Wirtschaftlichkeit von Holzgasanlagen

Wirtschaftlichkeit von
Holzgasanlagen
Heizwerke Betreibertag 2013
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Holzverstromung
Inhalte
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Anforderungen und Einsatzbereiche
Technologie der Holzvergasung
Wirtschaftlichkeit von Holzvergaseranlagen
Grundsätzliche Überlegungen KWK-Projekt
Holzverstromung
Anforderungen an
Biomasse KWK- Anlagen
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Hohe Automatisierung
Weitgehend störungsfreier Betrieb
Geringe Wartungskosten
Hoher elektrischer Wirkungsgrad
Langlebige Technik
Entsprechende Gewährleistungen des Herstellers
Holzverstromung
Einsatzbereiche von
Biomasse- KWK- Anlagen
• Grundvoraussetzung:
Ganzjähriger Wärmebedarf
-> KWK- Anlagen rechnen sich nur bei hoher Auslastung
(hohe Investitionskosten, Wärmeerlöse)
• Ideale Einsatzgebiete:
– Biomasse- Nahwärmeanlagen
– Gewerbliche Wärmeverbraucher (Prozesswärme)
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Holzverstromung
Technologieauswahl und
Dimensionierung
Beispiel:
Biomasseanlage 2000 kW,
Holzvergaser 150 kWel/320 kWth
800
700
Wärmeerzeugung in MWh
600
500
400
300
Wärmebedarf MWh
Holzvergaser MWh
Biomassekessel MWh
200
100
0
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Holzverstromung
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Holzverstromung
Technologien
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Holzverstromung
Holzvergasung
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Holzverstromung
Renaissance der Holzvergaser?
• Ende 19. Jahrhundert: Beginn der Holzvergasung in
Stationärmotoren
• 30er bis 50er Jahre:
Holz als Kraftstoff für PKW, LKW,
Traktoren, Eisenbahn
• Anfang 21. Jahrhundert: Kommt der Boom bei BiomasseKraft- Wärme- Kopplung?
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Holzverstromung
Kennzahlen
• Leistungsklasse 15 bis
mehrere 100 kW
• Elektrischer Wirkungsgrad
23 bis 30%
• Thermischer Wirkungsgrad
50 bis 60%
• Investitionskosten
4000 bis 7500 € pro kW el.
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Holzverstromung
Festbett-Gleichstromvergaser
Funktionsprinzip
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Holzverstromung
Holzgasanlage Funktionsprinzip
• Das Gas durchläuft Reinigungsstufen, wo Staub, das restliche
Teer und Feuchtigkeit abgeschieden werden.
• Gleichzeitig wird es auf ca. 50°C abgekühlt, um eine bessere
Energiedichte zu erreichen
• In einem Blockheizkraftwerk wird das Gas verstromt, die Hitze
aus Abgas und Kühler wird ausgekoppelt.
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Holzverstromung
Bauteile: Zyklonabscheider
Der Zyklonabscheider trennt durch
Fliehkraft Aschepartikel aus dem Gasstrom.
Feinstpartikel bleiben jedoch im Holzgas,
diese müssen über Filter abgeschieden
werden
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Holzverstromung
Bauteile: Wärmetauscher
Der Wärmetauscher kühlt das Holzgas (ca.
600°C auf unter 100°C ab.
Bildquelle: Liebler Behälter- und Anlagenbau
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Meist kommen Doppelrohr- Wärmetauscher
zum Einsatz. Die Hitze des Holzgases
wird auf ein flüssiges Medium
(Kühlwasser) übertragen und kann
genutzt (ausgekoppelt) werden
Holzverstromung
Bauteile: Gasreinigung
• Gaswäscher
Auswaschen der „schlechten“ Begleitstoffe
mit Wasser oder Methylester
• Heißgasfiler
Gewebefilter zum Filtern von
Stäuben und Teeren
Bildquelle: VUM Verfahrenstechnik
Bildquelle: Herding Filtertechnik
Bildquelle: MeliCon
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Holzverstromung
Bauteile: Blockheizkraftwerk
Im BHKW wird das Holzgas zu Strom und Wärme umgewandelt.
Die Wärme aus Abgasstrom Motorkühlung wird ausgekoppelt.
Bildquelle: gn-energie.de
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Holzverstromung
Bauteile: Blockheizkraftwerk
• Zur Anwendung kommen meist Gas- Ottomotoren
• Holzgas ist ein Schwachgas, hat also einen niedrigen
Heizwert (ca. 1,4 kWh/m³), eine gute Leistungsausbeute
erreicht man durch großen Hubraum
• Gas gereinigte Holzgas wird mit der Verbrennungsluft im
Verhältnis von ca. 1:1,1 gemischt und im Motor verarbeitet.
• Bei unreinem Holzgas (Teer!) sind massive Motorprobleme
zu erwarten: Verkokungen, Verkleben der Ventile und
Kolbenringe
-> Vorprogrammierter Motortod
Bildquelle: Tim Eckart
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Holzverstromung
Blockheizkraftwerk
Jenbacher J620
125 Liter Hubraum, 20 Zyl., 2000 kWel
Einsatz: Holzgasanlage Güssing
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Vortec 5,7 Liter V8, 30 kWel.
(Bekannt aus Corvette,…)
Einsatz: Spanner- Anlage
Holzverstromung
Anforderungen an den Brennstoff
• Trockenes Material ist meist
Grundvoraussetzung (ca. 15% Feuchtigkeit)
• Gleichmäßig stückiges Material
• Möglichst niedriger Feinanteil
• Möglichst wenig Störstoffe und
Verschmutzungen (Verglasung in der
Oxidationszone)
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• Nur sehr gute Brennstoffqualitäten lassen hohe
Wirkungsgrade und geringe Wartung zu! Holzverstromung
Christof Group, 20 kWel.
Beispielanlagen
Spanner, 30/45 kWel.
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Holzverstromung
Beispielanlagen
Xylogas, 250 kWel.
Urbas, 150 kWel.
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Holzverstromung
Güssing, 2000 kWel.
Beispielanlagen
Burkhardt, 190 kWel.
Pelletvergaser
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Holzverstromung
Ökostromgesetz
– Insgesamt 50 Mio.€ Fördervolumen pro Jahr zusätzlich,
degressiv (1 Mio. pro Jahr)
• € 8 Mio. für Photovoltaik
• € 10 Mio. für Biomasse, Biogas
– Davon € 3 Mio. für Biomasse < 500 kWel.
• Rest für Windkraft und Kleinwasserkraft
– Die jeweiligen Tarife werden in der Tarifverordnung festgesetzt
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Holzverstromung
Tarifverordnung
– Voller Tarif für 15 Jahre bei rohstoffgebundenen Anlagen
Der bei Genehmigungsdatum gültige Tarif wird für 15 Jahre
im vollen Ausmaß gewährt. Wertanpassung ist dabei keine
berücksichtigt!
– „Nachfolgetarif“ für Altanlagen außerhalb der Tariflaufzeit unter
20 Betriebsjahren
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Holzverstromung
Tarifverordnung
– First-come first-serve- Prinzip
Das Fördervolumen ist begrenzt, wer zuerst kommt mahlt
zuerst
– Brennstoffnutzungsgrad mindestens 60%
Brennstoffnutzungsgrad ist jährlich nachzuweisen (Behörden
verlangen in der Regel höhere Brennstoffnutzungsgrade)
– 2 Cent Zuschlag bei 70% Brennstoffnutzungsgrad
-> „hocheffiziente Anlagen“
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Holzverstromung
Einspeisetarife feste Biomasse
• Abschläge bei Reststoffeinsatz je nach
Schlüsselnummer der eingesetzten Abfälle
• Bei Erreichen von 100 Megawatt zusätzlich werden
die Einspeisetarife gekürzt (8,9 bis 14 Cent/kWh)
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Holzverstromung
Abwicklung
• Abwicklungsstelle ist die 2006 gegründete Oem-AG
• Voraussetzung für eine Antragstellung ist das Vorliegen
sämtlicher Genehmigungen und der Anerkennung als
Ökostromanlage
• Noch verfügbares Volumen wird
tagesaktuell veröffentlicht (www.oem-ag.at)
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Holzverstromung
Förderungen
• Förderstelle für Biomasse- KWK- Anlagen: KPC
(Bundesförderung)
• Förderquote 10% (+ 5%)
• Innovative Projekte: bis zu 60% auf die innovativen
Komponenten
• Wärmeverteilung: 25% (+5%)
• Förderungen können nur in Verbindung mit einem
zusätzlichen Wärmebedarf gewährt werden!
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Holzverstromung
Wirtschaftlichkeit: Einflussfaktoren
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Holzverstromung
Kostenstruktur
Euro
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Holzverstromung
Gestehungskosten dynamisch
Euro/MWh
Jahre
Gestehungskosten in Euro pro MWh Strom unter Berücksichtigung der Wärmeerlöse
Durchschnitt mehrerer Anlagen
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Holzverstromung
Kapitalwert kalkulierter
Holzgasprojekte
Euro
Leistungsbereich ~ 50 kWel.
Jahre
Euro
Leistungsbereich ~ 150 kWel.
Holzverstromung
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Jahre
Grundsätzliche Überlegungen
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Grundlast (Auslastung der KWK-Anlage)
Verfügbarkeit von geeigneter Biomasse
Platzverhältnisse und Lagerkapazität
Ev. Brennstoffaufbereitung
Benötigte Temperaturniveaus und Einbindung
Zugang Stromnetz
Personalkapazität
Holzverstromung
Techn. und wirtsch. Überlegungen
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Passende Technologie
Anforderungen an den Brennstoff
Referenzen und Betriebserfahrungen
Serviceleistungen und Garantien
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Verfügbares Tarifkontingent
Investkosten und Investförderungen
Wirkungsgrade
Betriebs- und Wartungskosten
Auslastung
Ansatz Wärmekosten
Holzverstromung
Technologiefindung
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Holzverstromung
KWK- Studie
• Praxisbezogener Leitfaden für
Heizwerksbetreiber
• Untersuchung von 10 KWK- Modulen
• Wirtschaftliche Abschätzung
• Auswahl von Technologie und Dimensionierung
• Praxisbeispiel Nahwärme Antiesenhofen
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Holzverstromung
Ausblick
• Biomasse- KWK als ideale Ergänzung für BiomasseNahwärmeanlagen
• Große Anzahl geeigneter Nahwärmeanlagen und
Gewerbebetrieben in OÖ vorhanden
• Unter guten Standortvoraussetzungen können
Holzgasanlagen durchaus wirtschaftlich sein
Gesetzliche Rahmenbedingungen entscheiden über
die Entwicklung der Biomasse- KWK
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Holzverstromung
Energie: Wo liegt die Zukunft?
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Holzverstromung