Produkcja i wykorzystanie biogazu w Niemczech historia sukcesu? Michael Seiffert, Jaqueline Daniel-Gromke, Velina Denysenko, Nadja Rensberg Białystok, 18. grudnia 2014
Erzeugte Strommenge [TWh el ] Prąd z bio-gazu/bio-metanu(2004-2013) 32 28 24 20 16 12 8 4 0 1,4 Erzeugte Strommenge aus Biomethan in TWhel Erzeugte Strommenge aus Biogas (VOV) in TWhel 2,8 2,8 5,4 5,4 7,5 7,5 9,5 9,3 12,4 2004 1,4 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 12,1 16,1 15,6 20,3 0,8 19,5 24,3 1,2 23,1 26,9 1,5 25,4 2
Wytwarzanie ciepła z bio-gazu (VOV) *korekta kolejności czasowej zewnętrznego wykorzystanie ciepłą z biogazu (VOV): Średnie zapotrzebowanie własne z ostatnich 4 latach : 28% (względnie pomiędzy 70% - 75% ilości ciepłą będącej do dyspozycji, przy 25-30% zapotrzebowania własnego na ciepło); sprawność 38% termiczna, 45% elektryczna Średnio zewnętrznie użyta ilość ciepła po odliczeniu zapotrzebowania własnego ~50% (bez odliczenia zapotrzebowania własnego ~ 35%) 3
Stan instalacji Biogaz na 31.12.2013: około 7.700 instalacji biogazowych w użytkowaniu z łączną zainstalowaną mocą elektryczną 3.400 MWel Lokalizacje działających biogazowni w Niemczech; pojedyncze lokalizacje biogazowni w budowie i planowaniu ; ((DBFZ GGMBH, 2014), Stan 05/2014) 4
Anlagenzahl [-] Installierte elektrische Anlagenleistung [MW el ] Rozwój ilości bio-gazowni- Bio-gaz 8.000 > 1000 kwel 501-1000 kwel 4.000 7.000 > 500 kwel 151-500 kwel 70-500 kwel 70-150 kwel 3.500 6.000 70 kwel install. el. Leistung [MWel] 3.000 5.000 2.500 4.000 2.000 3.000 1.500 2.000 1.000 1.000 500 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 0 DBFZ, Stand 05/2014 5
Rozwój ilości bio-gazowni- Bio-gaz Land Federalny Ilość pracujących biogazowni 1 satelitarne -BHKW 2 Zainstalowana moc elektryczna w MWel Baden-Württemberg 858 295,8 Bayern 2 312 732,0 Berlin 0 0,0 Brandenburg 335 36 182,0 Bremen 0 0 Hamburg 1 1,0 Hessen 187 63,4 Mecklenburg-Vorpommern 247 170,0 Niedersachsen 1 500 800,0 Nordrhein-Westfalen 597 263,0 Rheinland-Pfalz 142 58,4 Saarland 13 4,3 Sachsen 220 92,2 Sachsen-Anhalt 296 174,2 Schleswig-Holstein 570 141 304,9 Thüringen 247 30 113,8 łącznie 7 477 207 3 254,9 Rozkład pracujących (przeważnie rolniczych) instalacji biogazowych w Niemczech według Landów Federalnych. Zróżnicowane według ilości instalacji i zainstalowanej mocy elektrycznej na 31.12.2013 6
Rozbudowa instalacji biogazowych 2011-2013 Ausbau der Wärmenutzung Erhöhung BHKW-Leistung Ersatz/ Austausch von Alt-BHKW gasdichte Abdeckung Gärrestlager Erhöhung Fermentationsvolumen Substratänderung * Rohgasleitung/Satelliten-BHKW Substrataufbereitung/- aufschlussverfahren * Nachrüstung Wärmespeicher * 2013 (n = 457) 2012 (n = 581) 2011 (n = 498) Installation Biogasaufbereitung 0% 20% 40% 60% 80% relative Häufigkeit, [%] Realizacja przedsięwzięć rozbudowy instalacji w latach 2011-2013, relatywna częstotliwość (możliwa wielokrotność wymienienia), (DBFZ-Betreiberbefragungen, 2011/2012, 2013, 2014) 7
Nennungen [Anzahl] Wykorzystanie ciepła I 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 keine externe Wärmenutzung 100 % externe Wärmenutzung 10 11-25 26-50 51-75 76-90 91-100 Anteil extern genutzter Wärme [%] n=292 Rozdział podanych odpowiedzi (ilość) wedle udziału zużycia zewnętrznego ciepła (po odliczeniu zapotrzebowania własnego) (DBFZ-Betreiberbefragung 2014) około 85 % zakładów podaje, że po wykorzystaniu na własne potrzeby energetyczne przekazują posiadane ciepło do zewnętrznego użytku Przeciętnie używa się 51 % zewnętrznie będącej do dyspozycji energii cieplnej (po doliczeniu zapotrzebowania własnego) 8
Zużycie ciepła II sonstige Wärmenutzung Gewerbe/ Industrie Gärtnerei/ Gewächshaus öffentliche Gebäude Fernwärme Nahwärmeversorgung Stallbeheizung Trocknungsprozesse Sozialgebäude Sommer Winter 0 10 20 30 40 50 60 W wielu przypadkach nie podano zróżnicowania wykorzystania ciepłą latem i zimą Procesy osuszania odgrywają w lecie wyraźnie większą rolę przy zewnętrznym użyciu ciepła niż zimą relative Häufigkeit [%] n=531 Zewnętrzne korzystanie z ciepła w rozróżnieniu na lato i zimę, relatywna częstotliwość, odnosząca się do próby wyrywkowej Häufigkeit bezogen auf Stichprobe (n=531) (DBFZ- Betreiberbefragung 2014) 9
Zastosowanie substratu instalacje biogazowni I massebezogen 6% 2% energiebezogen 7% 3% 13% kommunaler Bioabfall Exkremente 44% NawaRo 48% Reststoffe (Industrie, Gewerbe, Landwirtschaft) 77% n=707 Podział substratu na klasy substratu > 90% pod względem masy wsadu substratu do instalacji biogazowych: gnojówka i odrastające surowce (NawaRo) Pod względem energetycznym nawozy gospodarcze odgrywają mniejszą rolę z uwagi na mniejszy uzysk gazu (jedynie 13 %) 10
Zastosowanie substratu instalacja biogazowni II 2% 2% 1% 2% 1% 7% Mais 12% Gras GPS-Getreide Getreide (Getreidekorn) Landschaftspflegematerial Zwischenfrucht 73% Zuckerrübe sonstige NawaRo n=707 Podział substratu NawaRo, pod względem masy Dominuje kiszonka kukurydzy w stosowaniu NawaRo 11
Koszty substratu biogaz I (własna produkcja) Rodzaj substratu koszt /tfm* Uzysk metanu [m³/tfm]** Metan specyficzne koszty substratu [ /m³] Kiszonka kukurydzy 37 (+1) 106 0,35 Zboże 190 (-24) 320 0,52 Zboże-GPS 37 (+3) 103 0,36 Trawa 33 (+2) 86 0,38 Użytki zielone 36 (+7) 100 0,36 Międzyplon 29 (+3) 72 0,40 Buraki cukrowe 29 (-5) 75 0,39 * W nawiasie różnica do roku poprzedniego **według KTBL 12
Koszty substratu biogaz II (dokupienie) Rodzaj substratu cena /tfm Uzysk metanu [m³/tfm]* Metan specyficzne koszty substratu [ /m³] Kiszonka kukurydzy 44 (+6) 106 0,42 Zboże 164 (-13) 320 0,51 Zboże-GPS 40 (+2) 103 0,39 Trawa 35 (+2) 86 0,41 Użytki zielone 32 (+3) 100 0,32 Międzyplon 27 (0) 72 0,37 Buraki cukrowe 35 (+3) 75 0,47 * W nawiasie różnica do roku poprzedniego **według KTBL 13
Wnioski W Niemczech osiągnięto z uwagi na polityczne warunki ramowe olbrzymi przyrost produkcji biogazu W celu zapewnienia długotrwałej, korzystnej gospodarczo i zrównoważonej eksploatacji biogazowni należy koniecznie ustalić przed inwestycją: Zdefiniowany odbiór prądu i wynagrodzenie (sieci/sąsiedzi?) Zapewniony odbiór ciepła i wynagrodzenie (koncepcja cieplna/komuna/sąsiedzi/firmy) Redukcja kosztów substratu (unikać dokupowania/wykorzystanie resztek) 14
Badania dla energii przyszłości zapraszamy! Osoba kontaktowa Jaqueline Daniel-Gromke Obszar biochemicznej konwersji Kierownik grupy roboczej optymalizacja systemu Tel. +49 (0)341 2434 441 E-Mail: Jaqueline.Daniel-Gromke@dbfz.de DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH Torgauer Straße 116 D-04347 Leipzig Tel.: +49 (0)341 2434 112 E-Mail: info@dbfz.de www.dbfz.de