Bioenergie - umweltfreundliche Erzeugung und Nutzung von ... - TLL

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5. Thüringer Bioenergietag

Bioenergie - umweltfreundliche Erzeugung und

Nutzung von Wärme, Strom und Kraftstoffen“

Schriftenreihe Heft 7 / 1999

Landwirtschaft und Landschaftspflege

in Thüringen


Impressum

1. Auflage 1999

Herausgeber: Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft

Naumburger Str. 98, 07743 JENA

Tel.: (03641) 683-0, Fax: (03641) 683 390

E-Mail: Pressestelle@TLLJena.thueringen.de

-------------------- ISSN 0944-0348 --------------------

- Nachdruck - auch auszugsweise - nur mit Quellenangabe gestattet. -

- Die Autoren sind für ihre Artikel eigenverantwortlich. -


Inhaltsverzeichnis

5. Thüringer Bioenergietag 1999

Ökonomierat Prof. Dr. Herbert Bohle ..........................................5

Grußwort zum 5. Thüringer Bioenergietag

Dr. Volker Sklenar .......................................................10

Bioenergie zwischen Weißbuch und Agenda 2000

Prof. Dr. habil. Gerhard Breitschuh, Dr. Gerd Reinhold, Dr. habil. Armin Vetter

und Dr. habil. Hans Eckert ................................................14

Das neue Förderprogramm des Bundes und des Landes für Bioenergie

Herr Dieter Rötters ......................................................25

Logistik und Kosten der Bereitstellung von Biomasse

Dr. habil. Armin Vetter, Herr Olaf Schubert und Dipl.-Ing. agr. Angela Werner ..........33

Dezentrale Dampfkraft-Wärme-Kopplungs-Projekte mit Biobrennstoffen

Dipl. Ing. (FH) Thomas Enseleit .............................................41

Blockheizkraftwerke und Brennstoffzellen – Stand der Technik und Einsatzerfahrungen

Dr.-Ing. Thorsten Gottschau ................................................46

Rapsölmethylester - Wirtschaftlichkeit, Einsatzgebiete und Erfahrungen in Thüringen

Dipl.-Ing. agr. Torsten Graf und Dipl.-Ing. ök. Oskar Röser .........................56

Erfahrungen mit der Gemeinschafts-Biogas-Anlage Wolpertshausen

Herr Dieter Schäfer ......................................................65

Scheitholzvergaserkessel - eine moderne und umweltfreundliche Alternative

für die Energieerzeugung im häuslichen Bereich

Dipl.-Forsting. Jörn Uth ..................................................68

Im Einklang mit der Natur leben

Erfahrungen mit einem Pflanzenöl-Blockheizkraftwerk in einem

Einfamilienhaus

Dipl.-Ing. Stephan Hloucal ................................................73

Pelletöfen - Heizen mit dem Komfort von Öl

Herr Gilbert Krapf ......................................................78

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5. Thüringer Bioenergietag 1999

Ökonomierat Prof. Dr. Herbert Bohle (Präsident der Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft)

Die Vortragsfolge des 5. Thüringer Bioenergietages gliedert sich unter dem Generalthema „Bioenergie -

umweltfreundliche Erzeugung und Nutzung von Wärme, Strom und Kraftstoffen“ in die Bereiche der

politischen Rahmenbedingungen, der finanziellen Fördermöglichkeiten, der Logistik und Kosten bei

Bereitstellung von Bioenergie und schließlich der praktischen Einsatzerfahrungen mit Heizkraftwerken und

Brennstoffzellen auf Bioenergiebasis sowie mit Biotreibstoffen. Damit soll einmal mehr der aktuelle Stand

der Bioenergie bezüglich Technik, Kosten und Praxisrelevanz dargestellt und gleichzeitig die nach wie vor

unverzichtbare Werbung für nachwachsende Rohstoffe betrieben werden. Dies ist umso notwendiger, als

bekanntlich die Ökoenergiequellen heute immer noch eher bescheiden sprudeln, wenn hierzulande im

vergangenen Jahr gerade einmal 5 % des Stroms dieser Herkunft waren, wobei allein Wasser- und

Windkraftwerke mit 86 % davon den Löwenanteil lieferten. Technisch ist das Bioenergie-Potenzial

natürlich wesentlich größer, doch es bleibt nach wie vor eine Frage des politischen Wollens, welchen

tatsächlichen Stellenwert regenerative Energien künftig haben werden. Wie hoch dieser sein könnte, lassen

Kalkulationen ahnen, die beispielsweise der Windkraft einen Anstieg ihres Anteils an der Stromerzeugung

von heute 1 % auf über 17 % im Jahre 2020 voraussagen. Das größte Wachstum erwartet man allerdings

beim Einsatz von Biomasse in Kraft-Wärme-Koppelungsanlagen, die mittelfristig 24 % am Endenergieverbrauch

sowie 16 % am Primärenergieverbrauch ausmachen dürften, unter der Voraussetzung, dass die

enormen Potenziale Wald, Stroh, Energiepflanzen und Grünland entsprechend umfassend genutzt werden.

Unter diesem Aspekt wird man sich künftig, zumindest partiell, vom Bauern als exklusiven Nahrungsmittellieferanten

verabschieden und an den des Energielieferanten gewöhnen müssen, und das besonders

gern, wenn dank dieser Produktionserweiterung möglichst viele Betriebe überleben können. Darüber

hinaus ist der Ausbau von Zukunftsenergien agrarischer Herkunft mit nachfolgend dezentraler Energietechnik

auch wegen Schaffung zukunftsfähiger Arbeitsplätze industriepolitisch von großer Bedeutung. Bei

aller berechtigten Euphorie für moderne Ökoenergien sollten jedoch die klassischen Herkünfte nicht ganz

vergessen werden, denn bundesweit sind beispielsweise erst zwei Drittel des Wasserkraftpotenzials nutzbar

erschlossen.

Mit Raps/Rapsmethylester fing alles an

Im Frühjahr dieses Jahres hat das Thüringer Agrar- und Umweltministerium von traditionellen auf ökologische

Treibstoffe umgestellt, nach Aussage von Minister Dr. Sklenar aus zweierlei Gründen: Erstens sei

Biodiesel mit ca. 1 DM/Liter wesentlich kostengünstiger und zweitens trage sein Einsatz zur Standortsicherung

der Thüringer Rapsbauern und zur massiven Reduzierung der Umweltbelastung verglichen mit

herkömmlichen Treibstoffen bei. Die beispielhafte Einrichtung der ministeriellen Bio-Tankstelle sollte

Nachahmung finden in anderen Behörden, die oft über wesentlich größere Fahrzeugflotten verfügen.

Gleichermaßen beispielhaft wie öffentlichkeits- und werbewirksam war auch die Fahrt eines mit umweltfreundlichen

Rapsmethylester betriebenen Traktors Ende Juni dieses Jahres vom Expo 2000-Gelände in

Hannover nach Spanien, eine Aktion, die dem Generalthema der Hannoverausstellung „Mensch, Natur,

Technik“ auf originelle Weise gerecht wurde. Diesen kleinen Beispielen können weitere große folgen, denn

die Rohstoffbasis Biomasse hat sich zwischenzeitlich massiv verbreitert, wenn 1999 in Deutschland auf

760 000 ha LN oder 6,5 % der Ackerfläche nachwachsende Rohstoffe angebaut wurden, 260 000 ha oder

52 % mehr als im Vorjahr. Dabei standen nachwachsende Rohstoffe mit insgesamt 370 000 ha auf

Stilllegungsflächen und mit 390 000 ha auf nicht stillgelegten Ackerflächen, dominiert nach wie vor von

Raps mit 370 000 ha, vor Öllein mit 200 000 ha und Sonnenblumen mit knapp 30 000 ha. Getreide und

Kartoffeln zur Stärkeerzeugung wuchsen auf 140 000 ha, während weitere kleinere Flächen dem Anbau

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verschiedener Faser- und Arzneipflanzen mit jeweils 4 000 ha pro Kultur dienten.

Nachwachsende Rohstoffe zur Streckung endlicher Ressourcen

Der Anbau nachwachsender Rohstoffe verfolgt mit der Erschließung landwirtschaftlicher Einkommensalternativen,

mit seinem Beitrag zur Umweltverbesserung und mit seiner Schonung endlicher Ressourcen im

Wesentlichen diese drei Ziele. Ihnen zuzuordnen sind u. a. die Perspektiven der chemischen Industrie, die

den Einsatz nachwachsender Rohstoffe z. B. zur Herstellung biologisch abbaubarer Schmierstoffe oder im

Bausektor wie gleichermaßen die energetische Nutzung der beträchtlichen Potenziale von Biomasse als

durchaus zukunftsträchtig einstuft. Wesentliche Gründe für den zunehmenden Anbau von Pflanzen gerade

für den industriellen Bereich sind nach Einschätzung des BML die gegenüber den Vorjahren verdoppelte

obligatorische Flächenstilllegung und die zum Zeitpunkt der Aussaat im Sommer 1998 hohen Erzeugerpreise

beispielsweise für Non-Food-Ölsaaten. Da aber nach den Erfahrungen der letzten Jahre Ölsaaten zur

Verwendung im industriellen Sektor von jährlich nur rund 250.000 ha beansprucht werden, dürfte aus der

Ernte 1999 folglich eine erhebliche Überversorgung des Marktes resultieren. Dies zeigen die seit Anfang

dieses Jahres deutlich rückläufigen Preisofferten für nicht vertraglich gebundene Non-Food-Ware, was

erwartungsgemäß einige Kritiker auf den Plan rief, die glaubten, seitens der Politik die Schaffung effizienter

Marktvoraussetzungen z. B. für Biodiesel fordern zu müssen, zumal sich damit die bisherige kostspielige

Förderung der notwendigen Produktionsanlagen von selbst erübrige. Solcherlei Pauschal-Attacken

beschädigen im Zeichen der Endlichkeit fossiler Rohstoffe die notwendige Argumentation für nachwachsende

Rohstoffe, mit denen im Sinne der Nachhaltigkeit so umzugehen ist, dass sie auch in ferner

Zukunft den dann lebenden Menschen noch verfügbar sein sollten. Wenn also nachwachsende Rohstoffe

demzufolge eines der wesentlichen Elemente einer nachhaltigen Entwicklung sind, ist es äußerst bedenklich,

wenn immer noch mehr Subventionen für Agrarexporterstattungen als für die Inlandsverwendung von

Agrarrohstoffen des Non-Food-Bereichs ausgegeben und ebenso mehr Gelder für die traditionelle Nutzung

fossiler Rohstoffe als für die Erschließung nachwachsender Rohstoffe bereitgestellt werden. Zudem gelangt

ein beträchtlicher Teil staatlicher Fördermittel für nachwachsende Rohstoffe in außerlandwirtschaftliche

Sektoren der Volkswirtschaft, etwa in die gewerbliche Wirtschaft oder in die angewandte Forschung von

Industrieunternehmen, denen sie bis zu einem gewissen Grade als Rechtfertigung für den nach wie vor

verschwenderischen Umgang mit den Ressourcen dieser Erde dienen. Auch von daher wird es angesichts

der unbestreitbaren Verantwortung für die kommenden Generationen höchste Zeit für die Erschließung

einer nachhaltigen Rohstoffversorgung auf weitestgehend einheimischer Basis, zu deren Wirtschaftlichkeit

u. a. Flächenstilllegungen und Energiesteuern wesentlich beitragen können.

Die Konkurrenzfähigkeit von Bioenergie ist staatlicherseits zu sichern

Den Ausgangspunkt des europäischen Engagements für Biomasse und andere regenerierbare Energiequellen

setzte die internationale Klimakonferenz von Kioto im Jahr 1997. Damals hat sich die EU verpflichtet,

den Ausstoß von CO2 und anderen klimaschädlichen Gasen als Folge des Verbrennens fossiler Energieträger

spätestens bis zum Jahr 2012 um 8 % gegenüber 1990 zu verringern, gleichzeitig aber den Anteil

erneuerbarer Energien am Gesamt-Energiemix zu verdoppeln, und zwar ohne nennenswerte Förderung aus

dem Agrarhaushalt. Nicht zuletzt daraus resultiert die derzeit ausgesprochene Zurückhaltung bei Gewährung

neuer Subventionen für nachwachsende Rohstoffe, was in den Kommissionsverhandlungen zu

Agenda 2000 Frankreich und Österreich, die zusätzliche Flächenbeihilfen für Agrarrohstoffe gefordert

hatten, deutlich zu spüren bekamen. Andererseits weiß jedermann, dass landwirtschaftliche Biomasse mit

Abfällen oder organischen Nebenprodukten aus der Industrie nicht konkurrieren kann, solange die

Rohstoffe vom Acker, evtl. über gesonderte Beihilfen, nicht deutlich besser bezahlt werden. Damit steht

und fällt der Anbau nachwachsender Rohstoffe mit der Kopplung an die Flächenstilllegung, bei der sich ihr

Anbau auch bei mäßigem Deckungsbeitrag noch einigermaßen rechnet. Mittelfristig reichen Flächenstill-

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legungen allein aber kaum aus, um die ehrgeizigen Pläne der EU-Kommission umzusetzen, weshalb höhere

Besteuerung fossiler Energieträger und Beimischungszwang von Biokraftstoffen in Erwägung gezogen

werden, womit sich viele EU-Mitgliedsstaaten jedoch noch relativ schwer tun. Bleibt also der Kommission

zurzeit nur, mehr oder weniger stark an den guten Willen der Bürger und nationalen Regierungen zu

appellieren, um dank individueller Begeisterung für die Sache die fehlende Wirtschaftlichkeit nachwachsender

Rohstoffe wenigstens partiell ausgleichen zu können. Das jedoch möchte der Deutsche Bauernverband

so nicht akzeptieren, der das von der EU-Kommission vorgelegte Arbeitsdokument der Bedeutung von

Biorohstoffen für die zukünftige Agrar-, Energie- und Umweltpolitik für nicht angemessen hält, um eine

auf Dauer angelegte Produktions- und Absatzalternative im Non-Food-Bereich durchzusetzen. Dazu

müssten in einer abgestimmten Strategie die notwendigen Rahmenbedingungen geschaffen werden, um der

Wirtschaft die Erschließung der Marktpotenziale als zentrale Aufgabe der EU-Politik deutlich zu machen.

Die Kommission hat also im Gemeinschaftsrecht den ordnungsrechtlichen Rahmen zu verankern, innerhalb

dessen sich umweltfreundliche biogene Energie- und Treibstoffe bzw. Produkte aus nachwachsenden

Rohstoffen auf breiter Front durchsetzen können. Denkbar ist dabei durchaus auch, Mengenkontingente

für Strom, Wärme und Treibstoffe aus erneuerbaren Energieträgern und Agrarrohstoffen auf Basis

entsprechender Rahmenbedingungen festzulegen. Die Erfüllung dieser Kontingente über CO 2-Minderungsquoten

oder Selbstverpflichtungserklärungen in der Kombination mit einer kostendeckenden Mindestvergütung

für biogene Rohstoffe könnte in der Endstufe weitergehende staatliche Stützungsprogramme

tatsächlich überflüssig machen.

Das individuelle Bewusstsein für nachwachsende Rohstoffe muss wachsen

Wie bekannt, werden zurzeit erst 4 % der Ackerfläche der EU für nachwachsende Rohstoffe genutzt,

große Potenziale zu deren Erzeugung stehen also noch zur Verfügung. Dank Biotechnologie werden

zusätzliche Produktionsmethoden und Produkte entstehen, für die es mittelfristig gelingen muss, sich auf

den Märkten selbst zu tragen. Biorohstoffe müssen also ihren Gesamtleistungen entsprechend in den

Kostenwettbewerb mit herkömmlichen Produkten treten können, wozu angesichts des erheblichen

Wettbewerbsdrucks durch andere niedrigpreisige fossile Energieträger aktuell die ökologische Steuerreform

der Bundesregierung beitragen soll, das Wettbewerbsdefizit erneuerbarer Energieträger zu verringern.

Und schließlich können durch entsprechende Markteinführungsprogramme für erneuerbare Energien

Investitionen im Bereich der energetischen Nutzung von Biomasse gefördert werden. Parallel dazu muss

aber auch ein verstärktes Umweltbewusstsein die Nachfrage nach Produkten aus nachwachsenden

Rohstoffen weiter erhöhen, denn die verbreitete Verschwendung natürlicher Ressourcen deckt sich nicht

mit den Zielen einer nachhaltigen Gesellschaft. Angesichts des dramatisch angestiegenen Verbrauchs an

Erdöl in diesem Jahrhundert mit der Konsequenz einer wachsenden Abnahme der verbleibenden Vorräte

kann ein wesentlicher Beitrag in Richtung nachhaltiger Gesellschaft nur durch Umschwenken von petrochemischen

auf erneuerbare Ressourcen geleistet werden. Erst dann sind die EU-Planungen, bis zum Jahr

2010 den Anteil erneuerbarer Energien in der Gemeinschaft von derzeit 6 auf 50 % erhöhen zu wollen,

einigermaßen realistisch. Und weil andere Energiequellen in vielen Ländern der Erde nicht in ausreichendem

Maße verfügbar sind, wird die Technologie zur energetischen Verwertung von Biomasse auch

weltweit nachgefragt, d. h. wer also die Entwicklung solcher Technologien am schnellsten vorantreibt, wird

von diesem rasch wachsenden Markt gerade in energiearmen Ländern am meisten profitieren. Leider sind

aber gerade in Ländern der Energie-Besitzenden das Wissen um die Problematik der unbeschränkten

Nutzung fossiler Rohstoffquellen oft stark unterentwickelt und mögliche Alternativen, wie Energieeinsparungen

oder Effizienzverbesserungen zu wenig bekannt. Der Mensch in der Industriegesellschaft ist im

Hinblick auf Sicherheit und Preiswürdigkeit von Energie und Rohstoffen, die da sind, wenn immer sie

gebraucht werden, und zwar in jeder gewünschten Form, vielfach noch maßlos verwöhnt, wenn nur 20 %

der Menschen, nämlich die der Industrieländer, 80 % der globalen Rohstoffe verbrauchen. Würden

bevölkerungsreiche Länder wie Indien oder China dieses energieverschwendende Wirtschaftssystem

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kopieren, würde es mit niedrigen Rohstoffpreisen auch hierzulande schnell vorbei sein und gleichzeitig die

negativen Klimaauswirkungen der Verbrennung fossiler Energierohstoffe dramatisch zunehmen. Von daher

stimmt die Prognose optimistisch, dass sich die derzeit in Deutschland vorhandene Produktionskapazität

für Biodiesel in allerkürzester Zeit von gegenwärtig rund 100 000 t auf knapp 300 000 t praktisch verdreifachen

wird mit einer zugunsten der Landwirtschaft entsprechenden mengen- und marktwirksamen

Entlastung des Ölsaatenmarktes sowie einer Umweltentlastung um über 1,0 Mio. t fossilen Kohlendioxid.

Diese und andere z. B. auch arbeitsmarktpolitische Gründe haben andere Länder zu unkonventionellen

Schritten animiert, so etwa Frankreich, wo die Befürworter von Biotreibstoffen inzwischen auf die

Schützenhilfe der Mineralölindustrie zählen können, der Biotreibstoffe zur Reduzierung von SO 2-Emissionen

fossiler Treibstoffe sehr willkommen sind. Im Übrigen trägt der Einsatz von Biodiesel dazu bei, das

hohe Versorgungsdefizit Frankreichs bei fossilen Brennstoffen abzubauen und gleichzeitig das Interesse der

französischen Mineralölwirtschaft an Hydraulikölen aus nachwachsenden Rohstoffen zu wecken, für die

das Marktpotenzial als besonders groß eingeschätzt wird. In Deutschland kursiert in der seit langem

geführten Diskussion pro und contra Biodiesel zurzeit eine Variante, die sich aber wohl kaum breiter

Zustimmung erfreuen dürfte. Einige Umweltpolitiker halten es für kontraproduktiv, dass die Landwirtschaft

in immer größerem Ausmaß in die Energieproduktion einsteigt, und zwar über Rapsanbau als

Grundlage für Biodiesel, diesen aber nicht selbst verbraucht. Folglich könnte mit der Abschaffung der

Gasölbeihilfe der landwirtschaftliche Biokraftstoff in der Landwirtschaft direkt gezwungenermaßen dann

stärkere Verwendung finden, dies noch mehr auf der nächsten Stufe der ökologischen Steuerreform, d. h.

bei weiterer Erhöhung der Preise für Mineralölkraftstoffe.

Der deutsche Wald birgt noch beachtliche Energiepotenziale

Neben den derzeit favorisierten Bioenergiequellen landwirtschaftlicher Provenienz ist auch Holz ein

Bioenergieträger mit Zukunft, vor allem wegen des großen Potenzials oft noch weitgehend ungenutzter

Waldreststoffe. Damit könnte Holz einen wichtigen Beitrag liefern für das von der EU im Rahmen des

Klimaschutzes angestrebte Ziel eines künftig erheblich größeren Einsatzes von Biomasse. Laut Bericht des

deutschen Instituts für Wirtschaftsforschung könnte das in den Wäldern Deutschlands beachtliche Potenzial

an Biomasse energetisch genutzt werden, ohne das für industrielle Zwecke notwendige Rohholzaufkommen

zu beeinträchtigen und die Nachhaltigkeit einer ordnungsgemäßen Forstwirtschaft zu gefährden.

Den durchschnittlichen Holzvorrat in deutschen Wäldern beziffert das DWI auf 280 Vorratsfestmeter je ha

bei einer Waldfläche von 10,2 Mio. ha, also auf einen Gesamtholzvorrat von 2,85 Mrd. m3 . Vom alljährlichen

Holzzuwachs von 60 Mio. m 3 werden aktuell mit 35 bis 40 Mio. m3 maximal 70 % eingeschlagen,

d. h. das tatsächliche Rohholzaufkommen lässt die inländischen Holzvorräte in den nächsten Jahren weiter

steigen. Eine wirtschaftlich sinnvolle Nutzung lässt damit den Wald langfristig den umweltfreundlichen

Rohstoff Holz liefern und zusätzlich seiner unersetzbaren ökologischen Leistung Rechnung tragen, worauf

bezüglich der langfristigen Senkung der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre die Arbeitsgemeinschaft

deutscher Waldbesitzerverbände erst kürzlich erneut hingewiesen hat. Immerhin bevorraten die

heimischen Wälder rund 2 Mrd. t Kohlenstoff mit Bindung von 7 Mrd. t Kohlendioxid, wobei die jährliche

Kohlenstoffeinbindung etwa 8 Mio. t Kohlenstoff beträgt, zusätzlich gesteigert und verlängert durch aus

Holz gefertigte Produkte. Eine Renaissance von Holz als Energieträger und Baustoff der Zukunft ist also

gleichermaßen wünschenswert, jedoch nicht ohne eine massive Förderung, will die Bundesregierung wie

geplant bis zum Jahr 2005 den Kohlendioxidausstoß um 25 % im Vergleich zu 1990 senken. Eine Förderung

ist auch deswegen gerechtfertigt, weil Wälder neben ihrer Funktion als Biomasselieferant den

Wasserhaushalt stabilisieren, Erosionen verhindern und damit das Klima zusätzlich positiv beeinflussen.

Andere Länder haben diese Multifunktion der Wälder schon seit langem erkannt, so Österreich, wo viele

Privatpersonen und öffentliche Einrichtungen Holz verstärkt nutzen, wie die zurzeit mehr als 26 000

Hackschnitzelheizungen eindrucksvoll belegen. Der Wald ist also ein unermessliches Reservoir für den

nachwachsenden Rohstoff Holz und man sollte gelegentlich daran erinnern, dass Holz vor 200 Jahren noch

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der wichtigste Energielieferant war, bis Kohle, Öl und Gas preiswerter wurden und praktischer zu handhaben

waren. Dies gilt es wieder ins Bewusstsein der Bevölkerung zu holen, was eigentlich nicht schwer

fallen dürfte, wenn man weiß, dass allein mit den bei der Waldpflege jährlich anfallenden 4,5 Mio. m 3

minderwertigen Holzes mit einem Heizwert von rund 1 Mio. t Heizöl rund 300.000 Einfamilienhäuser

beheizt werden könnten. Wenn aber nach Angaben des Deutschen Instituts für Wirtschaftsforschung 1998

in Deutschland rund 550 Mrd. kWh Strom erzeugt wurden, davon knapp 300 Mrd. kWh allein aus Kohle,

während Biomasse, also auch Holz, in dieser Statistik nicht gesondert ausgewiesen wird, ist die Absicht der

Bundesregierung, den Anteil regenerativer Energien am Stromverbrauch gegenüber 1996 mit 4,5 % bis

zum Jahr 2010 verdoppeln und bis zur Mitte des nächsten Jahrhunderts sogar auf 50 % steigern zu wollen,

verständlich und berechtigt.

Bioenergie zwischen umweltrelevanter Euphorie und wirtschaftlichem Pragmatismus

Zwei kürzliche Presseverlautbarungen bezüglich der Nutzung von Biomasse zur Energiegewinnung sind

durchaus geeignet, die vielen bisherigen Aktivitäten auf diesem Feld in Frage stellen und die gerade

politischerseits euphorischen Zukunftsperspektiven nicht unwesentlich dämpfen zu können. So lässt der

internationale Autokonzern Daimler-Chrysler vor wenigen Wochen verlautbaren, das Auto der Zukunft

werde mit Methanol betrieben als dem idealen Übergangstreibstoff vom fossilen zum solaren Zeitalter. Zum

einen hätten Herstellung und Transport von Methanol längst den Stand der Technik erreicht und zum

anderen erfordere dieser flüssige Treibstoff nur geringfügige Anpassungen der bestehenden Infrastruktur,

habe eine große Energiedichte und verbrenne schadstoffarm. Für Methanol spreche schließlich die breite

Rohstoffbasis, könne es doch problemlos aus fossilen Rohstoffen wie Erdgas, aus Bioabfällen und aus

anderen organischen Substanzen gewonnen werden. Somit könne der langfristige Umstieg auf regenerative

Energiequellen schrittweise erfolgen, bei dem nach Ansicht der Autoexperten Rapsmethylester wegen

hoher Kosten und beschränkten Anbaupotenzials als ernstzunehmende Konkurrenz für Methanol nur

geringe Chancen eingeräumt werden. RME werde deshalb auch in Zukunft nur ein Nischenprodukt bleiben,

selbst für den Fall, dass die Zeit des billigen Erdöls schon in 10 bis 15 Jahren vorüber sei.

Eine zweite Meldung, wenngleich mit völlig entgegengesetztem Vorzeichen, vervollständigt dieses

Szenario. Danach sind die mit großer Wahrscheinlichkeit bestätigten weltweiten Ölreserven heute so hoch

wie nie zuvor und stiegen nach der von der Esso-AG vorgelegten Studie „Öldorado 99" im vergangenen

Jahr dank verbesserter Explorations-Technik um 1,5 % auf 140,6 Mrd. t. Ein Vielfaches davon schlummert

noch in der Erde, so dass die physische Verfügbarkeit von Öl auf absehbare Zeit kein Problem sein

dürfte. Unter der Annahme eines konstanten Verbrauchs auf dem Niveau des Vorjahres von rund 3,4 Mrd.

t hat diese Reserve eine statistische Reichweite von 42 Jahren, die unter Hinzurechnung weiterer großer

Ressourcen in Ölsand oder Ölschiefern ohne Berücksichtigung des technischen Fortschritts und möglicher

neuer Funde, auf eine Reichweite von etwa 160 Jahren ansteigt. „Deshalb werden weder wir, noch unsere

Enkel, noch deren Enkel das Ende des Ölzeitalters erleben“, wie der verantwortliche Esso-Sprecher seine

sicher erstaunten Leser im Handelsblatt vom 5. Juni 1999 wissen ließ. Bleiben damit alle Erwartungen und

Prognosen bezüglich nachwachsender Rohstoffe Illusion und sind alle, die sich für die langfristige Schonung

der endlichen Ressourcen dieser Erde engagieren, möglicherweise doch auf dem falschen Weg?

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Grußwort zum 5. Thüringer Bioenergietag

Dr. Volker Sklenar (Thüringer Minister für Landwirtschaft, Naturschutz und Umwelt)

Sehr geehrte Damen und Herren!

Vielen Dank für die Einladung zum nunmehr 5. Bioenergietag, der im Thüringer Zentrum Nachwachsende

Rohstoffe stattfindet und somit hier bereits zu einer Art Tradition geworden ist.

Ich habe sie sehr gern angenommen, bietet sich für mich doch damit die Gelegenheit, mit Ihnen ins

Gespräch zu der Frage zu kommen:

Wie sieht die Situation bei der energetischen Nutzung biologischer Stoffe aus?

Lassen Sie mich kurz die Fakten noch einmal nennen:

Die Bundesregierung hat sich zum Ziel gesetzt, den Ausstoß des Treibhausgases CO2 bis zum Jahr 2005

um 20 bis 25 % gegenüber dem Stand von 1987 zu vermindern. Bis 2020 sollen es 50 % sein und bis

2050 sogar 80 %.

Das sind weit gesteckte Ziele. Hinzu kommt, wir haben es hier mit einem Zeitraum zu tun, dessen Ende

nur die Jüngeren unter uns noch erleben werden.

Das heißt, man hat hier anspruchsvolle und konkrete Ziele für die nachfolgenden Generationen - in Sorge

um unsere Umwelt, vorgegeben.

Die Bedeutung dieser Aussagen sehe ich dabei im folgenden:

• dass man das Problem erkannt hat,

• dass ein Ziel gesteckt ist und

• dass man anhand der aktuellen Entwicklung bewerten kann, ob man in der Tendenz diesem Ziel

näherkommt. Und für ganz besonders wichtig halte ich, dass Wege aufgezeigt wurden, den CO2- Ausstoß zu vermindern.

In Thüringen wurde dieser Anspruch des wohlüberlegten Umgangs mit Ressourcen sogar in der Verfassung

verankert.

Artikel 31 Abs. 3 der Verfassung des Freistaats Thüringen lautet:

�Mit Naturgütern und Energie ist sparsam umzugehen. Das Land und seine Gebietskörperschaften

fördern eine umweltgerechte Energieversorgung."

Damit ist Thüringen das erste Bundesland, welches diesen Zielen Verfassungsrang eingeräumt hat.

Bleibt die Frage: Worin bestehen nun die Wege um diese Zielstellungen zu erreichen?

Zwei Säulen sind aus meiner Sicht auszumachen:

Massive Energieeinsparung und vermehrter Einsatz erneuerbarer Energien.

Diesem Anspruch versuchen wir gerecht zu werden.

Mit Stand vom 31.08.1999 entfielen seit 1991 auf den Bereich der erneuerbaren Energien 7 985 Anlagen,

die mit einer Förderung von 67,5 Mio. DM und Investitionen i.H.v. 415 Mio. DM verbunden waren.

Dabei ist neben der Nutzung von Sonnenenergie, Wasserkraft und Wind der Einsatz von Biomasse zur

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Energiegewinnung ein Schwerpunkt. Die Biomasse verfügt bereits heute über den höchsten Anteil am

Energieaufkommen aus erneuerbaren Energien und hat gleichzeitig das größte Wachstumspotential.

Sehr geehrte Damen und Herren!

In der EU liegt der Anteil erneuerbarer Energien am Gesamtverbrauch bei etwa 5 %; in Deutschland

sind es ca. 2 %. Besondere Vorreiter sind dabei in Europa Länder wie Schweden, Österreich oder

Finnland. Sicherlich spielt dabei der dortige Holzreichtum eine nicht unwesentliche Rolle.

Aber auch der Holzreichtum Thüringens ist nicht zu verachten. Und dennoch liegt bei uns der Anteil

erneuerbarer Energien am Gesamtaufkommen erst bei 1,5 % und der der Biomasse nur bei 0,5 %.

Im Deutschlandvergleich stehen wir damit nicht einmal so schlecht da und belegen nach Bayern den

zweiten Platz in der erzeugten Wärmegesamtleistung. Von besonderer Bedeutung ist dabei die Holzverbrennung.

Natürlich gibt es bei uns ausreichend positive Beispiele. So existieren einige größere Anlagen mit um die

20 Megawatt (MW) Heizleistung - wie z. B. in Eisenberg, Langewiesen oder Niederorschel - und etliche

kleinere Anlagen. Oder das Zellstoffwerk Blankenstein verwertet in einer 32 MW-Anlage ligninhaltige

Abfälle energetisch.

Den Schwerpunkt der - neben dem Thüringer Ministerium für Landwirtschaft, Naturschutz und Umwelt

hauptsächlich beim Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Infrastruktur gebündelten -

Förderaktivitäten bildete die Förderung der energetischen Nutzung der Biomasse zur Begleitung des

Konzeptes zur Förderung der Nutzung nachwachsender Rohstoffe im Freistaat Thüringen.

Auf diesen Bereich entfiel im genannten Zeitraum (1991 bis 31.08.1999) eine Fördersumme von rund

17,1 Mio. DM, womit über 3 000 Anlagen - zunehmend kleinere Anlagen in einer Größenordnung von

bis zu 50 Kilowatt (kW) thermischer Leistung - finanziell unterstützt worden sind.

Der Biomasse messen wir infolge der vorhandenen Agrarstruktur sowie des umfangreichen Rest- und

Schwachholzanfalles eine große Bedeutung bei.

Bis 1998 wurde auf diesem Sektor eine thermische Leistung von über 104 MW gefördert. Davon

entfielen allein auf das Jahr 1998 über 700 Anlagen mit einer thermischen Leistung von 23 MW. Zum

Jahresende 1998 wiesen darüber hinaus neun Anlagen eine installierte elektrische Leistung in Höhe von

über 28 MW auf.

Außerdem sind in Thüringen Investitionen auf dem Gebiet der flüssigen Brenn- und Kraftstoffe mit

erheblichen Geldern gefördert worden.

Dennoch muss man sich fragen:

�Warum ist bei uns der Anteil der Biomasse an der Energieerzeugung gegenüber den Vorreiterländern

trotzdem noch so gering?"

Ich denke hier muss in zwei Richtungen nachgedacht werden:

• Darf es nur eine Frage nach der Höhe der Förderung sein, ob jemand eine solche Anlage baut? oder

• Muss sich hier etwas Grundsätzliches an der Einstellung zur Nutzung der Biomasse ändern?

Beides ist aus meiner Sicht in Betracht zu ziehen.

Es ist nun einmal so, dass Investitions- und Unterhaltungskosten von Festbrennstoffanlagen höher sind als

die für Öl oder Gas. Aber, wir müssen in die Zukunft denken. Und damit meine ich nicht nur den rein

wirtschaftlichen Aspekt, sondern ich meine die zunehmende Umweltverschmutzung und die Auswirkungen

des Treibhauseffektes aufgrund des zunehmenden CO2-Ausstoßes, der mit der Verbrennung

fossiler Rohstoffe verbunden ist.

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Sicherlich müssen auch wirtschaftliche Gedanken eine entscheidende Rolle vor jeder Investitionsentscheidung

spielen, aber ebenso ist auch die Wirkung für die Umwelt und für die Nachwelt zu berücksichtigen.

Und so muss man die tatsächliche Situation kritisch hinterfragen, wenn vor jeder Investition auf diesem

Gebiet erst einmal die Frage gestellt wird:

„Wieviel Geld schenkt mir das Land dazu?“; und wenn die Entscheidung dann ausschließlich von der

Höhe dieses Geldbetrages abhängig gemacht wird.

Ein gesundes Maß an Idealismus und Umweltbewusstsein muss hier eine wesentlich größere Bedeutung

erlangen und sollte letztendlich mit ausschlaggebend für die Entscheidung sein.

Damit will ich keinesfalls sagen, dass es in Zukunft weniger Fördermittel für die energetische Nutzung von

Biomasse geben soll. Ich behaupte jedoch, dass die derzeitige Förderung in den meisten Fällen ausreichend

ist, und ich appelliere an das persönliche Engagement des Einzelnen.

Lassen Sie uns auf diesem Gebiet noch mehr tun!

Sehr geehrte Damen und Herren!

Abschließend möchte ich noch einen kurzen Ausblick wagen:

Ich denke, wir haben auf dem Gebiet der energetischen Nutzung von Biomasse in Thüringen bereits viel

erreicht. Nicht unwesentlich beteiligt war daran unter anderem auch das Thüringer Zentrum Nachwachsende

Rohstoffe.

Die Zukunft der Energiegewinnung aus Biomasse in Thüringen sehe ich in erster Linie in einer besseren

Verwertung des eingangs erwähnten Holzbestandes aus unseren Thüringer Wäldern. Restholz steht im

Überfluss zur Verfügung. Hier besteht der Aufwand lediglich im Bergen und Aufbereiten. Das heute und

auch zukünftig verfügbare Potential ist enorm. In weitaus geringerem Umfang könnte auch die Verbrennung

von Stroh oder anderen landwirtschaftlich angebauten Produkten weitere Bedeutung

erlangen. Hier habe ich jedoch Bedenken in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit dieser Verfahren.

Aber auch die Nutzung von Biodiesel und Rapsöl zur Energiegewinnung wird weiter Bestand haben, und

ich sehe hier mittlerweile auch Chancen für eine Verbesserung der Situation.

Die Regelungen der Europäischen Agrarpolitik reduzieren zwar die zukünftige Höhe der Ausgleichszahlungen

für Stilllegungsflächen und Ölsaaten, aber andererseits steigen die Mineralölpreise und die Ökosteuer

für Kraftstoff kontinuierlich. Dies ist für die meisten Landwirte mit enormen Mehrkosten verbunden

und wird so zu einem erheblichen Nachteil. Obwohl diese Entwicklung des Preisanstieges nicht meine

Unterstützung findet, ergeben sich daraus wieder Chancen im Bereich der nachwachsenden Rohstoffe.

Diese Chancen müssen genutzt werden. Und auch hier sind wieder das Engagement, der Mut und der

Erfindergeist des Einzelnen gefragt.

Sehr geehrte Damen und Herren!

Bei der Nutzung landwirtschaftlich angebauter Produkte zur Gewinnung von Biogas (neben dem

Einsatz von Abprodukten) stehen wir aus meiner Sicht noch ganz am Anfang einer Entwicklung. Ich sehe

hier einige erfolgversprechende Möglichkeiten. Hier sollten wir mehr tun: Forschen, die Wirtschaftlichkeit

bewerten und gegebenenfalls die Praxiseinführung unterstützen.

5. Thüringer Bioenergietag 12

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Aber lassen Sie uns nicht nur an die Verbrennung von Rohstoffen denken. Mindestens genauso große

Chancen hat die stoffliche Verwertung.

Hier kann ich ebenso fossile Rohstoffe ersetzen und die leider nur begrenzt zur Verfügung stehenden

Ressourcen damit schonen. Gerade hier sehe ich die meisten Möglichkeiten für Einkommensalternativen

für unsere Landwirtschaftsbetriebe. Und wir müssen doch nicht beim Punkt Null anfangen, speziell in

Thüringen haben wir ja bereits sehr gute Erfahrungen gesammelt:

Wir sind Spitzenreiter im Anbau von Heil-, Duft- und Gewürzpflanzen, verfügen über einige Verarbeitungskapazitäten

und über das Wissen zu Anbau, Be- und Verarbeitung. Diesen Vorsprung müssen wir

noch weiter ausbauen.

Dafür werde ich mich auch in Zukunft aktiv einsetzen; und auch das Thüringer Zentrum Nachwachsende

Rohstoffe wird sich auf diesem Gebiet weiter einbringen können und müssen.

Schriftenreihe der TLL 13

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Bioenergie zwischen Weißbuch und Agenda 2000

Prof. Dr. habil. Gerhard Breitschuh, Dr. Gerd Reinhold, Dr. habil. Armin Vetter und Dr. habil. Hans

Eckert (Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft)

Ziele und Ausgangssituation

Die Gewinnung bzw. Erzeugung nachwachsender Rohstoffe dient folgenden Zielen:

� Beitrag für eine nachhaltige Rohstoff- und Energiebereitstellung,

� Entlastung der Umwelt durch Ressourcenschutz und CO2-Emissionsverminderung sowie die umweltverträgliche

Gewinnung/Erzeugung nachwachsender Rohstoffe,

� Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit der Land- und Forstwirtschaft sowie der vor- und nachgelagerten

Bereiche (Arbeitsplätze, Entwicklung und Export neuer Technologien).

Die Nutzung erneuerbarer Energierohstoffe (EE) verfügt über eine hohe politische Wertschätzung,

dennoch verhindern die energie- und steuerpolitischen Rahmenbedingungen in Deutschland, dass Wettbewerbsfähigkeit

gegenüber fossilen Rohstoffen erreicht wird. Zwei gleichgerichtete Initiativen aus der

Wirtschaft und der Politik signalisieren eine Veränderung. Zum einen schätzt die Royal Dutch/Shellgruppe

in Anerkennung der Lebenszyklen der Energiequellen das Potenzial der erneuerbaren Energien für das Jahr

2050 auf ca. 40 %.

Zum anderen hat die Kommission der europäischen Gemeinschaft das Ziel vorgegeben, den Anteil

erneuerbarer Energie am Bruttoinlandsverbrauch bis zum Jahr 2010 auf 12 % zu erhöhen [2]. Derzeit

beträgt deren Anteil im Durchschnitt der EU weniger als 6 % und unterliegt sehr großen Unterschieden in

den Mitgliedsstaaten (Abb. 1). In Deutschland beträgt er lediglich 1,8 %.

Anteil erneuerbarer Energieträger am Bruttoinlandsenergieverbrauch

Europäische Union

Vereinigtes Königreich

Belgien

Niederlande

Luxemburg

Deutschland

Irland

Italien

Spanien

Frankreich

Dänemark

Griechenland

Portugal

Finnland

Österreich

Schweden

Abbildung 1

Quelle: EUROSTAT [2]

1995

1990

Zielwert der EU

für 2010

0 5 10 15 20 25

Anteil in %

5. Thüringer Bioenergietag 14

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Der Ausbau der Wasserkraft in Europa erreicht besonders in den nordischen und den alpinen Ländern

aufgrund der natürlichen Gegebenheiten hohe Deckungsanteile (Abb. 2). Über den bisher bereits

erreichten Anteil hinaus sind in Europa allerdings objektive Grenzen gesetzt, wie auch die im Weißbuch der

EU prognostizierte Steigerung von nur 13 % bis zum Jahre 2010 belegt.

Abbildung 2

Biomasse besitzt zurzeit in Europa eine ähnliche energetische Bedeutung wie Wasserkraft. Allerdings wird

bis zum Jahr 2010 eine ca. 300 %ige Steigerung des Anwendungsumfanges prognostiziert. Für die

anderen nicht fossilen Energieträger wie z.B. die Windenergie und Photovoltaik werden ebenfalls hohe

Steigerungsraten ausgewiesen. Allerdings ist die prognostizierte Energieproduktion um Zehnerpotenzen

geringer.

Potenziale

Für das Bundesland Thüringen liegt eine umfassende Analyse des Biomassepotenzials vor [3]. In

Anlehnung an diese Analyse wird in der Abbildung 4 eine Einschätzung des tatsächlich verfügbaren

Biomassepotenzials für den Zeitraum 2000 bis 2010 vorgelegt. Gleichzeitig wird abgeschätzt, in welchem

Umfang dieses Potenzial unter Kenntnisnahme des Standes der Technik, jedoch ohne Berücksichtigung der

wirtschaftlichen Machbarkeit, ausgenutzt werden könnte.

Das ausgewiesene Potenzial wäre ausreichend, um ca 12 % des Primärenergiebedarfes Thüringens

abzudecken (siehe Abb. 3).

Schriftenreihe der TLL 15

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Abbildung 3

Gegenwärtige Rahmenbedingungen

Die Preise für fossile Energieträger decken den Weltmarktpreis für Rohöl, die Kosten der Aufbereitung,

des Handels und beinhalten die international sehr unterschiedlichen Mineralölsteuersätze. Die Internalisierung

der Folge- und Reproduktionskosten der verbrauchten fossilen Rohstoffe unterbleibt. Damit verhindern

die energiepolitischen Rahmenbedingungen besonders in Deutschland die Wettbewerbsfähigkeit

erneuerbarer Energieträger gegenüber fossilen Rohstoffen.

Objektiv verursacht die Verwertung von Biobrennstoffen im Vergleich zu Öl- und Gasheizwerken höhere

Aufwendungen infolge:

� der Lagerung, des Transports von Biobrennstoffen mit geringer Energiedichte,

� der wesentlich aufwendigeren baulichen Anlagen und

� des Personalaufwandes für die Anlagenbedienung und die Instandhaltung.

Daraus ergibt sich eine veränderte Kostenstruktur. Die absoluten Brennstoffkosten sind annähernd gleich.

Die Brennstoffe entsprechen aber im Bioheizwerk lediglich ca. 20 % der Gesamtkosten. Bei Öl- und

Gasheizwerken liegt deren Anteil bei 50 bis 70 % (Abb. 4).

Trotz ausstehender Technologieentwicklung können weder die Gewinnungs-/Erzeugungskosten für

Biobrennstoffe noch die Verarbeitungskosten wesentlich reduziert werden. Es bedarf deshalb vorrangig

einer Änderung der energie-, umwelt-, steuer- und agrarpolitischen Rahmenbedingungen. In den Mitgliedsstaaten

der EU werden erneuerbare Energien in sehr unterschiedlicher Weise gefördert. Dänemark und

Österreich demonstrieren vorbildlich, wie der Anteil erneuerbarer Energien gesteigert werden kann.

5. Thüringer Bioenergietag 16

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Abbildung 4

Der Vergleich zwischen den einzelnen

Ländern Europas zeigt,

dass in Deutschland ein relativ

niedriges Heizölpreisniveau für

die Bevölkerung vorliegt. Dies

ist eine eindeutige Wirkung der

bisherigen Steuerpolitik. Demgegenüber

ist das Preisniveau für

die Industrie ähnlich den anderen

europäischen Ländern (Abb. 5).

Diese nationalen Heizölpreise

(d.h. inklusive der Steuern) bestimmen

das Wärmepreisniveau,

an dem die erneuerbaren Energieträger

gemessen werden.

Mit Hilfe verschiedener Förder- Abbildung 5

möglichkeiten sind die EU, die

BRD und der Freistaat Thüringen bemüht, die Nutzung nachwachsender Rohstoffe zu unterstützen. In

Thüringen werden gegenwärtig folgende Förderungen genutzt:

� Gewährung der Stilllegungsprämien auch für Flächen, auf denen nachwachsende Rohstoffe angebaut

werden,

� Wirkungen des Kulturlandschaftsprogramms Thüringens auf verschiedene Landschaftspflegetypen,

� Wirkungen verschiedener investiver Förderungen im Vergleich zu Gas/Öl,

Schriftenreihe der TLL 17

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� Zinszuschüsse für Kapitalmarktdarlehn,

� Investitionszuschüsse für Demonstrationsvorhaben “Produktions- und Verwendungsalternativen”,

Förderung der Erzeugnisse von Waldhackschnitzeln,

� Investzuschüsse für Pilot- und Demonstrationsvorhaben und für die Erstanlage langjähriger Bestände

nachwachsender Rohstoffe.

Die ingesamt in Thüringen angebotenen Fördermöglichkeiten sind zu zersplittert und mit umfangreichen

Ausschlusstatbeständen versehen. Dennoch ist der in Thüringen erreichte Umfang von Biomasseheizanlagen

beachtlich (Tab. 1)[4].

Tabelle 1: Biomasseheizanlagen in Thüringen

Brennstoffbasis Anlagen > 50 kW kW th kW elt

Holz 49 16 150 26 000

Stroh 5 5 200 -

Biogas 4 (ca. 10 000 m 3 Faulraum) 3 000 1 425

Mit dem Weißbuch fordert die EU richtigerweise eine Kampagne zugunsten der EE, die Forschungsförderung,

Demonstrationsprogramme und umfassende Zuwendungslösungen zusammenfassen soll.

Hinderlich für die verstärkte Einführung der EE sind in Deutschland:

� die im europäischen Vergleich niedrigen Preise für fossile Rohstoffe,

� die öffentliche Diskussion über neue Umweltbelastungen bei der Biobrennstofferzeugung (Rapsstudie

des UBA, Stellungnahmen von Umweltverbänden),

� das Image einer unrentablen Produktion,

� die fehlende politische Konsequenz und die Situation der öffentlichen Haushalte,

� Technologierückstand gegenüber der Verwertung von fossilen Rohstoffen,

� die Emissionen sind für die Stoffgruppen NOX höher als bei fossilen Rohstoffen,

� die Unverhältnismäßigkeit der Umweltanforderungen.

Wirtschaftlichkeit

Kosten und Preise der Biobrennstoffgewinnung

Bei Zugrundelegung der förderpolitischen Rahmenbedingungen der gegenwärtig wirksamen GAP von

1992 und der Anwendung rationellster Produktionsverfahren können Biobrennstoffe frei Heizwerk zu

folgenden Preisen bereitgestellt werden (Tab. 2). Der höhere Betrag entspricht den Vollkosten bei einer

anspruchsgerechten Entlohnung der Faktoren Arbeit mit 22 DM/AKh Personalkosten und einer Verzinsung

der Sachanlage und des Umlaufvermögens von 3,5 %. Der untere Wert resultiert aus der verbilligten

bzw. kostenfreien Brennstoffbereitstellung infolge von Entsorgungspflichten und einer z.T. nicht auf

Nachhaltigkeit orientierten Faktorentlohnung.

5. Thüringer Bioenergietag 18

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Tabelle 2: Verfahrensvollkosten für die Bereitstellung von Biobrennstoffen

Material DM/t TM DM/MWh

Abfallrestholz, Abrissholz, Abfälle der Holzverarbeitung und der Möbelindustrie

0 0

Baumpflegeholz 0 bis 20 0 bis 5,7

Landschaftspflegematerial 50 bis 130 10 bis 28

Waldrestholz 70 bis 170 20 bis 48

Stroh 90 bis 135 20 bis 29

Energiegetreide und Schnellwuchshölzer auf Stilllegungsflächen 120 bis 200 25 bis 57

Erdgas / Heizöl 20 bis 50

Die Senkung der Kosten durch Rationalisierung der Verfahren wird kaum ausreichen, um allein die

inflationsbedingten Mehrkosten zu kompensieren, da im Gegensatz zu den Verfahren der Biomasseverbrennung

die Anbau-, Ernte- und Transportverfahren als typische land- und forstwirtschaftliche Verfahren

schon seit langem praktiziert und optimiert werden.

Es ist zu erkennen, dass die Rohstoffkosten (DM/MWh) bis auf typische Abfall- und Reststoffe sich in

der Größenordnung von Öl und Gas bewegen. Somit ergibt sich hier kein wesentlicher Unterschied.

Kosten und Preise der Biobrennstoffverwertung zur Wärmeerzeugung

Die technologischen Kosten der Wärmeerzeugung werden erheblich durch den technischen Entwicklungsstand

sowie durch die physikalischen Brennstoffeigenschaften beeinflusst. Biomasseeinsatz

erfordert wie alle Verfahren der Feststoffverbrennung hier deutlich höhere Kosten als der Einsatz von

flüssigen bzw. gasförmigen Brennstoffen. Es ergeben sich in Abhängigkeit von Verbrennungsprinzip

Kosten in Höhe von 9 bis 12 Pfennigen je kWh.

Wirtschaftlichkeit und Kostendeckungslücke

In der Wärmererzeugung aus ackerständigen Biobrennstoffen erreichen bestehende Anlagen im Leistungsbereich

von 1 bis 4 MW derzeit keine Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu fossilen Energieträgern.

Die Entstehungskosten belaufen sich unter Ausschöpfung derzeit bestehender Fördermöglichkeiten auf

ca. 0,12 bis 0,20 DM/kWh (Brennstofferzeugung und Verwertung) und übersteigen somit das Preisniveau

bei Öl oder Gaseinsatz in Deutschland deutlich. In anderen europäischen Ländern ist die Kostendeckungslücke

aufgrund anderer Steuerpolitik (z. B. Besteuerung der Energieträger in Dänemark oder

fest kalkulierbare Investitionsförderung in Österreich) wesentlich geringer bzw. nicht mehr vorhanden.

Umweltverträglichkeit/Umweltentlastung

CO2-Emissionsvermeidung durch Substitution fossiler Rohstoffe [5]

Mit der Photosynthese wird fruchtartenspezifisch und ertragsabhängig in unterschiedlicher Höhe C02 verbraucht. Über die Nahrungskette gelangen diese CO2-Mengen in der Regel in Jahresfrist wieder

vollständig in die Atmosphäre. Es handelt sich auch unter Beachtung der benötigten Prozessenergie

praktisch um einen geschlossenen Kohlenstoffkreislauf. Der Ersatz fossiler Rohstoffe durch Biomasse

reduziert die Emission, ausgedrückt in CO2-Äquivalenten. Wird Biomasse zur Substitution von fossilen

Energierohstoffen verwendet, verbleiben die substituierten CO2-Mengen in den Lagerstätten der Erde, sie

führen nicht zur CO2-Anreicherung in der Atmosphäre. Das CO2-Vermeidungspotenzial je ha LF wird

selbst bei geringer Anbauintensität auf 7 bis 10 t CO2 /ha und Jahr geschätzt (Tab. 3).

Schriftenreihe der TLL 19

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Tabelle 3: Netto-CO 2-Vermeidung landwirtschaftlicher Fruchtarten bei Verwendung als Energiepflanzen

Fruchtart Ertrag Bruttoenergie

t/ha TM GJ/ha 1)

Nettoenergie Netto-CO 2-Vermeidung

GJ/ha

t CO2/ha 3)

Energietriticale 10 170 120 2)

8,0

Energieraps Ölgewinnung 1 t Öl 37 176 6)

1,3

Bergroggen 6 102 77 4)

5,0

Dauerkulturen 10 170 160 5)

1) 1 t TM = 17 GJ

10,0

2) 2 t TM Rückführung zum Ausgleich Humussaldo, Prozessenergie Anbau u. Ernte = 15 GJ/ha

3) Emissionsfaktor Heizöl = 3,16 t CO2 je t Heizöl

4) 1 t TM Rückführung zum Ausgleich Humusbilanz, Prozessenergie Anbau und Ernte = 8 GJ/ha

5) Prozessenergie Anbau u. Ernte = 10 GJ/ha

6) Prozessenergie für Anbau, Ernte und Aufbereitung 20 GJ/ha

Umweltverträglichkeit der Gewinnung bzw. Erzeugung von Bioenergierohstoffen

Besonders die Umweltschutzverbände äußern immer wieder Befürchtungen, der Einstieg in die Biobrennstofferzeugung

wäre mit einem erneuten Intensivierungsschub und neuen Belastungen durch

Mineraldünger und Pflanzenschutzmittel verbunden. Für den Anbau von Bioenergiepflanzen entfallen

z.B. die Aufwendungen für einen hohen Rohproteingehalt und spezielle Produktqualitäten. Der geerntete

Aufwuchsanteil liegt z. B. bei Ganzpflanzengetreide deutlich höher als bei der konventionellen Kornund

Strohernte. Damit wird bei in der Regel reduziertem Düngeniveau eine bilanzverbessernde Entzugserhöhung

und -stabilisierung erreicht.

Der Anbau von Energie- und Industriepflanzen unterliegt generell den gleichen Umweltverträglichkeitsansprüchen

wie der von Nahrungsmittelpflanzen [6]. Mit den Kriterien umweltverträglicher Landbewirtschaftung

[7] sind die Voraussetzungen gegeben, den Einfluss des Anbaus nachwachsender Rohstoffe auf

die Umweltverträglichkeit zu messen und zu bewerten.

Mit der thermischen Verwertung von Rest- und Abfallstoffen wird die CO2-Emission gegenüber der

Kompostierung fast vollständig vermieden.

Integration nachwachsender Rohstoffe in die Agrarlandschaft

Das Verwendungsziel Energiepflanze kann und soll vorrangig mit standorttypischen Pflanzen- und

Baumarten erfüllt werden. Sowohl für strohähnliche Brennstoffe als auch Hackschnitzel gibt es keine

Veranlassung, sich auf eine Pflanzenart (Monokultur) zu konzentrieren. Im Gegenteil, die Integration

von Energiepflanzen in die Anbaufolge ermöglicht die Erweiterung der Fruchtartenpalette und Arbeitsausgleich

im Jahresverlauf. Die Regel wird auch in Zukunft der gleichzeitige Anbau von Nahrungs- und

Energiepflanzen in den landwirtschaftlichen Unternehmen sein.

Die uneingeschränkte Forderung nach einer flächendeckenden Landbewirtschaftung wird in Europa,

insbesondere in Deutschland, dauerhaft nur erfüllbar sein, wenn die alternative Verwendung von

Pflanzenbiomasse in der Industrie und in der Energiewirtschaft Anwendung findet.

Energetische Beurteilung der Biobrennstoffverwertung

Bedeutsam für die energetische Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen sind der Prozessenergiebedarf

für Produktion und Konvertierung sowie der flächenbezogene Energiegewinn. Bezüglich des Prozessenergiebedarfes

je kWh Wärmeenergie stellt die thermische Biomasseverwertung ein Low-Input-Verfahren

dar. Messungen am Strohheizwerk Jena belegen:

� Jahresnutzungsgrad von über 80 %,

5. Thüringer Bioenergietag 20

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� Energiebedarf für die Biomasseproduktion von 3,19 % (Stroh) bzw. 5,9 % (Energiegetreide) des

Energiegehaltes des Brennstoffes,

� Energiebedarf von 4,8 % des Energiegehaltes des Brennstoffes für die Konvertierung der Biomasse

zu Wärme.

Der gesamte Prozessenergiebedarf in der Biobrennstoffverwertung nimmt zwar nur 8 bis 11 % des

Energiegehaltes der Biobrennstoffe ein, übersteigt dennoch den Prozessenergiebedarf je kWh über Öl

erzeugte Wärmeenergie.

Handlungsbedarf und Optionen zur Herstellung der Wettbewerbsfähigkeit

Die Rio-Verpflichtung der deutschen Bundesregierung, das Weißbuch der EU und die Koalitionsvereinbarung

der gegenwärtigen Bundesregierung bestimmen die Grundorientierungen zur Förderung erneuerbarer

Energien. Die Umsetzung in wirtschaftliche Rahmenbedingungen zur Erlangung von Wettbewerbsfähigkeit

steht in Deutschland bezüglich der Förderung der Biomasseverwendung im Gegensatz zur

Windenergie noch aus. Nachfolgend sollen drei Förderansätze erörtert werden, die auch im Rahmen der

Agenda 2000 realisierbar erscheinen.

Stilllegungprämie und/oder Flächenzahlung für den Anbau nachwachsender Rohstoffe

Die Agenda 2000 verpflichtet die Landwirte im Zeitraum 2000 bis 2006 zur Stilllegung von 10 % der

Grandes-Cultures-Fläche. Die Stilllegungsfläche kann wie bisher förderunschädlich zum Anbau von

Industrie- und Energierohstoffpflanzen genutzt werden. Die Festsetzung der Stilllegungsprämie in der

gleichen Höhe wie die Flächenzahlung für Getreide und Ölsaaten verschlechtert zusätzlich die Wettbewerbsfähigkeit

von nachwachsenden Rohstoffen gegenüber Nahrungsgütern. Konsequenterweise sollte

statt der Stilllegungsprämie eine Flächenzahlung für den Anbau von nachwachsenden Rohstoffen gezahlt

werden.

Eine Marktentlastung für Nahrungsmittel über die festgelegte Stilllegungsrate von 10 % hinaus tritt nur

ein, wenn die geringere wirtschaftliche Vorzüglichkeit der nachwachsenden Rohstoffe durch eine

Besserstellung mit einer höheren Flächenzahlung ausgeglichen würde. Gegebenenfalls könnte aufwandsneutral

zwischen einer reduzierten Stilllegungsprämie und einer erhöhten Flächenprämie für den Anbau

nachwachsender Rohstoffe unterschieden werden.

Die Lenkungsabsichten einer reduzierten Stilllegungsprämie und einer erhöhten und damit von den

Zahlungen für Grandes-Cultures entkoppelten Flächenzahlung für den Anbau nachwachsender Rohstoffe

sind:

� Die reduzierte Stilllegungsprämie verhindert die pachterhöhende Wirkung hoher Stilllegungszahlungen.

� Die von der Grandes-Cultures-Regelung entkoppelten NAWARO-Flächenzahlungen werden mittelfristig

nicht dynamisiert und schaffen damit Planungssicherheit unabhängig von der Entwicklung der

Getreidepreise. Der alternativ genutzte Flächenanteil wächst und entlastet den Nahrungsmittelmarkt

durch produktionsorientierte Flächennutzung.

Vergütung der CO 2-Vermeidung

Deutschland hat sich auf den Klimakonferenzen von Rio und Kioto verpflichtet, die CO 2-Emission

gegenüber 1990 um jährlich 250 Millionen Tonnen/Jahr zu verringern. Der Ersatz fossiler Rohstoffe

durch Biomasse reduziert die CO 2-Äquivalent-Emission. Die Landwirtschaft verfügt mit den Reststoffen

und mit dem Anbau nachwachsender Rohstoffe (siehe Punkt 2) über ein beachtliches CO 2-Vermeidungspotenzial.

Die CO 2-Emissionsminderung ist eine internationale wie eine nationale Aufgabenstellung

ersten Ranges. Die Landwirtschaft vermag insbesondere mit der Bereitstellung von Bioenergierohstoffen

Schriftenreihe der TLL 21

7/1999


in erheblichem Umfang zur Erfüllung der Minderungsziele beizutragen. Wegen der fehlenden Wirtschaftlichkeit

(siehe Punkt 3) bleibt die Mobilisierung der "grünen" CO2-Emissionsvermeidung vorerst

ungenutzt. Mit der Einführung einer Vergütung je Tonne vermiedene CO2-Emission (CO2-Vergütung) wird die Wettbewerbsfähigkeit erneuerbarer Energieträger einerseits gegenüber fossilen Rohstoffen und

andererseits gegenüber Nahrungsmittelpflanzen verbessert.

Die Finanzierungsquellen einer CO2-Vergütung können sein:

� Gelder aus dem Fonds der Agrarumweltmaßnahmen

Die grüne Emissionsminderung erfüllt gleichermaßen den Anspruch der Marktentlastung für Nahrungsmittel

wie die Umweltentlastung. Die günstigeren Kofinanzierungsanteile im Ziel-1- Gebiet

würden die Flächenverwendung besonders in Ostdeutschland beschleunigen, wo auch in der Vergangenheit

der höchste Flächenanteil stillgelegt und für den Anbau nachwachsender Rohstoffe genutzt

worden ist.

� Ein Bioenergiefonds (CO2-Pfennig), (1 Pfennig/Liter in Deutschland verbrauchtes RöE entspricht

einem Volumen von 1,28 Milliarden DM/Jahr) [8]

Diese landwirtschaftsunabhängige Mittelbereitstellung trägt dem gesamtgesellschaftlichen Anliegen

Rechnung und ermöglicht die einheitliche Mittelverwendung in allen Wirtschaftsbereichen.

Über beide Finanzierungswege würde der Lieferant eine CO2-Vergütung für jede t Netto-CO2-Em missionsminderung erhalten, sobald er Biorohstoffe für die Substitution von fossilen Rohstoffen bereitstellt.

Die Vergütungshöhe bestimmt sich aus der Höhe der Deckungslücke zur Erreichung einer anspruchsgerechten

Faktorenentlohnung unter Anrechnung der Flächenzahlungen und der Kostenwirkungen

investiver Förderungen. Die Höhe ändert sich, sobald die Deckungslücke durch andere Einflüsse

gemindert wird. Das Gesamtvolumen der C02-Vergütung bemisst sich am nationalen Minderungsziel. Im

Falle der Überschreitung der gesellschaftlichen Nachfrage (Minderungsziel) können die Angebote mit

dem geringsten Vergütungsanspruch vorrangig bedient werden. Die CO2-Vergütung stellt eine staatliche

Zahlung dar und kann insbesondere im Falle der Agrar-Umweltmaßnahme an die Einhaltung von

Kriterien umweltverträglicher Landbewirtschaftung gebunden werden.

Investive Förderung

Im Rahmen der investiven Förderung nach dem Jahre 2000 werden auch in übereinstimmender Auffassung

im Agrarministerrat der EU die Erzeugung, die Lagerung, der Transport, die Aufbereitung und

Verarbeitung von Biorohstoffen im maximal möglichen Umfang gefördert. Dabei ist zu beachten, dass

sowohl landwirtschaftliche Primärproduzenten gefördert werden können, die die Produktionskette bis zur

Endproduktvermarktung übernehmen, als auch nicht landwirtschaftliche Unternehmen, die Investitionen

zur Verarbeitung und Vermarktung nachwachsender Rohstoffe tätigen. Fördervoraussetzung sollten ein

Rohstoffmindestanteil von > 50 % und mittelfristige Abnahmegarantien gegenüber den Rohstofflieferanten

sein.

Die investive Förderung sollte sich beziehen auf die Produktion, die Lagerung und die Verwertung/

Verbrennung von Biorohstoffen/Biobrennstoffen sowohl in Landwirtschafts-/Forstbetrieben als auch in

gewerblichen Betrieben/kommunalen Bereichen.

Die investive Förderung soll die produktive Förderung der Erzeugung von Biorohstoffen/-brennstoffen

ergänzen (z. B. Stilllegungsprämie, Flächenprämie, CO2-Vergütung), das Investitionsrisiko mindern, die

Wirtschaftlichkeit der Investition verbessern und zur Herstellung der relativen Vorzüglichkeit gegenüber

konventionellen Bodennutzungsformen beitragen.

Integrierte Förderkonzepte sind anzustreben/notwendig in der Weise, dass sowohl der Land-/Forstwirt als

Produzent und der gewerbliche/öffentliche Investor als Verarbeiter/Nutzer gefördert werden.

5. Thüringer Bioenergietag 22

7/1999


Zusammenfassung

Mit einem konzertierten Förderkonzept unter Ausnutzung der gegenwärtigen und der mit der Agenda

2000 möglichen Maßnahmen können die Ziele des Weißbuches der EU erfüllt werden. Die wesentlichen

Bestandteile dieses Konzeptes können sein:

� Flächenzahlungen je ha Anbaufläche nachwachsender Rohstoffe im Rahmen der gemeinsamen

Agrarpolitik in Höhe von 755 DM/ha (Stilllegungsprämie).

� Investive Förderungen für die Erzeugung und Verwertung nachwachsender Rohstoffe im Rahmen der

Agrarinvestitionsförderung in Höhe von 40 bis 50 % des förderfähigen Investvolumens.

� Einführung einer CO2-Vergütung in Höhe von 100 DM/t CO2. Damit ist ein Wärmeabgabepreis von 0,11 DM/kWh realisierbar (Abb. 6). Die Förderprogramme

erfüllen die Ansprüche einer Green-Box-Förderung und realisieren insbesondere mit der Zahlung je

Tonne vermiedene CO2-Emission den Grundsatz der Vergütung gesellschaftlich erforderlicher Leistungen.

Wirkung von Preisen und Förderung auf die Wärmeerzeugungskosten

(Strohheizwerk 1,7 MW, Invest 2 Mio. DM)

Brennstoffpreis

(DM/t)

Investförderung

(%)

CO2-Vergütung

(DM/t)

Auslastung

(VLh/a)

Abbildung 6

70 115 140 170 115 115 115 140

30 0 30 50 70 30 30 50

0 0 0 100 200 300 0 100

1500 1500 1500 1500 1700 1900 2100 1900

TLL Jena - Zwätzen, REINHOLD, BREITSCHUH 11/98

Mit einem zeitlich befristeten Sonderprogramm zur Markteinführung der thermischen Verwertung von

ackerständiger Biomasse soll insbesondere die Entwicklung der Verfahrenstechnik mit den Schwerpunkten

der Emissionsminderung und der Kostenreduzierung beschleunigt werden.

Die bisher nicht praktizierte CO 2-Vergütung bemisst sich an der normativen Deckungslücke unter

Beachtung des auf Erdöl basierenden Wärmeabgabepreises. Treten Veränderungen der Unterstellungen

wie z. B. die Steigerung der Preise für Heizöl ein, führt dies automatisch zur Reduzierung der CO 2-

Vergütung, d. h. zum Abbau von Subventionen. Ungeachtet der sonstigen volkswirtschaftlichen Auswirkungen

stellt die politisch diskutierte Erhöhung der Heizölpreise im Rahmen weiterer Stufen der

ökologischen Steuerreform aus der Sicht der Förderung erneuerbarer Energieträger einen wirksamen

Beitrag zur Verbesserung der Rentabilität der thermischen Biomasseverwertung dar.

Schriftenreihe der TLL 23

7/1999


Die Erhöhung des Heizölpreises um 10 Pfennig ermöglicht eine Minderung der Investförderung um 12 %

oder eine Minderung der CO2-Vergütung um 39 DM/t CO2. Die Umsetzung des konzertierten Förderkonzeptes würde folgende Ziele erfüllen:

� Beitrag für eine nachhaltige Rohstoff- und Energiebereitstellung,

� Entlastung der Umwelt durch Ressourcenschutz und CO2-Emissionsminderung sowie die umweltverträgliche

Gewinnung bzw. Erzeugung nachwachsender Rohstoffe,

� Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit der Land- und Forstwirtschaft sowie der vor- und nachgelagerten

Bereiche (Arbeitsplätze, Entwicklung und Export neuer Technologien).

Literatur

[1] Vahrenhold, F.: Globale Marktpotentiale für erneuerbare Energien. - Deutsche Schell AG, Hamburg (1998). - 15 S.

[2] Eurostat

[3] Gläser, C.; Heidler, A.: Regionale Erfassung des für die energetische Verwertung nutzbaren Biomasseaufkommens in

Thüringen. - TLL-Forschungsbericht. - Jena (1997). - 47 S.

[4] Energie prices and taxes. - (1997)2. - OECD (IEA Statistics). - Paris

[5] Vetter, A.; Breitschuh, G.; Reinhold, G.; Graf, T.: Bewertung der Rahmenbedingungen und Potentiale für die verstärkte

Nutzung von Bioenergie in Thüringen, Teil 1 Studie. - TLL-Forschungsbericht. - Jena (1996). - 146 S.

[6] Eckert, H., Breitschuh, G., Hege, U., Heyn, J. und Sauerbeck, D.: VDLUFA-Standpunkt - Kriterien umweltverträglicher

Landbewirtschaftung; VDLUFA (Hrsg.) Darmstadt (1998). - 6 S.

[7] Eckert, H.; Breitschuh, G.; Sauerbeck, D. : Kriterien umweltverträglicher Landbewirtschaftung (KUL) - ein Verfahren zur

ökologischen Bewertung von Landwirtschaftsbetrieben. - Agribiol. Res. - 52(1999)1. - S. 57-76

[8] Energiedaten ´97/´98: Nationale und internationale Entwicklung. - Hrsg.: Bundesministerium für Wirtschaft. - Bonn

(1998) . - 72 S.

5. Thüringer Bioenergietag 24

7/1999


Das neue Förderprogramm des Bundes und des Landes für Bioenergie

Herr Dieter Rötters (Thüringer Ministerium für Wirtschaft und Infrastruktur)

Bundesprogramm 1)

Auf der Grundlage der Richtlinien zur Förderung von Maßnahmen zur Nutzung erneuerbarer Energien

vom 20. August 1999 fördert der Bund schwerpunktmäßig die Nutzung von Bioenergie.

Im Einzelnen wird gefördert:

� Die Errichtung Hand beschickter Anlagen zur Verfeuerung fester Biomasse zur Raumheizung (mit

und ohne Warmwasserbereitung) bis zu einer installierten Nennwärmeleistung von 50 kW, soweit es

sich bei der Anlage um eine Zentralheizungsanlage mit flüssigem Wärmeträgermedium handelt und

das Wärmespeichervolumen mindestens 50 Liter je kW Heizleistung beträgt.

� Die Errichtung automatisch beschickter Anlagen zur Verfeuerung fester Biomasse zur Wärmeerzeugung

oder zur kombinierten Wärme- und Stromerzeugung (Kraft-Wärme-Kopplung) ab einer

Nennwärmeleistung von 3 kW. Bei Anlagen zur Wärmeerzeugung bis zu einer installierten Nennwärmeleistung

von 50 kW wird nur gefördert, soweit es sich um eine Zentralheizungsanlage handelt.

� Die Errichtung von Anlagen zur Gewinnung und Nutzung von Biogas aus Biomasse land-, forst- und

fischwirtschaftlichen Ursprungs sowie aus Biomasse aus dem Ernährungsgewerbe zur Stromerzeugung

oder zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung (Kraft-Wärme-Kopplung).

Nicht gefördert werden:

� Anlagen, die überwiegend der Verfeuerung von Abfallstoffen aus der gewerblichen Be- und Verarbeitung

von Holz dienen,

� Einzelfeuerstätten (wie z.B.: Heizungsherde, Grundofenfeuerungen, Kachelöfen, offene Kamine,

Kaminöfen, Einzelzimmeröfen und Kochherde),

� Zentralheizungsanlagen, die unter Naturzugbedingungen arbeiten,

� Anlagen, zum Einsatz von Biomasse, die unter die jeweils gültige Fassung der 17. BImSchV fallen

(Abfallverbrennungsanlagen),

� Anlagen in denen zur Beseitigung bestimmte Abfälle einer Behandlung vor einer Ablagerung

zugeführt werden (§ 10 KrW-/AbfG).

Antragsberechtigte zu diesem Programm sind Privatpersonen, freiberuflich Tätige sowie kleine und

mittlere private gewerbliche Unternehmen (KMU nach Definition der Europäischen Gemeinschaften).

Die Antragsberechtigten müssen Eigentümer, Pächter oder Mieter der Anwesen sein, auf denen die

Anlagen errichtet werden. Außerdem können Energiedienstleister (Kontraktoren) antragsberechtigt sein

für Anlagen, die bei den vorstehend genannten Antragsberechtigten errichtet werden, sofern diese

bestätigen, dass sie über die Antragstellung in Kenntnis gesetzt worden sind.

Als Antragsberechtigte ausgeschlossen sind juristische Personen des privaten Rechts, die sich überwiegend

im Eigentum von Gebietskörperschaften (z.B. des Bundes, eines Bundeslandes oder einer Kommune)

befinden. Darüber hinaus sind Hersteller von Anlagen oder von deren Komponenten nicht antragsberechtigt.

Für eine Förderung wird die Einhaltung von Emissionsgrenzwerten sowie von technischen Anforderungen

vorausgesetzt. Anlagen zur energetischen Nutzung fester Biomasse können gefördert werden, wenn

1) Vgl. Richtlinien zur Förderung von Maßnahmen zur Nutzung erneuerbarer Energien vom 20.

August 1999, veröffentlicht im Bundesanzeiger Nr. 162, Seite 15137 vom 31. August 1999

Schriftenreihe der TLL 25

7/1999


folgende Emissionsgrenzwerte bezogen auf einen Volumengehalt an Sauerstoff im Abgas von 13 % im

Normzustand (273 K, 1013 hPa) und technische Anforderungen eingehalten werden:

a) Bei Feuerungsanlagen mit einer Nennwärmeleistung bis zu 300 kW für den Einsatz naturbelassener

Biomasse gemäß § 3 Abs. 1 Nummern 4,5 und 5a oder 8 der Verordnung über Kleinfeuerungsanlagen

(1. BImSchV):

� Kohlenmonoxid

� bei automatisch beschickten Anlagen:

� 250 mg/m 3 bei Nennwärmeleistung,

� 500 mg/m 3 im Teillastbetrieb bei kleinster einstellbarer Wärmeleistung (kleiner gleich 30 %

der Nennwärmeleistung),

� 250 mg/m 3 auch im Teillastbetrieb, soweit Brennstoffe nach § 3 Abs. 1 Nummer 8 der 1.

BImSchV eingesetzt werden

� bei Hand beschickten Anlagen:

� 500 mg/m 3 bei Nennwärmeleistung (Volllastbetrieb), Hand beschickte Feuerungsanlagen,

die im Teillastbetrieb betrieben werden, müssen mit einer Abgas geführten Verbrennungsregelung

ausgestattet sein (z.B. mit einer Lambda-Sonde),

� staubförmige Emissionen

� 50 mg/m 3 bei automatisch und Hand beschickten Anlagen,

� Kesselwirkungsgrad

� mindestens 80 % bei Hand beschickten Anlagen und

� mindestens 85 % bei automatisch beschickten Anlagen.

b) Bei Feuerungsanlagen mit einer Nennwärmeleistung von mehr als 300 kW bis 1000 kW für den

Einsatz naturbelassener Biomasse gemäß § 3 Abs. 1 Nummer 4, 5, 5a oder 8 der Verordnung über

Kleinfeuerungsanlagen (1. BImSchV) und/oder Biomasse aus der Holzbearbeitung und Holzverarbeitung

gemäß § 3 Abs. 1 Nummer 6 und/oder 7 der 1. BImSchV,

� Kohlenmonoxid: 250 mg/m 3

� staubförmige Emissionen: 75 mg/m 3 .

c) Bei Feuerungsanlagen mit einer Nennwärmeleistung von mehr als 1000 kW für den Einsatz naturbelassener

Biomasse gemäß § 3 Abs. 1 Nummer 4, 5, 5a oder 8 der Verordnung über Kleinfeuerungsanlagen

(1. BImSchV) und/oder Biomasse aus der Holzbearbeitung und Holzverarbeitung gemäß § 3

Abs. 1 Nummer 6 und/oder 7 der 1. BImSchV,

� Kohlenmonoxid: 200 mg/m 3

� staubförmige Emissionen: 50 mg/m 3

.

Biogasanlagen können gefördert werden, wenn bei der energetischen Verwendung durch technische

Vorkehrungen sichergestellt ist, dass die Anforderung der TA Luft auch im Teillastbetrieb eingehalten

wird.

Die "Sicherheitsrichtlinien für landwirtschaftliche Biogasanlagen" in der jeweils gültigen Fassung des

Fachverbandes Biogas e. V. sind einzuhalten. Dies ist von einem anerkannten Sachverständigen zu

bestätigen.

Förderfähig ist im Einzelfall eine Anlagengröße, bei der mit der zur Verfügung stehenden Menge an

Einsatzstoffen (Eigenaufkommen oder Fremdbezug) die Funktionstüchtigkeit der Anlage gewährleistet

ist. Dies ist vom Antragsteller anhand der hierfür wesentlichen Parameter (Anzahl der Großvieheinheiten

und Größe der für die Biogaserzeugung genutzten Fläche) durch Bestätigung von geeigneter Stelle

nachzuweisen.

5. Thüringer Bioenergietag 26

7/1999


Die Erfüllung dieser Anforderungen ist durch Baumusterprüfung oder Einzelgutachten von geeigneter

Stelle nachzuweisen.

Die Förderung des Bundes entfällt, wenn für Bioenergieanlagen aus anderen öffentlichen Mitteln des

Bundes, der Bundesländer oder der Kommunen Zulagen, Investitionskostenzuschüsse oder Betriebskostenzuschüsse

gewährt werden (Kumulierungsverbot).

Die Förderung des Bundes erfolgt als Zuschuss oder als Darlehen.

Umfang und Höhe der Förderung und Verfahren bei Zuschüssen:

1. Für die Errichtung Hand beschickter Anlagen zur Verfeuerung fester Biomasse wird ein Zuschuss von

80 DM je kW errichtete installierte Nennwärmeleistung gewährt.

2. Für automatisch beschickte Anlagen zur Verfeuerung fester Biomasse wird bei Anlagen bis zu einer

Nennwärmeleistung von 100 kW ein Zuschuss gewährt:

von 120 DM je kW errichtete installierte Nennwärmeleistung, mindestens jedoch 4 000 DM je

Einzelanlage,

� zusätzlich von 360 DM je kW errichtete installierte elektrische Leistung bei Kraft-Wärme-

Kopplungs-Anlagen.

Bewilligungsbehörde ist das: Bundesamt für Wirtschaft (BAW)

Frankfurter Straße 29-31 oder Postfach 51 71

65760 Eschborn/Ts. 65726 Eschborn

Internet: http://www.bawi.de

Tel.: 06196 404 0 Fax: 06196 942 26

Faxabruf: 0221 303 121 91Richtlinien

0221 303 121 93Antragsformular Biomasseanlagen

Anträge für Zuschüsse sind auf dem Vordruck 2000 zu stellen, der aus dem Internet oder per Fax

abgerufen oder vom Bundesamt für Wirtschaft angefordert werden kann. Es ist nicht zulässig, den

Antrag mittels Telefax, Telex oder E-Mail zu stellen.

Anträge können bis zum 15.10.2002 gestellt werden.

Umfang und Höhe der Förderung und Verfahren bei Darlehen

Automatisch beschickte Anlagen zur Verfeuerung fester Biomasse mit einer installierten Nennwärmeleistung

von mehr als 100 kW sowie Biogasanlagen werden durch Darlehen gefördert. Förderfähig sind die

Investitionskosten.

Es werden Darlehen zu folgenden Konditionen gewährt:

� Der Zinssatz wird zum Zeitpunkt der Kreditzusage festgelegt. Er ist fest für die ersten 10 Jahre der

Kreditlaufzeit, danach wird er neu festgelegt. Die jeweils geltenden Nominal- und Effektivzinssätze

(gem. Preisangabenverordnung) entsprechen dem CO2-Minderungsprogramm der Kreditanstalt für

Wiederaufbau und sind der Konditionenübersicht für Investitionskreditprogramme zu entnehmen, die

unter der Fax-Nr. 069 / 74 31-4214 abgerufen werden kann

� Auszahlung: 96 %

� Zusageprovision: 0,25 % pro Monat, beginnend einen Monat nach Zusagedatum, für noch nicht

ausgezahlte Kreditbeträge.

� Kreditlaufzeit: Die maximale Kreditlaufzeit beträgt 20 Jahre bei höchstens drei tilgungsfreien Anlaufjahren.

� Finanzierungsanteil: Bis zu 100 % des Investitionsbetrages

Schriftenreihe der TLL 27

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� Tilgung: Nach Ablauf der tilgungsfreien Anlaufjahre in gleichhohen halbjährlichen Raten. Während

der tilgungsfreien Jahre sind lediglich die Zinsen auf die ausgezahlten Kreditbeträge zu leisten. Im

übrigen kann der Kredit jederzeit außerplanmäßig zurückgezahlt werden

� Besicherung: Vom Kreditnehmer sind bankübliche Sicherheiten zu stellen. Hierzu zählen z. B.

� Grundschulden

� Bürgschaften (incl. Bürgschaften von Bürgschaftsbanken)


Form und Umfang der Besicherung werden im Rahmen der Kreditverhandlungen zwischen Investor

und seiner Hausbank vereinbart.

Schulderlass: Nach Abschluss der Investition erhält der Darlehensnehmer einen Schulderlass in Höhe

bestimmter Festbeträge.

Für die Maßnahmen zur Nutzung von Biomasse und Biogas wird ein Schulderlass auf das Darlehen in

folgender Höhe gewährt:

Bei Errichtung von automatisch beschickten Anlagen zur Verfeuerung fester Biomasse

� 120 DM je kW errichtete installierte Nennwärmeleistung

� zusätzlich 360 DM je kW errichtete installierte elektrische Leistung bei Kraft-Wärme-Kopplungs-

Anlagen.

Der Schulderlass beträgt höchstens 1 500 000 DM je Einzelanlage.

Bei Errichtung von Biogasanlagen wird ein Schulderlass in Abhängigkeit von der elektrischen Anschlussleistung

gewährt. Der Schulderlass beträgt höchstens 30% der Investitionskosten und höchstens

300 000 DM je Einzelanlage. Die maximal förderfähigen Anlagenleistungen von Biogasanlagen beruhen

auf folgenden input-bezogen ermittelten Umrechnungsfaktoren:

1 Großvieheinheit Rinder/Schweine = 0,14 kWel 1 Großvieheinheit Geflügel = 0,47 kWel 1 ha für die Biogasgewinnung genutzte Anbaufläche = 1,54 kWel Die Darlehen werden von der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) zur Verfügung gestellt. Anträge

sind auf den dafür vorgesehenen Vordrucken bei den örtlichen Kreditinstituten (Hausbanken) einzureichen.

Die Verwendung des Darlehens wird nach Abschluss der Investition durch einen Verwendungsnachweis

(KfW - Formblatt) nachgewiesen.

Die Darlehen werden im Rahmen der verfügbaren Haushaltsmittel gewährt. Bei Förderbeträgen von

mehr als 500 000 DM ist vor Zusage eines Darlehens das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie

zu informieren.

Darlehensanträge können bis zum 15.10.2002 gestellt werden.

Telefonische Auskunft zum Bundesprogramm:

� Bundesamt für Wirtschaft: 06196/404-0

(bei Fragen im Zusammenhang mit der Gewährung von Zuschüssen)

� Informationszentrum der Kreditanstalt für Wiederaufbau:

(bei Fragen im Zusammenhang mit der Gewährung von Darlehen)

01801/335577

� Informationsdienst BINE des Fachinformationszentrums Karlsruhe,

Büro Bonn:

(bei allgemeinen Fragen zur Förderung zu erneuerbaren Energien)

0228/92379-14

5. Thüringer Bioenergietag 28

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Landesprogramm 2)

Die Förderung des Landes für Bioenergie erfolgt gemäß der Richtlinie zur Förderung der rationellen und

umweltfreundlichen Energieverwendung insbesondere auf Basis von erneuerbaren Energien des Thüringer

Ministeriums für Wirtschaft und Infrastruktur.

Danach können gefördert werden:

� die Errichtung von Anlagen zur Nutzung von Biomasse,

� die Errichtung von Blockheizkraftwerken auf Basis erneuerbarer Energien,

� die Errichtung von Pilot- und Demonstrationsvorhaben im Energiebereich mit den Schwerpunkten

Nutzung von Biomasse sowie Bio-, Deponie- und Klärgas.

Nicht förderfähig sind:

� Offene Kamine, Kaminöfen und Heizherde.

Zuwendungsempfänger können natürliche Personen, Personengesellschaften und juristische Personen

des privaten Rechts sowie Körperschaften und Anstalten des öffentlichen Rechts sein.

Wesentliche Voraussetzungen für die Gewährung von Zuwendungen sind, dass das Vorhaben in

Thüringen durchgeführt werden muss, dass die Gesamtfinanzierung des Vorhabens gesichert ist und dass

das Vorhaben erst nach Antragstellung begonnen wird. Grundsätzlich von der Förderung ausgeschlossen

sind Vorhaben, für die bereits Fördermittel aus anderen Programmen des Freistaates Thüringen und des

Bundes gewährt worden sind (Kumulierungsverbot). Darüber hinaus sind die gesetzlichen Regelungen

(u.a. Bundesimmissionsschutzgesetz einschließlich Verordnungen, Energieeinsparungsgesetz einschließlich

Verordnungen) zur Errichtung und zum Betrieb der Anlagen einzuhalten.

Art und Umfang, Höhe der Zuwendung

Die Zuwendung ist eine Projektförderung, die bei Biomassenutzungsanlagen und Blockheizkraftwerken

als Festbetragsfinanzierung sowie bei Pilot- und Demonstrationsvorhaben als Anteilfinanzierung jeweils

als nicht rückzahlbarer Zuschuss erfolgt.

� Für Biomassenutzungsanlagen wird ein Zuschuss von

� 120 DM je kW thermische Leistung bei Anlagen bis 50 kW thermischer Leistung mindestens

jedoch 2 000 DM je Einzelanlage und

� 100 DM je kW thermische Leistung bei Anlagen über 50 kW thermischer Leistung sowie für

Heizeinsätze und Grundöfen

bis zu einem Höchstbetrag von 200 000 DM je Anlage gewährt.

� Für Blockheizkraftwerke wird ein Zuschuss von

� 500 DM je kW installierte elektrische Leistung bei Anlagen bis 100 kW elektrischer Leistung und

� 400 DM je kW installierter elektrischer Leistung bei Anlagen über 100 kW elektrischer Leistung

bis zu einem Höchstbetrag von 200 000 DM je Anlage gewährt.

� Für Pilot- und Demonstrationsvorhaben wird ein Zuschuss von bis zu 30 % der zuwendungsfähigen

Kosten bis zu einem Höchstbetrag von 300 000 DM je Vorhaben gewährt.

Darüber hinaus wird ein Betrag von 1 000 DM zusätzlich gewährt, wenn Biomassenutzungsanlagen in

Kombination mit ebenfalls förderfähigen thermischen Solaranlagen errichtet werden.

2) Richtlinie zur Förderung der rationellen und umweltfreundlichen Energieverwendung insbesondere

auf Basis von erneuerbaren Energien (in Vorbereitung)

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Antragstelle für Biomassenutzungsanlagen und Blockheizkraftwerke ist die Thüringer Aufbaubank,

Postfach 129, 99003 Erfurt.

Antragstelle für Pilot- und Demonstrationsvorhaben ist das Thüringer Ministerium für Wirtschaft und

Infrastruktur, Postfach 242, 99005 Erfurt

Die Antragsvordrucke der Antragsstellen sind zu verwenden.

Diese Richtlinie tritt vorbehaltlich der Genehmigung durch die Kommission der Europäischen

Gemeinschaften mit Wirkung vom 01. Januar 2000 in Kraft. Sie wird im Thüringer Staatsanzeiger

veröffentlicht.

Telefonische Auskunft zum Landesprogramm:

� Thüringer Ministerium für Wirtschaft und Infrastruktur: 0361/3797496

Aus technischen Gründen nicht

darstellbar!

Bitte fragen Sie beim Autor nach !

Abbildung 1

5. Thüringer Bioenergietag 30

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Aus technischen Gründen nicht darstellbar!

Bitte fragen Sie beim Autor nach !

Abbildung 2

Aus technischen Gründen nicht darstellbar!

Bitte fragen Sie beim Autor nach !

Abbildung 3

Schriftenreihe der TLL 31

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Aus technischen Gründen nicht darstellbar!

Bitte fragen Sie beim Autor nach !

Abbildung 4

Aus technischen Gründen nicht darstellbar!

Bitte fragen Sie beim Autor nach !

Abbildung 5

Anschrift des Autors: Dieter Rötters

Thüringer Ministerium für Wirtschaft und Infrastruktur

Max-Reger-Str. 4-8, 99096 Erfurt

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Logistik und Kosten der Bereitstellung von Biomasse

Dr. habil. Armin Vetter, Herr Olaf Schubert 3) und Dipl.-Ing. agr. Angela Werner (Thüringer Landesanstalt

für Landwirtschaft und 3) Stadtförsterei)

Waldhackgut

Für die Bereitstellung von Hackschnitzeln aus dem Wald werden sehr unterschiedliche Kosten aus der

Literatur genannt. Bezogen auf die Tonne Trockenmasse reichen sie von 80 DM bis 250 DM. Diese

unterschiedlichen Angaben beruhen auf den zahlreichen in Frage kommenden Varianten der Gewinnung,

d.h. vom Kleinhacker bis zum Harvester, bei dem z. B. nicht alle Kosten der Hackgutproduktion angelastet

werden, über die Art der Pflegemaßnahme (Jungbestandspflege, Jungbestandsdurchforstung, Altdurchforstung,

etc.), dem Standort (Hangneigung) und der Bestandeszusammensetzung (Laub- oder

Nadelholz). Da es sich um sehr arbeitsintensive Verfahren handelt, spielen die angesetzten Lohnkosten

ebenfalls eine erhebliche Rolle. Die nachfolgend, schon zusammengefasste Tabelle 1 von BEMMANN U.A.

(1997) verdeutlicht diese Spanne der Kosten.

Tabelle 1: Gesamtkosten der Aufarbeitung von Waldholz zu Hackschnitzeln nach waldbaulichen Maßnahmen

(Kosten frei Waldstraße im Container)

DM/Sm³ DM/t atro

Jungbestandspflege

a) 25 bis 28

e) 14 bis 15

Jungbestandsdurchforstung

a) 20 bis 24

e) 12 bis 14

Altdurchforstung

a) 19 bis 22

e) 12 bis 13

Endnutzung (keine flächige Befahrung)

a) 125 bis 140

e) 70 bis 75

a) 100 bis 120

e) 60 bis 70

a) 95 bis 110

e) 60 bis 65

a) 22 bis 25 a) 110 bis 125

3) Anschrift: Olaf Schubert

Garten- und Friedhofsamt Jena, Stadtforstverwaltung

Tatzendpromenade 2, 07745 Jena

Variante a): Zusammenfassung von sieben verschiedenen

Aufarbeitungsverfahren (manuelle und

teilmechanisierte Verfahren)

Variante e): Hackschnitzelaufarbeitung mit Aufbauhacker

nach Prozessor- oder Vollernteeinsatz (aufeinander

abgestimmt)

Untersuchungen der Bayrischen Landesanstalt für Wald- und Forstwirtschaft kommen für Laubholz

(Verfahren Würzburg) auf Hackgutkosten von durchschnittlich 28 DM/Srm � 105 DM/t TM mit einer

Schwankungsbreite von 155 bis 90 DM/t TM (Brusthöhendurchmesser-BHD 10 bis 20 cm). Für Nadelholz

(Verfahren Neustadt) wurden Kosten von durchschnittlich 17,50 DM/Srm � 87 DM/t TM mit einer

Schwankungsbreite in Abhängigkeit des BHD von 120 bis 78 DM/t TM ermittelt.

Die Transportentfernung und die Wahl des Transportmittels sind eine weitere Größe die den Preis für die

Hackschnitzel frei Heizwerk bestimmen können. Die Spannbreite ist in Tabelle 2 aufgeführt.

Schriftenreihe der TLL 33

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Tabelle 2: Transportkosten verschiedener Transportmittel bei unterschiedlichen Transportentfernungen

Transportmedium Kapazität DM/Srm

Schlepper + 1 l.w. Anhänger 1

Schlepper + 2 l.w. Anhänger 2

LKW + 1 Wechselcontainer 2

LKW + 2 Wechselcontainer 2

Srm 5 km 10 km 15 km 30 km

12 5,8 9,3 12,7

30 2,6 4,5 6,4 11,4

25 2,6 3,6 4,5 7,7

50 1,9 2,5 3,2 5,0

LKW + 2 Wechselcontainer 1;3

68 3,9 4,6

Quellen: 1 STAMPFER (1997) Kostensätze ÖKL-Richtwerte

2 REMLER ET.AL. (1996) Maschinenringkostensätze

3 Direktbeladung durch Hacker

Für 30 km Transportentfernung werden von der TU Dresden ebenfalls 5 DM/Srm angegeben, das

entspricht �25 DM/t TM Buche / Eiche bzw. � 37 DM/t Fichte. In der Summe liegen somit die Kosten frei

Heizwerk bei ca. 120 bis 140 DM/t Trockenmasse.

Ein nicht zu unterschätzender Kostenfaktor ist, welche Mengen der Heizwerksbetreiber auf einmal

abnehmen kann, d.h. wie groß ist die Lagerkapazität am Heizwerk. Das Biomasseheizwerk Dornburg hat

einen Bedarf von 250 bis 300 t TM pro Jahr. Die Lagerkapazität am Standort Dornburg beträgt ca. 100 t.

Es werden ca. 50 bis 80 t TM als Versuchsbrennstoff (Energieholz, Kleiepellets, Ölsaatenschrote) eingesetzt.

Mit dem Stadtforst Jena besteht ein Vertrag über ca. 200 t TM Waldhackschnitzel. Die Logistikkette

vom Hackplatz, wohin im Laufe des Jahres das Durchforstungsholz gerückt wurde, zum Heizwerk, d.h.

Hacken, Transport, Einlagern braucht seitens der Forstwirtschaft nur zweimal im Jahr aufgebaut werden.

Dafür ist es dann lohnenswert über Lohnunternehmen mit Großhackern und Containerzügen die Hackgutbereitstellung

kostengünstig zu gestalten. Die bei diesem Verfahren anfallenden Kosten gestalten sich wie

in Tabelle 3 dargestellt.

Tabelle 3: Kostenkalkulation Hackschnitzel - Herstellung und Bereitstellung frei Heizhaus Dornburg

Holzeinschlag (über alle Sortimente),

grobes Entasten, teilweise

manuelles Vorliefern

Holzrückung zu zentralen Aufbereitungsplätzen

Einsatz der Hackmaschine einschließlich

Kranaufbau

Transport der Container

Umsetzung der Maschine

Rüstzeiten / Havariezeiten /

sonstige Ausfallzeiten

Forstwirte 29,00 DM / Std.

107 Std. � 1,4 fm je Std.

Lohnunternehmen 29,00 DM je Std.

107 Std. �1,4 fm je Std.

Mietgerät 18,50 DM je Festmeter

150 fm x 18,50 DM

Lohnunternehmen 62,50 DM je

Maschinenstd. (25 Std.)

Lohnunternehmen 80,00 DM je Einsatzstd.

(40 Stunden)

Kraft- und Schmierstoffe � 70,00 DM/Std.

(10 Stunden)

3 103,00 DM

2 775,00 DM

1 562,00 DM

(�einer Leistung

von 6 fm je Std.)

3 200,00 DM

700,00 DM

pausch. 500,00 DM

Summe 11 840,00 DM

5. Thüringer Bioenergietag 34

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Die Kosten für die Tonne Trockenmasse belaufen sich somit auf 150 DM, bezahlt werden aber seitens des

Betreibers nur 135 DM. Gründe, die trotz der auf den ersten Blick schlechten Wirtschaftlichkeit auf beiden

Seiten für das Verfahren sprechen, sind:

Forstwirtschaft:Bei einer ordnungsgemäßen Waldbewirtschaftung ist eine Durchforstung erforderlich. Der

Absatz von Schwachholz ist in anderen Bereichen nur unzureichend gegeben.

Heizwerksbetreiber: Nach schlechten Erfahrungen mit auf dem „freien Markt“ gekauften Hackgut, d.h.

ungenügender Qualität, kam es zu sehr vielen Störungen in der Anlage. Liefersicherheit und Qualität

bringen eine hohe Betriebssicherheit und gute Emissionswerte.

Energieholz

Unter Energieholz wird der Anbau von schnellwachsenden Baumarten, in der Regel Pappeln oder Weiden,

auf dem Ackerland in Kurzumtriebsplantagen verstanden. Kurzumtriebsplantagen sind nach der Verordnung

der EU zum Anbau nachwachsender Rohstoffe auf Stilllegungsflächen, Plantagen mit einem

Umtrieb von weniger als zehn Jahren, d.h. die Bäume müssen innerhalb von zehn Jahren mindestens einmal

geerntet werden. Um das Ertragspotential abzuschätzen, wurden vor allem in Österreich und Schweden

aber auch in Deutschland in den vergangenen Jahren verschiedene Umtriebszeiten erprobt. Es handelt sich

dabei vor allem um ein-, drei-, fünf- und achtjährige Umtriebszeiten. Auf die Wahl der Umtriebszeit haben

vor allem

� die Pflanzenart und der Klon

� der Standort

und die Erntetechnik einen entscheidenden Einfluss.

Vor dem Hintergrund geringer Kosten bei der Anlage und einer möglichst vollmechanisierten Ernte

erscheinen Pappeln und Weiden prädistiniert. In den Versuchen in Dornburg und Langenwetzendorf

konnten bei einjährigem Umtrieb nur in Dornburg mit der Korbweide 722/51 (� 4 Jahre 9,7 t TM/ha) und

den Pappelklonen ‚Beaupre‘ und ‚Donk‘ (� 4 Jahre 8,5 t TM/ha) befriedigende Erträge erzielt werden

(Tab. 4). Dabei ist zu beachten, dass es sich bei beiden Versuchsflächen um grundwasserferne Standorte

handelt, die eigentlich für einen Weidenanbau nicht und für einen Pappelanbau bedingt geeignet sind.

Tabelle 4: Trockenmasseerträge einjähriger Umtrieb dt TM/ha

Energieholz Dornburg Langenwetzendorf

1995 1)

1996 1997 1998 1995 1)

1996 1997 1998

Populus

‚Muhle Larsen‘ 36 8 22 31 109 27

‚Androscoggin‘ 46 16 10 6 116 39

‚Max 1,3,4'

76 26 54 75 126 44

‚Max 2'

50 16 52 51 145 42

‚Unal‘

28 16 57 89 20 16

‚Raspalje‘

75 21 10 16 20 11

‚Beaupre‘

43 58 108 112 66

‚Donk‘

110 66 92 73 67

2)

19

25

14

20

10

6

50

41

2)

32

45

93

48

29

13

27

14

2)

53

Salix

28

viminalis 722/51 69 98 120 101 56 87 47 67

alba ‚Barmen‘ 35 20 45 31 19 15 5 15

1) Ernte nach zwei Jahren

2) ‚Raspalje‘ in Langenwetzendorf im Oktober 1994 durch ‚Boelare‘ ersetzt

Bei dreijährigem Umtrieb sind die Standorte Dornburg und Bad Salzungen wiederum dem Standort

Schriftenreihe der TLL 35

7/1999


Langenwetzendorf überlegen. Bei dem fünfjährigen Umtrieb kehrt sich das Bild um. Zwischen den Arten

und Klonen bestehen erhebliche Unterschiede (Tab. 5).

Tabelle 5: Trockenmasseerträge (dt/ha) im drei- und fünfjähriger Umtrieb

Ort

Aufwuchsjahre

Populus

‚Unal‘

‚Raspalje‘

‚Beaupre‘

‚Donk‘

‚Muhle Larsen‘

‚Androscoggin‘

‚Max 1,3,4'

‚Max 2'

‚Max 1'

‚Max 3'

‚NE 42'

‚Schwarza‘

‚Japon‘ J 105

Salix

viminalis 722/51

alba ‚Barmen‘

‚Tora‘

Dornburg

1994 -1996

67

189

190

272

222

147

187

164

128

81

dreijähriger Umtrieb fünfjähriger Umtrieb

Langenwetzendorf

1994 - 1996

87

44

106

103

100

155

147

152

126

47

Bad Salzungen

1996 -1998

Dornburg

1994 -1998

Langenwetzendorf

1994-1998

5. Thüringer Bioenergietag 36

7/1999

193

233

242

201

126

223

146

223

123

165

201

201

316

461

373

539

546

550

231

Alnus glutinosa - 261

Betula verrucosa 229 269

Robinia pseudoacacia 734 -

Bei einer standortgerechten Arten- und Klonauswahl, für die leider noch nicht genügend Versuchsergebnisse

vorliegen, ist ein jährlicher Trockenmassezuwachs von ca. acht Tonnen in Thüringen realisierbar.

Dies liegt an der unteren Grenze der in der Literatur angegebenen Werte von 6 bis 15 t TM pro Jahr und

ha. Hier spielen die suboptimalen Versuchsstandorte und vor allem die begrenzende Wasserversorgung

sicher die entscheidende Rolle.

Die Wahl der Umtriebszeit muss wie bereits erwähnt mit der Erntetechnik abgestimmt werden. Dafür

kommen zur Zeit folgende Maschinen in Betracht:

1. Feldhäcksler mit Kemperschneidwerk

� max. Stammdurchmesser 3 cm (einjähriger Umtrieb)

� Leistung 50 % der Maisernte.

2. Feldhäcksler Jaguar 820 bis 880 mit Holzschneidvorsatz HS 2 oder Typ 426

� max. Stammdurchmesser 7 cm (drei- bis fünfjähriger Umtrieb)

� Leistung 40 bis 60 t FM/h

� Preis ca. 80 000 DM.


3. Gehölzmähhäcksler LWF als Anbaugerät an Fronthydraulik eines Traktors (> 120 PS)

� Stammdurchmesser 3 bis 8 cm

� Leistung 20 bis 25 t FM/h

� Preis ca. 35 000 DM (ohne Schlepper).

Die im folgenden aufgeführte Kostenbetrachtung zeigt, dass die entscheidenden Faktoren die Anpflanzung

und die Rücklagen für eine Rekultivierung der Plantage nach deren Nutzungszeit sind (Tab. 6). Nicht in die

Kosten einbezogen wurde eine Einzäunung (Wildverbiss). Diese ist nach Erfahrungen aus Österreich ab

einer Plantagengröße von mindestens 5 ha auch nicht notwendig. Die bisherigen Erfahrungen mit unserer

Plantage bestätigen diese Aussage. Die Schäden durch Wildverbiss waren sehr gering. Entscheidend für

Erträge von 8 t TM/a und mehr sind neben den bereits erwähnten Faktoren die Herstellung eines ordnungsgemäßen

Pflanzbettes, eine zeitige Pflanzung (Wasserversorgung) und die Unkrautbekämpfung nach der

Vorfrucht und im Anpflanzjahr. Wird bei diesen Maßnahmen gespart, kann es zu erheblichen Problemen

bei der Anwuchsrate kommen. Des Weiteren wachsen die Klone im ersten Jahr sehr langsam. Ist das

Unkraut schneller, droht „Erstickung“. Erfahrungen mit chemischen Pflanzenschutz und Mulchpflanzungen

liegen nur vereinzelt vor. Reserven zur Kostenreduzierung sind dahingegen noch mit folgenden

Maßnahmen zu erzielen:

a) Nutzungsdauer der Plantage 20 Jahre

Pflanzgut / Pflanzung 377 DM/ha + 76 DM/ha

Rücklage Rekultivierung 111 DM/ha + 39 DM/ha

b) Senkung der Pflanzgutkosten

Selbstgewinnung der Stecklinge (0,15 DM/Stk.) 173 DM/ha + 174 DM/ha

Ernte, Transport und Einlagerung sind bei der angenommenen Technik (CLAAS Jaguar mit Adapter)

unbedingt logistisch abzustimmen, ansonsten sind die angegebenen Werte nicht einzuhalten. Die Lagerung

selbst verursacht erhebliche Belastungen (Tab. 6), in der Regel sind diese aber vom Betreiber der Heizanlage

zu tragen. Eine Zwischenlagerung sollte soweit wie möglich vermieden werden. Jeder Entlade- und

Beladevorgang sowie zusätzlicher Transport sind bares Geld.

Zusammenfassend kann gesagt werden, sind der richtige Standort und Klone gewählt, die Pflanzung mit

hoher Qualität durchgeführt und die Logistsik zwischen Ernte und Anlieferung gut abgestimmt, ist

Energieholz für 100 DM/t TM und einem Gewinn von mindestens 190 DM/ha produzierbar.

Stroh (Großballen)

Stroh ist ein Nebenprodukt der Landwirtschaft und kostet somit nichts, bzw. sehr wenig. Das ist die

landläufige Meinung. Die Erfahrungen mit den Strohheizwerken Schkölen und Jena zeigen etwas anderes.

Der Unterschied zu Waldhackgut besteht logistisch darin, dass es in einer sehr kurzen Zeitspanne anfällt.

Waldhackgut kann nach Bedarf des Heizwerkes hergestellt und angeliefert werden, eine Zwischenlagerung

ist nicht notwendig und das Lager am Heizwerk kann mehrmals im Jahr befüllt werden. Dagegen muss die

gesamte von einem Heizwerk benötigte Strohmenge sofort nach dem Mähdrusch geborgen und eingelagert

werden. Die Kosten für die Strohbergung für das Strohheizwerk Schkölen belaufen sich mit Zwischenlager

auf ca. 120 DM/t TM (Tab. 7).

Schriftenreihe der TLL 37

7/1999


Tabelle 6: Richtwerte, Leistungen und Kosten der Energieholzproduktion

Position ME Anpflanzjahr Erntejahr (2. bis 15. Jahr)

alle 3 Jahre pro Jahr

I. Feldproduktion

Ertrag Trockenmasse

Frischmasse

Lagerungsverluste 6 % 1)

t/ha

0

24

8

t/ha

0

54 17,8

t/ha

0

3,9 1,3

Pflanzgut DM/ha (3 600) 347 2)

347 2)

N-Dünger DM/ha 42,5 42,5

Round up (5 l/ha vor Anpflanzjahr)

variable Kosten

DM/ha 80

chemische Unkrautbekämpfung DM/ha 7

Stoppelbearbeitung DM/ha 18

Grunddüngung DM/ha 24 8

Pflügen DM/ha 48

Pflanzbettbereitung DM/ha 10

(N-Düngung) DM/ha 5 5

Pflanzung DM/ha (1 100) 106 2)

106 2)

Striegeln DM/ha 7

Hacken 2x DM/ha 20

Ernte (alle 3 Jahre) DM/ha 220 73

Mulchen nach Ernte DM/ha 36 12

Transport (7 km, Traktor 2 HW 80) DM/ha 135 45

Rekultivierung nach 15 Jahren (Forstfräse) DM/ha (2 000) 3)

150 3)

Zwischensumme DM/ha 690,50 415,00 788,50

Arbeitskosten termingebunden (21 DM/Akh)

DM/ha 96

77

nicht termingebunden (21 DM/Akh) DM/ha 42

42

Leitung und Verwaltung

DM/ha 21

18

Summe Arbeitskosten DM/ha 159 137

FestkostenAfA Technik Feld

DM/ha 92,9

156,60

Pacht (4,5 DM/BP)

DM/ha 225

225

Berufsgenossenschaft

DM/ha 45

45

Betriebssteuern/Abgaben

DM/ha 15

15

Sonstiger allgem. Betriebsaufwand DM/ha 50

50

Summe Arbeits-, AfA-, Pacht- und Gemeinkosten DM/ha 586,9 628,60

Summe Kosten DM/ha 1 277,40 1 417,10

Saldo Leistungen, Stilllegungsprämie

DM/ha 855

855

Erlöse (7,5 t TM, 6 % LV)

DM/ha 0

750

Betriebsergebnis

II. Lagerung

DM/ha - 422 188

variable Kosten Einlagerung

variable Kosten Lagerung

Arbeitskosten Einlagern

AfA Maschine

AfA Halle 4)

DM/ha

11

DM/ha

29

DM/ha

15

DM/ha

11

DM/ha

232

Summe Kosten Lagerung DM/ha 298

1) Trocknung von 55 % auf 30 % Wassergehalt mit 1-2 % Verlusten pro Monat

2) Pflanzgut /Pflanzung als Annuitätsdarlehen 15 Jahre 5% Zinsen

3) Rekultivierung: Rücklage 3. - 15. Jahr

4) zweimaliger Umschlag im Lager

5. Thüringer Bioenergietag 38

7/1999


Tabelle 7: Kosten der Strohbergung für unterschiedliche Lagerung

Verfahren der Lagerung

Ernteertrag

Transportentfernung

Abbildung 1

dt/ha

km

Lagerhalle

50

6

Kostenanteil

Lohnunternehmen

fest variabel Lohn Summe

Feldräumung

DM/t 5,00 2,60 3,40 11,00

Transport zur Lagerhalle

DM/t 10,40 7,10 3,80 21,30

Transport Heizwerk

DM/t 6,20 4,50 2,40 13,10

Lagerung (30% Förderung)

DM/t

25,60

� Strohbergung

DM/t 21,60 14,20 9,60 71,00

Gemeinkosten (100 % Lohn)

DM/t

9,60

Gewinn (10 %)

DM/t

5,50

Preis Strohbergung

Landwirtschaftsbetrieb

DM/t

86,10

Feldräumung

DM/t 3,90 2,20 3,20 9,30

Transport zur Lagerhalle

DM/t 13,40 11,30 6,20 30,90

Transport Heizwerk

DM/t 6,10 5,00 3,00 14,10

Lagerung (30 % Förderung)

DM/t

25,60

� Strohbergungskosten

DM/t 23,40 18,50 12,40 79,90

Pressen (Schköland) DM/t 40,00

Summe Strohbereitstellung DM/t 119,90

Bei einer direkten Anlieferung an das Strohheizwerk, wie derzeit in Schkölen praktiziert, reduzieren sich

die Kosten auf ca. 80 DM/t. Den großen Einfluss der Zwischenlagerung macht auch die folgende Abbildung

1 deutlich.

Der Heizwerksbetreiber muss somit entscheiden, welche Variante für ihn die günstigste ist.

Schriftenreihe der TLL 39

7/1999


Zusammenfassung

Sowohl für den Heizwerksbetreiber als auch für den Produzenten der Biomasse ist es von entscheidender

Bedeutung die Logistikketten miteinander abzustimmen. Eine allgemeingültige Aussage, welche Kette die

kostengünstigste ist, kann nicht getroffen werden. Vielmehr gilt es schon bei der Planung von Biomasseheizwerken

rechtzeitig mit potentiellen Brennstofflieferanten genaue Absprachen über Mengen, Termine,

Qualitäten und Preise zu führen und diese dann vertraglich zu binden. Am einfachsten wäre es, wenn der

Landwirt/Forstwirt als Energiewirt, d.h. Heizwerksbetreiber auftreten würde. Beispiele dafür gibt es in

Österreich und Bayern, in Thüringen leider noch nicht.

5. Thüringer Bioenergietag 40

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Dezentrale Dampfkraft-Wärme-Kopplungs-Projekte mit Biobrennstoffen

Dipl. Ing. (FH) Thomas Enseleit (ÖKO THERM GmbH)

Einleitung

Der Biomassenutzung in kleinen dezentralen Anlagen zur gekoppelten Erzeugung von Kraft und Wärme

wird in naher Zukunft ein größerer Stellenwert zukommen. Dies sieht auch die Bundesregierung so und hat

im Rahmen des CO 2-Minderungsprogrammes Kraft-Wärme-Kopplungs-(KWK)-Anlagen mit Biomasse

als Brennstoff mit einer besonderen Förderung bedacht.

Die Diskussion um KWK-Technologien zur Nutzung von Biomasse ist in vollem Gange. Es werden von

verschiedenen Seiten eine Vielzahl von Möglichkeiten vorgeschlagen. Die wenigsten dieser Vorschläge

jedoch sind praxiserprobt und über den Status einer Versuchsanlage hinaus entwickelt worden.

Der Dampfkraftprozess ist erprobter Stand der Technik. Jedoch wird ihm nachgesagt, im kleinen Leistungsbereich

unpraktikabel bzw. zu aufwendig zu sein. Insbesondere im kleineren Leistungsbereich wie

im zweiten Projektbeispiel gezeigt, steckt aber im Dampfkraftprozess ein nicht unbeträchtliches Entwicklungspotential,

mit dem es gelingen kann die erheblichen Investitionskosten zu senken.

ÖKO THERM

Die Geschichte der ÖKO THERM GmbH nahm Ihren Anfang vor mehr als zehn Jahren. Versuche mit

damals marktüblichen Feuerungsanlagen relativ aschereiche biogene Brennstoffe, wie zum Beispiel dem

damals enorm in der Diskussion gestandenem Miscanthus zu nutzen, erbrachten nicht die erhofften

Ergebnisse. Zu stark war die Verschlackung der Feuerräume und die damit verbundenen Probleme. Die

gewonnenen Erfahrungen mündeten in der Konzeption der heute bekannten ÖKO THERM Feuerungen,

mit denen eine breite Palette biogener Brennstoffe genutzt werden kann. Seither hat sich die ÖKO

THERM GmbH als Hersteller und Lieferant für Feuerungs- und Kesselanlagen am Markt etabliert.

Zu dem tritt die ÖKO THERM GmbH als Anbieter für komplexe Dampfkraftanlagen auf. Der gesamte

Leistungsumfang von der Planung der Anlage über Fragen der Genehmigung bis hin zur Bauausführung

kann übernommen werden.

Das universelle ÖKO THERM Feuerungsmodul

ÖKO THERM Feuerungen sind für eine breite Palette biogener Brennstoffe, wie Holzhackschnitzel,

Pellets aus Stroh, Gras etc., Getreidekörner, Nussschalen und sonstige Rückstandsbiomasse geeignet. Die

Feuerung ist konsequent zweistufig in Vergasungs- und Verbrennungsteil aufgeteilt. Das Vergasungsteil

entspricht einer Mulde mit trapezförmigem Querschnitt. Durch die Wasserkühlung der Mulde werden an

den Wänden Asche- bzw. Schlackeanbackungen, die durch partielle Unterschreitung des Schmelzpunktes

der Asche entstehen könnten, sicher vermieden. So können auch aschereiche biogene Brennstoffe in der

Feuerung problemlos genutzt werden.

Der zweizügige Verbrennungsraum, der auf die Bedingungen der Gasverbrennung gestaltet ist, wurde für

einen langen Flammenweg mit hoher Verweildauer ausgelegt. Durch Rotation der Gase im zweizügigen

Feuerraum, die durch die tangentiale Verbrennungsluftzugabe erzeugt wird, können niedrige Emissionswerte

garantiert werden. Die feuerfeste Auskleidung erfolgt nach den jeweiligen Temperaturverhältnissen

mit Schamotte, Feuerbeton bzw. anderen geeigneten Isoliermaterialien.

Vergasungs- und Verbrennungsluft (d.h. Primär und Sekundärluft) werden links und rechts durch Düsenöffnungen

in bzw. über das Brennstoffbett mittels zwei separater, frequenzumrichtergesteuerter Gebläse

Schriftenreihe der TLL 41

7/1999


zugeführt. Der Boden des Brennstoffbettes

hat keine Öffnungen, so dass

Verluste wegen des Durchfallens durch

den Rost unmöglich sind.

Der Vorschub des Brennstoffes erfolgt

durch einen am Muldenboden laufendes,

ebenfalls gekühltes, Schubelement.

Der Antrieb des Schubelementes erfolgt

hydraulisch.

Abbildung 1 zeigt ein Feuerungsmodul

mit einem aufgesetztem Niederdruck-

Heißwasserkessel mit ca. 1,5 MW

Nennwärmeleistung.

Dampfkraftmaschinen

Kraftmaschinen die nach dem Verdrängerprinzip

arbeiten, haben für Anwendungen

im kleineren Leistungsbereich

handfeste Vorteile gegenüber Strömungsmaschinen.

Bessere Wir- Abbildung 1

kungsgrade, besseres Teillastverhalten

und die außerordentliche Robustheit

sprechen für sich.

In den letzten Jahren sind weiterentwickelte Maschinen dieser Bauart auf den Markt gekommen. Insbesondere

durch den Einsatz neuer Werkstoffe ist heute ein ölfreier Betrieb im Arbeitsraum Stand der

Technik. Entölungsanlagen, wie früher üblich, sind nicht mehr notwendig.

Zu erwähnen bleibt, dass in der Regel Verdrängermaschinen geringere Anforderungen an die Dampfqualität

stellen.

Mit unter reichen einfache Enthärtungsanlagen zur Aufbereitung des nachzuspeisenden Kesselwassers aus,

was ebenfalls die Investitionskosten minimiert.

Heizkraftanlage mit 3,6 MW Feuerungsleistung

Die Anlage wird zur Zeit im Rahmen eines Projektes für die EXPO 2000 in der Gemeinde Hartmannsdorf,

in der Nähe von Chemnitz, errichtet. Die erzeugte Elektroenergie wird an einen Anbieter für “grünen“

Strom verkauft. Als Wärmeabnehmer ist ein Gewächshauskomplex und eine Eigenheimsiedlung geplant

bzw. vorhanden. Die ÖKO THERM GmbH setzt dieses Projekt gemeinsam mit der Firma Spilling,

Hamburg um.

Anlagentechnik

Das Anlagenkonzept gleicht einem klassischen Gegendruck-Dampfkraftprozess. Der erzeugte Sattdampf

27 bar, 234 �C wird über Dampfentwässerungseinrichtungen zwei Spilling Dampfmotoren zugeführt. Der

Maschinen-Abdampf mit ca. 1,5 bar Druck wird in einem Heizkondensator niedergeschlagen und die

entsprechende Wärme dem Heiznetz zugeführt.

Das Kondensat wird über eine geeignete Wasseraufbereitungsanlage dem Kessel als Speisewasser wieder

zugeführt. Die einzelnen Anlagenbaugruppen sind unzählige Male erprobt und äußerst betriebssicher.

5. Thüringer Bioenergietag 42

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Kesselanlage

Zu den bereits bestehenden zwei biomassegefeuerten Warmwasserkesseln mit zusammen ca. 1 000 kW

Feuerungsleistung wird eine Hochdruck-Dampfkesselanlage installiert. Konkret besteht die Dampfkesselanlage

aus einem ÖKO THERM Feuerungsmodul M08, Feuerungsleistung 3,6 MW, kombiniert

mit einem Zweizug Rauchrohrkessel, Leistung 4,0 t/h bei einem Absicherungsdruck von 30 bar.

Zusätzlich ist ein Rauchrohreconomiser vorgesehen, mit dem dann Wirkungsgrade von 95 % möglich

sind. Abbildung 2 zeigt die Kesselanlage im Schnitt.

Kessel und Eco sind ganz im Sinne von Bedienungs- und Wartungsmöglichkeit konstruiert worden.

Riesige Türen ermöglichen den Zugang zu allen Rauchgaszügen. Die Reinigung der Rauchrohre ist so

problemlos möglich.

Eine Leichtbauhalle mit einem Schubboden von 10 x 6 m Größe dient als Brennstoffsilo. Die Zuführung

des Brennstoffes zur Feuerung erfolgt mittels eines Kratzkettenförderers direkt auf die Einschubschnecke.

Aus technischen Gründen nicht darstellbar!

Bitte fragen Sie beim Autor nach !

Abbildung 2: Kesselanlage (im Schnitt)

Maschinentechnik

Als Entspannungsmaschinen kommen zwei Dampfmotoren der Fa. Spilling zum Einsatz. Die erzeugte

elektrische Leistung beträgt 290 kW el .

Der Spillingmotor ist eine modular aufgebaute Kolbenentspannungsmaschine. Er ist insbesondere für

den Einsatz in kleinen bis mittleren Dampfkraftanlagen konzipiert, die in erster Linie als KWK-

Anlagen betrieben werden. Im Aufbau ist der Spillingmotor die Vereinigung der klassischen Dampfmaschine

mit Konstruktionsmerkmalen die im modernen Dieselmotorenbau üblich sind. Ber Betrieb

läuft natürlich, wie schon erwähnt, ölfrei.

Heizkraftanlage mit 0,5 MW Feuerungsleistung

Ganz konsequent im Sinne der ÖKO THERM Philosophie wurde seit Gründung der Firma nach

technischen Möglichkeiten gesucht, um auch im kleineren Leistungsbereich wirtschaftlich KWK-

Projekte zu realisieren. Das im folgenden näher beschriebenem Projekt ist auf ein größeres landwirtschaftliches

Anwesen in Bayern zugeschnitten. Die Abwärme des Prozesses dient zur Beheizung von

Gebäuden und einer kleineren Trocknungsanlage.

Anlagentechnik

Im Vergleich zu sonst üblichen Anlagenschaltungen ist der Kraftmaschinenprozess als Nassdampfprozess

ausgelegt. Dies hat den Vorteil die Anlage sehr stark zu vereinfachen und dementsprechend

kompakt zu gestalten. Im wesentlichen besteht die Anlage nur noch aus Kesselanlage und einem

Maschinenmodul. Anhand des in Abbildung 3 dargestellten Schaltschemas ist die Grundkonfiguration

der Anlage zu sehen.

Schriftenreihe der TLL 43

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Die Brennstoffzuführung ist von kleineren biomassegefeuerten Heizkesselanlagen übernommen und so

sehr kostengünstig. Sie besteht nur aus einer Rundaustragvorrichtung mit 4,5 m Durchmesser, die mit einer

entsprechenden Förderschnecke kombiniert ist.

Kesselanlage

Die Kesselanlage besteht aus einen Feuerungsmodul ÖKO THERM M02 mit einer Feuerungsleistung von

500 kW kombiniert mit einem kleinen Zwangsdurchlaufkessel der 600 kg/h Nassdampf von 16 bar und 0,8

x erzeugt. Der Kessel ist eine stehende, dreizügige Konstruktion. Die Ausrüstung des Kessels ist gemäß

TRD 604 für einen Betrieb ohne ständige Beaufsichtigung ausgelegt. Wasser und Rauchgas sind im Kessel

im Gegenstrom geführt. Eine Ausrüstung des Kessels mit einem Economiser war daher nicht notwendig.

Der geringe Wasserinhalt erlaubt vereinfachte Bedingungen bezüglich der Genehmigung, der wiederkehrenden

Prüfungen und der Aufstellungsbedingungen.

Maschinentechnik

Die Schraubenmotoranlage mit der Leistung von ca. 40 kW besteht aus einem Schraubenmotormodul und

einem speziell entwickelten Kondensat/-Speisewassermischwärmetauscher.

Der Kondensat-/Speisewassermischwärmetauscher hat mehrere Funktionen. Er dient als Speisewasserbehälter

und gleichzeitig als Mischkondensator. Die Abwärme des Prozesses wird über einen Plattenwärmetauscher

aus dem Kraftprozess ausgekoppelt. Der Wärmetauscher ist mit einer Anfahr-aufwärmvorrichtung

und einer Einrichtung zum Nachspeisen von Wasser ausgerüstet.

Das Motormodul ist ein modifizierter Schraubenverdichter. Insbesondere die Lager der Rotoren und die

Dichtungen sind umgebaut. Das Gehäuse ist den veränderten Anforderungen an den Motorbetrieb

angepasst.

Das Schraubenmotormodul ist direkt auf den Behälter montiert. Die Abdampfleitung wird über ein

Düsenrohr direkt in den Wasserraum des Wärmetauschers geleitet und dort kondensiert. Der Plattenwärmetauscher

ist über kurze Rohrleitungen und einer Umwälzpumpe direkt mit dem Wasserraum

verbunden.

Die Verwendung von modernen filmbildenden Chemikalien ist insbesondere als Korrosionsinhibitor zum

Schutz von Kessel und Schraubenmotor und zur Restsauerstoffbildung im Speisewasser vorgesehen. Nicht

zuletzt sind diese Stoffe verschleißmindernd.

Brennstoffspektrum

Die vorgestellten Projekte sind mit Feuerungen ausgestattet, die in der Lage sind, nahezu das gesamte

Band an biogenen festen Brennstoffen zu nutzen. Insbesondere Koppelprodukte die während der Verarbeitung

landwirtschaftlich erzeugter Rohstoffe anfallen, können einer energetischen Verwertung

zugeführt werden und dem Landwirt oder dem nachgeschalteten verarbeitenden Gewerbe als Energiequelle

dienen.

Die Feuerungen können wahlweise mit einem oder mehreren Brennstoffen separat oder auch in einem

Brennstoffgemisch betrieben werden.

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Aus technischen Gründen nicht darstellbar!

Bitte fragen Sie beim Autor nach !

Abbildung 3: Anlagenschaltschema

Anschrift des Autors: Dipl. Ing. (FH) Thomas Enseleit

ÖKO THERM GmbH

Träglhof 2, 92242 Hirschau

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Blockheizkraftwerke und Brennstoffzellen – Stand der Technik und Einsatzerfahrungen

Dr.-Ing. Thorsten Gottschau (Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.)

Einleitung

Die gesicherte Energieversorgung ist eine wichtige Grundlage der modernen Industriegesellschaft. In allen

Bereichen der Arbeitswelt und des täglichen Lebens wird Energie für reibungslose und komfortable

Arbeitsabläufe benötigt und eine sichere Versorgung erwartet. Die Energieerzeugung ist daher von hoher

gesamtgesellschaftlicher Bedeutung. Die nachfolgende Tabelle verdeutlicht dies.

Tabelle 1: Endenergieverbrauch und Umsatz ausgewählter Energieversorgungsbranchen für Deutschland

Energieträger Endenergieerzeugung 1997 (PJ/a) Umsatz 1996 (Mio. DM)

Steinkohlen 448 6 300

Braunkohlen 132 6 909

Kraftstoffe 2 726

Heizöl, schwer 135 118 433

Heizöl, leicht 1 501

Gase 2 400 48 884

Strom 1 662 163 480

Fernwärme 349 6 210

Sonstige 1)

117 ?

Insgesamt 9 469 350 216

1) Brennholz, Brenntorf, Klärschlamm, Müll

nach [1]

Dabei lag der Energieverbrauch 1996 mit 178,7 GJ/a pro Kopf im Mittelfeld vergleichbarer mitteleuropäischer

Industrienationen und damit deutlich unter dem Verbrauch der USA mit pro Kopf 336,6 GJ/a.

Kehrseite der Energieversorgung ist die Umweltbelastung. Da die deutsche Energieerzeugung sehr

weitgehend auf fossilen Brennstoffen beruht, sind in erster Linie die Belastungen durch

Kohlendioxid(CO 2)-Emissionen zu nennen. Neben dem klimawirksamen Gas CO2 tragen aber auch

Stickoxide (NOx) und Schwefeldioxid (SO2) zur (lokalen) Umweltbelastung bei.

Tabelle 2: Ausgewählte Emissionen der Energieerzeugung 1997 für Deutschland

Sektor Kohlendioxid (MT) Stickoxide (kt) Schwefeldioxid (kt)

Gesamt 894 1 803 1 468

Straßenverkehr 164 846 32

Haushalte 139 109 212

Industriefeuerungen 153 225 278

Kraft- und Fernheizwerke

nach [1]

338 329 803

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Aus der Tabelle 2 ist zu entnehmen, dass über 1/3 der Kohlendioxidemissionen im Rahmen der Stromerzeugung

in Kraftwerken entstehen. Die Emissionen der Heizenergieversorgung für Industrie und

Haushalte sind ebenfalls erheblich. Die Analyse der Energieträgerstruktur zeigt weiter, dass Deutschland

im erheblichen Maße vom Import bei Brennstoffen abhängig ist, neben Erdöl und Erdgas gilt dies aus wirtschaftlichen

Gründen auch im fühlbaren Umfang für Steinkohle.

Zur langfristigen Sicherung der Energieversorgung auf einem erforderlichen Niveau ist die Stärkung des

Nachhaltigkeitsgedankens auch in diesem Bereich notwendig.

Wie kann diese Nachhaltigkeit der Energieversorgung erreicht werden? Rationelle Energieerzeugung und

-anwendung wie auch der verstärkte Einsatz erneuerbarer Energieträger spielen hierbei Schlüsselrollen.

Entsprechend bemüht sich die Bundesregierung seit Jahren um den verstärkten Einsatz von erneuerbaren

Energien. Im Rahmen des Konzepts der Bundesregierung zur Förderung von Forschungs-, Entwicklungsund

Demonstrationsvorhaben 1996 bis 2000 auf dem Gebiet nachwachsender Rohstoffe (kurz: Förderkonzept

1996 bis 2000) unterstützt das Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten

(BML) seit längerem innovative Projekte im Bereich der energetischen Nutzung nachwachsender Rohstoffe.

Mit dem Markteinführungsprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie

(BMWi) wurde in jüngster Zeit ein weiteres positives Zeichen geben. Die herausragende Stellung des

Potentials der Biomasse im Konzert der regenerativen Energieträger sowie ihre ökologischen Vorteile sind

gerade im hier angesprochenen Kreis bekannt. Eine Wiederholung dieser Fakten soll deshalb an dieser

Stelle nicht vorgenommen werden. Auch ihre Bereitstellung wurde im Rahmen dieser Tagung bereits an

anderer Stelle ausführlich diskutiert. Im folgenden sollen daher Nutzungstechniken zur dezentralen

Erzeugung von Wärme und Strom sowie der Stand ihrer Anwendung diskutiert werden.

Kraft-Wärme-Kopplung/Blockheizkraftwerke

Unter Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) wird die gemeinsame Erzeugung von elektrischer Energie (Strom)

und thermischer Energie (Wärme) in einem Apparat mit anschließender Nutzung beider Energiearten

verstanden. Weniger scharf ist der Begriff Blockheizkraftwerk definiert. Blockheizkraftwerke (BHKW)

sind immer KWK-Anlagen. Mit BHKW werden meist KWK-Anlagen zur lokalen Bereitstellung von Nutzenergien

im Bereich weniger kWth Feuerungswärmeleistung bis hin zu einigen MWth Feuerungswärmeleistung

bezeichnet. Typische Anwendungsfälle von BHKW ist die Energieversorgung von Mehrfamilienhäusern,

öffentlichen Verwaltungskomplexen, Krankenhäusern oder kleineren und mittleren Gewerbebetrieben.

KWK-Anlagen oberhalb dieser Grenze der Feuerungswärmeleistung werden als Heizkraftwerke

bezeichnet.

Neben der Nutzung regenerativer Energiequellen stellt die KWK eine Beitrag zur rationellen Energieerzeugung

dar. Die Abbildung 1 zeigt dies schematisch anhand eines Motor-BHKW.

Durch die Verwendung von KWK-Anlagen wird die Ausnutzung des Brennstoffes wesentlich verbessert.

Werden im obenstehenden Beispiel bei der reinen Stromerzeugung nur 36 % des eingesetzten Brennstoffes

in Nutzenergie umgewandelt, so sind dies bei einer gemeinsamen Nutzung von Wärme und Strom für den

vorliegenden Fall bereits über 76 %. Der thermodynamische Gesamtwirkungsgrad der Anlage steigt

deutlich. Der Wirkungsgrad h ist ein Maß für die Umwandlung der im Brennstoff enthaltenen Energie in

nutzbare Energie. Der Wirkungsgrad kann in realen Systemen nie 1 erreichen.

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nur Wärmeerzeugung Wärme- und Stromerzeugung

Abbildung 1: Vergleich verschiedener Energienutzungsverfahren

Quelle: [2]

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Anlagentypen

Im Bereich der KWK können folgende wesentliche Anlagentypen unterschieden werden:

Verbrennungsmotoren: Otto-Motore

Dieselmotore (inklusive Zündstrahltechnik)

Gasturbinenprozesse: (einschließlich Koppelprozesses mit Dampfturbinen)

Dampfprozesse: Dampfturbinen

Dampfmotore

Derartige Anlagen sind am Markt verfügbar.

In der Entwicklung befinden sich weitere Verfahren wie KWK mit Hilfe des Stirlingprozesses, der OR-

GANIC RANKINE CYCLE(ORC)-Prozess oder der Heißluftturbinenprozess. Bei den beiden zuerst genannten

Prozessen zeichnet sich die Markteinführung ab. Inwieweit diese gelingen wird, bleibt abzuwarten.

Verbrennungsmotoren

Der Bereich der BHKW wird zur Zeit durch Verbrennungsmotoren dominiert. Üblicherweise werden

Verbrennungsmotoren im Bereich weniger kW th bis hin zu ca. 1,5 bis 2 MW th eingesetzt. Größere Anlagen

oberhalb von 2 MW th sind möglich, stehen in diesem Bereich aber in starker Konkurrenz zu Gasturbinen,

die in diesem Bereich der Feuerungswärmeleistung güngstigere Investitionskosten aufweisen.

Eine typische motorische BHKW-Anlage zeigt Abbildung 2:

Abbildung 2: Schema eines motorischen BHKW

Quelle: [2]

Schriftenreihe der TLL 49

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Zu unterscheiden sind (wie bei Motoren für den Straßenverkehr) der Otto-Prozess, bei dem die Entzündung

des Brennstoffes durch externe Zündung erfolgt und der Dieselprozess, der auf der Selbstzündung

des Brennstoff-Luftgemisches beruht. Bei beiden Prozessen ist eine Wirkungsgradsteigerung durch Aufladung

möglich, wo bei der Aufladung im Otto-Prozess durch die Klopffestigkeit des Brennstoffes Grenzen

gesetzt sind. Der Otto-Prozess weist im Vergleich zum Dieselprozess ein günstigeres Teillastverhalten

auf. Um den Wirkungsgrad nicht zu weit absinken zu lassen, sollten Dieselmotoren nicht unterhalb

von 70 % ihrer Nennleistung betrieben werden [2]. Einen Eindruck der im Bereich der motorischen

BHKW üblichen Wirkungsgrade vermittelt Abbildung 3.

obere Grenzlinie: Dieselmotor unter Grenzlinie: Ottomotor

Abbildung 3: Wirkungsgrade motorischer BHKW in Abhängigkeit von der Anlagengröße

Quelle: [2]

Bei der Bewertung der in Abbildung 3 wiedergegebenen Daten ist zu beachten, dass hier alle möglichen

Fälle, d.h. Otto-Motoren neben Dieselmotoren wie auch der Betrieb mit flüssigen Kraftstoffen und Gas

berücksichtigt sind. Tendenziell wird aber deutlich, dass der elektrische Wirkungsgrad hin zu kleineren

Einheiten deutlich abnimmt.

Beide Prozesse können auch für den Betrieb mit Brenngasen eingesetzt werden. Für den Dieselprozess

hat sich beim Betrieb mit Gas die sogenannte Zündstrahltechnik durchgesetzt. Dabei wird der Motor im

reinen Dieselbetrieb an- und abgefahren. Im Gasbetrieb wird eine geringe Menge Kraftstoff eingespritzt,

um ein ausreichend zündfähiges Gemisch zu erhalten. Bei Ausfall der Gasversorgung kann außerdem so

ein Weiterbetrieb des Aggregats gewährleistet werden. Insgesamt stellen Verbrennungsmotoren eine bewährte

und ausgereifte Technik mit hoher Zuverlässigkeit für den BHKW-Bereich dar.

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Hinsichtlich der Verwendung biogener Energieträger können im Bereich der flüssigen biogenen Energieträger

Pflanzenölmethylester (FAME) ohne wesentliche Ergänzung des Motors in Dieselmotoren verwendet

werden. Mit der E DIN 51606 liegt auch ein nationaler Entwurf eines Kraftstoffstandards vor.

Unveresterte Pflanzenöle können in konventionellen Dieselmotoren nicht eingesetzt werden. Eine Umrüstung

des Motors bzw. der Erwerb eines speziell für Pflanzenöle entwickelten Motors ist notwendig, was

die spezifischen Investitionskosten der Anlage erhöht. Zu beachten ist, dass es keine einheitlichen Anforderungen

an Pflanzenöle als Kraftstoff gibt. Die jeweiligen Herstellerangaben für die Beschaffenheit des

Kraftstoffes sind daher unbedingt zu beachten.

Als gasförmige Brennstoffe werden bereits im großen Umfang in Deutschland Vergärungsgase der Fermentation

großflächig, insbesondere im Bereich der Landwirtschaft, mit Erfolg verwendet. Eingesetzt

werden hier Otto-Motoren bzw. Zündstrahl-Dieselmotoren. Der überwiegende Anteil der Stromerzeugung

aus biogenen Energieträger erfolgt auf diesem Wege.

Mit den folgenden spezifischen Investitionskosten ist im Bereich motorischer BHKW zu rechnen:

Tabelle 3: Spezifische Investitionskosten für BHKW-Module

Brennstoff Verbrennungsprozess spezifische Investitionskosten (DM/kW el)

Heizöl EL Diesel 500 bis 4.300

ca. 1 500 bei 100 kW el

FAME Diesel wie Heizöl EL

Pflanzenöl Diesel 800 bis 6.000

ca. 2 300 bei 70 kW el

Erdgas Otto 600 bis 3.600

ca. 2 000 bei 100 kW el

nach [3]

Die Ausweitung der Nutzung biogener Energieträger im Bereich der motorischen KWK ist keine Frage

der Technik, sondern der Wirtschaftlichkeit. Außer im Bereich Pflanzenöle, die speziell angepasste Motoren

erfordern, sind die Investitionskosten bei BHKW für biogene Energieträger mit denen der fossilen

Konkurrenz durchaus vergleichbar. Ein wesentlicher Unterschied besteht aber, auch bei derzeit steigenden

Preisen für Erdöl und in der Folge für Erdgas, bei den Energieträgerkosten. Diese stellen sich für

Pflanzenöl und dem daraus gewonnenen FAME relativ ungünstig dar, während bei der Vergärung, insbesondere

bei der Kofermentation, durchaus die Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu fossilen Brennstoffen

erreicht werden kann.

Andere KWK-Prozesse

Im Vergleich zu Verbrennungsmotoren sind im BHKW-Bereich andere Konversionsprozesse von eher

untergeordneter Bedeutung. Wie bereits weiter oben ausgeführt, sind dem Stand der Technik (siehe [2])

� Gasturbinenprozesse,

� Dampfturbinenprozesse,

� Dampfmotorenprozesse zuzurechnen.

Diese spielen aber bislang eher im Bereich der industriellen KWK für größere Anlagen eine Rolle. Im

Bereich der holzverarbeitenden Industrie, die teilweise einen hohen Wärmebedarf für Trocknungszwecke

aufweist, werden Dampfkraftprozesse vielfach zur Deckung des Eigenstrombedarfes eingesetzt.

Wesentlicher Grund für fehlenden Einsatz im BHKW-Bereich liegen beim hohen spezifischen investiven

Aufwand für kleine Gas- und Dampfturbinen sowie in den bisher schlechten Wirkungsgraden kleiner

Turbinen. Die Tabelle 4 gibt hierzu einen Überblick.

Schriftenreihe der TLL 51

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Tabelle 4: Wirkungsgradvergleiche Gasturbinen

Wirkungsgrade bei Nennlast (%) Gasturbine

Gasturbine Gas-Diesel-Motor

Heizöl

Erdgas

elektrischer Wirkungsgrad 17 - 31 17 - 32 32 - 38

thermischer Wirkungsgrad 48 - 59 52 - 63 46 - 48

Gesamtwirkungsgrad

nach [2]

76 - 79 80 -84 80 - 84

Die in der Tabelle 4 angegebenen unteren Werte gelten für den Bereich kleinerer Systeme. Über den Einsatz

biogener Brennstoffe in kleineren Gasturbinen liegen bislang keine Praxiserfahrungen vor.

Eine weiterer KWK-Prozess ist der Dampfturbinenprozess. Dieser Prozess ist in der Großkraftwerkstechnik

der wesentliche Konversionsprozess. Nach unten hin ist der Dampfturbinenprozess auf Anwendungsfälle

begrenzt, bei denen die Verwendung der gewonnen Wärme im Vordergrund steht. Wie bei

Gasturbinen auch, steigen die spezifischen Investitionskosten für kleinere Anlagen meist drastisch an, so

dass ein Einsatz höherpreisiger Brennstoffe sich aus wirtschaftlichen Gründen meist verbietet.

Dampfturbinen-KWK-Anlagen weisen von allen KWK-Prozessen die höchste Brennstoffflexibilität auf,

derartige Anlagen werden daher individuell auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasst. Damit sind

generelle Aussagen zu Dampfturbinenprozessen schwer zu treffen. Losgelöst vom Einzelfall ist festzustellen,

dass derzeit Dampfturbinenprozesse motorischen BHKW-Modulen hinsichtlich spezifischen Investitionsaufwand

und Stromwirkungsgrad deutlich unterlegen sind. Hinsichtlich biogener Brennstoffe

liegen erhebliche Erfahrungen mit KWK-Anlagen auf Dampfturbinenbasis aus dem Bereich der holzbearbeitenden

Industrie vor.

Auf die eher für die Großkraftwerkstechnik geeignete Kopplung von Gas- und Dampfturbine (GuD-Prozess)

sei an dieser Stelle nur hingewiesen. Aufgrund des hohen apparativen Aufwandes und der damit

verbundenen hohen spezifischen Investitionskosten erscheint dieser Prozess für dezentrale Anwendung

zur Zeit wenig geeignet.

Sowohl für Gas- als auch für Dampfturbinen wird derzeit an sog. „Microturbinen“ gearbeitet, die im Bereich

weniger hundert kW el bei angemessenen spezifischen Investitionskosten und elektrischem

Wirkungsgrad einen Einsatz dieser Verfahren im BHKW-Bereich zulassen sollen. Hier bleibt abzuwarten,

ob diese als ehrgeizig zu bezeichnenden Ziele auch in der Praxis erreicht werden können.

Die Anwendung der KWK setzt für einen wirtschaftlichen Betrieb der Anlage eine ganzjährige Wärmeabnahme

voraus. Diese ist, besonders in Zeiten zunehmender Wärmedämmung, nicht immer gegeben

bzw. möglich. Eine interessanter Ausweg kann dann die Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (KWKK) sein.

Dabei wird die (überschüssige) Wärmeenergie in einer Absorptionskältemaschine zur Erzeugung von

Kälte genutzt. Für die Industrie werden meiste Absorptionskältemaschinen mit Ammoniak als Kältemittel

eingesetzt, während für die Klimatechnik im wesentlichen Lithiumbromid als Kältemittel verwendet

wird. Absorptionskältemaschinen weisen spezifische Investitionskosten im Bereich von 450 bis 800

DM/kW Kälteleistung auf [2].

Brennstoffzellen

Eine sich in den letzten Jahren schnell entwickelnde Technologie ist die Brennstoffzellentechnik. In

Brennstoffzellen wird Elektrizität auf chemischen Weg erzeugt. Die Abbildung 4 zeigt den Unterschied

zur konventionellen KWK.

5. Thüringer Bioenergietag 52

7/1999


Die konventionelle KWK unterliegt

dem sog. Carnot’schen Gesetz.

Dieses thermodynamische

Gesetz besagt, dass

Umwandlung von Brennstoffenergie

in Arbeit durch die Differenz

der Temperaturen

bestimmt wird, bei denen einmal

die Wärmezufuhr erfolgt (Verbrennungstemperatur),

zum anderen

die Arbeit verrichtet wird.

Das untere Temperaturniveaus

ist durch die Umgebungstempe-

Abbildung 4: Schematische Darstellung der Unterschiede zwischen

konventioneller KWK und der Brennstoffzellentechnik

Quelle: [4]

ratur gegeben. Die Verbrennungstemperatur ist nicht beliebig nach oben steigerbar. Bei festen Brennstoffen

wird die obere erreichbare Verbrennungstemperatur durch das Ascheschmelzverhalten wesentlich

bestimmt, während bei flüssigen und gasförmigen Brennstoffen die Begrenzung in der zulässigen Materialbelastbarkeit

liegt. So können die Turbinenschaufeln von Gasturbinen nicht beliebig hoch belastet werden.

Damit sind den Wirkungsgraden von Prozessen, die elektrische Energie über Wärmeerzeugung produzieren,

nach oben hin Grenzen gesetzt.

Brennstoffzellen unterliegen dem Carnot’schen Gesetz nicht. Damit sind mit Brennstoffzellensystemen

erheblich höhere elektrische Wirkungsgrad erreichbar als mit dem Carnot’schen Gesetz unterliegenden

Verfahren. Die Abbildung 5 zeigt einen Vergleich der elektrischen Wirkungsgrade von lassischen KWK-

Verfahren und Brennstoffzellenprozessen.

Abbildung 5: Wirkungsgradvergleich für verschiedene

Energieerzeugungsprozesse

Quelle [4]

Brennstoffzellen weisen zudem den Vorteil auf, dass ihre Kapazität sich über die Verschaltung einzelner

Zellen zu sog. „Stacks“ gut modular erweitern lässt. Dabei hängt der Wirkungsgrad des Gesamtsystems

nicht von der Gesamtkapazität ab.

Schriftenreihe der TLL 53

7/1999


Brennstoffzellentypen

Vom Grundsatz her läuft in allen Brennstoffzellen die selbe Reaktion ab: Wasserstoff und Sauerstoff werden

unter Abgabe elektrischer Energie zu Wasser vereinigt. Diese Reaktion lässt sich nun aber auf verschiedenen

Wegen durchführen. Wesentliche Unterschiede zwischen den Brennstoffzellentypen liegen in

� den Betriebstemperaturen der Zellen,

� den verwendeten Elektrodenmaterialien, sowie

� den eingesetzten Elektrolyten.

Eine Übersicht zu den derzeit am häufigsten diskutierten Brennstoffzellensystemen gibt die Tabelle 5:

Tabelle 5: Übersicht zu Brennstoffzellentypen

Brennstoffzellentyp Brenngas Betriebstemperatur Elektrolyt

Alkalischen Brennstoffzelle

(AFC)

Membran-Brennstoffzelle

(PEM)

Phosphorsaure Brennstoffzelle

(PAFC)

Karbonatschmelzen-Brennstoffzelle

(MCFC)

Oxidkeramische Brennstoffzelle

(SOFC)

nach [4,5]

reinst H2 reinst O2 60 bis 90°C 30% Kalilauge

H2, O2, Luft 50 bis 80°C protonenleitende Membran

Erdgas, Biogas, H 2, O 2. Luft 160 bis 220°C konzentrierte Phosphorsäure

Erdgas, Kohlegas, Biogas, H 2,

O 2. Luft

Erdgas, Kohlegas, Biogas, H 2,

O 2. Luft

620 bis 660°C Alkalicarbonat schmelzen

800 bis 1000°C Yttriumstabilisiertes Zirkonoxid

Im Betrieb benötigen die Zellentypen AFC, PEM und PAFC Reformer, die methanhaltige Brenngase in

Wasserstoff und Kohlendioxid zerlegen. Da diese Reformer einen gewissen Eigenenergiebedarf aufweisen,

wird der Gesamtwirkungsgrad des Systems (nicht der Stack-Wirkungsgrad!) im Teillastbereich verschlechtert.

Die MCFC- und SOFC-Systeme benötigen aufgrund ihres Aufbaus keine externen Reformer.

Ein Einsatz dieser Brennstoffzellensysteme für andere Brenngase als Wasserstoff wie biogene Gase

erscheint daher vorteilhaft.

Während die PAFC und PEM aufgrund ihres Betriebstemperaturniveaus für Anwendungen, bei denen

neben der Stromerzeugung Wärme für Raumheizung benötigt wird, interessant sind, sind für die Verfahren

mit höherer Betriebstemperatur wie MCFC und SOFC Kopplungen mit Gas- und/oder Dampfturbinen

denkbar, die eine weitere Wirkungsgradsteigerung möglich erscheinen lassen.

Stand der Entwicklung

Die AFC ist zum Stand der Technik zu rechnen. Aufgrund der sehr hohen Anforderungen an die Reinheit

der Brenngase kommt diesem Zellentyp keine Bedeutung im BHKW-Bereich zu. Derzeit einzige im

BHKW-Bereich kommerziell umfangreich eingesetzte Brennstoffzelle ist die PAFC-Zelle der Firma ON-

SI Typ PA-25 mit einer elektrischen Leistung von ca. 200 kW el. In Deutschland wurden mehrere Anlagen

installiert, die fast alle mit Erdgas als Brennstoff betrieben wurden bzw. werden.

Durch die Fahrzeugtechnik wurde die Entwicklung der PEM in den letzten Jahren stark beschleunigt.

Ebenso ist durch die intensiven Forschungsarbeiten an der MCFC mit einer Markteinführung in der

nächsten Zeit zu rechnen. Wie sich die technische anspruchsvolle SOFC in den nächsten Jahren am

Markt etablieren kann, bleibt abzuwarten.

Biogene Gase wurden bislang in Deutschland in Brennstoffzellen noch nicht eingesetzt. Wegen seiner

Ähnlichkeit zu Erdgas ist zu erwarten, dass Vergärungsgas aus der Fermentation am ehesten für den Einsatz

in Brennstoffzellen geeignet ist [5]. Erste Demonstrationen der Kopplung von Gas aus der Vergärung

von Biomasse mit Brennstoffzellen sind für die nächste Zukunft zu erwarten. Vor einer allgemeinen

Einführung von Brennstoffzellensystemen im BHKW-Bereich besteht aber die Notwendigkeit, die spezifischen

Investitionskosten deutlich zu senken.

5. Thüringer Bioenergietag 54

7/1999


Zusammenfassung

Im Zuge sich verknappender fossiler Ressourcen und der Notwendigkeit, die Nachhaltigkeit der Industriegesellschaft

zu verstärken, ist die rationelle und ressourcenschonende Erzeugung von Wärme und

Strom von hoher Bedeutung. Land- und forstwirtschaftliche Biomasse hat das Potential, zur ressourcenschonenden

Energieerzeugung auch in Deutschland einen erheblichen Beitrag zu leisten.

Dies gilt insbesondere für den Bereich der Kraft-Wärme-Kopplung, d.h. der gemeinsamen Erzeugung

von Wärme und Strom. Die Anwendung der Kraft-Wärme-Kopplung trägt zur besseren Nutzung der im

Brennstoff enthaltenen Energie bei. Im Bereich kleinerer Anlagen (Feuerungswärmeleistung < 1 MW th)

werden derzeit hauptsächlich motorische Prozesse mit flüssigen Energieträgern wie Pflanzenöl oder

Pflanzenölmethylester oder mit gasförmigen Energieträgern wie Biogas aus der Vergärung eingesetzt.

Andere Prozesse, z.B. mit Gas- und/oder Dampfturbinen, sind aufgrund der hohen Investitionskosten und

schlechten elektrischen Wirkungsgrade im Kleinbereich von untergeordneter Bedeutung.

Brennstoffzellen stellen eine interessante Option zur klassischen Kraft-Wärme-Kopplung dar. Bei

Brennstoffzellen wird Strom ohne einen mechanischen Umweg direkt auf chemischen Wege erzeugt.

Damit ist es möglich, einen im Vergleich zur klassischen Kraft-Wärme-Kopplung wesentlichen höheren

Anteil an Brennstoffenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Brennstoffzellen wandeln die Gase

Sauerstoff und Wasserstoff um, so dass es bei der Nutzung von land- und forstwirtschaftlicher Biomasse

zusätzlicher Umwandlungsschritte bedarf, um diese in Brennstoffzellen nutzen zu können. Da es dem

bereits im größeren Umfang in Brennstoffzellen genutztem Erdgas stark ähnelt, hat Biogas aus der Vergärung

derzeit die größten Chancen auf den Einsatz in Brennstoffzellen. Eine reguläre Nutzung von

Brennstoffzellenverfahren verbietet sich zur Zeit wegen der sehr hohen spezifischen Investitionskosten

und der noch nicht ausreichenden Standzeit der Zellen.

Literatur

[1] Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi): Energie Daten 1999

Bonn, Februar 1999

[2] Karl W. Schmitz und Günther Koch: Kraft-Wärme-Kopplung

VDI-Verlag, Düsseldorf 1996

[3] Universität Stuttgart: Abschlußbericht zum Projekt „Leitfaden Biomasse“ (FKZ: 97NR022)

Stuttgart, März 1999, Veröffentlichung in Vorbereitung

[4] Konstantin Ledjeff [Hrsg.]: Brennstoffzellen

C.F. Müller Verlag, Heidelberg 1995

[5] Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. [Hrsg.]: Energetische Nutzung von Biomasse mit Brennstoffzellenverfahren,

Gülzow 1998

Anhang

Vorsätze und Vorsatzzeichen

Kilo = k = 10 3 = Tausend

Mega= M = 10 6 = Million

Giga = G = 10 9 = Milliarde

Tera = T = 10 12 = Billion

Peta = P = 10 15 = Billiarde

Exa = E = 10 18 = Trillion

Anschrift des Autors: Dr.-Ing. Thorsten Gottschau

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.

Hofplatz 1, 18276 Gülzow

Einheiten

kJ kcal kWh kg SKE

1 Kilojoule [kJ] 1 0,2388 0,000278 0,000034

1 Kilocalorie [kcal] 4,1868 0,001163 0,000143

1 Kilowattstunde [kWh] 3 600 860 0,123

1 kg Steinkohleneinheit (SKE) 29 308 7 000 8,14

Schriftenreihe der TLL 55

7/1999


Rapsölmethylester - Wirtschaftlichkeit, Einsatzgebiete und Erfahrungen in

Thüringen

Dipl.-Ing. agr. Torsten Graf und Dipl.-Ing. ök. Oskar Röser 4) (Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft

und 4) Landwirtschaftliche Produkt Verarbeitungs GmbH, Henningsleben)

Einleitung

Seit ca. fünf Jahren wird Rapsölmethylester (RME) als alternativer Kraftstoff besonders in umweltsensiblen

Bereichen in Thüringen mit wechselndem Erfolg vermarktet und eingesetzt.

Steigendes umweltpolitisches Interesse und zielgerichtete Öffentlichkeitsarbeit unterstützen die weitere

Markteinführung von Biodiesel. Gleichzeitig ist aber klar herauszustellen, dass für den potentiellen Nutzer

nicht allein die positiven Umwelteffekte für das Produkt entscheidend sind, sondern im wesentlichen die

Wirtschaftlichkeit des Vergleichpreises im Rahmen der Wettbewerbsfähigkeit zu konventionellen Dieselkraftstoff.

Was ist Rapsölmethylester?

Rapsölmethylester, auch als Biodiesel bekannt, wird durch die Veresterung von Rapsöl gewonnen. Reines

Rapsöl kann in konventionellen Dieselmotoren nicht eingesetzt werden (Tab. 1). Es muss in seiner

Struktur so modifiziert werden, dass der Kraftstoff an den Motor angepasst wird und ein Einsatz

problemlos möglich ist.

Tabelle 1: Grundvarianten der Rapsölnutzung

Rapsöl

Kraftstoff Brennstoff Chemierohstoff

Anpassung des Motors an Anpassung des Rapsöls an

das Rapsöl

den Motor

Elsbett-Technologie Rapsmethylester

Blockheizkraftwerk Fettchemie

Pflanzenöltechnologie Cracken zu Diesel

Ölheizung (Blaubrenner) Hydrauliköle

Ferrotherm-Motor

Durotherm-Motor

Beimischung zu Diesel

Schmierstoffe

Bei dem Prinzip der Veresterung als chemisches Verfahren (Übersicht 1) handelt es sich dabei um eine

Aufspaltung des Triglycerides „Rapsöl“ in einen Fettsäuremethylester + freies Glycerin mittels einem Alkohol

(ca. 10 % Methanol) und einem Katalysator. Als Katalysator wird in der Regel Kali- oder Natronlauge

eingesetzt. Anschließend folgen Reinigungsschritte. Überschüssiges Methanol wird mittels Destillation

entfernt und als Hauptprodukte entstehen am Ende der Verarbeitung ein normgerechter alternativer

Kraftstoff (Tab. 2) und Glycerin.

4) Anschrift: Dipl.-Ing. ök. Oskar Röser

Landwirtschaftliche Produkt Verarbeitungs GmbH

Hauptstr., 99947 Henningsleben

5. Thüringer Bioenergietag 56

7/1999


Übersicht 1

Tabelle 2: Auszug Biodiesel - Standard (Vornom DIN V 51606)

Kriterium Dieselkraftstoff

DIN V 51606

Beispiel Biodiesel

Flammpunkt �C 100 180

Wassergehalt ppm 300 200

Neutralisationszahl mg KOH/g 0,500 0,200

gebund. Glycerin % 0,250 0,150

freies Glycerin % 0,020 0,003

Phosphor ppm 10 < 2

Methanol % 0,300 < 0,100

CFPP �C -20, -10, 0 -20, -16, -10

Bei der Herstellung von Biodiesel entstehen keine nichtverwertbaren Nebenprodukte. Der bei der Ölgewinnung

anfallende Rapskuchen fließt als hochwertiges Futtermittel für die Tierernährung in den Kreislauf

der Landwirtschaft zurück. Das Glycerin ist Rohstoff für breite Anwendungsfelder im chemischtechnischen

Bereich (Übersicht 2).

Schriftenreihe der TLL 57

7/1999


Aus technischen Gründen nicht

darstellbar!

Bitte fragen Sie beim Autor nach !

Übersicht 2: Massebilanz bei der Herstellung von

Biodiesel (Ertrag 32 dt/ha in Thüringen)

Potentiale

Fruchtfolge- und Standortansprüche sowie eine

ordnungsgemäße Landbewirtschaftung bestimmen

die natürlichen Grenzen für den Anbau von Ölsaaten

wie Raps. Unter Berücksichtigung dieser ökologischen

Rahmenbedingungen könnten nach Angaben

der Union zur Förderung von Öl- und

Proteinpflanzen (UFOP) e.V. ca. 5 %, d.h. 1 Mio.

Tonnen, des deutschen Dieselkraftstoffverbrauches

ersetzt werden. Produziert wird der Rohstoff für

Biodiesel vor allem auf den im Rahmen der aktuellen

EU-Vorschriften stillgelegten Ackerflächen (10

% Stilllegungsanteil). 1999 betrug der Anbau von

Ölsaaten auf Stilllegungsflächen in Deutschland

352 000 Hektar, davon ca. 45 000 Hektar in Thüringen.

Mit dem zielgerichteten Aufbau von

Verarbeitungskapazitäten für die non-food-Verwertung

(Tab. 3) der vergangenen Jahre in Thüringen

sind die Voraussetzungen für einen stabilen

Anbau von jährlich 35 000 bis 45 000 Hektar vor

Ort geschaffen wurden. Neben der Biodieselanlage

in Henningsleben mit einer Kapazität von 4 000 t

RME/a werden bei der NAWARO GmbH Niederpöllnitz

bis zu 60 000 t Rapssaat verarbeitet und

zur Zeit noch anteilig bei dritten lohnverestert. Ein

Hektar Anbaufläche liefert ca. 1 000 bis 1 200 Liter

Biodiesel.

Tabelle 3: Übersicht Biodieselproduktion Deutschland (Quelle: UFOP ; 9/1999)

Bundesland Ort / Firma Kapazität in t

Schleswig-Holstein Leer / Connemann 80 000

Thüringen Henningsleben / APV 4 000

Sachsen Großfriesen 2 000

Bayern Mainburg / HHV 5 000

Summe

In Planung / Im Aufbau

91 000

Brandenburg Wittenberge 60 000

Bayern Ochsenfurt 70 000

Thüringen Rudisleben/LUT 50 000 ?

Thüringen Niederpöllnitz/NAWARO 20 000 ?

Summe Planung bzw. Aufbau 200 000

Gesamt 291 000

Derzeit werden ca. 100 000 t Biodiesel in Deutschland vermarktet (durchschnittliche Produktionsmenge

der Jahre 1997 bis 1999). Die verfügbare Produktionskapazität ist weitestgehend ausgeschöpft

und die Vermarktungsaktivitäten konzentrieren sich im Umfeld der jeweiligen Biodieselanlagen in

den einzelnen Bundesländern.

5. Thüringer Bioenergietag 58

7/1999


Mit dem Aufbau weiterer geplanter bzw. in Bau befindlicher Anlagen wird sich das Potential auf mindestens

300 000 t ausdehnen und eine stabile und flächendeckende Versorgung in loser Ware sichern können.

Produkteigenschaften Biodiesel

Insbesondere in umweltsensiblen Bereichen (Wasserschutzgebiete, Ballungszentren, Großstadtlagen)

kommen die Umweltvorteile der Produkteigenschaften zur Geltung, so dass der Biodieseleinsatz hier

besonders zu empfehlen und zu fördern ist (Übersicht 3 und 4 ).

rußarme

Verbrennung

schwefelfrei

Produkteigenschaften Biodiesel

CO 2 -Neutral

biologisch

abbaubar

hoher

Brennwert

schwer

entflammbar

Übersicht 3: Produkteigenschaften von Biodiesel

-10 -10

-12

-35

12

Umweltwirkung von Rapsöl

und Rapsölmethylester

Schonung begrenzter fossiler Rohstoffe

Verringerung Abhängigkeit von Ölimporten

Sicherheit der Energieversorgung steigern

Sicherung Einkommen und und Arbeitsplätze in in

der der Landwirtschaft

Erhaltung der der nicht mehr für für die die Food-Produktion

benötigten Flächen (kulturfähiger Zustand)

Übersicht 4: Umweltwirkungen von Biodiesel

Emissionsmessungen an verschiedenen Dieselmotoren erbrachten für die limitierten Schadstoffe im

Vergleich zu herkömmlichem Dieselkraftstoff sehr gute Ergebnisse (Abb. 1).

20

10

0

-10

-20

-30

-40

-50

-60

Auswertung von Messungen an 54 unterschiedlichen Motoren (UFOP-Material)

CO

Direkteinspritzer Kammermotor

HC

Schriftenreihe der TLL 59

7/1999

NOx

8

-24

-36

Partikel

Abbildung 1: Emissionen beim Verbrennen von Biodiesel im Dieselmotor

-52

Ruß

-50


Der Rußanteil vermindert sich um die Hälfte und die Partikelemissionen gehen deutlich zurück. Aufgrund

der Schwefelfreiheit von Biodiesel kann die Wirkung von Oxidationskatalysatoren voll genutzt werden

(Abb. 2). Dadurch sinkt der Schadstoffgehalt im Abgas nochmals und gleichzeitig ist der typische Geruch

von Biodiesel nicht mehr wahrnehmbar.

100

80

%

60

40

20

0

Vergleich der Schadstoffemissionen

Diesel - Biodiesel (RME) ohne und mit Katalysator

CO HC NOx Partikel

Diesel RME ohne Kat RME mit KAT

Abbildung 2: Vergleich der Schadstoffemissionen mit und ohne

Katalysator (Quelle: Oberland Mangold)

Kraftstoffmarkt

„Pfennigbeträge“ entscheiden über die Wettbewerbsfähigkeit von Biodiesel. Die Marktakzeptanz von

Biodiesel kann nur mit wettbewerbsfähigen Verkaufspreisen, d. h. gleichpreisig zu konventionellem Diesel

oder möglichst 2 bis 4 Pfennig darunter, gesichert werden; vorausgesetzt, dass auch zukünftig auf Biodiesel

keine Mineralölsteuer erhoben wird (Tab. 4).

Tabelle 4: Vergleichsrechnung Dieselkraftstoff/Biodiesel in DM/l aus einzelwirtschaftlicher Sicht (9/1999)

Landwirt privater Verbraucher Unternehmen

a. Dieselkraftstoff

Tankstellenpreis (o. Steuern) 0,47 0,47 0,47

+ Mineralölsteuer 0,68 0,68 0,68

+ Umsatzsteuer 16 % 0,18 0,18 0

- Gasölverbilligung 0,46 0 0

= Vergleichspreis

b. Biodiesel

0,87 1,33 1,15

Tankstellenpreis (o. Steuern) 1,06 1,06 1,06

+ Mineralölsteuer 0 0 0

+ Umsatzsteuer 16 % 0,14 0,14 0

= Vergleichspreis

c. Wettbewerbsvor- bzw.

1,20 1,20 1,06

-nachteile für Biodiesel

- 0,32

+ 0,20

+ 0,10

d. bei Wegfall Gasölverbilligung + 0,14

-

-

5. Thüringer Bioenergietag 60

7/1999


Die Abgabepreise für Dieselkraftstoff sind immer Orientierungsmarke für die Kalkulation der Biodieselpreise

am Markt. Und hier kam es gerade in den vergangenen Monaten der Jahre 1998 und 1999 zu erheblichen

Marktschwankungen. Ausgangs des Winterhalbjahres 1998/99 fielen die Preise von Diesel auf <

0,96 DM/l in Folge der Überproduktion von Erdöl und Überangebot von Diesel nach einem milden Winter,

was bei allen Biodieselproduzenten zu Problemen in der Wirtschaftlichkeit führte. Die Trendwende

erfolgte mit dem ersten Schritt der dreistufigen Reform der Mineralölsteuer zum 01.04.1999, bei der eine

Anhebung des Dieselkraftstoffpreises um 6 Pfennige je Liter erfolgte. Entsprechend der Abbildung 3 ist

für die Dieselpreisentwicklung zu erwarten, dass mit der Steuerreform der DK-Preis schrittweise ansteigt

und zudem aktuell durch die Drosselung der Förderquote für Erdöl durch die OPEC-Staaten um 20 %

sich ein merklicher Preisanstieg für Mineralölprodukte mittelfristig ergibt. Dies wird sich letztlich positiv

auf die Biodieselvermarktung auswirken können.

Durchschnittspreise Pf. je Liter Kraftstoff Stand: 9/99 Quelle: MWV

210

180

150

120

90

60

30

0

180,3 Pf.

���

����

175 Pf.

���

134 Pf.

���� ����

���� ���� ����

Schriftenreihe der TLL 61

7/1999

��

120,4 Pf.

����

���

����� ������������ ������ ���������

Produktion, Vertrieb Mehrwertsteuer Mineralölsteuer

Abbildung 3: Preisvergleich 9/1999

Für die Rentabilität der Biodieselproduktion sind neben der Preissituation am Kraftstoffmarkt weiterhin

die Erzeugerpreise für die Rapssaat und der Verkaufserlös für das Koppelprodukt Rapskuchen entscheidend.

Auch hier ist der vergangene Zeitraum seit 1998 von Marktschwankungen und Unsicherheiten für

den Biodieselproduzenten charakterisiert.

Überdurchschnittliche hohe Marktpreise für non-food Raps (>38 DM/dt) und ein drastischer Preisverfall

am Futtermittelmarkt ließen den Rapskuchen im Wert von 26 DM/dt auf 22 bis 20 DM/dt fallen. In der

Tabelle 5 sind modellhaft die Einflussgrößen Rapssaat-, Rapskuchen-, Glycerin- und Kraftstoffpreis variiert

und für die Rentabilität von Biodieselanlagen > 5 000 t RME/a kalkuliert.

Mit akzeptablen Vergleichspreisen zum Dieselmarkt von > 0,98 DM je Liter und stabilem Niveau des

Rapskuchenerlöses zwischen 22 und 25 DM/dt sind Erzeugerpreise von 30 bis 34 DM/dt Rapssaat im

Rahmen einer rentablen Biodieselproduktion und -vermarktung ansetzbar.

Die derzeit absehbare mittelfristig gleichbleibende Entwicklung am Pflanzenölmarkt und der Tendenzen

am Mineralölmarkt lassen, eine effiziente Vermarktungsstrategie vorausgesetzt, die Wettbewerbsstellung

für Biodiesel verbessern.


Tabelle 5: Modellkalkulation zur Verwertung von non-food-Raps/Biodieselproduktion

Variante Rapssaat

DM/dt

Kuchen

DM/dt

Glycerin

DM/dt

Kraftstoff

DM/l

Citybusverkehr am Beispiel Bad Langensalza

Veränderungen im Betriebsablauf

Technische Modifikationen an Fahrzeugen

Zweite separate Tankanlage für Biodiesel

Umbaumaßnahmen Standheizung

Fahrzeugumrüstung (Deutz / MWM / MAN)

• Kraftstoffschläuche und Dichtungen bei älteren Motoren

gew echselt

• Wechsel Kraftstoffilter nach ca. 10 Betankungen

• kein Ablassen von DK

• Einhaltung Ölwechselintervalle

• KAT / Oxidationsfilter-Einbau (3.500 - 8.000 DM)

• Umbau Standheizung (Typ DW80) auf separaten Tank

Übersicht 5: Veränderungen im Betriebsablauf

Gewinn/Verlust in DM/a

bei voller Auslastung der Anlage

1 40 25 10 0,86 - 1 214 008

2 38 23 15 0,95 - 689 455

3 35 21 15 0,95 - 466 258

4 32 21 15 0,95 - 46 258

5 30 21 15 0,95 + 233 742

6 27 21 15 0,95 + 653 742

7 30 24 15 0,98 + 662 142

8 32 24 10 1,05 + 651 192

Erfahrungen in Thüringen

Seit dem 01.11.1994 wird im Citybusverkehr in Bad Langensalza durch das Unternehmen Salza-Tour

erfolgreich Biodiesel aus Thüringen eingesetzt. Die Erfahrungen zeigen, dass während der gesamten Zeit

seit dem ersten Einsatz des Biodiesels in dem Unternehmen keine biodieselbetriebenen Fahrzeuge durch

die Verwendung dieses alternativen Kraftstoffes ausgefallen sind. Selbst bei hohen Beanspruchungen der

Motoren im Stadtverkehr sind keinerlei Probleme aufgetreten. Allerdings ist zu vermerken, dass gerade

im Stadtverkehr der Kraftstoffverbrauch je nach Motortyp um ca. 5 bis 10% angestiegen ist. Nach einer

Laufleistung von jeweils ca. 50 000 km wurden in der Betriebswerkstatt die Fahrzeuge überprüft, wobei

keine untypischen Verschleißerscheinungen festzustellen waren (Übersicht 5 und 6).

5. Thüringer Bioenergietag 62

7/1999


Citybusverkehr am Beispiel Bad Langensalza

Zusammenfassung

Mehrkosten ohne KAT-Umrüstung

• Umbau Busheizung 150,- DM

• Umrüstung Motor 300,- DM

• Mehrkosten Biodiesel

+ Abschreibung Tankanlage 0,04 DM/l

Fazit:

Übersicht 6: Zusammenfassung

• keine biodieselbedingten Ausfälle

• leichter Mehrverbrauch im Stadtverkehr

• Startprobleme ab -8°C, aber durch Standheizung gelöst

• Biodieselverbrauch je Fahrrzeug und Tag: 75 bis 100 Liter

• Biodieselbezug aus Thüringen

Aufgrund der guten Erfahrungen, der aktuellen Dieselpreisentwicklung und der positiven Umwelteffekte

haben derzeit sieben Thüringer Unternehmen des Öffentlichen Personennahverkehrs (ÖPNV) Busse auf

Biodiesel umgerüstet (Übersicht 7).

Bad Langensalza 15

Ilmenau 25

Apolda 11

Weimar 20

Biodiesel in Thüringen

Einsatz von Biodiesel im ÖPNV

Anzahl Busse / Stand 9/99

Mühlhausen 10

Gera 5

Erfurt 40 Planung (80)

Ziel ca. 250

Übersicht 7: Aktueller Stand des Biodieseleinsatzes im ÖPNV

Ähnliche Erfahrungen sammelten weitere Nutzer, wie u.a. der Fuhrpark der Firma HaGeVa Niederpöllnitz

und auch die TLL mit Dienstfahrzeugen, die auf Biodiesel umgestellt wurden.

Der Vergleich von zwei PKW Opel Corsa 1,5D demonstriert die Einsatztauglichkeit (Tab. 6). An dem

Biodieselfahrzeug erfolgte keinerlei Veränderung. Ausfälle bzw. Störungen im Biodieselbetrieb waren

nicht festzustellen. Der Kraftstoffverbrauch des mit Dieselkraftstoff betriebenen PKW lag generell über

dem des RME-Fahrzeuges.

Schriftenreihe der TLL 63

7/1999


Tabelle 6: Vergleich Biodiesel/Dieselkraftstoff von Dienstfahrzeugen der TLL 1996 bis 1998

Jahr PKW-Typ: 2 Opel Corsa 1,5 D

RME-Fahrzeug Dornburg J-10209 DK-Fahrzeug Kühnhausen J-10212

gefahrene km � Verbrauch/100 km gefahrene km � Verbrauch/100 km

1996 27 493 5,37 29 927 6,27

1997 25 917 5,52 29 011 6,30

1998 21 246 5,75 23 425 5,89

� bzw. x¯ 74 656 5,54 82 363 6,15

Die Ölwechselintervalle wurden entsprechend der Herstellerangaben eingehalten und die Auswertung der

Fahrtenbücher zeigt auf, dass der Verbrauch des RME-Fahrzeuges nach der Umstellung auf RME um

6 % (06/94 bis 04/96: 5,20 l DK/100 km) entsprechend dem geringeren Energiegehalt von Biodiesel

(37,1 MJ/kg RME zu 42,7 MJ/kg DK) anstieg.

Die dadurch zu verzeichnende Leistungsminderung wird jedoch durch die Leistungsreserve der modernen

Motorentechnologie kompensiert und ist für den Nutzer nicht spürbar.

Zusammenfassung

Die Verwendung von Biodiesel als alternativer Kraftstoff ist aus technischer Sicht in modernen Dieselmotoren

problemlos möglich. Langjährige Erfahrungen zum Einsatz von Biodiesel im öffentlichen Nahverkehr,

LKW-Flotten und umgestellten PKW belegen die Alltagstauglichkeit.

Biodiesel auf einem Blick:

� Biodiesel ist weitgehend CO 2-neutral, enthält keinen Schwefel, ist biologisch abbaubar und reduziert

im Einsatz deutlich die Partikel- und Rußemissionen.

� Die Kraftstofffilter sind nach einigen ersten Tankfüllungen mit Biodiesel zu wechseln, da Verschmutzungen

gelöst werden und den Filter verstopfen können.

� Biodiesel kann praktisch in allen Dieselmotoren gefahren werden. Dabei sind die Hinweise der Hersteller

zu beachten, bzw. sind Fahrzeuge nachzurüsten. Mischbetankungen Biodiesel mit Diesel sind

möglich und Biodiesel wird ebenfalls wintertauglich additiviert ausgeliefert.

Konkurrenzfähige Preise und eine verbesserte Kundeninformation sind erforderlich, um die Akzeptanz

des Einsatzes noch mehr in den umweltsensiblen Bereichen zu forcieren.

Kurz- und mittelfristig sind entsprechend der vorhandenen und geplanten Kapazitäten für Biodiesel in

Thüringen folgende Einsatzgebiete und potentielle Nutzer zu sehen:

� weitere Verkehrsbetriebe/ÖPNV

� Taxiunternehmen

� in Trinkwasserschutzgebieten tätige Baufirmen

� Fuhrunternehmen

� vor- und nachgelagerte Bereiche der Landwirtschaft und bei Veränderung der Steuergesetzgebung

die Landwirtschaft selbst. Bei Wegfall der Mineralölsteuerrückvergütung ist Biodiesel eine wirtschaftliche

Alternative für die Unternehmen, zumal fast alle Traktorenhersteller für ihre aktuellen Baureihen

eine Freigabe für Biodiesel erteilt haben.

Biodiesel aus Thüringen ist eine realistische Alternative für die Umsetzung regionaler Kreisläufe, die aktiv

zur CO2-Minderung beitragen als auch Wertschöpfungsprozesse vor Ort in Thüringen sichern.

Weiteres Informationsmaterial zum Anbau, der Verwertung, der Produktion und Nutzung von Biodiesel

ist im Thüringer Zentrum Nachwachsende Rohstoffe der TLL erhältlich.

5. Thüringer Bioenergietag 64

7/1999


Erfahrungen mit der Gemeinschafts-Biogas-Anlage Wolpertshausen

Herr Dieter Schäfer (GEDEA Gesellschaft für dezentrale Energieanlagen mbH & Co, Murrhardt)

In Wolpertshausen hat die NOVATECH GmbH für die GEDEA mbH & Co NOVATECH-Biogasanlagen

KG eine dörfliche Gemeinschafts-Biogas-Anlage im Gewerbegebiet errichtet, die seit Dezember

1995 elektrischen Strom erzeugt. Ziel ist neben der Verbesserung der landwirtschaftlichen Gülle (2 500

m 3 /a von vier Landwirten) die Schließung des Nährstoffkreislaufes durch Cofermentation der Gülle mit

Speiseresten und Fettabscheiderinhalten (2 500 m 3 /a) sowie die Erzeugung von elektrischem Strom und

nutzbarer Wärme, die über ein Nahwärmesystem im Gewerbegebiet und in anschließenden Wohnbereichen

angeboten wird.

Durch den Betrieb im Gewerbegebiet können jährlich bis zu 120 000 Liter Heizöl eingespart werden,

wenn die sich ansiedelnden Betriebe für einen Nahwärmeanschluss gewonnen werden können. Diese Perspektive

war - trotz der höheren Grundstückskosten - ausschlaggebend für die Wahl des Standortes im

Gewerbegebiet. Wir wollten zeigen, wie eine regenerative Wärmeversorgung über Biogas in der Praxis

realisiert werden kann.

Jetzt werden zwei neugebaute Vier-Familienhäuser am Rande einer älteren Wohnbebauung versorgt und

die ersten Häuser bzw. Betriebe des in der Entstehung befindlichen ökologischen Wohn- und Mischgebietes

auf der gegenüberliegenden Seite des Gewerbegebietes. Die Nahwärmeleitung wurde von der

Ökoprojekte Gronbach GmbH errichtet, die das Öko-Baugebiet erschließt und jetzt den ersten Nahwärmekunden

im konventionellen Gewerbegebiet unter Vertrag nehmen konnte.

Das vom Hersteller als selbstverständlich formulierte Ziel, die Anlage im Gewerbegebiet ohne Geruchsbelästigung

zu betreiben, wurde im bisherigen Verlauf des Projektes zur großen Herausforderung. An

deren Bewältigung werden wir weiterhin arbeiten müssen, um unsere Demonstrations-Anlage für den

Betrieb im Gewerbegebiet fit zu machen. Durch Gasaustritte kam es immer wieder zu Belästigungen der

Bevölkerung. Dieses zukünftig zu verhindern ist die erste und wichtigste Aufgabe. Dazu sind die zur Erfüllung

der Behördenauflagen erforderlichen Umrüstungen im Gassystem vorzunehmen.

Die weiteren Aufgaben für die Erreichung eines langfristig wirtschaftlichen Betriebes sind nachfolgend

dargestellt.

� Wir müssen die Gemeinde überzeugen, dass wir dringend erforderliche höhere Tonnage sicher verarbeiten

können, um deren Zustimmung zu erhalten als Voraussetzung für ein erfolgreiches Genehmigungsverfahren.

� Wir müssen weitere Landwirte gewinnen, die durch Teilnahme am Gülleverbund oder durch die Abnahme

von Gärgülle eine vorteilhafte Düngung erreichen wollen und dadurch die Ausbringefläche für

die Tonnageerhöhung vergrößern.

� Wir müssen die Erzeuger bzw. Lieferanten von Stoffen zur Verwertung überzeugen, dass eine Verwertung

auf höchstem Niveau auch einen auskömmlichen Preis verdient, um den eingetretenen Preisverfall

entgegenzusteuern.

� Wir müssen die ansiedelnden Gewerbebetriebe überzeugen, dass der Anschluss an die Nahwärmeversorgung

ökonomisch gleichwertig und ökologisch vorteilhaft ist. Dazu liefert die jetzt erhobene Ökosteuer

einen einrechenbaren und positiven Beitrag.

� Wir müssen weitere Geldgeber davon überzeugen, dass der Anschluss an die Nahwärmeversorgung

aus Biogas eine wichtige strategische Rolle spielt. Nach der Umsetzung des derzeit laufenden Umschuldungskonzeptes,

bei dem wir Bankverbindlichkeiten durch Privat-Kredite ersetzen, brauchen wir

die weitere Unterfütterung mit zusätzlichem Eigenkapital. Das hat die Anlage trotz des vorliegenden

Risikos "verdient". Immerhin hat unser BHKW mit zwei Modulen trotz aller Rückschläge schon weit

Schriftenreihe der TLL 65

7/1999


Aus technischen Gründen nicht darstellbar!

Bitte fragen Sie beim Autor nach !

5. Thüringer Bioenergietag 66

7/1999


über 3 Mio. kWh Biogas-Strom (siehe Einzelaufstellung der Monate in der Anlage) erzeugt, incl.

Heizöl-Strom aus dem Zündstrahl.

Die Gesellschaft musste ihre ehrgeizige Zielsetzung der Errichtung weiterer Anlagen zurückstellen, um

zuerst die Anlage in Wolpertshausen so umzurüsten und zu betreiben, dass keine Belästigungen für die

Bevölkerung ausgehen. Vor weiteren Vorhaben muss die Anlage in Wolpertshausen stark mit Eigenkapital

unterfüttert werden. Bei einer guten Eigenkapitalausstattung können wir uns auch zügig die betrieblichen

Investitionen leisten, z.B. in die Mess-, Steuer- und Regeltechnik, die erforderlich sind, um die Betriebsicherheit

zu erhöhen und den Betriebsaufwand und damit die Betriebskosten zu senken. Auf dieser

Grundlage kann dann die neue Zielsetzung wachsen, die gewonnenen Erfahrungen in eine weitere Anlage

einzubringen.

Biogas - ein Problem? Wir sehen es als Herausforderung und würden uns freuen, wenn Sie sich uns anschließen

würden.

Bisherige Stromerzeugung

Im Dezember 1995: 24 680 kWh

Im Jahr 1996: 763 280 kWh

Im Jahr 1997: 833 891 kWh

Im Jahr 1998: 1 108 300 kWh

Bis August 1999: 794 030 kWh

Insgesamt: 3 524 181 kWh

Anschrift des Autors: Dieter Schäfer

GEDEA Gesellschaft für dezentrale Energieanlagen mbH & Co

NOVATECH-Biogasanlagen KG

Brennäckerstraße 7, 71540 Murrhardt

Tel.: 07192 - 900188, Fax: 07192 - 900189

Aus unserer Werbung

Gedea-EnergieMix:

Mit einer Beteiligung von

5 000 DM

können in Wolpertshausen pro Jahr

2 100 bis 4 500 kWh

Strom aus Biogas und Kraft-Wärme-Kopplung

erzeugt werden.

Schriftenreihe der TLL 67

7/1999


Scheitholzvergaserkessel - eine moderne und umweltfreundliche Alternative

für die Energieerzeugung im häuslichen Bereich

Dipl.-Forsting. Jörn Uth (Leiter des Forstamtes Bad Salzungen)

Holz als Energieträger erlebt seit mehreren Jahren in Deutschland eine Renaissance. Im Gegensatz zu den

fossilen Brennstoffen Öl, Gas und Kohle ist es regenerativ und besitzt eine ausgeglichene CO2-Bilanz. Darüber hinaus ist es praktisch schwefelfrei, relativ krisen- und havariesicher, in großen Mengen lieferbar

und belässt die Wertschöpfung in Form von Holzeinschlags-, Holzrücke- und transportleistungen im eigenen

Land (Arbeitsplätze im ländlichenRaum).

Die Angst vor einer Übernutzung deutscher Wälder bei einer Ausweitung des Holzverbrauchs ist unbegründet.

In Thüringen werden z.B. gegenwärtig nur ca. 2/3 des tatsächlichen Holzzuwachses genutzt.

Der von deutschen Forstleuten im vorigen Jahrhundert erfundene Begriff der Nachhaltigkeit wurde 1992

von der Weltumweltkonferenz in Rio de Janeiro aufgegriffen und in seiner englischen Übersetzung „Substainable

development“ als eines der Leitziele für die zukünftige wirtschaftliche Entwicklung auf dieser

Welt formuliert. Die deutsche Forstgesetzgebung sichert seit Mitte des vorigen Jahrhunderts, dass nicht

mehr Holz eingeschlagen wird, wie auch nachweislich nachwächst. Dies führte z.B. in Westthüringen von

1805 bis 1988 trotz der zwei verheerenden Weltkriege zu einer Verfünffachung der stehenden Holzvorräte

in unseren Wäldern.

Auf diese Leistung von mehreren Förstergenerationen können wir stolz sein.

Das Verbrennen von Holz ist in Form von Scheitholz, Hackschnitzeln, Spänen oder Pellets möglich.

Moderne Entwicklungen des Maschinenbaus und der Heizungstechnik garantieren mittlerweile eine weitgehend

störungsfreien Ausbrand in hoher Qualität bei niedrigsten Emissionen.

Für unser Forstamt war die Entwicklung der Scheitholzvergaserkessel von herausragender Bedeutung.

Gerade für private Waldbesitzer und andere Holzheizungsinteressenten ist hier der Einsatz eigener Arbeitskraft

zur Bereitstellung eines preiswerten Brennstoffs ohne aufwendige Investitionen in Hackmaschinen

oder sonstige teure Anlagen möglich. Dies ist vor allem im ländlichen Raum von großer Bedeutung.

Das Land Thüringen begann 1993 mit der Auflage eines Förderprogramms zur finanziellen Unterstützung

entsprechender Anlagen. Damit sollte der örtliche Holzabsatz stimuliert und ein Beitrag zur Etablierung

alternativer Energien geleistet werden.

Mit dem Bekanntwerden des Programms und nach entsprechenden Veröffentlichungen in der lokalen

Presse wurden wir mit einer regelrechten Flut von Bürgerfragen konfrontiert, die zur intensiven Auseinandersetzung

mit dem Thema führten. In den letzten 4 ½ Jahren wurden daraufhin von unserem Forstamt

151 entsprechende Fördermittelanträge bearbeitet und z.T. bis zur Kesselinbetriebnahme begleitet.

Dies verschaffte uns einen sehr guten Überblick über die Wünsche der künftigen Kesselbetreiber an ihr

neues Produkt. Um interessierten Bürgern und Waldbesitzern die Auswahl geeigneter Scheitholzvergaserkessel

zu erleichtern, wurde deshalb nach eingehender Vorbereitung 1997/98 ein Vergleich von 81

Kesselmodellen von 31 verschiedenen Anbietern vorgenommen. Aufgrund der festgestellten Nachfrage

habe ich mich dabei auf Modelle mit einer Nennwärmeleistung von 15 bis 35 kW konzentriert. Eindeutig

als Mischbrenner identifizierte Kessel für den Kohle-, Koks- und Holzbetrieb wurden nicht berücksichtigt.

Ich gehe davon aus, dass ich (bei Redaktionsschluss) Mitte 1998 mindestens 90 % der auf dem

Markt befindlichen Produkte in den o.g. Leistungsklassen erfassen konnte.

5. Thüringer Bioenergietag 68

7/1999


Ziel meines Vergleichs - der in Kürze als kostenlose Broschüre von der Fachagentur für Nachwachsende

Rohstoffe in Gülzow (Mecklenburg-Vorpommern) veröffentlicht wird - ist nicht die permanente Aktualisierung

an die Marktsituation, sondern der so mögliche Einstieg eines interessierten Laien in das Thema

und seine Befähigung in Richtung einer qualifizierten Produktauswahl.

Empfehlungen zur Brennholzbereitstellung

1. Bedingung für einen emissionsarmen Betrieb aller Kessel ist trockenes Scheitholz. Es sollte mindestens

zwei Jahre regengeschützt gelagert werden.

2. Hartlaubholz (BU/EI) hat dabei einen höheren Heizwert pro Volumeneinheit als Nadelholz. Für den

Brennerstart ist jedoch aufgrund seines günstigeren Zündverhaltens trockenes Nadelholz vorteilhaft.

3. Wer sich für einen Scheitholzvergaserkessel entscheidet, muss den Willen zur aktiven Mitarbeit bei

der Brennholzaufarbeitung besitzen und über entsprechende Lagermöglichkeiten auf dem eigenen

Grundstück verfügen.

4. Bei einer optimalen Brennholz-Bereitstellungstechnologie wird das Scheitholz vor dem Aufsetzen auf

dem Trockenplatz auf Betriebslängen zerschnitten und gespalten. Dadurch kann das getrocknete Holz

direkt und ohne einen weiteren Bearbeitungsschritt verfeuert werden.

Empfehlungen zur technischen Beurteilung einzelner Kesselparameter

1. Im Zusammenhang mit dem Brennholz-Zuschnitt auf Betriebslängen ist die Länge des Befüllraumes

im Kessels von entscheidender Bedeutung. Die Vielfalt der am Markt angebotenen Anlagen

erfordert bzw. ermöglicht das Verfeuern von 25 cm, 33 cm, 40 cm, 50 cm und sogar 100 cm langen

Hölzern. Im Ein- und Zweifamilienhaus-Sektor hat sich die 50 cm-Auslegung eindeutig durchgesetzt.

In diesem Zusammenhang ist auch eine große Beschickungstür wichtig, die das ungehinderte

und geordnete Einschichten des Brennholzes ohne Verbrennungsgefahr für die Bedienperson

gestattet.

2. Der Füllschachtinhalt des Vergaserkessels ist zusammen mit dem Kesselwirkungsgrad hauptverantwortlich

für dessen Brenndauer und damit entscheidend für einen hohen Heizungskomfort.

Hier sind in der gleichen Leistungsklasse Unterschiede zwischen 2,5 Std. und 5,0 Std. Brenndauer

bei Vollastbetrieb möglich. Es wird darum gebeten, in dieser entscheidenden Aussage nur einem

amtlichen Prüfprotokoll zu vertrauen, da die Prospektangaben sehr oft von optimalen und in der

Praxis kaum erreichbaren Verhältnissen ausgehen. Für die Brenndauer ist darüber hinaus das

Voll- und Teillastverhalten des Kessels sehr wichtig. Durch entsprechende Mechanismen kann bei

verringerter Wärmeangabe die Brenndauer um 80 bis 90 % auf z. T. über 10 Std. (!!!) verlängert

werden. Der Kesselwirkungsgrad muss für die Förderung in Thüringen die 80 %-Grenze überschreiten.

Dies wird von allen beurteilten Modelle gewährleistet. Die höchsten geprüften Kessel-

Wirkungsgrade liegen bei über 90 %.

3. Ein weiterer wichtiger Punkt bei der Kesselauswahl ist die Art des Gebläses, welches für einen

stabilen Vergasungsprozess zu sorgen hat. Hier unterscheiden wir Druck- und Saugzuggebläse.

Ein Druckgebläse ist i. d. R. an der Vorderfront der Anlage montiert und sorgt für einen permanenten

Überdruck im Befüllraum. Dies ist beim Nachlegen konstruktiv durch einen Bypass zu berücksichtigen,

um eine Verpuffung bei geöffneter Fülltüre zu vermeiden. (Ein Bypass ist eine verschließbare

Öffnung vor dem Befüllraum und dem Abgasrohr, um den im Befüllraum aufgebauten

Überdruck vor dem Nachlegen entweichen zu lassen.) In der Praxis haben sich Modelle mit

Saugzug-Gebläse weitgehend durchgesetzt.

Schriftenreihe der TLL 69

7/1999


4. Die Leistungs- und Feuerungsregelung ist das technische Herz eines Scheitholzvergaserkessels.

Gegenwärtig werden drei verschiedene Modellgruppen bzw. Entwicklungsstufen unterschieden:

� reine Vollastkessel ***

� leistungsgeregelte Vergaserkessel ****

� leistungs- und feuerungsgeregelte Vergaserkessel *****

4.1 Vollastkessel (***) garantieren nach der Zündung einen weitgehend störungsfreien Abbrand bei

voller Wärmeabgabeleistung. Durch ihre i. d. R. fest eingestellten oder manuell einstellbaren

Primär- und Sekundärluftklappen wird eine gute Verbrennung der Holzgase in hoher Qualität gewährleistet.

Da jedoch die Leistungsabgabe nicht herunter geregelt werden kann, wird vor allem in

der Übergangszeit (Frühling, Herbst) mehr Wärme produziert als von der Wohnung oder dem Boiler

(Brauchwasserspeicher) abgenommen wird. Hier ist die parallele Installation eines große Pufferspeichers

zur Aufnahme der überschüssigen Wärmeenergie notwendig. Die Kombination eines

Vollastkessels mit einem großen Pufferspeicher ist praktikabel, seit vielen Jahren erprobt und relativ

preiswert. Entsprechende Kessel werden von zahlreichen Herstellern angeboten. Sie besitzen i.

d. R. das beste Kosten/Nutzen-Verhältnis.

4.2 Leistungsgeregelte Vergaserkessel (****) regeln die Wärmeabgabe allein durch die Menge der

zugeführten Verbrennungsluft l. d. R. handelt es sich hierbei um weiterentwickelte Vollastkessel

mit einer separaten Gebläsesteuerung, z. T. unterstützt durch eine Primärluftregelung. Obwohl

auch bei diesen Modellen der Vollastbetrieb im Interesse einer schadstoffarmen Holzverbrennung

gewünscht wird (Pufferspeicher), ist durch eine entsprechende Steuerung des Gebläses (z. T auch

Abschaltung) in Abhängigkeit von der Wärmeabnahme im System eine begrenzte Drosselung des

Verbrennungsprozesses bei befriedigender Abgasqualität möglich. Somit verlängert sich die

Brenndauer.

Diese Leistungsregelung kann manuell oder automatisch erfolgen und wird i. d. R. von einem Kesselwasserthermostaten

ausgelöst.

Durch das Fehlen einer Feuerungsregelung bleibt jedoch im Teillastbereich auch bei wechselnder

Holzfeuchte, bei Hohlbränden und damit auch wechselnden Feuerungstemperaturen das Primärund

Sekundärluftverhältnis konstant, wodurch die Verschwelungs- und Teerabscheidegefahr

infolge eines unvollständigen Ausbrandes der Holzgase steigt. Hier manuell nachzuregeln, ist aufgrund

der sich kurzfristig ändernden Verbrennungszustände im Kessel praktisch unmöglich.

4.3 Leistungs - und feuerungsgeregelte Vergaserkessel (*****) stellen die bisher höchste Entwicklungsstufe

für die Verbrennung von Scheitholz dar. Eine Leistungsregelung erfolgt auch hier entsprechend

der aktuelle Wärmeabnahme in der Wohnung durch Veränderung der Gebläsedrehzahl

und/oder der Primärluftzuführung.

Zusätzlich zur Leistungsregelung besitzen diese Kessel jedoch noch eine Feuerungsregelung, die in

der Lage ist, wechselnde Verbrennungszustände zu erkennen und im Interesse einer sehr hohen

Abgasqualität zu beeinflussen. Dazu werden gegenwärtig Temperaturfühler unmittelbar hinter

der Verbrennungskammer und /oder Lambdasonden zur Messung des O2-Gehaltes im Abgasrohr

eingesetzt.

Die erfassten Messwerte werden durch eine kesseleigene Elektronik ausgewertet und führen je

nach Bedarf zu einer automatischen Veränderung der Primär- und/oder Sekundärluftzuführung.

Dadurch kann auch bei schwierigen Feuerungsverhältnissen eine annähernd gleichbleibend gute

Ausbrand- und damit Abgasqualität erzielt werden.

Zukünftig verschärfte Emissionsvorschriften für Kleinfeuerungsanlagen können durch diesen Kesseltyp

mit hoher Sicherheit eingehalten werden.

5. Thüringer Bioenergietag 70

7/1999


Leistungs- und feuerungsgeregelte Vergaserkessel haben mit ihrer Automatik das Prinzip „Holz

anlegen - starten - vergessen“ weitgehend verwirklicht. Sie garantieren maximalen Heizungskomfort.

5. Spezialregelungen und Spezialmontagen werden von fast allen Kesselherstellern angeboten.

Dazu zählen zusätzliche Elemente innerhalb der Kesselsteuerung und vormontierte Rohr-, Ventilund

Pumpensysteme, die für periphere Aufgaben genutzt werden können (Boilervorrangschaltung,

Puffersteuerung, Puffer-Boiler-Kopplung, Teillastregelungen, Füllschachtaufsätze, Rücklauftemperaturanhebegruppen

etc.). Mit einer durchdachten Konzeption sind hier durchaus Kosteneinsparungen

durch die Auswahl eines höherwertigeren Systems möglich.

6. Betriebszustandsanzeigen sollen den Kesselbetreiber über den Stand der Verbrennung bzw. über

auftretende Probleme in und am Kessel informieren (Thermometer oder Displays). I. d. R. sind

zwei bis drei angezeigte Parameter für eine problemlose Kesselbedienung ausreichend. Der Grundsatz,

dass eine Betriebszustandsanzeige in erster Linie informieren und in ihrer Gesamtheit nicht

verwirren soll, wird leider noch nicht von allen Herstellern berücksichtigt. Von der Regelung eines

Fünf-Sterne-Kessels wird eine vollkommen automatische Betriebssteuerung im Interesse des Betreibers

und der Umwelt erwartet (Prinzip: „Holz anlegen - Starten - Vergessen!“).

7. Zur Steigerung des Heizungskomforts werden Kessel mit automatischer Zündung oder Glutbetthaltung

angeboten. Damit soll die Zahl der manuellen Zündungsvorgänge für die Bedienperson

eingeschränkt werden. Die automatische Zündung startet den befüllten Scheitholzkessel mit

einem zusätzlichen Bauelement (meist einem Heißluftgebläse) zu einer voreingestellten Zeit. Der

Startmechanismus ist zuverlässig - aber aufpreispflichtig. Eine automatische Glutbetthaltung dagegen

verhindert den totalen Ausbrand des Brennstoffs und sichert so einen glühenden Holzkohlerest.

Durch dieses Verfahren kann bei einigen Modellen bis zu zehn Stunden nach der Gebläseabschaltung

der Kessel mit seiner Restglut wieder gezündet werden. Beide Verfahren haben Vorund

Nachteile.

8. Ein trivialer, aber bei Nichtbeachtung sehr ärgerlicher Aspekt eines Scheitholzvergaserkessels ist

die Art und Weise der Reinigung seiner Wärmetauscherflächen. Diese ist während der Heizperiode

alle drei bis vier Wochen notwendig und muss ohne „Haken und Ösen“ möglich sein. Besonders

sollte man hier auf seitliche Reinigungsöffnungen achten, falls der Kessel im Heizungskeller

an einer Wand positioniert werden soll. Die bisher eleganteste Lösung für dieses Problem stellen

bewegliche Turbulatoren dar. Hierbei handelt es sich um Rauchgasschikanen, die durch außenliegende

Hebel im Wärmetauscher auf- und abbewegt werden können. Damit lassen sich anhaftende

Flugaschen und Ruß praktisch jederzeit entfernen. Dieser sehr einfache Mechanismus sichert

einen gleichbleibend guten Wärmeübergang und damit einen hohen Wirkungsgrad der Anlage.

9. Die Gewährung einer Produktgarantie ist für viele Kessel-Hersteller ein sehr heikles Kapitel. I.

d. R. werden die Garantiefristen für den Kesselgrundkörper und die elektronischen Steuerungselemente

immer geteilt. Während beim eigentlichen Kessel meist zweijährige (z.T. bis zehnjährige)

Gewährleistungsfristen eingeräumt werden, geht bei den elektrischen / elektronischen Bauteilen

und den feuerungsberührten Kesselelementen kaum ein Hersteller über ein Jahr hinaus. Dies ist vor

allem deshalb unverständlich, da doch eine moderne Steuerung auch Fehleingaben einfach ignorieren

kann. Hier sollte der Lieferant vom Käufer sehr detailliert zu allen Garantiebeschränkungen

abgefragt werden.

10. Das Endergebnis meines Vergleichs ist ein Preisspiegel aller beurteilten Scheitholzvergaserkessel

innerhalb definierter Leistungsgruppen. Dabei wurden die jeweiligen Modelle mit ihren Listenpreisen

einschließlich Regelung und 16 % MwSt. eingeordnet. Beim Vorhandensein mehrerer Steuerungsalternativen

wurde die in der Leistungsgruppe preiswerteste Lösung gewählt.

Schriftenreihe der TLL 71

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Da es nicht Sinn dieser Arbeit war, die möglichen Rabatte der verschiedenen Hersteller bzw. die

Lieferanten zu ergründen, ist es in jedem Fall angebracht, ein ausgewähltes Modell von mehreren

Installationsbetrieben anbieten zu lassen. In diesem Zusammenhang wird vor versteckten Mehrkosten

(z.T. bis 1725 DM) gewarnt, die einzelne Anbieter für ihre Kessel im Nachhinein eintreiben

wollen (Kessel-Inbetriebnahme und Einregelung durch einen Werksingenieur - sonst Garantieverlust!!).

Entsprechende „Entdeckungen“ wurden von mir in einer Bemerkungszeile aufgelistet.

Resümee des Vergleichs

1. Die Anzahl der Fünf-Sterne-Kessel auf dem Markt ist in den letzten vier Jahren sprunghaft angestiegen.

2. Der technische Vorsprung österreichischer und schweizer Modelle gegenüber deutschen Entwicklungen

hat sich verringert.

3. Mit der Vergrößerung der Anbieterdichte in bestimmten Leistungsgruppen spielt der Preis eine immer

wichtigere Rolle.

4. Nach wie vor sind die preiswertesten Fünf-Sterne-Kessel doppelt so teuer wie vergleichbare Ölkessel.

Staatliche Unterstützung bei der Anschaffung derartiger Anlagen ist deshalb auch in den nächsten Jahren

notwendig.

5. Bei der staatlichen Förderpolitik sollten feuerungsgeregelte Modelle einen Bonus bekommen.

6. Entwicklungsschwerpunkte bleiben die Weiterentwicklung der Regelungstechnik und die Verbesserung

der Bedienerfreundlichkeit (Brenndauer, Zündung, Reinigung).

7. Eine zunehmend größere Zahl von Anbietern bietet kundenspezifische Komplettlösungen an, die neben

dem Scheitholzvergaserkessel auch adaptierte Regelungs-, Solar- und Speichersysteme umfassen.

(Wettbewerbsvorteil!)

8. Scheitholzkesselbetreiber sind aufgrund des Vorhandenseins großer Pufferspeicher ideale Kandidaten

für die Einführung/Nachrüstung solargestützter Heizungselemente.

9. Der zentrale Pufferspeicher entwickelt sich in Gestalt von Kombi- oder Schichtspeichern immer mehr

zur häuslichen Energiezentrale, in der neben dem Holzkessel zur Steigerung des Heizungskomforts

weitere Wärmelieferanten eingebunden werden können (Solarkollektoren, Abwärmeregister, Ölkessel

etc.).

Anschrift des Autors: Dipl.-Forsting. Jörn Uth

Thüringer Forstamt Bad Salzungen

Leimbacher Str. 52-54, 36433 Bad Salzungen

5. Thüringer Bioenergietag 72

7/1999


Im Einklang mit der Natur leben

Erfahrungen mit einem Pflanzenöl-Blockheizkraftwerk in einem

Einfamilienhaus

Dipl.-Ing. Stephan Hloucal (Erfurt)

Wenn für unserer Kinder und Enkel überhaupt noch Hoffnung auf eine lebenswerte Zukunft besteht,

dann nur dann, wenn wir jetzt unverzüglich und ohne wenn und aber, mit der Umstellung der gesamten

Energieversorgung auf erneuerbare Energieträger beginnen. Dies ist heute kein technisches Problem

mehr, denn die Technologien der Energieerzeugung aus den unerschöpflichen Quellen von Sonne, Wind,

Wasser, Biomasse und Geothermie sind bekannt und sehr weit fortgeschritten. Es ist zuallererst ein politisches

Problem. Ich erinnere an die aktuellen politischen Debatten um Ökosteuer, Benzinpreiserhöhung

und Ausstieg aus der Atomenergie.

Des Weiteren gibt es eine Vielzahl vor allem emotionaler Vorbehalte gegen die Erneuerbaren: Wie sieht

denn das aus? Windkraftanlagen verspargeln unser Landschaftsbild! Überall nur Rapsfelder! Wie riecht

denn das, wenn jeder Rapsöl fährt? Wenn jeder das machen würde! Solaranlagen nur nicht auf unseren

Dächern! Solche und ähnliche oftmals von den Lobbyisten der fossilen und nuklearen Energieerzeugern

gesteuerten polemischen Argumente werden gegen erneuerbare Energien ins Feld geführt.

Dringend erforderlich ist deshalb ein tiefgreifender Sinnes- und Bewusstseinswandel ansonsten verschlafen

wir die Zeit. Dann gilt allerdings: Wer zu spät kommt, den bestraft die Natur.

Im Folgenden soll gezeigt werden, dass es jetzt schon möglich ist, den gesamte Energiebedarf eines großen

acht Personen-Haushaltes ausschließlich mit Sonnenenergie zu decken und zwar ohne dabei auf Lebensqualität

und Mobilität verzichten zu müssen.

Seit fünf Jahren gewinnt der Autor mit einer 8 m2 großen Sonnenkollektoranlage auf dem Dach seines

Einfamilienhauses solare Wärme, die etwa die Hälfte des Warmwasserbedarfs deckt. Als Speicher dient

ein 1 000 l großer Pufferspeicher mit integriertem Warmwasserboiler. Um kostbare Elektroenergie zu

sparen, die, wenn sie nicht wie in diesem Falle selbst erzeugt wird, von der Naturstrom AG einem Stromhändler

der ausschließlich Strom aus erneuerbaren Energiequellen liefert, werden die Waschmaschine

zeitweilig und der Geschirrspüler ausschließlich mit warmem Wasser betrieben.

Die Raumwärme für das Haus wurde bis 1997 mittels einer Schwerkraftheizungsanlage bereitgestellt.

Jährlich wurden bis dahin etwa 5 Tonnen Anthrazit mit relativ schlechtem Wirkungsgrad durch den Kamin

gejagt. Der alte Festbrennstoffkessel (Vorkriegsware) dient jetzt nur noch als mit Holz beheizbare

Reserve. An den Pufferspeicher und die Schwerkraftheizung wurde im Oktober 1997 ein kleines Blockheizkraftwerk

(BHKW) angeschlossen, welches ausschließlich mit reinem, chemisch unbehandeltem

Pflanzenöl (z.B. Rapsöl) betrieben wird. Das BHKW wurde von der Anlagen- und Antriebstechnik

Nordhausen GmbH (AAN) speziell für Ein- und Mehrfamilienhäuser oder kleinere Gewerbebetriebe entwickelt.

Es hat eine Nennleistung von 7 kW el. und 14 kW therm. und kann problemlos ohne jegliche Genehmigungen

des Schornsteinfegers oder der Umweltbehörden auch in Trinkwasserschutzzonen und anderen

ökologisch sensiblen Gebieten betrieben werden.

Die Typenbezeichnung AAN-BP-7-F verrät, dass es sich um ein BHKW mit einem speziellen Nordhäuser

Pflanzenölmotor mit einer Nennleistung von 7 kW el. handelt. Dabei kam ein Drei-Zylinder Rumpfmotor

der Firma Farymann 86W Alpha Vier-Takt Diesel mit indirekter Einspritzung zum Einsatz. Pflanzenöl

ist gegenüber Heizöl/Diesel ca. zehnmal dickflüssiger, siedet bei höheren Temperaturen und neigt zur

Polymerisation, das heißt es besteht die Gefahr, dass Einspritzdüsen durch “Zusammenbacken” der Pflanzenölmoleküle

verstopfen. Um dies zu vermeiden und dennoch einen wassergekühlten Dieselmotor als

Schriftenreihe der TLL 73

7/1999


Basismotor verwenden zu können, führte AAN einige konstruktive Veränderungen durch. Im Übrigen ist

diese Firma derzeit weltweit der einzige Hersteller der Pflanzenölmotoren entwickelt und erfolgreich serienmäßig

herstellt.

Die Vorwärmung des Pflanzenöls beim beschriebenen Klein-BHKW geschieht dadurch, dass die

Umwälzpumpe zwischen BHKW und Pufferspeicher den Motor immer betriebswarm hält, sodass die

Motortemperatur selten unter 40 �C sinkt. Bei dieser Temperatur ist das Öl für den Start flüssig genug.

Pflanzenöl hat gegenüber Dieselkraftstoff eine um 80�C (250°C zu 330�C) höhere Siedekennziffer. Um

diese Differenz auszugleichen, wurde die Verbrennungsraumwandtemperatur durch einen speziell entwickelten

Ferrothermkolben um 300 �C auf 650 �C erhöht. Dies ist zusätzlich mit einer Wirkungsgradsteigerung

verbunden. Um die Polymerisation der Pflanzenölmoleküle zu verhindern, wird pro Einspritzdüse

nur ein kompakter Kraftstoffstrahl bei hohem Einspritzdruck verwendet. Der so veränderte Motor erreicht

einen Wirkungsgrad von 35%, getestet und bestätigt auf dem Prüfstand des Porsche-Entwicklungszentrums

in Weissach.

Bei einem Hubraum von 1,4 l und einer Drehzahl von 1 500 min -1 ist der Motor auf eine Leistungsabgabe

von etwa 10 kW mech. eingestellt. Die geringe Drehzahl wurde wegen der erforderlichen Laufruhe gewählt.

Als Stationärmotor kann dieser Typ jedoch bis zu 20 kW mech. leisten. Der mit einer elastischen

Kupplung angeflanschte luftgekühlte permanent erregte Stamford Synchrongenerator kann bei einer Generatorspannung

von 400 V maximal 13,5 kVA abgeben. Das Aggregat wird unabhängig vom Stromnetz

mittels Starterbatterie gestartet. Der Generator wird erst dann weich ans Netz geschaltet, wenn die

Synchronisation mit dem EVU-Netz hergestellt ist und somit Spannung, Frequenz und Phasenlage der

des Netzes entsprechen. Die vom Energieversorger und empfindlichen Elektrogeräten gefürchteten Lastsprünge

sind somit ausgeschlossen.

Das BHKW wird wärmegeführt gesteuert. Es startet automatisch, sobald die Vorlauftemperatur zum

Pufferspeicher hin eine eingestellte Einschaltschwelle unterschreitet. Ein- und Ausschaltschwelle können

an der elektronischen Steuerung eingestellt werden. Selbstverständlich verfügt das BHKW über alle erforderlichen

elektronischen Sicherheitseinrichtungen zum Schutz für Motor und Generator und alle die

vom EVU erfüllt Sicherheitsstandards für den Netzparallelbetrieb. Mit geringfügig veränderter elektronischer

Steuerung ist das BHKW auch inselbetriebsfähig.

Die Motorabwärme wird über einen Kühlwasserwärmetauscher dem Heizungskreislauf zugeführt. Zusätzlich

wird der größte Teil der Abgaswärme für das Heizungssystem genutzt. Dazu werden die heißen

Motorabgase durch ein wasserummanteltes Abgassammelrohr am Zylinderkopf und anschließend durch

einen etwa 1,50 m langen Abgasschlauch bis auf weniger als 130 �C abgekühlt. Messungen des

Schornsteinfegers ergaben einen Gesamtwirkungsgrad von 92 %.

Die Konstrukteure legten großen Wert auf eine gute Schalldämmung und Schwingungsentkopplung aller

Komponenten des Aggregats. Dies ermöglichte erst den Betrieb in einem Einfamilienhaus, denn das

BHKW steht immerhin im Keller direkt unter dem Schlafzimmer.

In zwei Betriebsjahren wurden insgesamt mehr als 20 000 kWh umweltfreundliche Elektroenergie erzeugt,

die nur zu etwa 10 % selbst verbraucht wurden. Der größte Teil des “Grünen“ Stroms wurde in

das Netz der Stadtwerke Erfurt eingespeist und nach dem Stromeinspeisungsgesetz mit 90 % der Durchschnittserlöse

der Stromversorger, derzeit 16,5 Pf, vergütet.

Bei einer Laufzeit von 2 100 h wurden im ersten Betriebsjahr 9 030 kWh erzeugt. Dies entspricht durchschnittlich

etwa 4,3 kW je Stunde. In einer Testphase wurde das Aggregat zeitweilig in verschiedenen

Laststufen, bis hin zu 2 kW el. betrieben. Weil sich dabei der Motorwirkungsgrad bis auf weniger als 25 %

verringerte, wurde nun eine Leistung von bis zu 8,5 kW el. eingestellt. Der Motor arbeitet hierbei mit einem

Wirkungsgrad von etwa 33 %.

5. Thüringer Bioenergietag 74

7/1999


Im zweiten Betriebsjahr war durch den höheren Motorwirkungsgrad und aufgrund des sonnigen Sommerwetters

nur noch eine Laufzeit von 1 560 h zu verzeichnen, in welcher allerdings 10 990 kWh erzeugt

wurden. Das BHKW lief mit einer durchschnittlichen Nennleistung von 7 kW.

Bei diesem Pflanzenöl-BHKW wird nicht nur 92 % der eingesetzten Primärenergie des Pflanzenöls in

nutzbare Wärme und Elektroenergie umgewandelt, sondern es schließt sich auch ein natürlicher jahreszyklischer

Kreislauf. Denn bei der Verbrennung von Pflanzenöl entsteht nur so viel CO2, wie die Ölpflanze

zuvor in ihrer Wachstumsperiode durch Photosynthese bereits aus der Atmosphäre gebunden hatte.

Pflanzenöl ist photosynthetisch gespeicherte reine Sonnenenergie. Es völlig ungiftig und enthält keinen

Schwefel oder andere schädliche Substanzen. Gegenüber fossilen Treibstoffen wie Dieselöl vermindert

sich beim Pflanzenölmotor die Rußemission um bis zu 75 %, es entsteht kein SO2 und der Verbrennungsprozess

ist CO2-neutral. Ein Pflanzenöl-BHKW vermeidet mehr als 80 % dieses schädlichen Klimagases.

Bei einer bisherigen Gesamtlaufzeit von 3 660 h wurden mehr als 50 t fossiles CO2 vermieden.

Schwerwiegende Ausfälle des BHKW´s waren bis auf eine defekte Zylinderkopfdichtung und einen Materialfehler

an der Kupplung nicht zu verzeichnen. Eine defekte Starterbatterie, zwei defekte Glühkerzen

aufgrund eines unterdimensionierten Schützes, eine defekte Schlauchschelle am Kühlersystem, eine defekte

Dichtung am Motorschmiermittelfilter und undichte Schläuche an der Kraftstoffleckleitung führten

zu kurzen, vom Autor aber schnell selbst behebbaren Ausfällen.

Eine vielfach in älterer Literatur angegebene Notwendigkeit, den Motor in bestimmten Intervallen mit

Biodiesel oder Heizöl zu spülen, ist nach neuen Erkenntnissen unter motorischen Bedingungen nicht

erforderlich. Verharzungen an Einspritzdüsen oder Ventilen wurden auch nach längeren Stillstandszeiten

(drei Wochen) nicht festgestellt. Lediglich nach Motorstillstandzeiten, die länger als zwei Monate

dauerten sollte vorsichtshalber der Motor kurz mit Biodiesel angefahren werden. Auch dann, wenn

Pflanzenöl zur Schmierung des Motors verwendet wird, kommt es nicht zu Verharzungen, wie in

Langzeitversuchen durch AAN nachgewiesen wurde.

Noch ein Wort zu Pflanzenölmotoren aus Nordhausen. Immer wieder begegnen dem Autor in Gesprächen

insbesondere mit Verwaltungsleuten, bis hin zu höheren Beamten der Landesregierung, Vorurteile,

Ablehnung und Uninformiertheit bezüglich der Pflanzenöltechnologie. Dies ist weder sachlich begründet

noch nachvollziehbar.

Pflanzenölmotore aus Nordhausen, ob TMW- oder AAN-Motore haben längst durch Langzeiterprobung

ihre Tauglichkeit bewiesen. Im BHKW-Einsatz sind Laufzeiten von über 20 000 h nachgewiesen

worden und im KFZ-Bereich hat beispielsweise ein Ikarus-Bus mehr als 250 000 km im Pflanzenölbetrieb

zurückgelegt. Dies wird von den Kritikern schlichtweg nicht zur Kenntnis genommen und trägt

auch nicht dazu bei, den Einsatz dieser umweltverträglichen Antriebsquelle zu fördern. Das die AAN

ihre Projekte vornehmlich außerhalb Thüringens erfolgreich realisiert, müsste zu denken geben.

Neueste AAN-Entwicklung ist ein Pflanzenölmotor, der in einem Klein-BHKW eingesetzt wird, bei dem

das Pflanzenöl auch zur Kühlung und Schmierung eingesetzt wird, bevor es im Motor verbrannt wird. Es

wird also vollständig auf Mineralöl oder umweltbedenklich Kühlflüssigkeit verzichtet. Damit ist eine umweltfreundliche

Antriebsquelle entwickelt worden, die in allen ökologisch sensiblen Gebieten, wie zum

Beispiel Trinkwassergewinnungsanlagen oder Trinkwasserschutzzonen zur Ablösung alter umweltgefährdender

Antriebstechnik führen sollte.

Nochmals sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Anlagen und Antriebstechnik Nordhausen

GmbH weltweit der einzige Hersteller von langzeiterprobten Pflanzenölmotoren in serienmäßiger Fertigung

ist.

Der Autor hat des Weiteren 1997 auf dem Dach seines Hauses eine Photovoltaikanlage mit einer

Spitzenleistung von 1,98 kWel. installiert, die zusätzlich umweltfreundlichen “Sonnenstrom” liefert. Insgesamt

kann sie im Jahr mit 1 500 kWh etwa die Hälfte des Jahreselektroenergiebedarfs des Haushalts

abdecken.

Schriftenreihe der TLL 75

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Seit Beginn des Jahres 1998 fährt der Autor auch mit Sonnenenergie Auto. Ein Mercedes Vito Kleinbus

wurde von den Vereinigten Werkstätten für Pflanzenöltechnologie auf Pflanzenölbetrieb umgerüstet und

fuhr bisher 50 000 km störungsfrei ausschließlich mit reinem Pflanzenöl. Bezüglich des Schadstoffausstoßes

fährt dieses Fahrzeug schon jetzt besser als das sog. Drei-Liter-Auto, obwohl es durchschnittlich

10 Liter Pflanzenöl je 100 km benötigt. Der Umwelt wurden bislang mehr als 10 t fossiles CO2 erspart.

Im Sommer diesen Jahres hat der Autor selbst einen Ford Fiesta mit einem 1,8 Liter Diesel-Wirbelkammermotor

auf Pflanzenölbetrieb umgerüstet. Zur Zeit erfolgt die Erprobung, weshalb heute noch keine

Ergebnisse vorgelegt werden können.

Abschließend kann festgestellt werden, dass die Umstellung der Energieversorgung auf regenerative

Quellen nicht nur ein zwingendes Erfordernis ist, sondern sich jetzt auch schon lohnt. Beispielsweise kostet

zur Zeit an der Tankstelle ein Liter Diesel bis zu 1,42 DM, Pflanzenöl bei ALDI 1,19 DM und von der

Ölmühle frei Haus geliefert jedoch 0,90 DM je Liter. Wenn endlich zukünftig die externen Kosten der

fossilen und nuklearen Energieversorgung internalisiert werden, dann ist die Nutzung regenerativer Energien

sofort im wirtschaftlichen Vorteil.

Im Folgenden sollen nochmals die Energieprojekte des Autors zusammengefasst dargestellt werden:

Sonnenenergiehaus Möbisburg

1. Pflanzenöl-Blockheizkraftwerk

Nennleistung: 7 kWel. und 14 kWtherm., wärmegesteuert, parallel zu Schwerkraftheizungssystem mit

1 000 l Pufferspeicher mit integriertem Warmwasserboiler

Verbrauch: ca. 4 500 l/a kalt gepresstes, chemisch unbehandeltes Rapsöl (gespeicherte Sonnenenergie)

Stromerzeugung: ca. 10 000 kWh/a; Überschüsse werden verlustlos ins Stromnetz der Stadtwerke Erfurt

eingespeist und nach Stromeinspeisungsgesetz vergütet.

Umweltschutz: durch Kraft-Wärme-Kopplung Wirkungsgrad 92 %, CO2-neutrale und SO2-freie Verbrennung, bis zu 75 % weniger Rußemission als im Heizölbetrieb.

2. Pflanzenölbetriebener Kleinbus

Mercedes-Vito 108 D wurde an den Betrieb mit reinem chemisch unbehandeltem Pflanzenöl angepasst.

Leistung: 79 PS

Verbrauch: ca. 10 Liter Rapsöl je 100 km (kein Bio-Diesel!!)

Umweltschutz: gegenüber Dieselbetrieb CO2-neutrale und SO2-freie Verbrennung, bis zu 75 % verminderte

Rußemission. Bezüglich des verbleibenden Nettoschadstoffausstoßes umweltfreundlicher

als ein Drei-Liter Auto! Jährlich 5 t CO2-Vermeidung! 3. Solarthermieanlage

8 m 2 dachintegrierte Kollektorfläche sichern etwa 60 % des Warmwasserbedarfs des Haushalts und unterstützen

gleichzeitig über einen Pufferspeicher das Schwerkraftheizungssystem.

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4. Photovoltaikanlage

48 Module mit sturmsicherer Befestigung unmittelbar auf vorhandenen Dachziegeln.

Leistung: 1,98 kWpeak Stromerzeugung: ca. 1 500 kWh/a, entspricht etwa dem halben Jahresbedarf des Haushalts.

Umweltschutz: völlig emissionsfreie Stromerzeugung.

5. Elektroleichtmobil

Typ: City-el

Leistung: 3 kW

Reichweite: ca. 50 km

Verbrauch: ca. 10 kWh je 100 km

Umweltschutz: völlig emissionsfrei, da Ladung der Batterien mit Sonnenenergie.

6. Wärmedämmsystem

Material: Schilfrohrdämmplatten, Lehmaußenputz, Holzverkleidung, Waidfarbanstrich aus Thüringen

Umweltschutz: nachwachsende Rohstoffe, geringster Energieaufwand bei Herstellung und Verarbeitung.

Anschrift des Autors: Dipl.-Ing. Stephan Hloucal

Hohe Str. 24, 99094 Erfurt-Möbisburg

Tel.: 0361/7968448, e-mail: hloucal@aol.com

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Pelletöfen - Heizen mit dem Komfort von Öl

Herr Gilbert Krapf (C.A.R.M.E.N.)

Einleitung

Biomasse hat sich als nachwachsender und umweltschonender Brennstoff bewährt. Vorwiegend im ländlichen

Raum wird Holz zur Wärmegewinnung eingesetzt: in Kachelöfen, Kaminöfen, Kochherden, Zentralheizungen,

Biomasseheizwerken und -heizkraftwerken. Moderne Biomassefeuerungen erlauben eine

emissionsarme Verbrennung. Und weil Biomasse ständig nachwächst, ist die Wärmebereitstellung aus

Biomasse im Gegensatz zur Nutzung fossiler Brennstoffe nahezu CO2-neutral. Im außerlandwirtschaftlichen, städtischen Bereich und bei kleinen Wohneinheiten ist allerdings der erhöhte

Platzbedarf der gängigen Biomassefestbrennstoffe ein nicht von der Hand zu weisendes Problem. Häufig

ist der Platzbedarf das ausschlaggebende Argument dafür, dass Verbraucher von der Installation einer

z.B. mit Scheitholz oder Hackgut befeuerten Heizung Abstand nehmen und auf fossile Brennstoffe zurückgreifen.

Eine neue Perspektive könnte hier die Pelletierung von Biomasse eröffnen. Biomassepellets

können überall dort eine interessante Alternative zu fossilen Brennstoffen sein, wo Platzbedarf, Bedienkomfort,

Automatisierung und Ökologie gleichermaßen im Vordergrund stehen.

Die Pelletierung ist keine neue Technologie. Bereits im 19. Jahrhundert wurden organische und anorganische

Materialien zur Kompaktierung und zur Verbesserung der Handhabung pelletiert. Zahlreiche Anwendungsfälle

sind inzwischen bekannt - von der Mischfutterherstellung bis zur Abfallentsorgung. Vergleichsweise

jung ist die Pelletierung von Holz zur Verbesserung der Manipulierbarkeit großer Mengen

Holzspäne und Holzstäube aber auch als biologisch unbedenkliches Einstreumaterial und für Heizzwecke.

Holzpellets

Herstellung

Holzpellets werden aus naturbelassenem Holz hergestellt. Als Rohstoff wird trockenes Restholz (Späne

und Stäube) aus dem holzverarbeitenden Gewerbe bevorzugt. Das Material wird unter hohem mechanischem

Druck zu Pellets geformt. Dabei erfolgt die Bindung ausschließlich durch natürliche, im Holz

enthaltene Bindestoffe. Fremdstoffe (z.B. Leim, Farbreste, Kunststoffe) dürfen bei der Herstellung der

Brennstoff-Pellets nicht zugegeben werden. Auch dürfen keine mit Fremdstoffen belasteten Hölzer für

die Herstellung der Pellets verwendet werden.

Die Herstellung kann im industriellen Maßstab in Großproduktionsanlagen geschehen oder - z.B. in Angliederung

an einen holzverarbeitenden Betrieb - in mittleren und dezentralen Kleinanlagen. Meist werden

mehrere Produktionsschritte durchlaufen: Vorbehandlung der Holzreste (z.B. Zerkleinerung, Trocknung,

Konditionierung und Mischung), Pressen der Holzreste zu Pellets (Pelletierung), Kühlung der Pellets,

Lagerung, Verpacken, Verladen, Versand.

Für die Pelletierung ist nur Material geeignet, das eine maximale Korngröße von 4 mm und einen maximalen

Wassergehalt von 15 % aufweist [10]. Holzreste, die diese Voraussetzungen nicht erfüllen, müssen

vorbehandelt - z.B. zerkleinert und getrocknet - werden. Die Pelletierung erfolgt in Pelletpressen; üblich

sind Ring- oder Flachmatrizenpressen. Bei der anschließenden Kühlung der bis zu 100�C heißen Pellets

wird das Material gleichzeitig noch einmal getrocknet, und Staubteilchen werden abgeschieden.

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Energieaufwand

Der Energieaufwand für die Herstellung der Pellets hängt von verschiedenen Einflussfaktoren ab. Energie

wird nicht nur für das Pressen der Holzreste zu Pellets benötigt, sondern vor allem auch für die Vorbehandlung

der Holzreste. Liegt das Material bereits zerkleinert und trocken vor, so kann der Energieaufwand

entsprechend niedriger sein als bei Material mit größerer Körnung und hohem Wassergehalt.

Bei der Herstellung von Pellets aus trockenen Holzspänen oder Holzstaub (Weichholz mit einem

Wassergehalt von max. 15 % und max. 4 mm Körnung) liegt der Energieaufwand bei rund 3 % des Energiegehalts

der Pellets [10]. Bei der Herstellung von Pellets aus Durchforstungsholz kann der Energieaufwand

einschließlich Rücken, Hacken, Trocknen und Einlagerung auf 5 % (bei Freilufttrocknung des

Hackguts) oder 20 % (bei thermisch-apparativer Trocknung) anwachsen [10]. Zusätzlich ist jeweils der

Energieaufwand für den Transport der Pellets vom Herstellungsort zum Verbraucher zu berücksichtigen.

Eigenschaften

Holzpellets sind genormte Brennstoffe. Anforderungen an sie sind unter anderem in DIN 51731 und in

ÖNORM M 7135 festgelegt. Entsprechend DIN 51731 haben Holzpellets der Größengruppe HP5 bei

einem Durchmesser von 4 bis 10 mm eine Länge von unter 5 cm und eine Dichte von 1 000 bis 1 400

kg/m 3 . Die Schüttdichte liegt bei 650 kg/m 3 . Bei einem maximalen Wassergehalt von 12% weisen sie einen

Heizwert von wenigstens 4,9 kWh/kg auf. Der Aschegehalt ist im wesentlichen vom Rindenanteil

abhängig und liegt entsprechend DIN 51731 unter 1,5%. In den USA werden Holzpellets je nach Aschegehalt

in “premium grade pellets” (Aschegehalt


In Deutschland sind derzeit wenigstens zehn Anlagen in Betrieb, die Holzpellets für Heizzwecke produzieren.

Dabei handelt es sich vorwiegend um landwirtschaftliche Trocknungswerke und Mischfutterproduzenten,

die in den Holzpellets eine sinnvolle Ergänzung zu ihrer bisherigen Produktpalette, den Trockenfutterpellets,

sehen und die vorhandene Technik für die Holzpelletproduktion nutzen können. Weitere

Produktionsanlagen sind geplant.

Vertrieben werden die Holzpellets durch die Pellethersteller, in geringem Umfang auch durch Pelletofenhändler

und zunehmend durch Brennstoffhändler. Erhältlich sind sie als Sackware (z.B. 25 kg-Sack oder

“BigBag” mit 600 bis 1 300 kg) oder als lose Ware. Aus der Mischfutterindustrie wurde das Prinzip der

Lieferung von Pellets mit dem Silotankwagen übernommen. Über einen Schlauch werden die Pellets

beim Verbraucher aus dem Tankwagen in einen Pelletlagerraum gepumpt. Diese Art der Pelletlieferung

ist vergleichbar mit der Heizöllieferung und überall dort interessant, wo größere Pelletmengen beim Verbraucher

eingelagert und aus dem Lager automatisch in den Pelletofen ausgetragen werden sollen. In

Deutschland bieten derzeit fünf Pellethersteller und sechs Lieferanten einen Lieferservice mit dem Tankwagen

an [4]. Eine aktuelle Übersicht über Hersteller und Lieferanten von Holzpellets kann im Internet

unter http://www.carmen-ev.de abgerufen werden.

Preise

Die Preise für Holzpellets sind zur Zeit in Deutschland und in Österreich relativ stabil. Bei einer Lieferung

loser Pellets (z.B. mit dem Pellet-Tankwagen) ist frei Haus mit Preisen um 300 DM/t zu rechnen, wobei

in der Regel Mengenrabatte in Anspruch genommen werden können und eine Mindestabnahmemenge

(z.B. Jahresbedarf 4 t) vorausgesetzt wird. Ab Werk sind die Pellets nur in Einzelfällen deutlich günstiger.

Teuer wird es, wenn die Pellets in kleinen Mengen (z.B. als Sackware) bezogen werden. Die Preise für

Sackware (25 kg-Sack) liegen zur Zeit bei 500 DM/t, wenn einzelne Säcke gekauft werden. Mengenrabatte

werden häufig gewährt, wenn Sackware palettenweise bezogen wird. Im Vergleich zum Heizöl EL

sind Holzpellets zur Zeit deutlich teurer: Ein Pelletpreis von 300 DM/t entspricht einem Preis von rund 6

Pf/kWh oder einem Heizölpreis von 60 Pf/l.

Pelletheizanlagen

Überblick

Die Pelletheizung ist ein besonders umweltfreundliches Heizsystem, das den Wärmebedarf von Gebäuden

vollständig oder in Kombination mit anderen regenerativen Energiequellen decken kann, ohne dass ökologische

Nachteile oder Komforteinbußen in Kauf genommen werden müssen. Pelletheizungen sind in

verschiedenen Ausführungen erhältlich: als Kaminöfen, Kamin- und Kachelofeneinsätze und als Zentralheizungen.

Pellet-Kaminofen

Pellet-Kaminöfen werden im Wohnbereich aufgestellt und liefern Strahlungs- und Konvektionswärme an

den Aufstellungsraum. Die Heizgeräte werden anschlussfertig geliefert und besitzen einen kleinen, in den

Ofen integrierten Vorratsbehälter, aus dem die Pellets automatisch in die Feuerungszone ausgetragen

werden. Eine Sichtscheibe erlaubt den Blick auf die offene Flamme. Die Heizleistung des Ofens kann von

Hand eingestellt oder über Thermostat geregelt werden; meist reicht der Leistungsbereich von 2 bis 10

kW oder von 3 bis 15 kW. Der Vorratsbehälter muss je nach Wärmebedarf regelmäßig mit Pellets befüllt

werden, z.B. aus dem handelsüblichen 15 kg- oder 25 kg-Sack, der auch im Wohnbereich zwischengelagert

werden kann. Gegenüber handbeschickten Kaminöfen haben Pellet-Kaminöfen den Vorteil, dass ihr

Bedienaufwand wesentlich geringer ist und sie zudem deutlich niedrigere Emissionen aufweisen.

5. Thüringer Bioenergietag 80

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Durch den Einbau einer Wassertasche und den Anschluss eines Heizwasserkreislaufs kann der Kaminofen

zur Zentralheizung erweitert werden und z.B. in Kombination mit einer Solaranlage den Energiebedarf

eines Niedrigenergiehauses vollständig und ganzjährig decken. Der im Wohnbereich aufgestellte Pelletofen

wird nur im Winter und in der Übergangszeit in Betrieb genommen, während die Warmwasserbereitung

im Sommer durch die Solaranlage erfolgt. Bei der Dimensionierung der Wassertasche hat es

sich als praktikabel erwiesen, wenn 2/3 der durch den Ofen bereitgestellten Heizleistung über die Wassertasche

an den Heizkreis gehen und 1/3 als Strahlungs- und Konvektionswärme direkt an den Aufstellungsraum

abgegeben wird [2].

Pellet-Zentralheizung

Pellet-Zentralheizungen werden im Heizungsraum aufgestellt und können ähnlich einer Öl- oder Gaszentralheizung

den Wärmebedarf von Ein- und Mehrfamilienhäusern, Geschäftshäusern und kommunalen

Gebäuden vollständig und ganzjährig decken. Sie werden aus einem größeren Pelletvorrat (Wochen-,

Monats- oder Jahresbedarf) automatisch beschickt, besitzen eine elektrische Zündvorrichtung, mit der die

Heizung automatisch gestartet werden kann, und werden nach dem Start durch die elektronische Steuerung

geregelt.

Für die Bevorratung der Pellets kann ein Vorratsbehälter (dicht schließender, feuerfester Wochenbehälter,

Lagertank oder Sacksilo) oder ein zum Vorratsraum umgebauter Kellerraum (z.B. ehemaliger Heizöllagerraum)

vorgesehen werden. Kompaktanlagen besitzen einen vergleichsweise kleinen Wochenbehälter,

der direkt an den Heizkessel angebaut ist und regelmäßig von Hand mit Sackware befüllt werden

muss. Größere Vorratsbehälter, Lagertanks und Sacksilos können zur Aufnahme des Brennstoffjahresbedarfs

ausgelegt sein und werden einmal im Jahr z.B. mit dem Pellettankwagen aufgefüllt. Die Austragung

der Pellets aus dem Vorratsbehälter oder Vorratsraum in die Feuerung geschieht automatisch durch Förderschnecken

oder durch Saugförderung.

Nahwärmeversorgung

Aufgrund von steuerlichen und logistischen Vorteilen konnte sich die Nah- und Fernwärmeversorgung

auf der Basis von Holzpellets in Schweden und in Dänemark durchsetzen. In Deutschland erscheint die

Verfeuerung von Holzpellets in Biomasseheizwerken (Anlagen mit einer Nennwärmeleistung über 100

kW) zur Zeit nicht sinnvoll. Hier stehen als kostengünstigere Brennstoffe Sägerestholz und Waldhackgut

zur Verfügung. Das Hackgut kann zu einer für den Verbraucher besonders komfortablen Wärmelieferung

beitragen, wenn es in zentralen Biomasseheizwerken verwertet wird. Die besonderen Vorteile der

Pellets - die hohe Energiedichte und der damit verbundene geringe Lagerplatzbedarf - können in diesem

Bereich die Nachteile des deutlich höheren Preises und des höheren Energieaufwandes für die Bereitstellung

der Pellets nicht aufwiegen.

Wirkungsgrade und Emissionen

Die Eigenschaften von Holzpellets sind weitgehend homogen und durch Normung definiert. In Verbindung

mit einer automatischen Beschickung der Feuerung und einer automatisierten Verbrennungsüberwachung

ermöglichen Holzpellets deshalb eine sehr hohe Verbrennungsgüte mit geringsten Emissionen

und hohen Wirkungsgraden.

Von den bereits sehr zahlreichen Pellet-Zentralheizungen, die derzeit auf dem europäischen Markt angeboten

werden, weisen einige sehr gute Emissionswerte auf. Es muss aber auch darauf hingewiesen werden,

dass manche Pelletöfen hinsichtlich der Emissionen durchaus noch verbesserungsbedürftig sind. Vor

allem die Pellet-Kaminöfen fallen mit deutlich höheren CO- und Staubwerten auf [2]. Diese erhöhten

Emissionswerte werden durch die systembedingte Lufthinterspülung der Kaminofensichtscheibe verursacht,

die zu einem deutlichen Luftüberschuss bei der Verbrennung führt [2].

Schriftenreihe der TLL 81

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Hersteller, Lieferanten, Preise

In 1998 produzierten 27 Hersteller in Österreich Pelletheizanlagen. In Schweden waren es 14, in Dänemark

23 Hersteller [11]. In Deutschland sind zur Zeit vier Hersteller bekannt, wovon zwei vorwiegend

Öfen importieren, die Öfen umbauen und als eigene Produkte verkaufen. Zahlreiche Ofenhändler haben

Pelletöfen bereits in ihr Lieferprogramm aufgenommen. Eine aktuelle Übersicht über Hersteller und Lieferanten

von Pelletheizanlagen kann im Internet unter http://www.carmen-ev.de abgerufen werden.

Die Kosten für Pelletheizgeräte variieren noch sehr stark. Bei Pellet-Kaminöfen mit einer Nennleistung

um 10 kW ist derzeit mit Kosten zwischen 4 500 DM (ohne Wassertasche) und 8 500 DM (mit Wassertasche)

zu rechnen. Die Preise für Pellet-Zentralheizungen mit einer Nennleistung um 20 kW liegen zwischen

wenigstens 13 000 DM für Kompaktanlagen und bis zu 25 000 DM für eine Anlage mit Raumaustragung.

In den genannten Preisen sind Kosten für Transport, Montage und Inbetriebnahme der Anlage

sowie für die Herstellung eines Pelletlagerraumes noch nicht enthalten.

Fazit

Im Leistungsbereich bis maximal 50 kW - unter Umständen auch bis 100 kW - können Pelletheizanlagen

eine sinnvolle Alternative zum Heizöl darstellen. Voraussetzung für eine breite Einführung der Pellet(zentral)heizung

ist eine flächendeckende und zuverlässige Versorgung mit qualitativ einwandfreien,

der Norm entsprechenden und möglichst preisgünstigen Holzpellets, die zur Vermeidung eines erhöhten

Transportaufwandes zudem aus der Region stammen sollten. Holzpellets sind ökologisch unbedenklich,

einfach in der Handhabung und besitzen eine vergleichsweise hohe Energiedichte. Darüber hinaus sind

Holzpellets ein heimischer Brennstoff, der zur Schonung der Energiereserven und zum Klimaschutz beitragen

kann und zudem eine Wärmebereitstellung mit geringsten Emissionen erlaubt. Sie sind derzeit allerdings

deutlich teurer als das weit unter seinem Wert verkaufte Heizöl.

Der Komfort einer Pellet-Zentralheizung kann dem Komfort einer Öl-Zentralheizung entsprechen, wenn

die Auffüllung des Pelletvorrates durch Pellettankwagen erfolgt und das Pelletlager mit einer automatischen

Raumaustragung ausgestattet ist. Hinsichtlich des Bedienungsaufwandes ist die gelegentliche

Ascheentsorgung und die regelmäßig erforderliche Reinigung der Heizflächen zu berücksichtigen. Die

Abreinigung der Heizflächen ist unter Umständen auch automatisch möglich aber eventuell mit Zusatzkosten

verbunden. Die Investitionskosten einer Pellet-Zentralheizung sind höher als die einer Öl-Zentralheizung.

Natürlich muss auch eine zuverlässige Funktion der Heizgeräte sichergestellt sein, damit die neue

Technologie der Holzpelletheizung eine breite Akzeptanz in der Bevölkerung findet. So verlangt beispielsweise

die Gestaltung des Pelletlagerraums einer Pellet-Zentralheizung besondere Sorgfalt, damit die

Pellets vollständig ausgetragen werden und keine Brennstoffreste im Lagerraum verbleiben, die dann von

Hand in die Förderschnecke nachgeschoben werden müssten. Mit “Kinderkrankheiten” muss gerechnet

werden, so dass auch der Heizungsbauer beim Bau einer Pellet-Zentralheizung und bei der Nachsorge

mehr gefordert ist als bei einer Öl- oder Gasheizung.

In Deutschland steht die Entwicklung des Pelletmarktes noch am Anfang. Es sind die besonders niedrigen

Preise für fossile Brennstoffe, die hier derzeit die Rahmenbedingungen vorgeben und eine schnelle Verbreitung

der Pelletheizanlagen behindern. Dennoch erwartet die Branche in den kommenden Jahren ein

deutliches Wachstum [4]. Allerdings muss auch vor einer zu euphorischen Überbewertung des neuen

Brennstoffs Holzpellets gewarnt werden.

Literatur

[1] Baumgartner, H.; Lasselsberger, L.; Rathbauer, J.; Wörgetter, M. (Hrsg.): Holzpellets - Brennstoff mit Zukunft - Tagungsband;

Wieselburg 1998

[2] C.A.R.M.E.N.e.V. (Hrsg.): Holzpellets und Pelletheizanlagen - Technik, Emissionen, Hersteller, Lieferanten; Rimpar

1998

5. Thüringer Bioenergietag 82

7/1999


[3] C.A.R.M.E.N.e.V. (Hrsg.): Holz-Pellets: Wird aus der steigenden Nachfrage ein Trend? In: nawaros 12/98; Rimpar

1998

[4] C.A.R.M.E.N.e.V. (Hrsg.): Holzpellets - Ergebnisse einer Umfrage; Rimpar 1999

[5] Energieinstitut Vorarlberg (Hrsg.): Heizen mit Biomassepellets - Tagungsband; Nenzing 1998

[6] Energie Tirol (Hrsg.): Heizen mit Holzpellets - Tagungsband; Innsbruck 1999

[7] Haas, J.; Hackstock, R.: Brennstoffversorgung mit Biomassepellets - Untersuchung über die Voraussetzungen für einen

verstärkten Einsatz von Biomassepellets in Holzzentralheizungen; Gleisdorf 1998

[8] Informationszentrum Energie (Hrsg.): Biogene Brennstoffe. Highlights aus der Holzfeuerungstechnik - Teil 4: Technische

Grundlagen zum Einbau von Pellets-Feuerungen als Etagen- oder Zentralheizungssystem; Stuttgart 1999

[9] Lang, G.; Reis, M.; Schlader, W.: Heizen mit Holzpellets; Dornbirn 1998

[10] Leitgeb, Andreas: Holzpellets-Studie Vorarlberg; Alberschwende 1998

[11] Oberösterreichischer Energiesparverband (Hrsg.): Biomass Tank - An Innovative Distribution System; Linz 1999

Anschrift des Autors: Gilbert Krapf

Centrales Agrar-Rohstoff-Marketing- und Entwicklungs-Netzwerk (C.A.R.M.E.N.)

Technologiepark 8, 97222 Rimpar bei Würzburg

Schriftenreihe der TLL 83

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