KWK + Biomasse: viel neues durch das EEG 2012
Pressemeldung, OPENPRESSE vom 28.03.2012 Das Energieversorgungssystem ist im Umbau. Spätestens mit der Einführung des neuen EEG ist das zu spüren. Für Biomasseanlagen, die mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK-Technik) realisiert werden sollen, muss neu gerechnet werden, um ökologisch und ökonomisch zukunftsfähig zu sein. Doch nicht nur die Gesetzgebung hat sich weiterentwickelt, auch die Technik hat neues zu bieten; z.B. durch effizientere Biomasse-Kesselsysteme.
KWK-Biomasseanlagen
Von Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) spricht man, wenn zusätzlich zum Strom auch die bei der Erzeugung anfallende Wärme genutzt wird. Durch diese "Doppelanwendung" erfolgt eine effiziente Ausnutzung des Brennstoffs, so dass mit dieser Technik sehr viel höhere Wirkungsgrade erzielt werden, als bei der getrennten Erzeugung von Strom oder Wärme. Während rein stromerzeugende Biomasseanlagen Wirkungsgrade zwischen 18 % und 28 % haben, kommt man mit der Technik der Kraft-Wärme-Kopplung auf einen Wirkungsgrad von 80 % - 90 %. D.h. durch Nutzung der KWK-Technik wird aus der gleichen Menge Brennstoff viel mehr Energie gewonnen als bei reinen Stromerzeugungsanlagen (sog. Kraftwerken).
Konventionelle Kraftwerke erzeugen Dampf, der über eine Turbine und einen Generator in Strom umgewandelt wird. Dies funktioniert aber nur bis zu einem bestimmten unteren Temperaturniveau, deshalb wird der Rest der anfallenden Wärme (ca. 75 %) ungenutzt in die Umwelt geblasen. Mit der KWK-Technik wird der erzeugte Dampf ebenfalls über eine Turbine und einen Generator in Strom umgewandelt. Jedoch entnimmt eine "intelligente" Turbine nur die benötigte Wärme, der Rest wird verstromt. Wird ein festes Verhältnis von Strom und Wärme benötigt, nutzt man eine Gegendruckturbine, soll das Verhältnis von Strom und Wärme variabel sein, z.B. wenn während der Produktion Strom und Wärme und am Wochenende nur Strom benötigt wird, nutzt man eine Entnahme-Kondensations-Turbine.
Das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung kann mit jedem Brennstoff zugänglich gemacht werden, mit fossilen ebenso wie mit erneuerbaren Energieträgern.
Für Biomasseanlagen, die auf Feuerungssystemen basieren, bietet sich diese Technik besonders an; denn bei der Verbrennung von festen Biomassen entsteht zu 60 - 75 % Wärme, die als Wärme oder Dampf zur Verfügung steht.
Potential zur industriellen Nutzung von KWK
In Deutschland besteht ein hohes noch nicht realisiertes Energieeinsparpotential durch die Nutzung der KWK-Technik. Denn in stromintensiven Unternehmen betragen die Stromkosten über 15 % der Bruttowertschöpfung; und trotzdem erzeugen erst 20 % der deutschen Industrieunternehmen heute ihren Strom selbst.
Das KWK-Gesetz und das EEG zielen deshalb darauf ab, den Ausbau von KWK-Anlagen sowie den Einsatz erneuerbarer Energieträger zu fördern.
Durch die veränderten Rahmenbedingungen des neuen EEG, das zum 01.01.2012 in Kraft getreten ist und effizientere Technologien, die im Bereich der KWK heute zur Verfügung stehen, lassen sich mit der KWK-Technologie überall dort Potentiale zur Eigenerzeugung von Strom und Wärme erkennen, wo kleinere Brennstoffressourcen und Anlagengrößen (1 - 3 MWel, 5 - 15 MWth) zur Verfügung stehen und ein hoher Wärme-/Heizbedarf besteht.
Wie wirtschaftlich ist KWK?
Für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung einer KWK-Anlage gilt normalerweise die Regel, je höher der Stromverbrauch eines Unternehmens ist, desto eher lohnt sich einer günstige Eigenerzeugung mit Strom.
Bei Biomassen oder biogenen Abfällen, die als Brennstoff genutzt werden können spielt diese Kennzahl nur eingeschränkt eine Rolle, da der erzeugte Strom in der Regel in das öffentliche Netz eingespeist und nach EEG vergütet wird. Fallen für die Entsorgung dieser Biobrennstoffe zudem noch Kosten z.B. für die Deponierung an sind die absoluten Einsparpotentiale zu bewerten.
Die Nutzung von biogenen Reststoffen und Abfällen ist für die Kommunen interessant, die über ein großes Potential an Landschaftspflegeschnitt verfügen und für Industrieunternehmen die über Bio-Reststoffe (z.B. Kerne, Schalen, Stiele, Staub, Trester, Treber, Späne) verfügen und an einer Senkung ihrer Energiekosten interessiert sind.
Die Vergütung nach dem neuen EEG
Mit dem neuen EEG (Erneuerbare Energien Gesetz) wurde ein Vergütungssystem mit vier Anlagenkategorien entwickelt, welches die Flexibilität für Anlagenbetreiber erhöht. Insbesondere weil Brennstoffe nun je nach Einsatzstoffvergütungsklasse unterschiedlich gefördert und können grundsätzlich auch gemischt verstromt werden können. Je nach Brennstoff ergeben sich hierdurch Einnahmenunterschiede, die zu einer deutlichen Verkürzung der Armortisationszeit einer Biomasse-KWK beitragen. Im u.a. Beispiel beträgt der Einnahmenunterschied aus dem Stromverkauf für den Anlagenbetreiber allein durch unterschiedliche Brennstoffe ca. 800.000 €/Jahr, nicht berücksichtigt sind dabei Einnahmen aus dem Wärmeverkauf an Fernwärmenetze.
Die Nutzung der KWK-Technologie ist dabei eine notwendige Bedingung, um eine Einspeisevergütung zu erhalten. Dabei gilt, der Anspruch auf Vergütung nach dem EEG besteht nur, wenn der Strom im Jahr der Inbetriebnahme und dem darauffolgenden zu mindestens 25 % und in den weiteren Jahren zu mindestens 60 % in Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) erzeugt wird. Die genutzte Wärme muss darüber hinaus fossile Energieträger ersetzen und im Sinne der Positivliste1 des EEG genutzt werden.
Für Heizkraftwerke mit Entnahmekondensationsturbinen oder mit saisonal schwankendem Verbrauch wird es dadurch schwieriger EEG-Vergütungen zu erhalten. Ist kein regelmäßiger Nutzer der Abwärme finden, bietet sich die Möglichkeit, mobile Latentwärmespeicher einzusetzen. In wärmeisolierten Containern wird überschüssige Wärme des Biomasseheizkraftwerkes abgefüllt und per LKW an örtliche Wärmeabnehmer wie z.B. Schwimmbäder, Sportanlagen, Schulen, Krankenhäuser, Verwaltungsgebäude transportiert. Etwa 2,5 MWh Energie können so gespeichert werden.
Wird die 60 % Regelung nicht erfüllt, kann der Strom “direkt vermarktet”, d.h. zum Marktpreis verkauft werden. Der Anlagenbetreiber kann dann vom Netzbetreiber alternativ eine sogenannte Marktprämie erhalten. Sie soll die Differenz zwischen Einspeisevergütung und tatsächlich an der Strombörse vorhandenen Durchschnittspreis decken. Nutzt der Anlagenbetreiber die Möglichkeit der Marktprämie, kann er zusätzlich von der Flexibilitätsprämie profitieren.
Biomasse-KWK-Anlagen können Wärme, als Raumwärme, Warmwasser oder Prozesswärme (Dampf) bis 250°C erzeugen Dieser Temperaturbereich deckt einen Großteil des industriellen Bedarfs ab. Fallen in den Industriebranchen zudem biogene Produktionsreststoffe an, die als Brennstoff genutzt werden können, amortisiert sich eine Biomasse-KWK-Anlage sehr schnell. "Eine unabhängige Eigenversorgung mit Strom und Wärme bietet sich z.B. an für Nahrungsmittelhersteller, das Textil- und Bekleidungsgewerbe, die Tabakverarbeitung, das Holzgewerbe oder das Papiergewerbe", sagt Axel Lambion Geschäftsführer der Lambion Energy Solutions GmbH."Hier verfügen wir über Erfahrungen mit 100 verschiedenen Brennstoffen und Brennstoffmischungen."
Professionelle Großkraftwerkstechnik setzt neue Maßstäbe
Welche Technik am wirtschaftlichsten ist, entscheidet maßgeblich der Brennstoff und seine Eigenschaften. Trockene Brennstoffe sind am besten in einer Biomasseanlage mit Feuerungstechnologie aufgehoben. Neben einem hohen Wirkungsgrad sind diese Anlagen seit Jahrzehnten über den Laborstatus hinaus, wurden stetig weiterentwickelt und verfügen so über eine hohe Verfügbarkeit und Betriebssicherheit.
Traditionell kommen bei der Energieerzeugung aus Biomassefestbrennstoffen in dieser Größenordnung Rauchrohrkessel zum Einsatz. Mit ihnen ist es möglich, Dampfdrücke bis 30 bar zu realisieren. Durch die Nutzung von Biomasse-Wasserrohrkesseln hingegen können Dampfdrücke von bis zu 60 bar umgesetzt werden. "Durch die Erhöhung des Druckverhältnisses von benötigtem Druck zu erzeugtem Druck steigt die erzeugte Strommenge bei gleichem Brennstoffeinsatz", so Axel Lambion. Deshalb hat Lambion diese Großkraftwerkstechnik in den Leistungsbereich 5 - 15 MWth adaptiert.
