 Befragung Länderebene ........................................................................................................................................... 9 4.2 Betreiberbefragung .................................................................................................................................................. 10

4.2.1 Verteilung der Befragungsergebnisse ................................................................................................. 12 4.2.2 Anlagenbestand und Zubau ................................................................................................................. 16 4.2.3 Strom- und Wärmebereitstellung ........................................................................................................ 20 4.2.4 Biomasseeinsatz .................................................................................................................................... 24 4.2.5 Technische Parameter .......................................................................................................................... 31 4.2.6 Vergütungsstruktur ................................................................................................................................ 37 4.2.7 Direktvermarktung ................................................................................................................................. 38 4.2.8 Flexibilitätsprämie ................................................................................................................................. 39

4.3 Auswertung Stamm- und Bewegungsdaten der BNetzA – Biogas-Vor-Ort-Verstromung ............................. 40 4.3.1 Strom und Wärmebereitstellung ......................................................................................................... 40 4.3.2 Direktvermarktung ................................................................................................................................. 41 4.3.3 Flexibilitätsprämie ................................................................................................................................. 41 4.3.4 Entwicklung des Anlagenbestandes – Ausblick ................................................................................ 44

5 Biogasaufbereitungsanlagen ............................................................................................................................. 46 5.1 Anlagenherstellerbefragung................................................................................................................................... 46 5.2 Betreiberbefragung .................................................................................................................................................. 51

5.2.1 Verteilung der Befragungsergebnisse ................................................................................................. 51 5.2.2 Anlagenbestand und Zubau ................................................................................................................. 52 5.2.3 Biomasseeinsatz .................................................................................................................................... 53 5.2.4 Technische Parameter .......................................................................................................................... 55 5.2.5 Vermarktung ........................................................................................................................................... 58

6 Biomethan-BHKW ................................................................................................................................................ 60 6.1 Betreiberbefragung .................................................................................................................................................. 60

6.1.1 Verteilung der Befragungsergebnisse ................................................................................................. 60 6.1.2 Anlagenbestand und Zubau ................................................................................................................. 62 6.1.3 Strom- und Wärmebereitstellung ........................................................................................................ 63 6.1.4 Betriebskonzept...................................................................................................................................... 64 6.1.5 Vergütungsstruktur ................................................................................................................................ 65 6.1.6 Direktvermarktung ................................................................................................................................. 66

Inhaltsverzeichnis

3310025_03MAP250_Bericht Mai 2015_final, 31.05.2015 IV

6.2 Auswertung Stamm- und Bewegungsdaten der BNetzA – Biomethan-BHKW ............................................... 66 6.2.1 Strom- und Wärmebereitstellung ........................................................................................................ 66 6.2.2 Direktvermarktung ................................................................................................................................. 67 6.2.3 Flexibilitätsprämie ................................................................................................................................. 68 6.2.4 Entwicklung des Anlagenbestandes – Ausblick ................................................................................ 68

7 Biogene Festbrennstoffe ..................................................................................................................................... 70 7.1 Anlagenentwicklung seit dem Jahr 2000 ............................................................................................................ 70

7.1.1 Methodik .................................................................................................................................................. 70 7.1.2 Anlagenbestand und Zubau ................................................................................................................. 71 7.1.3 Entwicklung der Technologien zur energetischen Nutzung fester Biomasse ............................... 73 7.1.4 Regionale Verteilung – Bundeslandebene ......................................................................................... 78 7.1.5 Nutzung von fester Biomasse zur Energiebereitstellung außerhalb des EEG .............................. 82

7.2 Betreiberbefragung .................................................................................................................................................. 84 7.2.1 Verteilung der Befragungsergebnisse ................................................................................................. 86 7.2.2 Strom- und Wärmebereitstellung ........................................................................................................ 91 7.2.3 Biomasseeinsatz .................................................................................................................................... 96 7.2.4 Technische Parameter .......................................................................................................................... 99 7.2.5 Vergütungsstruktur .............................................................................................................................. 101 7.2.6 Direktvermarktung ............................................................................................................................... 103

7.3 Auswertung Stamm- und Bewegungsdaten der BNetzA – biogene Festbrennstoffe ................................. 104 7.3.1 Strom- und Wärmebereitstellung ...................................................................................................... 104 7.3.2 Direktvermarktung ............................................................................................................................... 105 7.3.3 Entwicklung des Anlagenbestandes – Ausblick .............................................................................. 106

8 Flüssige Bioenergieträger ................................................................................................................................. 107 8.1 Betreiberbefragung ................................................................................................................................................ 108

8.1.1 Verteilung der Befragungsergebnisse ............................................................................................... 108 8.1.2 Anlagenbestand ................................................................................................................................... 112 8.1.3 Strom- und Wärmebereitstellung ...................................................................................................... 114 8.1.4 Biomasseeinsatz .................................................................................................................................. 118 8.1.5 Technische Parameter ........................................................................................................................ 122 8.1.6 Vergütungsstruktur und Direktvermarktung .................................................................................... 123

8.2 Auswertung Stamm- und Bewegungsdaten der BNetzA –flüssige Bioenergieträger ................................. 124 8.2.1 Strom- und Wärmebereitstellung ...................................................................................................... 124 8.2.2 Direktvermarktung ............................................................................................................................... 124 8.2.3 Entwicklung des Anlagenbestandes – Ausblick .............................................................................. 125

Inhaltsverzeichnis

3310025_03MAP250_Bericht Mai 2015_final, 31.05.2015 V

Abbildungsverzeichnis ..................................................................................................................................................... 127

Tabellenverzeichnis .......................................................................................................................................................... 133

Literatur- und Referenzverzeichnis ................................................................................................................................ 135

A 1 Betreiberbefragung – Biogas (Fragebogen) ................................................................................................... 139

A 2 Betreiberbefragung – Biogasaufbereitungsanlagen (Fragebogen) ............................................................. 141

A 3 Betreiberbefragung – Biomethan-BHKW (Fragebogen) ................................................................................ 143

A 4 Betreiberbefragung – Anlagen zur Vergärung von Bioabfällen (Fragebogen)............................................ 145

A 5 Betreiberbefragung – Biomasse(heiz)kraftwerke (Fragebogen) ................................................................. 147

A 6 Betreiberbefragung – Holzvergaseranlagen (Fragebogen) ........................................................................... 150

A 7 Betreiberbefragung – Pflanzenöl-BHKW (Fragebogen) ................................................................................ 153

Abkürzungs- und Symbolverzeichnis

3310025_03MAP250_Bericht Mai 2015_final, 31.05.2015 VI


Abkürzung Erklärung

AGEE Stat Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik

ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch

Bh Betriebsstunden

BHKW Blockheizkraftwerk

BImSchV Bundes-Immissionsschutzverordnung

BL Bundesland

BM-(H)KW Biomasse(heiz)kraftwerk

BtL Biomass-to-Liquid

BNetzA Bundesnetzagentur

DIN Deutsches Institut für Normung

DV Direktvermarktung

DWW Druckwasserwäsche

EEG Erneuerbare-Energien-Gesetz

EK Einsatzstoffvergütungsklasse

el elektrisch

EUR Euro

FM Frischmasse

GG Grundgesamtheit

GPS Ganzpflanzensilage

HHS Holzhackschnitzel

inst. installiert

IQR Interquartilsabstand (engl. interquartile range)

ISO Internationale Organisation für Normung

kW Kilowatt

kWel Kilowatt elektrisch


3310025_03MAP250_Bericht Mai 2015_final, 31.05.2015 VII

KWK Kraft-Wärme-Kopplung

LPH Landschaftspflegeholz

MW Megawatt

MWel Megawatt elektrisch

n Anzahl der Nennungen

NawaRo Nachwachsende Rohstoffe

PSA Druckwechseladsorption (Pressure Swing Adsorption)

t Tonne

TWh Terrawattstunde

TWhel Terrawattstunde elektrisch

TWhth Terrawattstunde thermisch

ÜNB Übertragungsnetzbetreiber

ÜUDS Über- und Unterdrucksicherungen

Vlh Volllaststunden

VOV Vor-Ort-Verstromung

Zusammenfassung

3310025_03MAP250_Bericht Mai 2015_final, 31.05.2015 1

1 Zusammenfassung

Die im Jahr 2012 geänderte Fördersystematik für Strom aus Biomasse im Rahmen des EEG zeigte bereits die von der Politik gewünschte Lenkungswirkung einer Verlangsamung des Ausbaus. Die erneute Novellierung des EEG in 2014 reduzierte die Vergütung für Strom aus Biomasse durch die Streichung der Boni weiterhin erheblich. Dadurch ging der Zubau von Neuanlagen nach Inkrafttreten des EEG 2014 am 01.08.2014 erneut stark zurück. In der zweiten Jahreshälfte 2014 und in 2015 wurden hauptsächlich Güllekleinanlagen, welche weiterhin eine gesonderte Vergütungsklasse haben, zugebaut. Folglich stieg die Stromerzeugung aus Biomasse von 2013 auf 2014 nur moderat an, sie belief sich im Jahr 2013 auf 36,33 TWh und im Jahr 2014 auf ca. 38,17 TWh. Durch Biogasanlagen (Vor-Ort-Verstromung) wurden im Jahr 2014 ca. 27,58 TWh Strom erzeugt, durch Biomethan-BHKW ca. 1,54 TWh. Anlagen zur energetischen Nutzung fester Biomasse erzeugten 2014 ca. 8,7 TWh Strom und Pflanzenöl-BHKW ca. 0,34 TWh (Abbildung 1-1).

Abbildung 1-1: Stromerzeugung aus Biomasse im Rahmen des EEG, unterteilt nach Bioenergieträger, (BNETZA, 2011a, 2012a, 2013a, 2014a, 2014b), *Prognose DBFZ

Insgesamt wurden in Bioenergieanlagen im Jahr 2014 ca. 14,12 TWh Strom in Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) erzeugt und ca. 18,1 TWh Wärme bereitgestellt.

Die Nutzung der Direktvermarktung ist in den letzten Jahren stark angestiegen (siehe Abbildung 1-2). Bis 2012 wurde vor allem das so gennannte Grünstromprivileg durch Festbrennstoffanlagen genutzt. Mit Inkrafttreten des novellierten EEG 2012 wurde das Grünstromprivileg unattraktiv, so dass die Anlagen aus dem Grünstromprivileg in die Direktvermarktung zur Inanspruchnahme der Marktprämie wechselten. Gleichzeitig begann eine Direktvermarktung von Strom aus Biogas-Vor-Ort-Verstromungsanlagen und nahm seitdem kontinuierlich zu. Seit Beginn des Jahres 2015 ist die gemeldete Anlagenleistung zur Direktvermarktung im Biogasbereich rückläufig, Begründet ist dies mit der Pflicht zur Fernsteuerbarkeit der Anlagen seit dem 01.01.2015, die nicht von allen Betreibern erfüllt

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2009 2010 2011 2012 2013 2014* 2015*

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[TW

h] flüssige Biomasse

Biomethan

Biogas

feste Biomasse

Zusammenfassung


werden konnte (Gesetz für den Ausbau erneuerbarer Energien (Erneuerbare-Energien-Gesetz - EEG 2014) (idF. v. 2014)).

Abbildung 1-2: Entwicklung der Direktvermarktung von Bioenergie im Rahmen des EEG, (BNETZA, 2014c, 2015)

Die Flexibilitätsprämie wird mittlerweile von 2.692 Anlagen mit einer kumulierten installierten elektrischen Anlagenleistung von 1.519 MW genutzt.

Biogas Vor-Ort-Verstromung

Gegenwärtig gibt es in Deutschland ca. 7.800 Biogasanlagen mit Vor-Ort-Verstromung mit einer installierten elektrischen Leistung von ca. 4.500 MWel.

Mehr als die Hälfte der Biogasanlagen stehen in den Bundesländern Bayern, Niedersachsen und Baden-Württemberg. Die regionale Verteilung der Anlagen und der installierten Leistung kann Kapitel 4.2.1.2 entnommen werden.

Der Eigenstrombedarf der Biogasanlagen liegt, abhängig von der Größenklasse, zwischen 6,3 % und 17,5 % der jährlich produzierten Strommenge. Kleinstanlagen haben in der Regel einen höheren Eigenstrombedarf. Im Mittel liegt der Eigenstrombedarf bei 7,6 % bei Anlagen, die ihren eigenen Strom nutzen, und bei 7 % bei Anlagen, die den Eigenstrombedarf über Fremdbezug decken.

Der Eigenwärmebedarf zur Fermenterbeheizung liegt, abhängig von der Größenklasse, vom Anlagenkonzept und Substrateinsatz, zwischen 18,4 % und 52,1 %. Im Mittel über alle Anlagengrößen werden 27,2 % der bereitgestellten Wärme benötigt. Der Eigenwärmebedarf steigt mit zunehmendem

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Direktvermarktung sonstige

Direktvermarktung vor 2012

Marktprämie Biomasse - nicht zugeordnet

Marktprämie Biomethan

Marktprämie Biogas

Marktprämie feste Biomasse

Zusammenfassung


Anteil von Gülle am Substratmix der Biogasanlagen. Die extern genutzte Wärme wird von 49 % der Betreiber zur direkten Versorgung von Sozialgebäuden genutzt. Mehr als ein Drittel der Anlagen speist Wärme in Fern- oder Nahwärmenetze ein (37 %). Weitere 38 % der Anlagen nutzen die Wärme für Trocknungsprozesse.

Als Substrate zur Biogaserzeugung werden massebezogen nachwachsende Rohstoffe, gefolgt von tierischen Nebenprodukten wie Gülle und Festmist am häufigsten eingesetzt. Die Anlagenbetreiber, die an der diesjährigen Betreiberbefragung teilnahmen, setzen zu 95 % Gülle, Festmist und nachwachsende Rohstoffe (bezogen auf die Frischmasse) als Substrate ein. Auf die Energie bezogen, sind nachwachsende Rohstoffe mit einem Anteil von 79 % die wichtigsten Substrate. An diesem Anteil hat wiederum Maissilage mit 72 % den größten Anteil an der Biogasproduktion. Hinsichtlich der tierischen Nebenproduktewie Gülle und Festmist (inkl. Einstreu) hat Rindergülle mit 61 % den größten Anteil (bezogen auf die Frischmasse). Der Einsatz von Rinder- und Schweinefestmist, Geflügelmist und Hühnertrockenkot ist gegenüber der vorjährigen Befragung leicht gestiegen.

Die Vergärung von Bioabfällen, Grünabfällen und gewerblichen organischen Abfällen spielt gegenüber den landwirtschaftlichen Biogasanlagen eine untergeordnete Rolle. Derzeit sind etwa 140 Abfallvergärungsanlagen in Betrieb, die ausschließlich oder überwiegend kommunale oder gewerbliche organische Abfälle vergären.

Nach Rückmeldung der Anlagenbetreiber lagen die mittleren Substratkosten von Biogasanlagen für Maissilage im Jahr 2014 bei 35,9 EUR/tFM. Damit bleibt Maissilage, bezogen auf die Methanausbeute, mit 0,34 EUR/m3CH4 weiterhin das günstigste Biogassubstrat unter den nachwachsenden Rohstoffen. Grassilage ist mit 0,35 EUR/m3CH4 das zweitgünstigste Substrat. Die mittleren Substratkosten für Getreidekorn sind gegenüber dem Vorjahr um 22 EUR/tFM auf 143,9 EUR/tFM gesunken.

Zur Biogaserzeugung ist die Nassfermentation Stand der Technik und häufigstes Verfahren in landwirtschaftlichen Biogasanlagen. Abfallanlagen setzen überwiegend Trockenfermentationsverfahren ein. Pfropfenstromverfahren mit kontinuierlicher Betriebsweise als auch diskontinuierliche Batchverfahren in Boxen- bzw. Garagenfermentern werden dabei genutzt. Im Durchschnitt haben die Anlagen zwei Fermenter. Die Biogasverstromung erfolgt üblicherweise in BHKW mit Gas-Otto-Motoren (>250 kWel), und Zündstrahlmotoren (bis 340 kWel). 17 % der befragten Anlagenbetreiber betreiben ein oder mehrere Satelliten-BHKW. Ziel dieser Konzepte ist eine bessere Wärmenutzung am Standort des BHKW.

Die geplanten und ungeplanten Ausfallzeiten der BHKW steigen mit der Anzahl der an einer Anlage installierten BHKW. Die mittleren Vorhaltezeiten der vorhandenen Gasspeicher betragen 4,2 h/d. Im Durchschnitt laufen Anlagen im Grundlastbetrieb 7.886 h/a und flexibel betriebene Anlagen 6.533 h/a.

Ein Großteil der Biogasanlagen wird kontinuierlich weiterentwickelt. Über 60 % der Anlagenbetreiber, die dazu Auskunft gaben, bauten die Wärmenutzung weiter aus. Bei 55 % der Anlagen wurde die installierte elektrische Leistung erhöht, üblicherweise zur Inanspruchnahme der Flexibilitätsprämie.

Biomethan

Die Aufbereitungskapazität von Rohbiogas auf Biomethan (Erdgasqualität) beträgt im Jahr 2014 ca. 200.000 m3iN/h, verteilt auf 183 Anlagen. Druckwasserwäsche, Aminwäsche und

Zusammenfassung


Druckwechseladsorption sind die am häufigsten genutzten Aufbereitungsverfahren. Die Einspeisekapazität aller Anlagen ist in Sachsen-Anhalt am höchsten, gefolgt von Mecklenburg-Vorpommern, Bayern und Brandenburg. Das erzeugte Biomethan wird überwiegend im KWK-Bereich im Rahmen des EEG verstromt. Der Anlagenpark von Biomethan-BHKW umfasst derzeit ca. 1.400 Anlagen mit einer installierten Leistung von 330 MWel.

Biogasaufbereitungsanlagen setzen, ähnlich wie Biogas Vor-Ort-Verstromungsanlagen, ca. 90 % nachwachsende Rohstoffe und Wirtschaftsdünger als Substrat ein (massebezogen). Allerdings überwiegen die masse- und energiebezogenen Mengenanteile von nachwachsenden Rohstoffen 82 % bzw. 88 %) den Anteil der Wirtschaftsdünger (6 % bzw. 3 %) bei weitem. Innerhalb der Fraktion der nachwachsenden Rohstoffe ist Maissilage das am häufigsten eingesetzte Substrat. Die Substratkosten für Maissilage sind mit durchschnittlich 32,7 EUR/tFM in Eigenproduktion günstiger und mit 37,7 EUR/tFM im Zukauf teurer als Substrate für Biogas Vor-Ort-Verstromungsanlagen.

Vermarktet wird das Biomethan der Aufbereitungsanlagen zu 72 % direkt im KWK-Bereich (Biomethan-BHKW), weitere Anteile gehen an Händler (die wiederum in den KWK-Bereich vermarkten) und in den Kraftstoff- und Wärmemarkt.

Der größte Teil des Biomethans wird in KWK-Anlagen, die im Rahmen des EEG einspeisen, verstromt. Aufgrund der KWK-Verpflichtung im EEG sind Biomethan-BHKW meist wärmegeführt. Die durchschnittlichen Volllaststunden der befragten Biomethan-BHKW lagen bei 2.345 h/a.

Biogene Festbrennstoffe

Derzeit sind ca. 700 Anlagen mit einer installierten elektrischen Anlagenleistung von ca. 1.500 MWel zur Verstromung von fester Biomasse in Deutschland in Betrieb (einschließlich Holzvergaser).

Der Großteil der installierten elektrischen Leistung von Biomasse(heiz)kraftwerken wurde in den Jahren 2000 bis 2009 zugebaut. In den letzten Jahren wurden verstärkt kleinere Anlagen zugebaut, da die Technologie der Holzvergasung zur Marktreife geführt wurde. Für das Jahr 2015 wird lediglich mit einem Zubau von 3 Anlagen mit einer installierten Leistung von ca. 5 MWel gerechnet.

Im Bundesland Bayern stehen die meisten Biomasse(heiz)kraftwerke mit der höchsten kumulierten installierten Leistung von 244 MWel, gefolgt von Nordrhein-Westfalen mit 212 MWel, Baden-Württemberg mit 172 MWel, Brandenburg mit 168 MWel und Niedersachsen mit 161 MWel.

Biomasse(heiz)kraftwerke werden mit einem Anteil von 62 % wärmegeführt betrieben. Bei den wesentlich kleineren Holzvergaseranlagen liegt der Anteil der wärmegeführten Anlagen bei 76 %. Einige der befragten Anlagen stellten außerdem neben der Wärme in KWK zusätzliche Wärme bereit. Der durchschnittliche Wärmenutzungsgrad der befragten Biomasse(heiz)kraftwerke und Holzvergaser liegt bei 89 %. Zwischen großen und kleinen Anlagen besteht diesbezüglich nur ein marginaler Unterschied.

Die Wärmenutzung von Biomasse(heiz)kraftwerken erfolgt zu 52 % extern und 48 % intern. Bei Holzvergaseranlagen liegt der Anteil der betriebsintern genutzten Wärme bei ca. 65 %. Die Wärme von Biomasse(heiz)kraftwerken und Holzvergasern wird hauptsächlich zur Wärmeversorgung von Wohngebäuden und zur Holztrocknung in der Holzwerkstoffindustrie genutzt.

Zusammenfassung


Als Brennstoff kommt in den älteren und zumeist größeren Biomasse(heiz)kraftwerken vor allem Altholz der Kategorien AIII und AIV zum Einsatz. In geringeren Anteilen wird von diesen Anlagen auch Waldrest- und Landschaftspflegeholz eingesetzt. In Holzvergasern wird überwiegend Waldrestholz eingesetzt. Die Brennstoffe werden überwiegend als Hackschnitzel oder Schredderholz eingesetzt. Gegenüber den Vorjahren haben sich die durchschnittlichen Preise für Altholz der Kategorie AI/AII um 73 % erhöht. Der Durchschnittspreis für Altholz der Kategorie AIII/AIV hat sich gegenüber den Angaben aus der Befragung im Jahr 2013 sogar mehr als vervierfacht. Die Preise für die anderen Holzsortimente sind gegenüber den Vorjahren nur moderat gestiegen bzw. leicht gefallen.

Der Eigenstromverbrauch von Biomasse(heiz)kraftwerken und Holzvergasern liegt zwischen 5 % und ca. 27 %, bei kleineren Anlagen teilweise auch deutlich höher. Der Eigenstrombedarf wird zu 67 % über Fremdbezug gedeckt. Holzvergaser weisen einen höheren Anteil an Fremdbezug aus als Biomasse(heiz)kraftwerke. 16 % der Anlagen decken ihren Eigenstrombedarf mit selbst erzeugtem Strom.

Pflanzenöl-BHKW

Neue Bioenergieanlagen, die Pflanzenöl als Brennstoff einsetzen, werden seit dem 01.01.2012 nicht mehr durch das EEG gefördert. Das zur Verstromung eingesetzte Pflanzenöl muss entsprechend der Biomassestrom-Nachhaltigkeitsverordnung zertifiziert sein. In den Jahren nach 2009 wurden viele der Anlagen stillgelegt oder auf andere Brennstoffe umgestellt. Seit 2013 stagniert der Rückbau und der Anlagenbestand ist aufgrund der relativ niedrigen Pflanzenölpreise konstant. Ein Teil der umgerüsteten Pflanzenöl-BHKW wird mit Biomethan oder Holzgas betrieben. Teilweise werden die BHKW versetzt und kommen an Biogasanlagen zum Einsatz. Im Jahr 2014 waren ca. 900 Anlagen mit einer Leistung von ca. 160 MWel in Betrieb.

Pflanzenöl-BHKW sind überwiegend wärmegeführt. Die Wärme wird in der Regel als Heizwärme für öffentliche und private Gebäude und Gewerbebetriebe genutzt. Wärmere Jahre führen daher zu entsprechend geringeren Volllaststunden der Anlagen.

Als Brennstoff kommt weiterhin am häufigsten Palmöl zum Einsatz. Palmöl dominiert mit einem Anteil von 85 %, Rapsöl hat einen Brennstoffanteil von 15 %. Der Anteil von Rapsöl ist damit gegenüber den Vorjahren um 4 - 5 % gestiegen. In kleinen Anlagen mit einer installierten Leistung unter 10 kWel wird ausschließlich Rapsöl eingesetzt. In Anlagen größer 150 kWel liegt der Anteil von Rapsöl zwischen 5 und 20 %. Sonstige flüssige Bioenergieträger, wie Sojaöl, Biodiesel oder Altspeisefette werden nur in sehr kleinen Mengen eingesetzt.

Die Preise für pflanzliche Öle sind seit 2011 gefallen, bleiben jedoch volatil. Für rohes Rapsöl und raffiniertes Palmöl haben sich die Preise in 2014 stark angenähert. Rapsöl war im Gegensatz zu den Vorjahren mit ca. 600 EUR/t sogar deutlich günstiger als Palmöl. Für 2014 kann daher von einem höheren Brennstoffanteil an Rapsöl in Pflanzenöl-BHKW ausgegangen werden.

Einleitung


2 Einleitung

Die Nutzung von Erneuerbaren Energien zur Stromerzeugung wurde in Deutschland seit dem Jahr 2000 maßgeblich durch das Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien (EEG) gefördert. Seit der Einführung wurde das Gesetz bereits viermal novelliert bzw. neu gefasst. Die Neufassungen, die in den Jahren 2004 und 2009 in Kraft traten, setzten vor allem Anreize für den Ausbau der Biogaserzeugung. Aber auch die energetische Nutzung fester Biomasse zur Stromerzeugung wurde kontinuierlich ausgebaut.

Die zum Jahr 2012 veränderte Fördersystematik des novellierten EEG hatte die von der Politik erwünschte Verlangsamung des Zubaus zur Folge. Die Fördersystematik des EEG 2012 wurde gegenüber den Vorgängerversionen des Gesetzes wesentlich verändert. Boni als zusätzliche Vergütungen wurden bereits weitgehend gestrichen. Dafür wurden eine einsatzstoffbezogene Vergütung und eine Mindestwärmenutzungspflicht eingeführt. Mit der Neufassung des EEG im Jahr 2014 wurde die Vergütungsstruktur nochmals stark vereinfacht. Die einsatzstoffbezogene Vergütung wurde abgeschafft, so dass unabhängig von eingesetzter Technologie und Biomasse die gleiche (Grund)Vergütung gezahlt wird. Insgesamt wurde die Vergütung damit deutlich reduziert, was zu einem starken Rückgang im Zubau von Neuanlagen führte. Einzig Güllekleinanlagen und Abfallvergärungsanlagen bilden eine Ausnahme. Bei diesen Anlagenkategorien wird die Vergütungssystematik des EEG 2012 fortgeführt.

Der Anteil der Bioenergie belief sich 2012 auf 5,7 % des Endenergieverbrauchs im Stromsektor und stellte damit gut ein Viertel der Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien dar. In 2013 belief sich der Anteil auf ca. 6,3 % des Bruttostrombedarfs. Im Jahr 2014 stieg der Anteil der Biomasse am Bruttostrombedarf auf 7 %. Der Anteil der Biomasse an der Bruttostromerzeugung der Erneuerbaren Energien beträgt 42,8 % und liegt hinter dem Anteil der Windkraft (52,5 %) und vor dem Anteil der Photovoltaik (35,2 %) (AG ENERGIEBILANZEN, 2014).

Das Forschungsvorhaben „Wissenschaftliche Vorbereitung und Begleitung der EEG-Monitoringberichte und des EEG-Erfahrungsberichts für die Stromerzeugung aus Biomasse“ knüpft bei den Untersuchungen an die Vorgängervorhaben „Monitoring zur Wirkung des Erneuerbare Energien-Gesetzes (EEG) auf die Entwicklung der Stromerzeugung aus Biomasse“ DBFZ 2009-2011) und die Vorläuferprojekte des Institut für Energetik (IE) an. Das Forschungsvorhaben unterstützt damit den Monitoringprozess zur Stromerzeugung aus Biomasse im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie.

Für den vorliegenden Bericht wurde im Frühjahr 2015 eine Betreiberbefragung durchgeführt. Insgesamt wurden mehr als 10.000 Anlagenbetreiber von Bioenergieanlagen angeschrieben. Zudem erfolgte eine Befragung von Anlagenherstellern sowie Landesministerien und Landesämtern.

Methodik


3 Methodik

3.1 Befragungen

Als Datengrundlage für die nachfolgenden Auswertungen wurde an alle bekannten Bioenergieanlagen, die im Rahmen des EEG einspeisen, ein Fragebogen versandt. Die Fragebögen sind auf den jeweiligen Anlagentyp Biogas-Vor-Ort-Verstromung, Biogasaufbereitungsanlagen, Biomethan-BHKW, Biomasse(heiz)kraftwerke, Holzvergaser und Pflanzenöl-BHKW abgestimmt. Die abgefragten Parameter können den jeweiligen Kapiteln entnommen werden. Die in der Befragung erhobenen Angaben beziehen sich auf das Betriebsjahr 2014.

Datenbasis für die angeschriebenen Anlagenbetreiber sind zum einen die Anlagendatenbanken des DBFZ als auch Adressen, die den Stamm- und Bewegungsdaten der Übertragungsnetzbetreiber entnommen werden konnten. Die Anzahl der angeschriebenen Anlagen und der Rückläufe zeigt Tabelle 3-1. Eine differenzierte Betrachtung der Rückläufe ist in den entsprechenden Kapiteln 4.2, 5.2, 6.1, 7.2, und 8.1 dargestellt.

Tabelle 3-1: Anzahl der angeschriebenen Anlagen und Rückläufe Betreiberbefragung 2015

Art der Anlage Anzahl angeschriebene Anlagen Anzahl Rücklaufe

Biogas Vor-Ort-Verstromung 6.827 828

Biogasaufbereitungsanlagen 183 53

Biomethan-BHKW 737 387

Biomasse(heiz)kraftwerke 603 107

Pflanzenöl-BHKW 1.445 177

nicht zugeordnete Anlagen 648 nach Zuordnung den anderen Rückläufen zugewiesen

Da auch der Zubau für das Jahr 2014 abgeschätzt werden sollte, wurden parallel zur Betreiberbefragung auch verschiedene Einrichtungen auf Ebene der Bundesländer abgefragt, um weitere Informationen zum Ausbau im Biogasbereich zu erhalten.

3.2 Auswertung der Stamm- und Bewegungsdaten

Neben den Angaben aus der Länderbefragung und der vom DBFZ durchgeführten Betreiberbefragung wurden die Stamm- und Bewegungsdaten der Übertragungsnetzbetreiber, die an die Bundesnetzagentur (BNetzA) übermittelt werden, ausgewertet. Die Stamm- und Bewegungsdaten enthalten keine Zuordnungen zur Biomasseart oder eingesetzten Konversionstechnologie. Die Daten enthalten aber Informationen zur Vergütungsstruktur und den Boni, die die Anlagen erhalten. Über verschiedene Boni wie den Gülleboni oder den Gasaufbereitungsboni lassen sich Anlagen eindeutig als Biogas- oder Biomethananlagen zuordnen. Die Zuordnung erfolgte im Zeitraum 2014/2015. Dazu fand auch ein Austausch des DBFZ mit den Vertretern der AGEE-Stat statt. Dabei wurden die methodischen Anpassungen der Prognosen und historischen Zeitreihen durch Zuweisung der Bioenergieträger zu den

Methodik


Stamm- und Bewegungsdaten für EEG-Bioenergieanlagen der Übertragungsnetzbetreiber diskutiert und umgesetzt. Die zur Auswertung herangezogenen Stamm- und Bewegungsdaten sind durch die BNetzA geprüft und wurden für die Nutzung zur Verfügung gestellt.

Zielsetzung war es, für die Jahre 2009 bis 2013 sowie die kommenden Jahre das methodische Vorgehen zur Prognose der Strom- und Wärmeerzeugung aus Biomasse nach folgendem Ansatz umzusetzen:

- Zuweisung der BNetzA-Daten für Biomasse differenziert nach fester Biomasse, flüssiger Biomasse und Biogas/Biomethan durch eindeutige Vergütungsschlüssel

- Zuordnung „offener“ Datensätze durch weitere Recherchen - Zuordnung der weiterhin nicht zuordenbaren „offenen“ Datensätze zu den Sparten feste,

flüssige oder gasförmige Bioenergieträger über abgestimmte Parameter wie Datum der Inbetriebnahme, installierte elektrische Leistung, Volllaststunden und Standort

- Prognose der Stromerzeugung für das laufende bzw. kommende Jahr auf der Basis der bisherigen DBFZ-Methodik

- Ausweisung der KWK-Wärmemengen über gemeldete KWK-Strommengen und Stromkennzahlen

Da die Daten durch die BNetzA nur zeitversetzt zur Verfügung stehen, wird der Zubau für das abgelaufene bzw. aktuelle Jahr (2014/2015) über die bisherige Methodik berechnet.

Da seit 2012 viele Bioenergieanlagen zunehmend in der Direktvermarktung sind, verändern sich die Vergütungsschlüssel. Aktuell weisen die Vergütungsschlüssel der Anlagen in der Direktvermarktung nur noch den jeweiligen Monat mit der entsprechenden Strommenge aus. Bisher erfolgte eine Angabe der verschiedenen Boni für Gülle, Gasaufbereitung etc.. Dadurch werden auch die KWK-Anteile nicht mehr ausgewiesen. Statistisch gesehen, sinken daher die nach BNetzA ausweisbaren KWK-Mengen ab 2012 für Biogas, Biomethan und feste Biomasse.

Für Anlagen in der Direktvermarktung besteht zwar keine Verpflichtung zur Kraft-Wärme-Kopplung, jedoch wird davon ausgegangen, dass eine Wärmesenke, die gleichzeitig eine Einnahmequelle für die Anlagenbetreiber darstellt, auch in der Direktvermarktung weiterhin bedient wird. Daher wurde der KWK-Anteil für die genannten Biomassetypen mit dem Mittelwert der KWK-Anteile 2009-2011 im Verhältnis zur Strombereitstellung berechnet. Der Wert, der sich aus der Auswertung der BNetzA-Daten ergibt, wurde durch den berechneten Wert ersetzt. Die berechneten Werte sind entsprechend gekennzeichnet.

Aufgrund der geänderten Methodik ergeben sich abweichende Mengen hinsichtlich der Strom- und Wärmebereitstellung gegenüber älteren Prognosen des DBFZ.

Biogas-Vor-Ort-Verstromungsanlagen


4 Biogas-Vor-Ort-Verstromungsanlagen

Der nachfolgend beschriebene Stand der Nutzung von Biogas zur Strom- und Wärmeerzeugung in Deutschland beruht im Wesentlichen auf Auskünften und Veröffentlichungen der Landesministerien, Landesämter für Landwirtschaft und Genehmigungsbehörden sowie den Ergebnissen der jährlich durchgeführten DBFZ-Betreiberbefragung. Darüber hinaus werden Daten der Biogasanlagendatenbank des DBFZ und Informationen von Anlagenherstellern herangezogen. Die Ergebnisse werden entsprechend der zugrundeliegenden Daten gekennzeichnet.

Deponie- und Klärgas werden in den nachfolgenden Betrachtungen nicht berücksichtigt und sind somit in den dargestellten Statistiken und Analysen nicht enthalten.

4.1 Befragung Länderebene

In Hinblick auf die regionale Verteilung des Biogasanlagenbestandes und die Ermittlung der Daten auf Bundeslandebene (4.2.1.2) wird jährlich eine Befragung der Länderinstitutionen durchgeführt. Dabei werden überwiegend Landwirtschaftsministerien, Landwirtschaftskammern und Landesanstalten für Landwirtschaft sowie Biogasberater bzgl. der Entwicklung des Biogasanlagenbestandes des vorangegangenen Jahres in dem jeweiligen Bundesland befragt. Die aktuelle Befragung erfolgte im März/ April 2015. Folgende Punkte wurden dabei abgefragt:

Anlagenzahl und installierte elektrische Anlagenleistung Größenklassenverteilung des Anlagenbestandes hinsichtlich Anlagenzahl und installierter

Leistung Erfassung von Neuanlagen und Anlagenerweiterung Erfassung von Satelliten-BHKW Erfassung von (Bio-)Abfallvergärungsanlagen Ausweisung von Überbauung (Anlagenleistung zum flexiblen Anlagenbetrieb)

Es ist zu berücksichtigen, dass die Erfassung, Genauigkeit und Aktualität der Daten zwischen den einzelnen Bundesländern variieren. Der Großteil der befragten Ansprechpartner auf Bundeslandebene verfügt nicht über einen direkten Zugriff auf die Daten der Genehmigungsbehörden. In der Regel erfolgt die Datenerhebung auf Bundeslandebene über eine eigene Datenrecherche, so dass die Datenbasis häufig nicht vollständig ist und in erster Linie landwirtschaftliche Biogasanlagen repräsentiert. In einigen Bundesländern werden regelmäßig umfangreiche Analysen zur Biogaserzeugung durchgeführt, das Erhebungsintervall ist jedoch sehr unterschiedlich. Die ermittelten Daten auf Bundeslandebene unterscheiden sich daher zum Teil sehr stark und sind nur schwer vergleichbar. In einigen Bundesländern werden Satelliten-BHKW – sofern sie als eigenständige Anlagen zugeordnet werden – gesondert ausgewiesen. Oftmals werden Satelliten-BHKW jedoch zusammen mit der Biogasproduktionsstätte (Betriebsstätte) ausgewiesen. Zudem kann nur selten eine klare Differenzierung zwischen „Anlagenneubau“ und „Anlagenerweiterung“ erfolgen. So wird in der Länderstatistik häufig nicht ausgewiesen, in welcher Höhe die zusätzliche Anlagenleistung aus neuen Biogasanlagen und in welcher Höhe aus Anlagenerweiterungen resultiert. Eine neu in Betrieb genommene Anlage geht als weitere Anlagen in die Statistik ein, wohingegen Anlagenerweiterungen lediglich zu einer Erhöhung der gesamt installierten Leistung führen. Eine eindeutige Aufschlüsselung



hinsichtlich der Anlagenerweiterungen und der Anlagengrößen von Neubauten ist dabei nicht möglich. Darüber hinaus ist eine Ausweisung/ Abschätzung der Überbauung, d.h. die Höhe der installierten Anlagenleistung für den flexiblen Anlagenbetrieb durch die Länderministerien bislang nicht möglich.

Weiterhin ist zu beachten, dass auch Änderungen der Datenerhebung bei den Ländern zu Informationsdefiziten führen können. So wird von einem Landesministerium aktuell das Gasvolumen gemäß 4. BImSchV erfasst und ausgewiesen, zuvor wurde die installierte elektrische Anlagenleistung dargestellt.

Es ist zu berücksichtigen, dass zum Zeitpunkt des Redaktionsschlusses keine belastbaren Angaben zum Biogasanlagenbestand Ende 2014 für die Bundesländer Brandenburg, Sachsen-Anhalt, Rheinland-Pfalz und Mecklenburg-Vorpommern vorlagen. In diesem Fall wurden die letzten verfügbaren Bestandsdaten (Daten Anlagenbestand Ende 2013) herangezogen und entsprechend gekennzeichnet.

4.2 Betreiberbefragung

Hinsichtlich der Analyse und Bewertung der Entwicklung des gegenwärtigen Standes der Biogasnutzung (Vor-Ort-Verstromung) in Deutschland wurde wie in den Vorjahren die jährliche Betreiberbefragung des DBFZ durchgeführt. Ziel der Befragung war es, für eine möglichst große Anzahl von Biogasanlagen eine Erhebung durchzuführen, mit der repräsentative Daten u.a. zum Anlagenbetrieb, Vergütung und Direktvermarktung, Anlagentechnik und -erweiterungen sowie zum Substrateinsatz und Flächennutzung erfasst werden. Bezugsjahr für die erfassten Daten ist das Betriebsjahr 2014. Die Befragung erfolgte schriftlich mittels teilstandardisiertem Fragebogen. Bei der aktuellen Befragung wurden erstmals die Betreiber von (Bio-)Abfallvergärungsanlagen mit einem zusätzlichen Fragebogen angeschrieben, da insbesondere hinsichtlich des Substrateinsatzes und detaillierter Fragestellungen zur Verfahrenstechnik eine spezifische Abfrage sinnvoll ist. Darüber hinaus können auf diese Weise Anreize und Hemmnisse zur Errichtung von Anlagen zur Vergärung von Bioabfällen erfasst werden. In Hinblick auf die Vergleichbarkeit und Auswertung der Daten sind die Fragebögen der landwirtschaftlichen Biogasanlagen und der (Bio-)Abfallvergärungsanlagen in den wesentlichen Befragungspunkten (Grunddaten, BHKW/ Stromerzeugung, Vergütung nach EEG und Direktvermarktung, Substratinput) identisch. In den nachfolgenden Auswertungen werden die Erhebungsdaten der landwirtschaftlichen Biogasanlagen und der (Bio-)Abfallvergärungsanlagen zusammengefasst und für Biogas (Vor-Ort-Verstromung) dargestellt. Es erfolgt eine genaue Benennung der herangezogenen Befragungsdaten. Lediglich gesondert erfasste Aspekte werden für die landwirtschaftlichen Biogasanlagen oder die Abfallvergärungsanlage einzeln ausgewertet, dargestellt und gekennzeichnet.

Die Anlagenbetreiber (Biogasanlagen Vor-Ort-Verstromung und (Bio-) Abfallvergärungsanlagen) wurden zu folgenden Aspekten befragt:

Status Art der Gasnutzung BHWK (einzeln erfasst) bzgl. installierter elektrischer Leistung, Betriebsstunden, erzeugte und

nach EEG vergütete Strommenge, Art des BHKW, Hersteller, geplante und ungeplante Ausfallzeiten

Vergütung nach EEG Direktvermarktung und Inanspruchnahme von Marktprämie und Flexibilitätsprämie



Substrateinsatz (Art, Ertrag, Menge, Kosten, durchschnittliche Transportentfernung) Verfahren

Darüber hinaus wurden für die landwirtschaftlichen Biogasanlagen (siehe Anhang A 1) die nachfolgenden Aspekte erfasst:

Art der Genehmigung der Anlage Wechsel zwischen Vergütung EEG und Direktvermarktung Geplante Anmeldung zur Flexibilitätsprämie Eigenstrombedarf und Deckung des Eigenstrombedarfs Eigenwärmeverbrauch Externe Wärmenutzung und Art der externen Wärmenutzung Gasspeicher und Füllstand Gasspeicher im Normalbetrieb Häufigkeit des Auslösens von Überdruck-/Unterdrucksicherungen Gasfackel bzgl. Zündung, Schaltstufen und Laufzeiten in 2014 Fermentervolumen Gärrestlager (einzeln erfasst) bzgl. Volumen und Abdeckung Netzkopplung, Informations- und Kommunikationstechnologie Durchgeführte und geplante Maßnahmen zur Anlagenerweiterung Flächennutzung für den Anbau landwirtschaftlicher Rohstoffe zur Biogasproduktion

Die Betreiber von (Bio-)Abfallvergärungsanlagen (siehe Anhang A 4) wurden neben den oben dargestellten Befragungspunkten zu BHKW, Vergütung und Direktvermarktung, Substrateinsatz und Verfahren zusätzlich zu folgenden Punkten befragt:

Anlagenkonzept (Umrüstung Kompostierungsanlage, Vergärungstemperatur) Anlagenkomponenten Investitionsvolumen differenziert nach Bau, Technik und sonstige Investitionen Betriebskosten differenziert nach Personalaufwand, Wartungsaufwand, Strombedarf,

Wärmebedarf Motivation und Hemmnisse zur Errichtung der Anlage

In Hinblick auf die Vergleichbarkeit der Daten und die Ableitung von Entwicklungen des Biogasanlagenbestandes ist der Fragebogen im Wesentlichen identisch zur Vorjahresbefragung. Im Vergleich zum Vorjahr wurden bei der aktuellen Erhebung die Erfassung der BHKW und die Beanspruchung der Direktvermarktung weiter konkretisiert. Neu aufgenommen wurde die Erfassung der Gasfackel hinsichtlich Zündung, Schaltstufen und Laufzeit im Jahr 2014 sowie Angaben zur Netzkopplung und Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT). Dagegen wurde die Vergütung nach EEG erstmals weniger detailliert (keine Abfrage der einzelnen Boni, Einsatzstoffklassen) erfasst, da sich in den vergangenen Jahren diesbezüglich kaum Änderungen gezeigt haben und für Neuanlagen eine Differenzierung der Boni nicht mehr relevant ist. Daher wurde an dieser Stelle lediglich die Zuordnung zur jeweiligen EEG-Fassung abgefragt.

Im Rahmen dieser Befragung wurden im Februar 2015 die Fragebögen an die Betreiber von Biogasanlagen mit Vor-Ort-Verstromung versandt. Die Rückmeldungen wurden per Post, Fax und über einen Online-Fragebogen erfasst. Insgesamt wurden zusammen mit den (Bio-) Abfallvergärungsanlagen



knapp 6.700 Biogasanlagen angeschrieben. Die Anzahl der zur Verfügung stehenden Rückantworten ist gegenüber dem Vorjahr leicht gestiegen. Von den Betreibern wurde vereinzelt mitgeteilt, dass aufgrund der im Jahr 2014 erfolgten Veränderungen durch die Novellierung des EEG keine Bereitschaft zur Teilnahme an der Befragung besteht. Während im Vorjahr insgesamt 836 Rückmeldungen für die Auswertung berücksichtigt werden konnten, stehen für die Auswertung der aktuellen Befragung 877 Rückmeldungen zur Verfügung. Dabei liegen 23 Rückantworten von (Bio-)Abfallvergärungsanlagen vor und 855 Rückantworten von landwirtschaftlichen Biogasanlagen.

Unter den Rückläufen gaben 20 Anlagenbetreiber an, dass die Biogasanlage stillgelegt wurde. Angaben zum Zeitpunkt der Stilllegung erfolgten nur sehr vereinzelt. So wurde eine Anlage wurde im Jahr 2010 stillgelegt, eine weitere im Jahr 2011. Zu den Gründen der Stilllegungen erfolgten ebenfalls nur vereinzelt Angaben. Ein Betreiber gab an, dass die Anlage nicht mehr wirtschaftlich betrieben werden kann und daher stillgelegt wurde. 12 der 20 stillgelegten Anlagen liegen nach Rückmeldungen der Betreiber in Bayern. Diese Angaben lassen keine allgemeinen Rückschlüsse auf Stilllegungen von Biogasanlagen im vergangenen Jahr zu. Es ist jedoch zu erkennen, dass im Vergleich zu den Befragungsergebnissen der Vorjahre die Anzahl der benannten Stilllegungen gestiegen ist. Weiterhin gaben 6 Anlagenbetreiber an, dass ihre Anlage derzeit außer Betrieb ist. Da sowohl für die stillgelegten als auch für die vorübergehend außer Betrieb befindlichen Anlagen keine Angaben für das Betriebsjahr 2014 vorliegen, werden diese in der Auswertung nicht berücksichtigt. Damit stehen im Rahmen der Betreiberbefragung 2015 (Bezugsjahr 2014) insgesamt 828 Rückmeldungen von Biogasanlagen (landwirtschaftliche Biogasanlagen und Anlagen zur Vergärung von Bioabfällen) für die Auswertung zur Verfügung. Die Rücklaufquote beträgt somit 12 %. Es ist zu beachten, dass nicht immer für alle Befragungspunkte eine vollständige Beantwortung erfolgte. Ausgehend von einem Gesamtanlagenbestand von etwa 7.800 Biogasanlagen (Vor-Ort-Verstromung) Ende 2014 stehen somit etwa 10,6 % des Biogasanlagenbestandes für die Auswertung zur Verfügung.

Für die Auswertung der Befragung ist zu beachten, dass sich die im Rahmen der Betreiberbefragung erfassten Leistungsangaben auf die installierte Gesamtleistung einer Betriebsstätte beziehen und damit mehrere BHKW an unterschiedlichen Standorten, sofern von den Betreibern eine eindeutige Zuordnung erfolgte, zu einer Betriebsstätte zusammengefasst werden. Satelliten-BHKW werden den zugehörigen Biogasproduktionsstandorten (Betriebsstätten) zugeordnet. Damit ist im Rahmen der Befragung für die Auswertungen der Begriff Biogasanlage bezogen auf die Betriebsstätte der Biogaserzeugung (Vergärung und anschließende Verstromung des erzeugten Biogases) definiert.

4.2.1 Verteilung der Befragungsergebnisse

Im Rahmen der Biogasanlagenbetreiberbefragung 2015 konnten, wie bereits in Kapitel 4.2 beschrieben, 828 ausgefüllte Fragbögen für die Auswertung zum Bestand und zur Entwicklung von Biogasanlagen in Deutschland herangezogen werden. Darüber hinaus befindet sich nach Angaben der Betreiber derzeit 1 Anlage in Planung und eine weitere Anlage ist im Jahr 2015 in Betrieb gegangen. Während im Rücklauf insgesamt 69 Biogasanlagen erfasst wurden, die im Jahr 2012 bzw. 2013 in Betrieb gegangen sind, sind in Rahmen der Befragung 5 Rückmeldungen von den Anlagen mit dem Inbetriebnahmejahr 2014 eingegangen. Aufgrund dieser vergleichsweise geringen Stichprobe (8,9 % bezogen auf den Gesamtrücklauf) für Neuanlagen (Inbetriebnahme 2012 - 2014) können Aussagen zu Neuanlagen nach EEG 2012 bzw. 2014 nur mit Einschränkungen getroffen werden.



4.2.1.1 Verteilung bezogen auf Anlagengrößen

Die Verteilung der Rückläufe bezogen auf die installierte elektrische Anlagenleistung zeigt, dass Anlagen der Größenklassen 151 – 500 kWel und 501 – 1.000 kWel dominieren (vgl. Tabelle 4-1). Für insgesamt vier Rückmeldungen liegen keine Angaben zur installierten Leistung der Anlage vor.

Tabelle 4-1: Rücklauf DBFZ-Betreiberbefragung Biogas 2015 – Größenklassenverteilung und Verteilung Gesamtanlagen-bestand ausgehend von der DBFZ-Befragung der Länderinstitutionen 2015 (Biogasanlagen Deutschland, GG)

inst. el. Anlagenleistung [kWel]

Rücklauf Anlagenbestand (GG)

Rückmeldungen [Anzahl]

Anteil am Rücklauf [%]

Verteilung Gesamtanlagen-bestand [%]

Verteilung installierte elektrische Anlagenleistung [%]

≤ 70 33 4,0 8,4 1,3

71 - 150 68 8,2 10,8 2,5

150 - 500 376 45,4 52,9 46,7

500 – 1.000 262 31,6 21,9 35,0

> 1.000 85 10,3 6,0 14,5

Keine Angabe 4 0,5 -

Gesamt 828 100,0 100,0 100,0

GG = Grundgesamtheit

4.2.1.2 Regionale Verteilung

In Abbildung 4-1 ist die regionale Verteilung der Biogasanlagenstandorte für die im Rahmen der Auswertung zur Verfügung stehenden Rückläufe dargestellt.



Abbildung 4-1: DBFZ-Betreiberbefragung Biogas 2015 (Vor-Ort-Verstromung)

Die regionale Verteilung des Rücklaufes der Betreiberbefragung der Biogasanlagen bezogen auf die Anlagenzahl und die installierte elektrische Anlagenleistung im Vergleich zum Gesamtanlagenbestand in den jeweiligen Bundesländern ausgehend von der Befragung der Länderinstitutionen ist in Tabelle 4-2 dargestellt.



Tabelle 4-2: Regionale Verteilung des Rücklaufs der DBFZ-Betreiberbefragung 2015 bezogen auf die Anlagenzahl und installierte elektrische Anlagenleistung

Bundesland Rücklauf Anlagenbestand (GG)

Bezug Bundesland

Rück-meldungen [Anzahl]

Anteil am Rücklauf [%]

Anteil des Rücklaufs am Anlagen-bestand BL1) [%]

Anteil des Rücklaufs an der Anlagen-leistung BL2) [%]

Verteilung Anlagen-bestand Deutschland1)

[%]

Verteilung Anlagen-leistung Deutschland2)

[%]

Baden-Württemberg 78 9,4 8,7 11,9 11,2 9,2

Bayern 295 35,6 12,5 15,6 29,7 22,8

Berlin 0 0,0 - - 0,0 0,0

Brandenburg 26 3,1 7,0 8,0 4,7 5,3

Bremen 0 0,0 - - 0,0 0,0

Hamburg 1 0,1 100,0 100,0 0,0 0,0

Hessen 35 4,2 14,1 20,8 3,1 2,0

Mecklenburg-Vorpommern

21 2,5 8,5 9,3 3,1 4,9

Niedersachsen 132 15,9 8,4 9,3 19,7 25,5

Nordrhein-Westfalen 71 8,6 11,7 14,9 7,6 7,9

Rheinland-Pfalz 15 1,8 10,6 14,4 1,8 1,7

Saarland 1 0,1 8,3 5,8 0,2 0,1

Sachsen 39 4,7 16,9 21,4 2,9 2,8

Sachsen-Anhalt 19 2,3 6,4 6,3 3,7 5,0

Schleswig-Holstein 58 7,0 8,2 11,0 8,9 9,2

Thüringen 37 4,5 13,6 18,8 3,4 3,5

Gesamt 828 100,0 10,4 12,4 100,0 100,0

1) Bezug: Anzahl Biogasanlagen ausgehend von der DBFZ-Befragung der Länderinstitutionen 2015 2) Bezug: installierte el. Anlagenleistung ausgehend von der DBFZ-Befragung der Länderinstitutionen 2015

GG = Grundgesamtheit, BL = Bundesland



4.2.2 Anlagenbestand und Zubau

Mit der Novellierung des EEG 2012 und der Neufassung des EEG 2014 ist der Bau von neuen Biogasanlagen in Deutschland deutlich zurückgegangen. Im Jahr 2014 fand nach Schätzung des DBFZ ein Leistungszubau von ca. 250 MWel statt, der neben der Umsetzung laufender Projekte im ersten Halbjahr 2014 und dem Neubau von Güllekleinstanlagen in erster Linie Anlagenweiterungen (Repowering, Flexibilisierung) beinhaltet. Der Zubau von Neuanlagen (Biogasproduktionsanlagen) liegt nach Schätzungen des DBFZ bei rund 100-150 Anlagen. Zusätzlich wurden neue BHKW-Standorte (Biogas und Biomethan) zugebaut, die in den Länderstatistiken als Neuanlagen erfasst wurden. Nach Auswertungen der Länderbefragung (vgl. Tabelle 4-3) ergibt sich für 2014 ein Anlagenbestand von rund 8.000 Biogasanlagen (inkl. zusätzlich erfasster Satelliten-BHKW) mit rund 3.500 MWel. Im Vergleich zu den Länderdaten 2013 wird der Zubau somit mit rund 270 Anlagen (inkl. Satelliten-BHKW) und 240 MWel installierter Leistung ausgewiesen. Nach Schätzung des Fachverbandes Biogas e.V. wurde für 2014 ein Leistungszubau in ähnlicher Größenordnung (261 MWel inkl. Überbauung) prognostiziert (FACHVERBAND BIOGAS E.V., 2014).

In 2015 wird sich der Zubau an neuen Biogasanlagen auf Güllekleinanlagen und Anlagen zur Vergärung von Bioabfällen beschränken. Es wird ein Zubau von ca. 10 MWel installierter elektrischer Anlagenleistung prognostiziert (Annahme: Neubau Güllekleinanlagen (ca. 60 Anlagen*75 kWel entspricht max. 4,5 MWel), Neubau Abfallanlagen (8 Anlagen mit durchschnittlich 700 kWel entspricht max. 5,6 MWel)). Darüber hinaus wird angenommen, dass zusätzlich Anlagenerweiterungen mit einem Zubau installierter Anlagenleistung vorgenommen werden.

Regionale Verteilung – Bundeslandebene

Die Darstellung der regionalen Verteilung des Biogasanlagenbestandes erfolgt auf Grundlage von Veröffentlichungen und Mitteilungen der Länderinstitutionen, Landwirtschaftskammern bzw. Landesanstalten für Landwirtschafts- sowie Biogasberater. In Tabelle 4-3 ist die Verteilung der Ende 2014 in Betrieb befindlichen Biogasanlagen (Vor-Ort-Verstromung) – differenziert nach Anlagenzahl und installierter elektrischer Anlagenleistung – auf Ebene der Bundesländer dargestellt. Sofern bekannt, wird die Anlagenzahl nach Betriebsstätte und Satelliten-BHKW differenziert.



Tabelle 4-3: Verteilung der in Betrieb befindlichen Biogasanlagen (Vor-Ort-Verstromung) in Deutschland, differenziert nach Anlagenzahl, installierter elektrischer Anlagenleistung und mittlerer Anlagenleistung zum Stand 31.12.2014 (DBFZ-Befragung der Länderinstitutionen 2015) (3N NIEDERSACHSEN E.V., 2014; BUSSE, 2015; FIDDECKE, 2015; LOHMANN & DAHLHOFF, 2014b; MÖNDEL, 2015; REINHOLD, 2015; ZSCHOCHE, 2015, (VIßE, 2015)

Bundesland Anzahl Biogasanlagen

in Betrieb1

Anzahl Satelliten-

BHKW

Summe inst. el. Anlagenleistung

[MWel]

Mittlere inst. el. Anlagenleistung

[kWel]2

Baden-Württemberg 893 k.A. 319,2 357

Bayern3 2.360 k.A. 790 335

Berlin 0 k.A. 0,0 0

Brandenburg4 335 36 182 491

Bremen 0 k.A. 0,0 0

Hamburg 1 k.A. 1,0 1.000

Hessen 211 37 68,0 274

Mecklenburg-Vorpommern4 247 k.A. 170 688

Niedersachsen5 1.566 k.A. 885 565

Nordrhein-Westfalen6 607 k.A. 275 453

Rheinland-Pfalz4 142 k.A. 58,4 411

Saarland 12 k.A. 3,8 316

Sachsen7 231 k.A. 96,6 418

Sachsen-Anhalt4 296 k.A. 174 589

Schleswig-Holstein 565 146 319,4 449

Thüringen 237 35 121,9 448

Gesamt 7703 254 3464,38 435

1 Anlagenzahl der in Betrieb befindlichen Anlagen bezogen auf die Betriebsstätte (Standort); ohne gesondert erfasste Satelliten-BHKW (vgl. Fußnote 2).

2 Durchschnittliche inst. el. Anlagenleistung bezogen auf die Gesamtanlagenzahl inkl. Satelliten-BHKW. 3 Beinhaltet alle in Betrieb befindlichen landwirtschaftlichen Biogasanlagen, wobei als Anlage die Gaserzeugungseinheit

verstanden wird. Ein Satelliten-BHKW wird damit nicht als eigenständige Biogasanlage gezählt. 4 Zum Zeitpunkt des Redaktionsschlusses (31.05.2015) lagen keine aktuellen Daten zum Anlagenbestand 2014 vor, so

dass der Anlagenbestand des Vorjahres (31.12.2013) ausgewiesen wird. 5 Prognose. 6 Datenstand 31.05.2014. 7 Umfasst landwirtschaftliche Biogasanlagen, ohne Abfallvergärungsanlagen. 8 Abweichende Summe der installierten Leistung nach Rückmeldung der Länder gegenüber den Stamm- und

Bewegungsdaten der BNetzA, vgl. Kapitel 4.3



Die Bundesländer Bayern, Niedersachsen und Baden-Württemberg stellen nach wie vor mehr als die Hälfte des Biogasanlagenbestandes in Deutschland. In Bremen sind, mit Ausnahme von Kläranlagen mit anschließender Gasnutzung, bislang keine Biogasanlagen in Betrieb. Ebenso sind in Berlin keine Biogas-Vor-Ort-Verstromungsanlagen in Betrieb. Hier ist im Jahr 2013 eine Anlage zur Vergärung von Bioabfällen mit anschließender Gasaufbereitung in Betrieb gegangen. Die hohe durchschnittliche elektrische Anlagenleistung in Hamburg resultiert aus der dort installierten Abfallvergärungsanlage mit einer Leistung von 1 MWel.

Abbildung 4-2: Standorte der in Betrieb befindlichen Biogasanlagen (Vor-Ort-Verstromung) in Deutschland; vereinzelt Standorte von in Bau und Planung befindliche Biogasanlagen; Bezugsebene: Postleitzahl (Datenbank DBFZ, Stand 04/2015)

Regionale Verteilung – Landkreisebene

Die regionale Verteilung der Standorte der Biogasanlagen im gesamten Bundesgebiet kann Abbildung 4-2 entnommen werden. Die Verteilung der Biogasanlagen auf Kreisebene bezogen auf die Anlagenzahl, installierte elektrischen Anlagenleistung und durchschnittliche elektrische Anlagenleistung ist in Abbildung 4-3 dargestellt.



Abbildung 4-3: Anlagenzahl, installierte elektrische Anlagenleistung und mittlere elektrische Anlagenleistung der Biogasanlagen in Deutschland, Bezugsebene: Landkreis (3N NIEDERSACHSEN E.V., 2014; BUSSE, 2015; DBFZ GGMBH, 2014; LFL, 2014; LOHMANN & DAHLHOFF, 2014a; MINISTERIUM FÜR WIRTSCHAFT, BAU UND TOURISMUS MECKLENBURG-VORPOMMERN, 2014; MLR, 2015; PLAGEMANN, 2014) Stand 04/2015



4.2.3 Strom- und Wärmebereitstellung

4.2.3.1 Strombereitstellung durch Biogas (Vor-Ort-Verstromung)

Mit Inkrafttreten der Neufassung des EEG zum 01.08.2014 wurde der Anlagenneubau und Leistungszubau im Vergleich zu den Vorjahren noch weiter gebremst. Während bereits im Jahr 2012 im Zuge der EEG-Novellierung der Anlagenzubau gegenüber den Vorjahren deutlich verringert wurde, konnte auch für 2013 und 2014 ein weiter reduzierter Anlagenzubau festgestellt werden. Der geringe Zubau setzt sich 2015 fort. Überwiegend erfolgten Erweiterungen bestehender Anlagen, teilweise motiviert durch die Flexibilitätsprämie für die bedarfsgerechte Stromerzeugung. Ein Neubau von Biogasanlagen war in 2014 in erster Linie auf die Güllekleinanlagen (75 kWel) begrenzt.

Vor dem Hintergrund, dass in 2014 zunehmend Leistungserweiterungen zur flexiblen Stromerzeugung von Biogas (Überbauung ohne zusätzliche Stromerzeugung) erfolgten, kann zur Abschätzung der Stromerzeugung nicht der gesamte Zubau an installierter Leistung herangezogen werden. Für 2014 wird daher nach Einschätzungen des DBFZ ein zusätzlicher (für die Stromerzeugung relevanter) Leistungszubau von etwa 100 MWel erreicht. Unter Berücksichtigung des leistungsrelevanten Anlagenausbaus wird für Biogas (Vor-Ort-Verstromung) in 2014 eine Stromproduktion von etwa 27,6 TWhel erwartet. Die Entwicklung der Stromerzeugung aus Biogasanlagen (ohne Biomethan-BHKW) ist in Abbildung 4-21 im Kapitel 4.3.1 dargestellt.

Eigenstrombedarf

Die Höhe des Eigenstrombedarfes hängt in erster Linie von der Art des Vergärungsverfahrens und der Betriebsführung der Anlage ab. Ausgehend von den Rückmeldungen der Anlagenbetreiber (n = 489) liegt der mittlere Strombedarf – bezogen auf die produzierte Strommenge – bei 7,2 %. Zur Eigenbedarfsabdeckung wird bei 69 % der befragten Anlagen Strom zugekauft. Zum kombinierten Einsatz des zugekauften und betriebsintern erzeugten Stroms kommt es in 4 % der Fälle, während die restlichen 17 % der Anlagen den Eigenstrombedarf aus der betriebsinternen Produktion abdecken. In Hinblick auf die angewandten Vergärungsverfahren weisen die Nassfermentationsanlagen im Mittel einen Eigenstrombedarf von rund 7,5 % auf, dabei wird bei der Hälfte der Anlagen (56 %) der Strom für die eigene Prozessführung zugekauft. Der Eigenstrombedarf der klassischen Trockenfermentationsanlagen (Pfropfenstromverfahren) liegt bei 8,1 %.

In der Tabelle 4-4 ist der durchschnittliche Eigenstrombedarf in Abhängigkeit der installierten Anlagenleistung sowie differenziert nach Art des Strombezugs (Eigendeckung bzw. Fremdbezug) dargestellt. Demnach weisen insbesondere Biogasanlagen im Leistungsbereich ≤ 70 kWel einen hohen Eigenstrombedarf auf, welcher bei den Anlagen mit Eigendeckung bei 12,9 % liegt und bei den Anlagen, welche den Eigenstrombedarf über den Zukauf abdecken, sogar bei 17,5 %. Die hohe Standardabweichung s von 13,1 % bei den selbstversorgenden Anlagen ≤ 70 kWel resultiert aus den vereinzelt sehr hohen Angaben zum Eigenstrombedarf sowie der vergleichsweise geringen Anzahl der Rückmeldungen.



Tabelle 4-4: Mittlerer Eigenstrombedarf in Abhängigkeit von der installierten elektrischen Anlagenleistung und differenziert nach Art der Stromdeckung (DBFZ-Betreiberbefragung 2015)

Leistungsklasse, [kWel]

Eigendeckung Fremdbezug Berücksichtigte Rückmeldungen,

[Anzahl] Mittlerer

Eigenstrombedarf, [%]

Standard-abweichung

s

Mittlerer Eigenstrombedarf,

[%]

Standard-abweichung

s

≤ 70 12,9 13,1 17,5 3,5 13

71 - 150 6,3 3,1 6,1 2,3 35

151 - 300 7,2 2,0 6,6 3,7 99

301 - 500 7,4 2,5 6,8 2,4 128

501 – 1.000 7,5 2,8 7,4 3,3 162

> 1.000 6,4 1,7 7,1 2,4 52

Gesamt 7,6 4,4 7,0 3,2 489

Eigenwärmebedarf

Ausgehend von den Rückmeldungen der Anlagenbetreiber liegt der mittlere Eigenwärmebedarf der betrachteten Biogasanlagen bei 27,2 % bezogen auf die produzierte Wärmemenge. Bei der Hälfte der Anlagen wurde ein Eigenwärmebedarf zwischen 10 und 30 % ermittelt. Zu beachten ist hierbei, dass nach Angaben der Befragten der Eigenwärmeverbrauch der Anlage oftmals nicht gemessen wird. Es handelt sich daher bei der nachfolgenden Betrachtung um plausibilisierte Werte.

Tabelle 4-5 liefert einen Überblick über den durchschnittlichen Eigenwärmebedarf der Biogasanlagen in Abhängigkeit der installierten elektrischen Anlagenleistung. Biogasanlagen im kleineren Leistungsbereich weisen einen höheren Wärmebedarf als Anlagen größer 150 kWel auf, was in erster Linie auf den höheren Gülleanteil zurückzuführen ist. Wird der massebezogene Gülleanteil am Gesamtsubstratinput als zusätzliche Variable herangezogen, so zeigt sich – ausgehend von der Zusammensetzung der Rückläufe –, dass auch Anlagen im mittleren Leistungsbereich (151 – 500 kWel) mit einem Gülleanteil von mehr als 30 % einen erhöhten Wärmebedarf von ≤ 40 % aufweisen.

Tabelle 4-5: Mittlerer Eigenwärmebedarf der Biogasanlagen bezogen auf die installierte elektrische Anlageleistung (DBFZ-Betreiberbefragung 2015)

installierte elektrische Anlagenleistung [kWel]

Mittlerer Eigenwärmebedarf x , [%]

Standardabweichung s, [%]

Anzahl der Rückmeldungen, [n]

≤ 70 52,1 24,1 7

71 - 150 42,3 21,4 23

151 - 500 27,3 17,4 127

501 - 1 000 24,0 15,6 81

> 1 000 18,4 9,1 32

Gesamt 27,2 18,0 270



Externe Wärmenutzung

Nach Abzug des Eigenwärmebedarfs der Biogasanlage wird die extern verfügbare Wärmemenge des BHKW einer weiteren Nutzung zugeführt. Ausgehend von den Rückmeldungen der Betreiber (n = 273) beträgt der Anteil der extern genutzten Wärmemenge (nach Abzug des Eigenbedarfs) rund 57 %. Die Art der Nutzung variiert dabei von Anlage zu Anlage. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass es sich um Schätz- und nicht um Messangaben der Anlagenbetreiber handelt.

In der nachfolgenden Abbildung 4-4 sind die Anteile der externen Wärmenutzung ausgehend von den diesjährigen Rückmeldungen der Betreiber dargestellt. So gaben 56 % der Betreiber an, nach Abzug des Eigenwärmebedarfs einen externen Wärmenutzungsgrad von mehr als 50 % zu erzielen. Darunter nutzen 10 Betreiber nach eigenen Aussagen die extern verfügbare Wärme im vollen Umfang (100 %).

Abbildung 4-4: Anteile externer Wärmenutzung (nach Abzug des Eigenwärmebedarfs), dargestellt nach der Anzahl der Nennungen (DBFZ-Betreiberbefragung 2015)

Wärmenutzungskonzepte

Die Bewertung der Art der externen Wärmenutzung erfolgte anhand von 625 Rückmeldungen der Betreiber, Mehrfachnennungen waren dabei möglich. Abbildung 4-5 liefert einen Überblick über die Häufigkeitsverteilung unterschiedlicher Wärmenutzungsarten, eine mengenmäßige Verteilung in Abhängigkeit von der Nutzungsart wurde im Rahmen der Betreiberbefragung nicht erhoben. Ausgehend von den Rückmeldungen der Betreiber ist die Beheizung von Wohn- und Sozialgebäuden, Büros und Werkstätten sowie Warmwasserbereitung mit 49 % dominierend und ist unter Kategorie „Sozialgebäude“ zusammengefasst. Im Zusammenhang mit dem bereits erwähnten Ausbau der Wärmenutzung nimmt die Bedeutung der Nah- und Fernwärmenetze kontinuierlich zu, was insgesamt über ein Drittel der Befragten (37 %) zurückgemeldet hat. Weiterhin wird im nahezu gleichen Umfang (38 %) extern verfügbare Wärme für Trocknungsprozesse eingesetzt.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

≤ 10 % 11 - 25 % 26 - 50 % 51 - 75 % 76 - 90 % 91 - 100 %

Rüc

kmel

dung

en, A

nzah

l [n]

Anteil extern genutzer Wärme, [%]

100 % externe Wärmenutzung

n = 273



Abbildung 4-5: Art der Wärmenutzung, absolute Anzahl der Nennungen und relative Häufigkeit (Mehrfachnennungen möglich), (DBFZ-Betreiberbefragung 2015)

Eine Darstellung der Wärmenutzungsarten in Abhängigkeit von der Leistungsgröße der Biogasanlagen gibt Abbildung 4-6. Die Verteilung bezieht sich dabei ausschließlich auf die Anzahl der Nennungen zu der Art der Wärmenutzung. Aufgrund der Verteilung der Rückläufe besitzt die nachfolgende Darstellung insbesondere für die Wärmenutzungskonzepte der Biogasanlagen > 150 kWel hohe Repräsentativität.

Abbildung 4-6: Arten externer Wärmenutzung in Abhängigkeit von der installierten elektrischen Anlagenleistung, relative Häufigkeit in % (DBFZ-Betreiberbefragung 2015)

49%

38%

27%

24%

10%

6%

5%

5%

1%

0 100 200 300 400

Sozialgebäude

Trocknungsprozesse

Nahwärmeversorgung

Stallbeheizung

Fernwärme

öffentliche Gebäude

Gewerbe/ Industrie

Gärtnerei/ Gewächshaus

sonstige Wärmenutzung

Anzahl der Nennungen, [n]n = 625

0% 20% 40% 60% 80% 100%

≤ 70 kWel

71 - 150 kWel

151 - 500 kWel

501 - 1 000 kWel

> 1 000 kWel

Häufigkeit der Nennungen, [%]

Sozialgebäude

Trocknungsprozesse

Nahwärmeversorgung

Stallbeheizung

Fernwärme

sonstiges

n= 625

* öffentl. Gebäude, Gärtnerei / Gewächshaus, Gewerbe / Industrie



4.2.4 Biomasseeinsatz

4.2.4.1 Substrateinsatz

Der Großteil der Biogasanlagen in Deutschland wird auf der Basis tierischer Nebenprodukte wie Gülle oder Festmist und nachwachsender Rohstoffe betrieben. Die bisherigen Fassungen des EEG, wie etwa EEG 2004 mit dem NawaRo-Bonus, EEG 2009 mit dem Gülle-Bonus und EEG 2012 mit den festgelegten Einsatzstoffvergütungsklassen I und II, haben starke Anreize für den Einsatz dieser Inputstoffe zur Biogaserzeugung in den Bestandsanlagen gesetzt. Es ist zu erwarten, dass die politisch intendierte Konzentration auf die Reststoffe und Bioabfälle in der Verteilung der zur Biogaserzeugung eingesetzten Stoffströme erst in den nächsten Jahren sichtbar wird.

Ausgehend von den Rückmeldungen der Betreiber ist in der nachfolgenden Abbildung 4-7 der masse- und der energiebezogene Substrateinsatz in Biogasanlagen dargestellt. Die prozentualen Angaben basieren dabei auf den im Zuge der Befragung erhobenen Mengen (Frischmasse) eingesetzter Substrate. Massebezogen dominieren nachwachsende Rohstoffe sowie Wirtschaftsdünger mit insgesamt 95 % den Substrateinsatz in den Biogasanlagen. Aufgrund der hohen Methanerträge spielen nachwachsende Rohstoffe mit 79 % energiebezogen eine entscheidende Rolle bei der Rohbiogaserzeugung. Die Bedeutung der Bioabfälle sowie Reststoffe aus Industrie, Gewerbe und Landwirtschaft ist dagegen sowohl masse- mit insgesamt 5 % als auch energiebezogen mit 7 % am Gesamtsubstratinput gering. Ähnlich wie im Vorjahr wurden dabei unter der Kategorie „Bioabfall“ Bio- und Grünabfälle aus getrennter Sammlung sowie Marktabfälle (Substrateinsatz gemäß §27a EEG 2012) subsummiert. Gewerbliche Speiseabfälle (Lebensmittel, Speisereste aus Kantinen, Großküchen und Gastronomie) wurden der Kategorie „Reststoffe (Industrie, Gewerbe, Landwirtschaft)“ zugeordnet.

Abbildung 4-7: Masse- und energiebezogener Substrateinsatz in Biogasanlagen (DBFZ-Betreiberbefragung 2015, Bezugsjahr 2014)

Einsatz nachwachsender Rohstoffe in Biogasanlagen (Vor-Ort-Verstromung)

Abbildung 4-8 liefert einen Überblick über den Einsatz nachwachsender Rohstoffe in den Vor-Ort-verstromungsanlagen. Analog der Ergebnisse der Vorjahre besitzt Maissilage massebezogen mit 73 % sowie energiebezogen mit 72 % eine entscheidende Bedeutung beim Substrateinsatz in Biogasanlagen.

43%

52%

2%3%

massebezogen

14%

79%

4% 3% Exkremente

NawaRo

Reststoffe (Industrie,Gewerbe, Landwirtschaft)

kommunaler Bioabfall

n = 706

energiebezogen



Grassilage und Getreide-Ganzpflanzensilage (Getreide-GPS) haben mit jeweils 11 bzw. 7 % Anteile am Gesamtsubstrateinsatz nachwachsender Rohstoffe. Bedingt durch den stark verhaltenen Zubau seit dem EEG 2012 (vgl. 4.2.2) lässt sich die Wirkung des politisch festgelegten Maisdeckels (max. 60 % der Maissilage am Gesamtsubstratinput in den landwirtschaftlichen Biogasanlagen) aus der Gesamtschau aller Anlagen nicht ableiten.

Abbildung 4-8: Masse- und energiebezogener Substrateinsatz nachwachsender Rohstoffe in Biogasanlagen (DBFZ-Betreiberbefragung 2015, Bezugsjahr 2014)

Einsatz von Wirtschaftsdüngern in Biogasanlagen (Vor-Ort-Verstromung)

Der Begriff „Wirtschaftsdünger“ umfasst im Folgenden Gülle und Festmist sowie Einstreu. In Abbildung 4-9 ist der masse- und energiebezogene Einsatz der Wirtschaftsdünger dargestellt. Bezogen auf die Frischmasse macht Rindergülle mit 61 % den Großteil der eingesetzten Wirtschaftsdünger aus. Im Vergleich zu den Vorjahren ist bei der Festmistfraktion (Rinder- und Schweinfestmist sowie Geflügelmist und Hühnertrockenkot (HTK)) ein leichter Anstieg bei den eingesetzten Mengen (insgesamt 12 %) zu beobachten. Aufgrund der höheren Gasausbeute spiegelt sich dies in der energiebezogenen Verteilung wider, indem 32 % der zur Biogaserzeugung eingesetzten Wirtschaftsdünger auf die Festmistfraktion entfallen.

73%

12%

7%

2% 2%1% 2% 1%

massebezogen

72%

11%

7%

7%2% 0%

1%0%

Maissilage

Grassilage

Getreide-GPS

Getreide (Getreidekorn)

Zwischenfrüchte

Landschaftspflegematerial

Zuckerrübe

sonstige NawaRo

n = 651

energiebezogen



Abbildung 4-9: Masse- und energiebezogener Substrateinsatz von Wirtschaftsdünger in Biogasanlagen (DBFZ-Betreiberbefragung 2015, Bezugsjahr 2014)

Einsatz von Bioabfällen in Biogasanlagen

Neben den rein landwirtschaftlichen Biogasanlagen, in denen Gülle und nachwachsende Rohstoffe eingesetzt werden, gibt es in Deutschland auch Vergärungsanlagen, in denen überwiegend Bioabfälle, Grünabfälle oder gewerbliche organische Abfälle oder industrielle Abfälle eingesetzt werden. Gegenwärtig spielt der Einsatz von Bio- und Grünabfällen aus getrennter Sammlung, gewerblichen organischen Abfällen (Lebensmittel; Speisereste aus Kantinen, Großküchen und Gastronomie) sowie Abfällen aus der Nahrungsmittelindustrie bei der Biogaserzeugung in Deutschland nur eine untergeordnete Rolle. Die Zahl der Abfallvergärungsanlagen steigt jedoch kontinuierlich. Infolge der EEG-Fassungen 2012 und 2014 rückt die Vergärung von Bioabfällen neben der Installation von landwirtschaftlichen Güllekleinanlagen stärker in den Fokus.

Zum Stand 31.12.2014 sind in Deutschland knapp 140 Abfallvergärungsanlagen in Betrieb, die ausschließlich oder überwiegend organische Abfälle vergären. Das umfasst sowohl Anlagen, in denen Bio- und Grünabfälle aus getrennter Sammlung eingesetzt werden, als auch Anlagen, in denen gewerbliche organische Abfälle, Abfälle aus der Nahrungsmittelindustrie oder sonstige organische Abfälle eingesetzt werden. Dabei werden in 83 Anlagen Bio- und Grünabfälle aus der getrennten Sammlung (Biotonne) eingesetzt – mit sehr unterschiedlichen Anteilen am Gesamtinput der Anlage. Insgesamt handelt es sich nach Datenlage des DBFZ bei 68 Anlagen um Anlagen zur Vergärung von Bioabfällen, in denen ausschließlich oder überwiegend Bioabfälle gemäß § 27a EEG 2012 bzw. § 45 EEG 2014 Einsatz finden. Bei 17 der in Betrieb befindlichen Abfallvergärungsanlagen wird das erzeugte Biogas für die Einspeisung ins Gasnetz zu Biomethan aufbereitet (vgl. Kapitel 5) (Auswertung der DBFZ-Datenbank, Stand 03/2015).

In Abbildung 4-10 sind die Standorte der Vergärungsanlagen differenziert nach Betriebsstatus und Substratinput dargestellt. Die Schwerpunkte der Bioabfallvergärung liegen in Baden-Württemberg, Bayern, Niedersachsen und Nordrhein-Westfalen. Deutlich wird, dass in Bundesländern, in denen die bislang erfassten Bio- und Grüngutmengen bezogen auf die Einwohnerdichte verhältnismäßig niedrig sind (Mecklenburg-Vorpommern, Brandenburg, Sachsen-Anhalt), die Vergärung von Bio- und Grünabfällen aus der getrennten Sammlung eine untergeordnete Rolle spielt (VHE, 2012).

14%

2%1%

8%

61%

1%

13%massebezogen

14%

6%

5%

20%47%

1%7% Gülle/ Festmist nicht spezif.

Geflügelmist

HTK

Rinderfestmist

Rindergülle

Schweinefestmist

Schweinegülle

n = 551

energiebezogen



Abbildung 4-10: (Bio-)abfallvergärungsanlagen in Deutschland differenziert nach Betriebsstatus und Substratinput (Datenbank DBFZ, Stand 12/2014)

Seit Inkrafttreten des EEG 2012 sind bis Ende 2014 insgesamt 24 Abfallvergärungsanlagen in Betrieb gegangen. In 21 dieser Anlagen wird ausschließlich oder überwiegend getrennt erfasster Bioabfall gemäß § 27a EEG 2012/ § 45 EEG 2014 eingesetzt. In den übrigen drei Anlagen werden organische Abfälle gewerblicher Herkunft, Abfälle aus der Nahrungsmittelindustrie oder sonstige Abfälle genutzt. 13 Neuanlagen sind dabei als sogenannte Vorschaltanlagen (vorgeschaltete Vergärung des Bio- und Grünabfalls vor der Kompostierung) an bestehenden Kompostierungsanlagen integriert worden. Die durchschnittliche installierte Leistung der seit 2012 neu in Betrieb gegangenen Anlagen liegt bei rund 840 kWel. Im Jahr 2014 sind fünf Neuanlagen auf Basis von Bioabfällen in Betrieb gegangen. In allen Neuanlagen werden Bio- und Grünabfälle aus getrennter Sammlung eingesetzt (Auswertung der DBFZ-Datenbank, Stand 03/2015).

In Abbildung 4-11 ist die Substratverteilung (massebezogen) der befragten Biogasanlagen mit Vergärung der Bioabfälle dargestellt. Überwiegend werden in diesen Anlagen kommunale Bioabfälle eingesetzt.



Abbildung 4-11: Massebezogener Substrateinsatz der befragten Biogasanlagen zur Vergärung von Bioabfällen (DBFZ-Betreiberbefragung 2015, Bezugsjahr 2014)

Abbildung 4-12 zeigt die Verteilung der Anlagen zur Vergärung von Bioabfällen nach Art der Substratkategorie (Bioabfall, Speiseabfall) und der eingesetzten Fermentationsverfahren auf der Basis der Betreiberrückmeldungen. In erster Linie werden Biogasanlagen betrieben, die entweder Bioabfälle oder Speiseabfälle einsetzen. Die Vergärung von Speiseabfällen erfolgt ausschließlich mit Nassfermentationsverfahren, während bei der Vergärung von Bioabfällen (kommunale, getrennt erfasste Bioabfälle) überwiegend Trockenfermentationsverfahren in kontinuierlicher und diskontinuierlicher (Batch) Betriebsweise zum Einsatz kommen.

Abbildung 4-12: Substratkategorie und Art des Vergärungsverfahrens in den Biogasanlagen zur Vergärung von Bioabfällen (DBFZ-Betreiberbefragung 2015, Bezugsjahr 2014)

42%

3%1%24%

16%

9%1% 4% Biotonne

Garten- und Parkabfälle

Marktabfälle

gewerbliche Speiseabfälle

Fette/Flotate

Abfälle Nahrungsmittelindustrie

Exkremente

Sonstigesn = 23

31

7

3

5

1

2

1

0

2

4

6

8

10

12

Bioabfall Bioabfall,Grüngut

Bioabfall,Sonstiges

Speiseabfall Speiseabfall,Exkremente

Anza

hl d

er N

ennu

ngen

Substratkategorie

kontinuierlicheTrockenfermentation

diskontinuierlicheTrockenfermentation(Batch)

Nassfermentation

n = 23



4.2.4.2 Substratkosten und -preise

Die im Rahmen der Betreiberbefragung für das Bezugsjahr 2014 ermittelten Substratkosten und -preise sind nachfolgend für die ausgewählten Einsatzstoffe dargestellt. Die Substratkosten wurden dabei nach Eigenproduktion und Substratzukauf differenziert dargestellt. Laut Rückmeldungen der Betreiber betragen die mittleren Substratkosten für die Maissilage aus dem Eigenanbau 35,9 EUR/tFM (vgl. Tabelle 4-6). Somit verfügt die Maissilage aus der Eigenproduktion mit 0,34 EUR/m3CH4 über die niedrigsten spezifischen Substratkosten, gefolgt von Grünlandsilage mit 0,35 EUR/m3CH4 und Getreide-GPS mit 0,36 EUR/m3CH4. Im Vergleich zum Vorjahr sind die mittleren Kosten für das Getreidekorn mit 143,9 EUR/tFM um 22 EUR gesunken. Neben den alljährlichen Schwankungen auf den volatilen Agrarmärkten liegen mögliche Ursachen darin, dass die Getreideernte im Jahr 2014 mindere und für den Futtermittel- und Nahrungssektor ungeeignete Qualitäten besaß und folglich mehr Getreide der energetischen Verwertung zugeführt werden musste. Die Standardabweichung s liegt bei 23,8. Die hohe Streuung der Werte zeigt, dass die Betreiber die Getreideproduktion im Eigenanbau unterschiedlich bewerten.

Tabelle 4-6: Mittlere und spezifische Kosten der Substrate aus der Eigenproduktion für Biogasanlagen (Vor-Ort-Verstromung), (Angaben bereinigt) (DBFZ-Betreiberbefragung 2015)

Substratart Mittlere Kosten

x [EUR/tFM] Methanertrag

[m3/tFM] Spezifische

Substratkosten [EUR/m3CH4]

Anzahl der Kostenangaben

[n]

Standard-abweichung s

Maissilage 35,9 106 0,34 257 6,5

Getreide 143,9 320 0,45 63 23,8

Getreide-GPS 36,8 103 0,36 133 7,8

Grassilage (Ackergras)

34,8 86 0,40 64 6,7

Grassilage (Grünland)

34,7 100 0,35 119 7,4

Zwischenfrüchte 33,0 72 0,46 37 6,4

Zuckerrübe 31,0 75 0,41 24 5,7

Die im Vergleich zur Eigenproduktion geringer ausfallenden mittleren Substratpreise für Grassilage (Ackergras und Grünland) und Zwischenfrüchte aus dem externen Zukauf resultieren aus der Zusammensetzung der Stichprobe und Anzahl der Betreiberrückmeldungen (vgl. Tabelle 4-7). Die geringsten spezifischen Substratpreise weisen im Fremdzukauf Grünland mit 0,33 EUR/m3CH4, Maissilage mit 0,35 EUR/m3CH4 und Getreide-GPS mit 0,36 EUR/m3CH4 auf.



Tabelle 4-7: Mittlere und spezifische Preise der Substrate aus dem externen Zukauf für Biogasanlagen (Vor-Ort-Verstromung), (Angaben bereinigt) (DBFZ-Betreiberbefragung 2015)

Substratart Mittlerer Preis

x [EUR/tFM] Methanertrag

[m3/tFM] Spezifischer

Substratpreis [EUR/m3CH4]

Anzahl der Preisangaben

[n]

Standard-abweichung s

Maissilage 36,7 106 0,35 234 6,7

Getreide 148,1 320 0,46 59 23,3

Getreide-GPS 37,0 103 0,36 68 6,5

Grassilage (Ackergras) 33,2 86 0,39 25 5,7

Grassilage (Grünland) 33,1 100 0,33 54 6,5

Zwischenfrüchte 31,3 72 0,44 12 6,4

Zuckerrübe 32,3 75 0,43 24 6,0

Die Substratpreise für Bioabfall weisen eine große Bandbreite auf (vgl. Tabelle 4-8). Dabei ist zu berücksichtigen, dass lediglich 5 Betreiber Angaben zu den Kosten bzw. Einnahmen gemacht haben, so dass die Angaben der mittleren Preise nur begrenzte Aussagekraft haben. In der Regel erhalten Anlagenbetreiber für die Verwertung der Bioabfälle Verwertungserlöse, daher werden die Kosten in der Tabelle mit negativem Vorzeichen versehen.

Tabelle 4-8: Preise der in Anlagen zur Vergärung von Bioabfällen eingesetzten Substrate (DBFZ-Betreiberbefragung 2015)

Substratart Mittlerer Preis x [EUR/tFM]

Preis min [EUR/tFM] Preis max [EUR/tFM]

Anzahl der Preisangaben

[n]

Bioabfall -72 -60 -85 2

Marktabfälle -37 -20 -50 3

Gewerbliche Speiseabfälle -6 9 -30 3

Fette/Flotate -17 18 -80 5

Abfälle Nahrungsmittelindustrie -3 13 -30 4

Exkremente -20 -20 -20 1

Sonstiges 5 20 -10 2



4.2.5 Technische Parameter

Verfahren

Die am häufigsten eingesetzte Technologie bei der Prozessführung von Biogasanlagen ist die Nassfermentation, während die Trockenfermentation bzw. Feststoffvergärung1 in der Regel wenig Anwendung findet und zwischen 7 und 12 % liegt ((FNR E.V., 2009), (FNR E.V., 2010)). Die Ergebnisse der Betreiberbefragung spiegeln dies wider: Bei 89 % des Gesamtbestandes an Biogasanlagen wird das Verfahren der Nassfer

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