biogas im wandel - · pdf filekeymer-ag 5b-bg_08-5 modellkalkulation(2) fermenternutzvolumen...
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Keym er-AG 5b-BG_08-1
Biogas im Wandel17. Jahrestagung des Fachverbandes Biogas e. V.
Keym er-AG 5b-BG_08-2
Bei 300 kW ~30.000
�32
�
/kW
20
�/kW
22 �
/kW
13
�
/kW
0
20
40
60
80
100
120
1. Monat 2. Monat 3. Monat 4. Monat 5. Monat
[
�� � �
el]
I nbet riebnahme - Anfahrphase
Wer im Monat weniger als 100
� �
el erlöst1), ist im AnfahrbetriebThese:
Anlage aAnlage bAnlage c
Quelle: Röhling I., LfL-ILB, 2008
1) Zukauf der Prozessenergieel.
Keym er-AG 5b-BG_08-3
I nbet riebnahme - Anfahrphase
Dauert der Anfahrbetrieb länger als 5 Monate, sollte man sich professionelle Hilfe holen
Wer im Monat weniger als 100
� �
el erlöst, ist im AnfahrbetriebThese:
Keym er-AG 5b-BG_08-4
Modellkalkulat ion(1)
Gasertrag m³N
Masse TM oTM Methan
Rindergülle (+Futterreste) 2.400 t 8,5% 85% 350 25,3 55,0%
Maissilage körnerreich 4.496 t 33,0% 96% 630 199,0 52,5%
Getreide (Futterware) 365 t 87,0% 98% 750 637,7 52,4%
Bruttoenergieerzeugung:
Energiegehalt Substrat kWh/m³ kWh/Jahr
erzeugte thermische Energie 44 % kWh/Jahr
kWh/Jahr
Verwendbare thermische Energie kWh/Jahr
erzeugte elektrische Energie: ∅ Volllastbetrieb 7.498 Std/Jahr kWh/Jahr
Gas-BHKW ∅ Wirkungsgrad el 36,00 % notw. BHKW-Leistung:
abzüglich Transformationsverluste 1,0% kWh/Jahr
Prozessenergie el 7,0% kWh/Jahr
Eingespeiste elektrische Energie kWh/Jahr
Einnahmen 2007 Jahr der Inbetriebnahme: 2005
Stromverkauf Grundvergütung ∅ 10,68 Ct/kWhel
�� �� ��
NawaRo-Bonus x 6,00 Ct/kWhel
�� �� �� 133.615
KWK-Bonus Stromkennzahl 0,86
�� �� ��
Wärmeverkauf kWh á
�� �� ��
Wärmenutzung kWh á
�� �� ��
Summe Erlöse
�� � � 381.670
2.226.917
2.249.411
-525.000
237.886
5.094
3.000
2.076
1.187.902
300 kW
6.248.365
2.749.280
-22.494
0
2.224.280
250.000 1,20 Ct/kWh (Erlös abzgl. Kosten)
abzüglich thermische Prozeßenergie
der Stromerzeugung
4,50 Ct/kWh
Wirtschaftsjahr
46.135
l/kg oTM mN³/t FM
5,26
Praxis-Wirkungsgradtherm
Keym er-AG 5b-BG_08-5
Modellkalkulat ion(2)Fermenternutzvolumen 2.300 m³
Raumbelastung 2,27 kg oTM/(m³*d)
Bau und Technik
�
712.541 766.712 820.883
BHKW
�
187.459 208.288 229.117
davon
Gas-Otto-Motor (GOM) 300 kWel 135
�� � �
el
�
40.465 40.465 40.465
Gesamtinvestition
�
900.000 975.000 1.050.000
Geschätzte Jahreskosten
75 % (Anteil) 20,0 Jahre
��� � �� 26.720 28.752 30.783
25 % (Anteil) 10,0 Jahre
��� � �� 17.814 19.168 20.522
10,0 Jahre��� � �� 14.699 16.782 18.865
10,0 Jahre ��� � �� 4.047 4.047 4.047
Ø Zinsen 4,50 %
��� � �� 24.189 26.204 28.220
Versicherung 0,8 %
��� � �� 7.200 7.800 8.400
Pacht Betriebsgrundstück
��� � �� 3.000 3.000 3.000
Reparaturen/Wartung: 1,0 %
��� � �� 5.344 5.750 6.157
5,0 %
��� � �� 8.907 9.584 10.261
1,20 Ct/kWhel
��� � �� 26.993 26.993 26.993
Lohnkosten 1.200 15,00�� � ��� � �� 18.000 18.000 18.000
elektrische Prozessenergie Zukaufspreis 13,00 Ct/kWh kWh/Jahr
��� � �� 20.470 20.470 20.470
Gesamtsumme Jahreskosten Biogasanlage
�� � �� 177.382 186.549 195.717NawaRo-Kosten frei Anlage Maissilage 4.496 t á 26,00
�� �� Ø
��� � ��
Getreide (Futterware) 365 t á 120,00
�� �� Ø
��� � ��
Gülle-Kosten 2.400 t à 1,50
�� �� Ø
��� � ��
Substratkosten abzügl. Erlöse
Gewinnerwartung
�� � �� 40.000 30.833 21.665
BHKW-Vollwartungsvertrag
157.459
Technik
Abschreibung: Bau/ langlebige Güter
Technik
Bau
�� � �
el
Gas-Otto-Motor
notw.
3.250 3.500
kostenAnschaffungs-
3.000Investition
300 kW Leistung Leistunginstallierte
164.288
116.888
43.800
3.600
Std./Jahr
BHKW mit Wartungsvertrag
3.000
Keym er-AG 5b-BG_08-6
- für die Modellanlage mit 3.000
�� � �
el Anschaffungskosten -- Steigerung ausgewählter Parameter um 10 Prozent -
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
Gew
innä
nder
ung
[
���
� �
Sensit ivitätsanalyse
TM-E
rtrag
SM
57%
Gasau
sbeu
te
76%
Met
hang
ehalt
76%
Wirk
ungs
grad
76%
Proze
ssen
ergie
beda
rf
-5%
Zinsän
deru
ng
-7%BHKW
-War
tung
-7%
Lohn
koste
n-5%
Strom
preis
-5%
NawaR
o-Kos
ten
-40%
Keym er-AG 5b-BG_08-7
Gasertrag Masse TM oTM CH4
Rindergülle (mit Futterresten) 2.400 t 8,5% 85% 350 25,3 55%Maissilage körnerreich 4.496 t 33,0% 96% 630 199,0 53%Getreide (Futterware) 365t 87,0% 98% 750 637,7 52%
lN/kg oTM
mN³/tFM
mN³ 1.211.177
Bruttoenergieerzeugung Energiegehalt Substrat kWh/a 6.248.3655,26 kWh/m³
31,4%�
TM - 5%
Änderung des TM-Ert rags (c.p.)
Gasertrag Masse TM oTM CH4
Rindergülle (mit Futterresten) 2.400 t 8,5% 85% 350 25,3 55%Maissilage körnerreich 4.496 t 33,0% 96% 630 199,0 53%
Getreide (Futterware) 365 t 87,0% 98% 750 637,7 52%
lN/kg oTM
mN³/tFM
mN³ 1.187.902
Bruttoenergieerzeugung Energiegehalt Substrat kWh/a 6.248.3655,26 kWh/m³
Gasertragsdifferenz: ~ 3,8 %
1.143.179189,0
6.013.120
33,0%
- Modellanlage -
Gewinnminderung: 11.418
��
-29%)
Keym er-AG 5b-BG_08-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
36% 35% 34% 33% 32% 31% 30%
TM-Gehalt
[
��� ��� �� � �
Zu-
/Abs
chlä
ge
in A
bhän
gigk
eit v
om T
M-G
ehal
t
Maissilagepreis und TM-Gehalt
�
el 36%
- Gasertrag 630 l/kg oTM konstant; sonst gleiche Annahmen -
�
el 33% �
el 39%
±1% TM-Gehalt
±1,40 bis 1,70
� �� �� �
630 l/kg oTM
±1,30 bis 1,60
� �� �� �590 l/kg oTM
±1,50 bis 1,80
� �� �� �670 l/kg oTM
Keym er-AG 5b-BG_08-9
Mais-Erntelogist ik im Visier*
- Kennzahlen einer Maiserntekette -
* Strobl M., Mais-Erntelogistik im Visier – Zahlen, Daten und Fakten, Tagungsband S. 95 ff.,
Ø Masseertrag [t FM/ha] 50,0 53,4 49,544,2 52,3 51,4 48,6Ø 1. Tag 3. Tag 3. Tag 4. Tag 5. Tag 6. Tag 7. Tag
48,5Ø TM-Anteil [%] 33,9 30,3 37,732,7 28,8 34,5 39,4 36,3
Zu-/Abschläge [
� �� ��� �� � �
1,39 -4,16 7,23-0,46 -6,46 2,31 9,85 5,23
630 l/kg oTM;
el 36%
Silier- und Lagerverluste 10%
Zu-/Abschläge [
� �� � �
1,25 -3,74 6,51-0,42 -5,82 2,08 8,87 4,71
Keym er-AG 5b-BG_08-10
Eingangswiegung und TM-Best imm ung
Quelle: Strobl M., LfL-ILB, 2007
- für eine qualitätsgerechte Bezahlung -
Keym er-AG 5b-BG_08-11
Gasausbeute
Gasertrag Masse TM oTM CH4
Rindergülle (mit Futterresten) 2.400 t 8,5% 85% 350 25,3 55%Maissilage körnerreich 4.496 t 33,0% 96% 630 199,0 53%
Getreide (Futterware) 365 t 87,0% 98% 750 637,7 52%
lN/kg oTM
mN³/tFM
mN³ 1.187.902
Bruttoenergieerzeugung Energiegehalt Substrat kWh/a 6.248.3655,26 kWh/m³
- Modellanlage -
Gasertrag Masse TM oTM CH4
Rindergülle (mit Futterresten) 2.400 t 8,4% 85% 368 26,6 55%Maissilage körnerreich 4.496 t 33,0% 96% 662 208,9 53%Getreide (Futterware) 365 t 87,0% 98% 788 669,5 52%
lN/kg oTM
mN³/tFM
mN³ 1.187.902
Bruttoenergieerzeugung Energiegehalt Substrat kWh/a 6.248.3655,26 kWh/m³
Steigerung der Gasausbeute um 5 Vol%
26,6208,9669,5
25,3199,0637,7
1.247.297
6.560.783
Gewinnsteigerung: 15.164
�� �� ��
Keym er-AG 5b-BG_08-12
4
6
8
10
12
Exakte Wiegung
Mai
ssila
ge[t/
Tag
]
Datum
Ergebnisse eine Praxisanlage
„Volumenmessung“(Radlader-Schaufeln)
Datenquelle: LfL-ILT 2007
Ohne exakte Einwaage befindet sich die Anlage im Blindflug
Keym er-AG 5b-BG_08-13
�
el über die Messdauer (ca. 1 Jahr)
40,5
37,7
35,7 35,4
2.2.1. 1.
250 kW160 kW
Zündstrahl-BHKW
30
35
40
45
34,233,7
34,8
32,7
1. 1.2. 3.2.
135 kW 340 kW
Gas-BHKW
Wirk
ungs
grad
(
� el)
in %
Quelle: Aschmann V. und Kissel R., LfL-ILT, Freising, 2005
- 1,5%-6,0%
-6,9%
-0,8%
Keym er-AG 5b-BG_08-14
Einfluss des Wirkungsgrades
335.000
345.000
355.000
365.000
375.000
385.000
395.000
405.000
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Summe Ertrag Summe Aufwand
[Jahr]36,0% 35,8% 35,6% 35,5% 35,3% 36,0% 35,8% 35,6% 35,5% 35,3% [ �
el]
� �� � �� �
Generalüberholung
�
40.000
�
�
34.000
�
Keym er-AG 5b-BG_08-15
36,0% 35,8% 35,6% 35,5% 35,3%
Neues BHKW
�
el 38%; 200.000
�
38,0% 37,8% 37,6% 37,4% 37,2%
BHKW-Austausch
335.000
345.000
355.000
365.000
375.000
385.000
395.000
405.000
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Summe Ertrag Summe Aufwand
Generalüberholung
[Jahr]36,0% 35,8% 35,6% 35,5% 35,3% [ �
el]
� �� � �� ��
40.000
�
�
34.000
��
55.000 �
Restwert Alt-BHKW = Buchwert (~ 94.000
��
Keym er-AG 5b-BG_08-16
BHKW-Austausch
335.000
345.000
355.000
365.000
375.000
385.000
395.000
405.000
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Summe Ertrag Summe Aufwand
Generalüberholung
[Jahr]36,0% 35,8% 35,6% 35,5% 35,3% [ �
el]
� �� � �� ��
40.000
�
�
34.000
�
Neues BHKW
�
el 38%; 200.000
�
Kein Restwert Alt-BHKW
38,0% 37,8% 37,6% 37,4% 37,2%
�
43.300 �
Keym er-AG 5b-BG_08-17
BHKW-Ausfall
nicht angefallene BHKW-Wartung
300 kWhel x 1,20 Ct/kWhel = - 3,60
�
Einnahme - Ausfall aus Stromverkauf pro Volllaststunde
Verlust = 45,19
�� �
Pro Ausfalltag sind das rund 1.000
��
293 kWhel x 16,68 Ct/kWhel = 48,79 �
300 kWhel – 2,5%*) Prozessenergieel = 293 kWhel
*)1% Leitungs- und Transformationsverluste1,5% Eigenstrombedarf BHKW
Keym er-AG 5b-BG_08-18
St rom preis - elekt r ische Prozessenergie
Der Preis für elektrische Prozessenergie kann maximal die Mindestvergütungen erreichen
Im ungünstigsten Fall sind das derzeit
Grundvergütung: 11,50 Ct/kWhelNawaRo-Bonus: 6,00 Ct/kWhelTechnologie-Bonus: 2,00 Ct/kWhel
19,50 Ct/kWh el
Im ungünstigsten Fall sind das ab 2009 (?)
Grundvergütung: 11,67 Ct/kWhelNawaRo-Bonus: 8,00 Ct/kWhelTechnologie-Bonus: 2,00 Ct/kWhel
21,67 Ct/kWh el
Für die Beispielsanlage beträgt der max. Prozessenergiepreis
derzeit: 15,75 Ct/kWhel + 21,15% Gewinnminderung 4.330
� � � � � �
ab 2009: 17,75 Ct/kWhel + 36,52% Gewinnminderung 7.479
�
Keym er-AG 5b-BG_08-19
Entwicklung der Ø-Deckungsbeit räge
Datenquelle: Goldhofer H., LfL-ILB 2007
-100
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1.000
1.100
Qualitätsweizen Körnermais Wintergerste Triticale Winterraps(Konsum)
70 113
- 68- 367
Ernte 2005[
�� � � �
*) Aug. bis Okt.; mittlere Standortbedingungen
9641.069
564 630544
Ernte 2007 *)
Biogas-Mais ca. 150
�� � �
(~1,50
� � �
257189
61
245
55
Ernte 2006
Biogas-Mais ca. 680
�� � �
(~2,60
� � �
Keym er-AG 5b-BG_08-20
Bereitstellungskosten frei Ferm enter
2007
23,50
� ��
8,50
� ��32,00
���
175,00
� ��
5,00
� ��
180,00
���
2006
Maissilage (Gärrestrücknahme)
Ernte,Transport, VerlusteZukaufspreis ab Feld (netto) 14,00
� ��
8,50
� ��
Summe 22,50
���
Getreide
Lagerung, Transport, VerlusteZukaufspreis (netto) 95,00
� ��5,00
� ��Summe 100,00
���
Ø BKosten 2007~2/3 aus Ernte 2006~1/3 aus Ernte 2007
~26,00
���
~120,00
���
Keym er-AG 5b-BG_08-21
Gewinnerwartung (2007)
Gewinn 40.000
�
Rohstoffkosten 164.288
�
Anschaffungskosten 900.000
�
Summe 341.670
�
Festkosten BG-Anlage 90.468
�
AufwandVariable Kosten BG-Anlage 86. 913
�
Wärmeverkauf/-nutzung 5.076
�
Summe 381.670
�
Gärrest (Erlös – Kosten) -Ertrag
Stromverkauf 376.594 �
Keym er-AG 5b-BG_08-22
Gewinnerwartung (2008)
Gewinnänderung - 48.874
�
Bereitstellung Rohstoff 82
�
/t TM+ 24
���
106
��� � �
Gewinn - 8.874
�
Rohstoffkosten 213.326
�
Anschaffungskosten 900.000
�
Summe 390.544
�
Festkosten BG-Anlage 90.468
�
AufwandVariable Kosten BG-Anlage 86. 913
�
Wärmeverkauf/-nutzung 5.076
�
Summe 381.670
�
Gärrest (Erlös – Kosten) -Ertrag
Stromverkauf 376.594 �
Keym er-AG 5b-BG_08-23
Gewinnschwelle
(Strom-) Erlöse aus dem Substrat
> Bereitstellungskosten Substrat
- variable Kosten Biogasanlage- feste Kosten der Biogasanlage
Keym er-AG 5b-BG_08-24
GewinnschwelleMax. Substratkosten frei Fermenter
(Betriebskosten 4 Ct/kWhel; feste Kosten 4,5 Ct /kWhel;
�
el 36%, 16,50 Ct/kWhel)
Grünr
ogge
nsil.
Abgeb
l. (30
% T
M)
23,00
25,30
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
Kleegr
. 2./3
. Sch
nitt
(35%
TM)
Kleegr
. 1.S
chitt
(35%
TM)
Land
sb.G
emen
ge
(35%
TM)
Weid
elgra
ssila
ge
(35%
TM)
25,10 26,20 26,30 26,30
27,60 28,90 29,00 29,00
Grass
il. 3.
/4.S
chn.
(35%
TM)
Ø Gra
ssila
ge
(35%
TM)
Mais
silag
e
(33%
TM)
GPS Get
reide
(40%
TM)
27,60 28,40 28,60 29,30
30,40 31,20 31,50 32,30
Getre
ide-K
örne
r
(87%
TM)
88,50
97,40[
��� � � �
32 � ��
180 � ��
Keym er-AG 5b-BG_08-25
Mögliche Anpassungsreakt ionen
1. Verzicht auf Getreide
2. Substitution von Getreide durch Maissilage - wenn die Anlagentechnik es zulässt!
Kurzfristig
Keym er-AG 5b-BG_08-26
Gewinnerwartung (2008)
Gewinnänderung 28. 266
�
Substitution von Getreide durch Maissilage (1.170 t FM)
Gewinn 19.392
�
Rohstoffkosten 184.896
�
Anschaffungskosten 900.000
�
Summe 362.278
�
Festkosten BG-Anlage 90.468
�
AufwandVariable Kosten BG-Anlage 86. 913
�
Wärmeverkauf/-nutzung 5.076
�
Summe 381.670
�
Gärrest (Erlös – Kosten) -Ertrag
Stromverkauf 376.594 �
Keym er-AG 5b-BG_08-27
Mögliche Anpassungsreakt ionen
1. Verzicht auf Getreide
2. Substitution von Getreide durch Maissilage
- Anlagentechnik ?
- wenn die Anlagentechnik es zulässt!
1. Substitution von Maissilage durch Grassilage
Kurzfristig
Mittelfristig
Keym er-AG 5b-BG_08-28
Gewinnerwartung (2008)
Gewinnänderung 1.489
�
Substitution von 1.000 t Maissilage durch 1.017 t Grassilage (30
� � � ��
Gewinn 20.881
�
Rohstoffkosten 183.407
�
Anschaffungskosten 900.000
�
Summe 360. 789
�
Festkosten BG-Anlage 90.468
�
AufwandVariable Kosten BG-Anlage 86. 913
�
Wärmeverkauf/-nutzung 5.076
�
Summe 381.670
�
Gärrest (Erlös – Kosten) -Ertrag
Stromverkauf 376.594 �
Keym er-AG 5b-BG_08-29
Steigerung der Raum belastung
(Strom-) Erlöse aus dem Substrat
Die Steigerung der Raumbelastung ist aus ökonomischer Sicht sinnvoll, wenn
- variable Kosten Biogasanlage
> Bereitstellungskosten Substrat
Keym er-AG 5b-BG_08-30
Produkt ionsschwelleMax. Substratkosten frei Fermenter
(Betriebskosten 4 Ct/kWhel;
�
el 36%, 16,50 Ct/kWhel)
Grünr
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100,0
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160,0
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35,90 39,20 41,00 41,10 41,20 43,20 44,40 44,70 45,90
138,30
39,50 43,10 45,10 45,20 45,30 47,50 48,80 49,20 50,50
152,10
32 � ��
180 � ��
30
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Keym er-AG 5b-BG_08-31
Steigerung der Raum belastung
Volllastbetrieb 7.500 Std.
Verweilzeit 104 Tage
Raumbelastung 2,33 kg
8.267 Std.
96 Tage
2,57 kg
5.116 tMaissilage 4.666 t
Gasertrag Masse TM oTM CH4
Rindergülle (mit Futterresten) 2.400 t 8,5% 85% 350 25,3 55%Maissilage körnerreich 4.666 t 33,0% 96% 630 199,0 53%
Grassilage (3./4. Schnitt) 1.017 t 35,0% 88% 610 186,6 55%
lN/kg oTM
mN³/tFM
mN³ 1.178.937
Bruttoenergieerzeugung Energiegehalt Substrat kWh/a 6.248.3655,26 kWh/m³
+ 10 %
- Modellanlage -
Keym er-AG 5b-BG_08-32
Gewinnerwartung (2008)
Gewinnänderung 11.262
�
Raumbelastung: 2,33+ 10%
2,57 kg oTM/(m³*d)
Gewinn 32.143
�
Rohstoffkosten 203.250
�
Anschaffungskosten 900.000
�
Summe 385. 500
�
Festkosten BG-Anlage 90.468
�
AufwandVariable Kosten BG-Anlage 91. 781
�
Wärmeverkauf/-nutzung 5.076
�
Summe 417.643
�
Gärrest (Erlös – Kosten) -Ertrag
Stromverkauf 412.567 �