Biomassebasiertes Wärmenetz Breitungen · Zusammenfassung Biomassebasiertes Wärmenetz Breitungen Zusammenfassung Die Biogasanlage Breitungen I soll 2012 erneuert und optimiert werden

Biomassebasiertes Wärmenetz

Breitungen

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Jena, den 04. November 2011

Zusammenfassung

Biomassebasiertes Wärmenetz Breitungen

Zusammenfassung

Die Biogasanlage Breitungen I soll 2012 erneuert und optimiert werden. Dabei ist auch geplant die

Anlagenleistung zu erhöhen und das bestehende Zündstrahl-BHKW aus dem Jahr 2001 durch ein

bzw. zwei neue BHKWs zu ersetzen. Da die Biogasanlagen Breitungen I und II in unmittelbarer

räumlicher Nähe zueinander stehen und die Fermenterheizung beider Anlagen untereinander

verbunden ist, könnte dieses/diese BHKW auch in der Nähe potenzieller Wärmeabnehmer

errichtet werden. Dazu wurden im Rahmen dieser Machbarkeitsstudie insgesamt drei Standorte

näher untersucht.

Am Standort des Kulturhauses könnten vier kommunale Wärmeabnehmer über ein Wärmenetz

versorgt werden. Auf Grund der vergütungsseitigen Vorgaben im EEG (Mindestwärmenutzung

60 %) könnte hier nur ein BHKW mit einer installierten elektrischen Leistung von 40 kW betrieben

werden. Sowohl im Bezug zum Bauaufwand (1.350 m Biogasleitung mit Querung Fluss Werra), als

auch im Bezug der erzielbaren Wärmegestehungspreise ist dieser Standort nicht zu empfehlen. Die

anderen beiden Standorte im Industrie- und Gewerbegebiet Nord der Gemeinde Breitungen

erzielen im Vergleich zu einem Vergleichskessel auf Erdgasbasis ähnliche geringe

Wärmegestehungspreise. Hier könnten insgesamt elf Wärmeabnehmer an ein Wärmenetz

angeschlossen werden. Auch ein Ausbau des seit Ende 2009 bereits bestehenden Wärmenetzes zur

Versorgung von drei Unternehmen im Industrie- und Gewerbegebiet Nord ist technisch möglich.

Auch in diesem Szenario liegen die Wärmegestehungspreise deutlich unter denen eines

Vergleichskessels auf Erdgasbasis.

Die Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen wurden in Anlehnung an die VDI 2067 durchgeführt. Es

wurden für die drei Szenarien bzgl. Standort Satelliten-BHKW jeweils zwölf unterschiedliche

Varianten bzgl. der Förderung von Wärme- und Biogasleitungen (0 %, 35 % und 65 %), der Art der

Wärmeversorgung (Grund- und Vollversorgung) und der EEG-Vergütung (Einsatzstoffen)

untersucht. Bei dem Szenario Ausbau bestehendes Wärmenetz wurden vier unterschiedliche

Varianten bzgl. Förderung Wärme- und Biogasleitungen (0 % und 35 %) und der Art der

Wärmeversorgung (Grund- und Vollversorgung) untersucht. Zum Vergleich wurde der

Wärmegestehungspreis bei einem Erdgaskessel mit 85 kW thermischer Leistung berechnet. Die

geringsten Wärmegestehungspreise mit unter 1 ct/kWh (Grundversorgung) bzw. unter 2 ct/kWh

(Vollversorgung) ergeben sich bei den Szenarien Satelliten-BHKW Gewerbegebiet und Ausbau

bestehendes Wärmenetz

Für das Biomassebasierte Wärmenetz Breitungen wird ein Ausbau des bestehenden Wärmenetzes

und im zweiten Schritt eine Errichtung eines Satelliten-BHKWs im Gewerbegebiet empfohlen.

Inhaltsverzeichnis


I

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis ................................................................................................................................... III

Tabellenverzeichnis .......................................................................................................................................... V

Abkürzungsverzeichnis ................................................................................................................................. VII

1 Einleitung und Ausgangssituation.................................................................................................... 1

2 Herangehensweise .............................................................................................................................. 4

3 Energetische Nutzung von Biomasse.............................................................................................. 7

3.1 Klassifizierung von Biomasse und mögliche Konversionspfade ................................. 7

3.2 Nachhaltigkeit bei der Nutzung von Bioenergie ............................................................. 8

3.3 Biogas ................................................................................................................................... 10

3.4 Blockheizkraftwerke .......................................................................................................... 17

4 Potenzielle Wärmeabnehmer .......................................................................................................... 20

4.1 Wärmebedarf Areal Kulturhaus ....................................................................................... 21

4.2 Wärmebedarf Industrie- und Gewerbegebiet Nord ..................................................... 22

5 Biogasanlagen Breitungen ............................................................................................................... 28

5.1 Biogasanlage Breitungen I ................................................................................................ 28

5.2 Biogasanlage Breitungen II ............................................................................................... 30

6 Betrachtete Szenarien und Varianten ............................................................................................ 34

6.1 Szenario Satelliten-BHKW Kulturhaus .......................................................................... 36

6.2 Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet ................................................................... 40

6.2.1 Standort FAS e. V. (Feldstraße 14) .................................................................... 41

6.2.2 Standort Bürogebäude Agrargenossenschaft.................................................... 43

6.3 Szenario Ausbau bestehendes Wärmenetz .................................................................... 45

7 Rechtliche Rahmenbedingungen .................................................................................................... 48

7.1 Immissionsschutz ............................................................................................................... 48

7.1.1 Bundes-Immissionsschutzgesetz ........................................................................ 48

7.1.2 TA Lärm ................................................................................................................. 50

7.2 Energiewirtschaftsgesetz ................................................................................................... 53

7.3 Förderprogramme .............................................................................................................. 54

7.3.1 Marktanreizprogramm ......................................................................................... 54

7.3.2 Erneuerbare-Energien-Gesetz ............................................................................ 56

7.3.3 Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz ....................................................................... 63

7.3.4 Thüringer Landesförderprogramm Wärme- und Biogasleitungen ............... 64

Inhaltsverzeichnis


II

8 Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen nach VDI 2067 ...................................................................... 67

8.1 Grundlagen der VDI 2067 ............................................................................................... 67

8.2 Getroffene Annahmen für die VDI 2067 ...................................................................... 69

8.3 Ergebnisse der VDI 2067 ................................................................................................. 79

9 Fazit..................................................................................................................................................... 84

10 Anhang ............................................................................................................................................... 86

11 Quellenverzeichnis ........................................................................................................................... 96

12 Literaturverzeichnis ....................................................................................................................... 100

Abbildungsverzeichnis


III


Abb. 1-1 Konzept für ein Biomassebasiertes Wärmenetz Breitungen ..................................................... 2

Abb. 1-2 Lageplan Breitungen ......................................................................................................................... 3

Abb. 3-1 Übersicht der Nutzungsmöglichkeiten von Biomasse ................................................................ 7

Abb. 3-2 CO2äq-Vermeidungskosten und Vermeidungsleistung (/WBA07/) ......................................... 9

Abb. 3-3 Entwicklung der Anzahl der Biogasanlagen in Deutschland (/FVB10/) ............................. 10

Abb. 3-4 Biogaserträge verschiedener Substrate (/FNR08/) .................................................................. 11

Abb. 3-5 Anaerober Abbau organischer Substanzen (/SCHW03/) ....................................................... 12

Abb. 3-6 Stehender Fermenter für die Nassfermentation (Foto BIOBETH) ...................................... 13

Abb. 3-7 Sog. Garagenfermenter für die Trockenfermentation (Foto BIOBETH) ............................ 13

Abb. 3-8 Sog. Liegender Fermenter für die Nassfermentation (Foto BIOBETH) .............................. 13

Abb. 3-9 Allgemeiner Verfahrensablauf bei der Biogasgewinnung (/BGW06/) ................................. 14

Abb. 3-10 Verfahrensschema einer Biogasanlage mit Kofermentation (/FNR10W/) ........................ 15

Abb. 3-11 Foliendachspeicher mit Pendelstütze (Foto BIOBETH) ...................................................... 16

Abb. 3-12 Tragluftdachgasspeicher mit Stützgebläse (Foto BIOBETH) .............................................. 16

Abb. 3-13 Funktionsprinzip eines BHKWs ................................................................................................ 17

Abb. 3-14 Mögliche Schallschutzmaßnahmen an einem BHKW (/BINE09/) .................................... 18

Abb. 3-15 Satelliten-BHKW vor einer Kräutertrocknungsanlage (Foto BIOBETH) ......................... 19

Abb. 3-16 Biogas-Vorbehandlung für Verwendung im Satelliten-BHKW (FOTO BIOBETH) ...... 19

Abb. 4-1 Lageplan aller potenzieller Wärmeabnehmer ............................................................................. 20

Abb. 4-2 Lageplan potenzieller Wärmeabnehmer Areal Kulturhaus ...................................................... 21

Abb. 4-3 Lageplan potenzieller Wärmeabnehmer Industrie- und Gewerbegebiet Nord .................... 22

Abb. 4-4 FAS e. V. - Feldstraße 14 .............................................................................................................. 24

Abb. 4-5 Erdgaskessel bei FAS e. V. - Feldstraße 14 ................................................................................ 24

Abb. 4-6 FAS e. V. - Gewächshäuser........................................................................................................... 24

Abb. 4-7 Erdgaskessel bei FAS e. V .- Gewächshäuser ............................................................................ 24

Abb. 4-8 FAS e. V. - Ausbildungshalle ........................................................................................................ 25

Abb. 4-9 Erdgaskessel bei FAS e. V. - Ausbildungshalle .......................................................................... 25

Abb. 4-10 Lüftungsklappe bei FAS e. V. - Ausbildungshalle ................................................................... 25

Abb. 4-11 Breli GmbH ................................................................................................................................... 26

Abb. 4-12 Erdgaskessel bei Breli GmbH - Gewerbebetrieb .................................................................... 26

Abb. 4-13 Endter Engineering GmbH ........................................................................................................ 27



IV

Abb. 5-1 Lageplan der Biogasanlagen Breitungen I und II ...................................................................... 28

Abb. 5-2 Biogasanlage Breitungen I (/TLL11/) ........................................................................................ 29

Abb. 5-3 Biogasanlage Breitungen II ........................................................................................................... 31

Abb. 5-4 Separation des Gärrestes bei der Biogasanlage Breitungen II ................................................. 31

Abb. 5-5 BHKW (537 kWelektr./600 kWtherm) an der Biogasanlage Breitungen II ................................. 31

Abb. 5-6 Bestehendes Wärmenetz der Biogasanlage Breitungen II ........................................................ 32

Abb. 6-1 Jahresdauerlinie & Kesseldimensionierung Szenario Satelliten-BHKW Kulturhaus mit

Erdgaskessel .................................................................................................................................. 37

Abb. 6-2 Lageplan Szenario Satelliten-BHKW Kulturhaus...................................................................... 38

Abb. 6-3 Mögliche Verlegung Biogasleitung entlang Fahrradweg .......................................................... 39

Abb. 6-4 Möglicher Ort der Querung Biogasleitung - Fluss Werra ........................................................ 39

Abb. 6-5 Lageplan Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet - Standort FAS e. V. Feldstr. 14 ..... 41

Abb. 6-6 Möglicher Kreuzungspunkt Biogasleitung - Bundesstraße 19 ................................................ 42

Abb. 6-7 Jahresdauerlinie & Kesseldimensionierung Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet -

Standort FAS e. V. Feldstraße 14 mit Erdgaskessel ................................................................ 42

Abb. 6-8 Lageplan Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet - Standort Büro Agrargenoss. ......... 43

Abb. 6-9 Platz Satelliten-BHKW Gewerbegebiet - Standort Bürogebäude Agrargenossenschaft..... 44

Abb. 6-10 Jahresdauerlinie & Kesseldimensionierung Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet -

Standort Bürogebäude Agrargenossenschaft (mit Erdgaskessel).......................................... 44

Abb. 6-11 Jahresdauerlinie & Kesseldimensionierung Szenario Ausbau bestehendes Wärmenetz ... 45

Abb. 6-12 Lageplan Szenario Ausbau bestehendes Wärmenetz .............................................................. 46

Abb. 6-13 Bereits an das bestehende Wärmenetz angeschlossene Tankstelle....................................... 47

Abb. 7-1 Beispiel für ein BHKW im Container (Foto BIOBETH)........................................................ 52

Abb. 7-2 Vergütungen für Biomasseanlagen nach EEG 2012 ................................................................ 56

Abb. 8-1 Wärmegestehungspreise ohne Förderung, mit Vollversorgung und ESK I ......................... 82

Tabellenverzeichnis


V

Tabellenverzeichnis

Tab. 2-1 Bisheriger Werdegang Biomassebasiertes Wärmenetz Breitungen............................................ 4

Tab. 4-1 Wärmebedarf aller potenzieller Wärmeabnehmer in Breitungen ............................................ 20

Tab. 4-2 Wärmebedarf potenzieller Wärmeabnehmer Areal Kulturhaus .............................................. 21

Tab. 4-3 Wärmebedarf potenzieller Wärmeabnehmer im Industrie- und Gewerbegebiet Nord ....... 23

Tab. 5-1 Anlagenstammdaten von der Biogasanlage Breitungen I nach /50H11/ .............................. 29

Tab. 5-2 Anlagenstammdaten von der Biogasanlage Breitungen II nach /50H11/ ............................ 32

Tab. 5-3 Wärmeabnehmer des bestehenden Wärmenetzes ...................................................................... 33

Tab. 6-1 Betrachtete Szenarien und Varianten ........................................................................................... 34

Tab. 6-2 Überprüfung der Effizienzkriterien des Wärmenetzes bei verschiedenen Szenarien .......... 35

Tab. 6-3 Betrachtete Varianten Szenario Satelliten-BHKW Kulturhaus ................................................ 39

Tab. 6-4 Betrachtete Varianten Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet ......................................... 40

Tab. 6-5 Betrachtete Varianten Ausbau bestehendes Wärmenetz .......................................................... 47

Tab. 7-1 Verwaltungsvorschriften für Feuerungsanlagen ......................................................................... 48

Tab. 7-2 Immissionsrichtwerte für Lärm außerhalb von Gebäuden nach TA Lärm ........................... 51

Tab. 7-3 Förderung von Wärmeleitungen durch KfW-Förderbank (Tilgungszuschuss) .................... 55

Tab. 7-4 Positiv-/Negativliste zum KWK-Bonus im EEG ..................................................................... 57

Tab. 7-5 Beispiele aus der BiomasseV für Einsatzstoffe der Biogaserzeugung .................................... 58

Tab. 7-6 Mehrbedarf an Substraten für die Biogasanlage Breitungen I.................................................. 59

Tab. 7-7 Bemessungsleistung nach EEG 2012 für Satelliten-BHKW (Inbetriebnahme 2012) .......... 60

Tab. 7-8 Vergütungen für gasförmige Biomasseanlagen nach EEG 2009 in ct/kWh

(Inbetriebnahmejahr 2009) .......................................................................................................... 61

Tab. 7-9 Angenommene EEG-Vergütungssätze für Biomassebasiertes Wärmenetz Breitungen ..... 62

Tab. 7-10 Förderung von Wärmeleitungen nach KWKG ........................................................................ 63

Tab. 7-11 Förderung von Wärme- und Biogasleitungen durch Thüringer Landesförderprogramm 64

Tab. 7-12 Vergleich Darlehensrate bei unterschiedlichen Fördermöglichkeiten .................................. 65

Tab. 7-13 Fördermöglichkeiten für das Biomassebasierte Wärmenetz Breitungen.............................. 66

Tab. 8-1 Kostengruppen nach VDI 2067 und Beispielkostenarten ........................................................ 68

Tab. 8-2 Bestimmung Wärmegestehungspreis in Anlehnung VDI 2067 ............................................... 69

Tab. 8-3 Datengrundlage Biomassebasiertes Wärmenetz Breitungen .................................................... 70

Tab. 8-4 Investitionskosten Biomassebasiertes Wärmenetz Breitungen (ohne USt.) .......................... 71

Tab. 8-5 Investitionszuschüsse durch Thüringer Förderprogramm (ohne USt.) ................................. 72

Tabellenverzeichnis


VI

Tab. 8-6 Annahmen für den Anlagenbestandteil BHKW ........................................................................ 73

Tab. 8-7 Annahmen für die Anlagenbestandteile Biogasleitung und Gasbehandlung ......................... 74

Tab. 8-8 Annahmen für die Anlagenkomponente Wärmenetz ................................................................ 75

Tab. 8-9 Annahmen für den Vergleichskessel auf Erdgasbasis (85 kWtherm) ......................................... 76

Tab. 8-10 Strombedarf beim Biomassebasierten Wärmenetz Breitungen ............................................ 77

Tab. 8-11 Annahmen für Preise und Erlöse (ohne USt.) .......................................................................... 77

Tab. 8-12 Annahmen für die Preissteigerungsraten ................................................................................... 78

Tab. 8-13 Wärmegestehungspreis in ct/kWh (ohne USt.) für Variante Grundversorgung ................ 79

Tab. 8-14 Wärmegestehungspreis in ct/kWh (ohne USt.) für Variante Vollversorgung .................... 80

Tab. 8-15 Vergleich der Wärmegestehungspreise in ct/kWh (ohne USt.) ............................................. 81

Tab. 9-1 CO2-Einsparung gegenüber fossiler Vergleichssysteme ........................................................... 85

Tab. 10-1 Technische Parameter Anlagengruppe BHKW (ohne USt.) .................................................. 87

Tab. 10-2 Technische Parameter Anlagengruppe Wärmenetz (ohne USt.) ........................................... 88

Tab. 10-3 Technische Parameter Anlagegruppe Spitzenlastkessel auf Erdgasbasis (ohne USt.)........ 89

Tab. 10-4 Mehrbedarf an Biogassubstrat und EEG-Vergütung (ohne USt.) ........................................ 90

Tab. 10-5 Kostenübersicht Szenario Satelliten-BHKW Kulturhaus (ohne USt.) ................................. 91

Tab. 10-6 Kostenübersicht Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet - Standort FAS e. V.

Feldstraße 14 (ohne USt.) ............................................................................................................ 92

Tab. 10-7 Kostenübersicht Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet - Standort Bürogebäude

Agrargenossenschaft (ohne USt.) ............................................................................................... 93

Tab. 10-8 Kostenübersicht Szenario Ausbau Bestehendes Wärmenetz (ohne USt.) ........................... 94

Tab. 10-9 Technische Parameter & Kostenübersicht Vergleichserdgaskessel (ohne USt.) ................. 95

Abkürzungsverzeichnis


VII


a Jahr

Abb. Abbildung

AfA Absetzung für Abnutzung

ALF Amt für Landentwicklung und Flurneuordnung

BAFA Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle

BGA Biogasanlage

BHKW Blockheizkraftwerk

BImSchG Bundes-Immissionsschutz-Gesetz

BImSchV Bundes-Immissionsschutz-Verordnung

CO2 Kohlenstoffdioxid

ct Cent

EEG Erneuerbare-Energien-Gesetz

ESK Einsatzstoffvergütungsklasse

FNR Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe e. V.

FAS e. V. Förderverein für Auszubildende Schmalkalden e. V.

FvB Fachverband für Biogas e. V.

Gl. Gleichung

HH Heizhaus



VIII

HÜS Hausübergabestation

KfW Kreditanstalt für Wiederaufbau

kg Kilogramm

kW Kilowatt

kWh Kilowattstunde

KWK Kraft-Wärme-Kopplung

KWKG Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz

mTrasse Trassenmeter

MWh Megawattstunde

n. b. nicht bekannt

q Zinsfaktor

tFM Tonne Frischmasse

T Betrachtungszeitraum

Tab. Tabelle

TA Technische Anleitung

TMLFUN Thüringer Ministerium für Landwirtschaft, Forsten, Umwelt und

Naturschutz

TMWTA Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Technologie und Arbeit

USt. Umsatzsteuer

VDI Verein Deutscher Ingenieure e.V.

WGP Wärmegestehungspreis

Einleitung


1

1 Einleitung und Ausgangssituation

Die energetische Nutzung von Biomasse ist traditionell eine wichtige Größe im Energiemix des

Freistaates Thüringen. Nach Angaben des Thüringer Landesamtes für Statistik betrug im Jahr 2009

der Anteil der Biomasse am Primärenergieverbrauch Thüringens 18,6 %. Damit stellt die Biomasse

mit ca. 88 % den Hauptteil aller Erneuerbaren Energien im Freistaat Thüringen. Als Ziel für den

weiteren Ausbau wurde im Thüringer Bioenergieprogramm ein Wert von 20 % bis zum Jahre 2020

definiert. Getragen wird der gegenwärtige Anteil rohstoffseitig vor allem von Alt- und Waldholz.

Im landwirtschaftlichen Bereich nehmen Winterraps zur Kraftstoffproduktion sowie Silomais im

Biogasbereich eine dominierende Rolle ein. Auch landwirtschaftliche Reststoffe wie z. B. Stroh,

Landschaftspflegematerial sowie biogene Abfälle rücken verstärkt in den Fokus für eine

energetische Verwertung.

Für die Erreichung der genannten Klimaschutzziele nehmen die Kommunen eine Schlüsselfunktion

ein. Im Zusammenspiel mit den ansässigen land- und forstwirtschaftlichen Unternehmen kann bei

der energetischen Nutzung von Biomasse, wie z. B. bei Biogas oder Waldrestholz, neben dem

Klimaschutz auch ein Beitrag zur Erhöhung der regionalen Wertschöpfung geleistet werden und

gleichzeitig stabile und planbare Energiekosten erzielt werden.

Eine Möglichkeit für die energetische Nutzung regionaler Biomasse stellt ein sog.

Biomassebasiertes Wärmenetz dar (Abb. 1-1). Hier werden z. B. in einer Biogasanlage Substrate,

wie Rinderfestmist und Silagen, vergoren und aus dem entstehenden Biogas durch Verbrennung in

einem Motor elektrischer Strom und Wärme erzeugt. Der elektrische Strom wird in das öffentliche

Stromnetz auf Grundlage des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) eingespeist. Die erzeugte

Wärme wird zum einen für die Beheizung der Fermenter genutzt und zum anderen über ein

Wärmenetz für die Versorgung von privaten, öffentlichen und/oder gewerblichen Abnehmern

verwendet. In der Regel wird, vor allem in den Wintermonaten, ein zweiter Wärmeerzeuger, z. B.

auf Holzbasis oder Erdgasbasis, benötigt, um eine Vollversorgung der Wärmeabnehmer zu

gewährleisten. Oder die bestehenden Heizungsanlagen der Wärmeabnehmer werden für diese sog.

Spitzenlast im Winter weiter genutzt. Die vergorenen Substrate, der sogenannte Gärrest, wird als

Dünger auf die landwirtschaftlichen Flächen ausgebracht.

Durch ein Biomassebasiertes Wärmenetz wird zum einen ein Beitrag zum Klimaschutz geleistet

und bezahlbare Energie für die Wärmeabnehmer erzeugt, zum anderen wird die regionale

Wertschöpfung deutlich erhöht. Die Gemeinde versorgt sich zu einem gewissen Anteil selbst mit

Energie und macht sich dadurch ein Stück weit unabhängig vom Weltmarkt.

Einleitung


2

Abb. 1-1 Konzept für ein Biomassebasiertes Wärmenetz Breitungen

Breitungen ist eine Gemeinde im Landkreis Schmalkalden-Meiningen. Sie befindet sich an der

Werra zwischen Thüringer Wald und Rhön im sogenannten Mittleren Werratal. Mit rund 5.000

Einwohnern stellt es das größte Dorf im Werratal dar. Im nordwestlichen Teil befindet sich das

Industrie- und Gewerbegebiet Nord (Abb. 1-2). Dort betreibt u. a. die Agrargenossenschaft

Werragrund e. G. neben einer Milchviehanlage zwei Biogasanlagen (BGA Breitungen I und BGA

Breitungen II), in denen der Festmist der Milchkühe, der Hühnertrockenkot, der

Getreidereinigungsabfall und diverse Silagen vergoren werden. Der in beiden Blockheizkraftwerken

(BHKW) erzeugte Strom wird in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Die erzeugte Wärme wird

zum einen für den Eigenwärmebedarf der Fermenter verwendet und zum anderen seit Ende 2009

für die Wärmeversorgung über ein Wärmenetz von drei anliegenden Unternehmen genutzt.

Allerdings steht noch Wärmekapazität bereit, um weitere potenzielle Wärmeabnehmer im Industrie-

und Gewerbegebiet Nord anzuschließen.

Des Weiteren plant die Agrargenossenschaft Werragrund e. G. die erste Biogasanlage (BGA

Breitungen I), welche bereits 2001 in Betrieb gegangen ist, zu optimieren und zu erweitern. Das

Einleitung


3

bestehende Zündstrahl-BHKW soll durch ein Gas-Otto-Motor-BHKW mit einer höheren

elektrischen und thermischen Leistung ersetzt werden. Dabei ist es durchaus denkbar, dieses neue

BHKW als sog. Satelliten-BHKW in unmittelbarer Nähe potenzieller Wärmeabnehmer in

Breitungen zu errichten. Die Wärmeversorgung der Fermenter könnte über das BHKW der zweiten

Biogasanlage gewährleistet werden, da die Fermenterbeheizung beider Biogasanlage über eine

Wärmeleitung verbunden sind.

Entsprechend Abb. 1-2 kommen als potenzielle Standorte für ein Satelliten-BHKW das Industrie-

und Gewerbegebiet Nord und das Areal um das Kulturhaus in Frage.

Abb. 1-2 Lageplan Breitungen

Mit der durch die Bioenergieberatung Thüringen (BIOBETH) angefertigten Machbarkeitsstudie

soll der Gemeinde Breitungen eine Entscheidungsgrundlage gegeben werden, ob die Option des

Biomassebasierten Wärmenetzes Breitungen (Satelliten-BHKW oder Ausbau bestehendes

Wärmenetz) eine ökonomische und ökologische Alternative zu der bestehenden Versorgung

darstellen kann. Hinzuweisen ist an dieser Stelle, dass die vorliegende Machbarkeitsstudie eine

sorgfältige Planung nicht ersetzen kann und will.

Herangehensweise


4

2 Herangehensweise

Seit einiger Zeit besteht seitens der Agrargenossenschaft Werragrund e. G. und der Gemeinde

Breitungen die Idee, Wärme von den beiden Biogasanlagen potenziellen Wärmeabnehmern zur

Verfügung zu stellen. Ende 2009 ist schließlich von der Agrargenossenschaft mit Unterstützung

durch das Thüringer Förderprogramm für Wärme- und Biogasleitungen (vgl. Kapitel 7.3.4) ein

Wärmenetz für die Versorgung von drei benachbarten Unternehmen im Industrie- und

Gewerbegebiet Nord installiert wurden (Tab. 2-1).

Bzgl. eines Ausbau dieses Wärmenetzes oder potenzieller Standorte für ein Satelliten-BHKW mit

einem angeschlossenen Wärmenetz gab es entsprechend Tab. 2-1 bereits einige Gespräche mit

Herrn Heimrich (Bürgermeister der Gemeinde Breitungen), Herrn Dr. Schwarz

(Vorstandsvorsitzender Agrargenossenschaft Werragrund e. G.) und Herrn Spieß (Sachbearbeiter

Regenerative Energien Werraenergie GmbH).

Tab. 2-1 Bisheriger Werdegang Biomassebasiertes Wärmenetz Breitungen

Datum Vorgang

Ende 2009 Errichtung Wärmenetz von BGA Breitungen II zu drei benachbarten

Unternehmen

14.03.2011 Initialberatung bei der Agrargenossenschaft Breitungen e. G. mit Herrn

Heimrich, Herr Dr. Schwarz, Herrn Spieß und BIOBETH

13.04.2011 Beratung bei der Werraenergie GmbH bzgl. Projektführung

19.04.2011 Angebot für eine Machbarkeitsstudie durch BIOBETH an Werraenergie GmbH

27.07.2011 Werkvertrag für Machbarkeitsstudie geschlossen

04.08.2011

Abstimmung der zu betrachteten Szenarien und Varianten für

Machbarkeitsstudie mit Herrn Spieß in Rücksprache mit Herrn Heimrich und

Herrn Dr. Schwarz

29.08..2011 Datenerhebung Wärmebedarf potenzieller Wärmeabnehmer im Industrie-

und Gewerbegebiet Nord Breitungen

09.11.2011 Abgabe der Machbarkeitsstudie

Herangehensweise


5

Das Konzept des Biomassebasierten Wärmenetzes Breitungen soll dabei sowohl für das Szenario

mit einem Satelliten-BHKW (Areal Kulturhaus und an einem potenziellen Standort im Industrie-

und Gewerbegebiet Nord), als auch für das Szenario Ausbau des bestehendes Wärmenetzes (ohne

einem Satelitten-BHKW) näher untersucht werden. Weiterhin soll der Einfluss des Thüringer

Förderprogramms für Wärme und Biogasleitungen betrachtet werden. Dabei soll angenommen

werden, dass sowohl die Biogasleitungen, als auch das Wärmenetz von einer Gesellschaft betrieben

werden und in deren Eigentum liegen. Wie diese Gesellschaft aufgebaut sein könnte, ob als GmbH

bestehend aus Gemeinde und Agrarbetrieb., als Eigenbetrieb der Gemeinde Breitungen selbst oder

eines sog. Contractors, soll im Rahmen dieser Studie keine Rolle spielen. Mögliche Satelliten-

BHKWs sollen, wie auch die beiden Biogasanlagen, im Eigentum und Betrieb der

Agrargenossenschaft Werragrund e. G. sein.

Um eine Aussage für die Wirtschaftlichkeit dieses Konzeptes zu erhalten, werden im Rahmen

dieser Machbarkeitsstudie Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen basierend auf der Richtlinie des Vereins

Deutscher Ingenieure (VDI) 2067 „Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen“ durchgeführt

(/VDI07/). Dafür werden zahlreiche Daten, wie z. B. Investitionskosten, Wärmebedarf oder

Brennstoffkosten erhoben. Als Ergebnis wird für jedes Szenario und für jede Variante ein sog.

Wärmegestehungspreis feststehen. Dieser Wärmegestehungspreis gibt Auskunft über die

wirtschaftliche Vorzüglichkeit im Vergleich zu einem Wärmegestehungspreis einer fossil gefeuerten

Feuerungsanlage in einem Unternehmen. Somit kann jeder potenzieller Wärmeabnehmer in

Breitungen schließlich entscheiden, ob er sich an das Biomassebasierte Wärmenetz anschließen

lassen möchte (Kapitel 8).

Als erstes wird eine Wärmebedarfsermittlung aller potenziellen Wärmeabnehmer durchgeführt.

Dabei wird bei dem Areal Kulturhaus auf Daten von der Gemeindeverwaltung zurückgegriffen. Bei

den potenziellen Wärmeabnehmern im Industrie- und Gewerbegebiet Nord wird das Interesse bzgl.

eines Anschlusses an das Biomassebasierte Wärmenetz und der Wärmebedarf durch Vor-Ort-

Termine bestimmt (Kapitel 4).

Anschließend wird überprüft, welches Wärmepotenzial von den beiden Biogasanlagen bereit

gestellt werden kann (Kapitel 5).

Auf Grundlage der Wärmebedarfszahlen und des Wärmepotenzials wird mit Hilfe der Programme

RDesign und WDesign das Biomassebasierte Wärmenetz in den verschiedenen Szenarien und

Varianten berechnet. Dabei finden u. a. die Variante Vollversorgung (mit Hilfe eines

Spitzenlastkessels auf Erdgasbasis) und die Variante Grundversorgung (ausschließlich Wärme aus

dem Biogas-BHKW) Berücksichtigung. Da ein Biogas-BHKW überwiegend stromgeführt betrieben

wird, kann sich die Wärmeproduktion nicht an dem Wärmeverbrauch der potenziellen

Herangehensweise


6

Wärmeabnehmer orientieren. Das bedeutet, dass in den Sommermonaten, wenn die

Wärmeabnahme eher gering ausfällt (lediglich Warmwasserbedarf), die in den Biogas-BHKWs

erzeugte Wärme über Notkühler emittiert bzw. einer anderen Wärmenutzung, wie z. B.

Trocknungsprozessen, zugeführt werden muss. Bei der Variante Vollversorgung werden

bestehende Heizungsanlagen bei den potenziellen Wärmeabnehmern nicht mehr benötigt. Ein Teil

der in dem Biogas-BHKWs erzeugten Wärme wird für die Beheizung der Fermenter der

Biogasanlage benötigt. Ohne eine konstante Fermentertemperatur besteht die Gefahr, dass der

Vergärungsprozess zum Erliegen kommt und somit kein Biogas erzeugt werden kann. Daher kann

von folgender Rangfolge bei der Wärmeversorgung über die Biogas-BHKWs an der Biogasanlage

ausgegangen werden:

1. Fermenter der Biogasanlage

2. Externe Wärmenutzung (z. B. Wärmenetz Breitungen)

Die verbleibende Mittel- und Spitzenlast soll daher in der Variante Vollversorgung mit einem

zweiten Medium, dem Erdgas, gedeckt werden.

Die Kennzahlen der Wärmenetze in den verschiedenen Szenarien werden berechnet. Dabei sollte

vor allem der Jahreswärmeverlust unter 30 % und die Wärmebelegung über 500 kWh je

Trassenmeter liegen. Lediglich die effizienten Szenarien werden daraufhin weiter betrachtet und auf

ihre Wirtschaftlichkeit nach VDI 2067 hin überprüft (Kapitel 6).

Der Einfluss von Fördermöglichkeiten wird dabei näher untersucht, sowie auch die rechtlichen

Rahmenbedingungen berücksichtigt, wie z. B. das Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG).

Dabei soll vor allem eine Aussage getroffen werden, welche Fördermöglichkeiten für das

Wärmenetz zu empfehlen sind (Kapitel 7).

Preise für Personal, Substrate für die Biogasanlage, Preissteigerungsraten und weitere Kostenarten

werden über Preisindizes bzw. Erfahrungswerten aus anderen Projekten von BIOBETH ermittelt.

Die Tarife für den Stromverbrauch (Pumpen Wärmenetz, Biogasreinigung) und für den

Erdgasverbrauch (Spitzenlastkessel) orientieren sich an den Preisangaben der Werraenergie GmbH

(Kapitel 8).

Schließlich wird sich aus den getroffenen Annahmen und Preisen ein Wärmegestehungspreis

ergeben. Dieser wird mit dem Wärmegestehungspreis einer beispielhaften bisherigen

Wärmeversorgung verglichen und so kann eine Aussage getroffen werden, ob eine jährliche

Einsparung pro kWh Wärmeverbrauch erreicht werden kann (Kapitel 9).

Energetische Nutzung von Biomasse


7

3 Energetische Nutzung von Biomasse

3.1 Klassifizierung von Biomasse und mögliche Konversionspfade

Die energetische Nutzung von Biomasse zeichnet sich durch eine Vielfalt der

Nutzungsmöglichkeiten aus, wie Abb. 3-1 deutlich macht. So existieren Konversionsverfahren für

die Bereitstellung von elektrischer Arbeit, Wärme und Kraftstoffen aus Biomasse unterschiedlicher

Herkunft und Eigenschaften, die sich in organische Abfälle (z. B. „braune“ Tonne), land- und

forstwirtschaftliche Reststoffe (z. B. Gülle oder Waldrestholz) und nachwachsende Rohstoffe (z. B.

Mais für Biogas) einteilen lassen.

Abb. 3-1 Übersicht der Nutzungsmöglichkeiten von Biomasse



8

Die Eignung der festen, flüssigen und gasförmigen Bioenergieträger für die Energieerzeugung wird

dabei von physikalisch-mechanischen Eigenschaften, wie z. B. Schüttdichte, Größe bzw.

Stückigkeit, und den chemisch-stofflichen Eigenschaften, wie z. B. emissionsrelevante Elemente,

Heizwert und Aschegehalt, bestimmt.

Darüber hinaus spielt der möglichst effiziente Einsatz des hohen aber dennoch begrenzten

Biomassepotenzials unter Berücksichtigung ökologischer, ökonomischer und sozialer Faktoren,

subsumiert unter dem Begriff der „Nachhaltigkeit“, eine herausragende Rolle bei der

Bioenergiebereitstellung.

3.2 Nachhaltigkeit bei der Nutzung von Bioenergie

Um den Ausbau der Bioenergie weiter voran zu bringen, ist es dringend erforderlich, die Akzeptanz

für die Bioenergie zu erhöhen, denn die teilweise kontrovers geführte Diskussion zu den Themen

Teller oder Tank,

ein verstärkter Anbau von Monokulturen in der Landwirtschaft sowie die

Emissionen von Biomassefeuerungen

haben nicht nur bei den Endverbrauchern sondern auch bei den Akteuren bzw. Investoren zu

Verunsicherung geführt. Öffentlichkeitsarbeit und (Weiter-)Bildung sind neben einer Begleitung der

handelnden Akteure durch eine neutrale und qualifizierte Beratung Voraussetzung, um die

vorhandenen technischen Biomassepotenziale nutzen zu können. Das ist gerade für den Freistaat

Thüringen mit seiner gegenüber anderen Bundesländern bereits relativ hohen Bioenergienutzung

von großer Bedeutung.

Dass eine biomassebasierte Energieversorgung auch strengen Kriterien einer nachhaltigen

Energiepolitik genügt, konnte durch mehrere wissenschaftliche Arbeiten nachgewiesen werden. So

empfiehlt der wissenschaftliche Beirat für Agrarpolitik des Bundesministeriums für Ernährung,

Landwirtschaft und Verbraucherschutz in seinem Gutachten „Nutzung von Biomasse zur

Energiegewinnung“ aus dem Jahr 2007 (/WBA07/), dass von allen derzeit verfügbaren

Nutzungsformen von Bioenergie, wärmegeführte Anlagen in Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bzw.

Heizanlagen auf Basis von Holzhackschnitzeln sowie Biogas aus Gülle und Reststoffen in den



9

Mittelpunkt der deutschen Bioenergiepolitik zu stellen sind. Die Verbrennung von

Holzhackschnitzeln für die Bereitstellung von Raumwärme ist hinsichtlich der

Kohlendioxidvermeidung als auch im Hinblick auf die volkswirtschaftlichen Kosten hervorragend

dazu geeignet, die Klimaschutzziele zu erreichen, wie Abb. 3-2 verdeutlicht.

Abb. 3-2 CO2äq-Vermeidungskosten und Vermeidungsleistung (/WBA07/)

Obwohl Erdgas im Vergleich zu anderen fossilen Energieträgern relativ geringe CO2äq-Emissionen

aufweist, erreicht die Holzhackschnitzel-Heizung einen erheblichen CO2äq-Einspareffekt von fast

0,25 kg CO2äq/kWh. Positiv wirkt sich außerdem aus, dass die Produktionskosten der Wärme in der

ausgewählten Holzhackschnitzelheizung niedriger liegen, als die Bereitstellungskosten des Erdgases.

Dadurch ergeben sich im Endeffekt negative CO2äq-Vermeidungskosten, d. h. es entsteht ein sog.

CO2äq-Vermeidungsnutzen, wodurch neben der CO2äq-Vermeidung gleichzeitig, volkswirtschaftlich

gesehen, Ressourcen gespart werden.



10

3.3 Biogas

Aufgrund der Komplexität des Themenfeldes Biogas, soll dieses Kapitel lediglich einen groben

Überblick geben. Für weitergehende Informationen seien die Veröffentlichungen der Fachagentur

für Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) oder des Fachverbandes Biogas e. V. (FvB) zu nennen.

Die Energiegewinnung durch die Biogasnutzung ist seit langem bekannt. Doch erst seit Anfang der

90er Jahre ist eine nennenswerte Nutzung in derzeit fast 6.000 überwiegend landwirtschaftlichen

Anlagen in Deutschland zu beobachten. Flankiert von rechtlichen Rahmenbedingungen, wie dem

Stromeinspeisegesetz aus dem Jahr 1992 und dem Nachfolger EEG 2000, sowie dessen

Novellierungen EEG 2004 und EEG 2009, konnte entsprechend Abb. 3-3 ein massiver Zuwachs

an Biogasanlagen in Deutschland verzeichnet werden.

Abb. 3-3 Entwicklung der Anzahl der Biogasanlagen in Deutschland (/FVB10/)

Biogas ist ein Gasgemisch, das, abhängig von den Ausgangsstoffen, in der Regel aus 50 % bis 75 %

Methan, aus 25 % bis 50 % Kohlenstoffdioxid, sowie aus Wasserdampf, Ammoniak, Sauerstoff und

Schwefelwasserstoff besteht. Die bei der Biogaserzeugung eingesetzten Ausgangsprodukte heißen

Substrate, zu ihnen zählen Proteine, Fette und Kohlenhydrate. Biogas kann aus

landwirtschaftlichem Mähgut (Stroh, Gras), Gülle, organischen Abfällen und Energiepflanzen, wie

Mais oder Getreide, gewonnen werden.



11

Geeignet für eine Nutzung in einer Biogasanlage sind grundsätzlich alle Pflanzen und Pflanzenreste

mit einem niedrigen holzigen Anteil (Abb. 3-4). Diese müssen über verschiedene

Umwandlungsschritte für die Energieerzeugung nutzbar gemacht werden und erst nach einer

mechanischen Behandlung (z. B. Häckseln), einer biochemischen (z. B. Vergärung zu Biogas), einer

thermochemischen (z. B. Vergasung) oder einer physikalisch-chemischen Umwandlung (z. B.

Veresterung zu Biodiesel) steht der Sekundärenergieträger für die Erzeugung von Strom und

Wärme oder als Kraftstoff bereit.

Abb. 3-4 Biogaserträge verschiedener Substrate (/FNR08/)

Biogas kann sowohl traditionell für die lokale Stromerzeugung am Ort der Biogasanlage genutzt

oder ins örtliche Stromnetz und z. Z. nach EEG vergütet, aber auch aufbereitet und in das

Erdgasnetz eingespeist werden.

Im Folgenden wird die Biogaserzeugung mittels anaerober Fermentation (Vergärung) in einer

Biogasanlage näher erläutert.

Die feuchte Biomasse wird dabei unter definierten Temperaturen durch Bakterien zersetzt, wobei

das Biogas als Stoffwechselprodukt anfällt. Abb. 3-5 verdeutlicht den anaeroben Abbau organischer

Substanzen über die vier Stufen: Hydrolyse, Versäuerung, Acetogenese und Methanogenese.



12

Abb. 3-5 Anaerober Abbau organischer Substanzen (/SCHW03/)

In der Hydrolyse-Phase werden die häufig schwer löslichen makromolekularen Substrate durch

Enzyme in kleinere lösliche Moleküle überführt. Diese Phase erfolgt sehr langsam und ist durch

einen niedrigen pH-Wert und einen hohen Wasserstoffpartialdruck gekennzeichnet. In der

Versäuerungs-Phase (Acidogenese) entstehen geruchsintensive kurzkettige organische Säuren sowie

Alkohole und in der Gasphase entsteht H2/CO2. Von diesen Zwischenprodukten können die

Methanbakterien jedoch nur Essigsäure (langsam) und H2/CO2 (sehr schnell) zu Methan umsetzen.

Die restlichen Säuren sowie die Alkohole werden in der Acetogenen-Phase (Acetogenese) bei

niedrigem Wasserstoffpartialdruck zu Essigsäure umgewandelt. Im letzten Schritt, der

Methanogenen-Phase (Methanogenese), werden die leicht abbaubare Essigsäure sowie der

Wasserstoff von methanbildenden Bakterien zu Methan und Kohlenstoffdioxid umgesetzt. Da die

methanogenen Bakterien nach /SCHW03/ mit einer Generationszeit von etwa 30 Tagen

vergleichsweise langsam wachsen und empfindlich gegenüber Milieuänderungen sind, bestimmen

sie häufig den Wirkungsgrad und die Stabilität eines anaeroben Abbaus organischer Substanzen.

Die Temperatur hat großen Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit und die sich bildende

Bakterienkultur. Bei Biogasanlagen wird vorwiegend im mesophilen Bereich gearbeitet, d. h.

zwischen 32 °C und 42 °C, da hier das Temperaturoptimum der meisten Methanbakterien liegt.

Diese Prozessführung zeichnet sich durch Stabilität in der Faulung und geringerem Energiebedarf

aus, im Vergleich zu psychrophiler (< 25 °C) und thermophiler (50-57 °C) Prozesstemperatur. Da



13

beim anaeroben Abbauprozess kaum Wärme frei wird, ist zum Erreichen der gewünschten 37 °C

eine sog. Fermenterheizung notwendig. Diese wird in der Regel über die im BHKW erzeugte

Wärme gedeckt.

Die technischen Komponenten einer Biogasanlage sind die Einbringtechnik, der Fermenterbau, die

Fermenterheizung, die Rührtechnik, der Gasspeicher und schließlich die Gasverwertungseinheit.

Die derzeit in Deutschland betriebenen Biogasanlagen beruhen größtenteils auf dem Prinzip der

Nassfermentation. Dabei kommen sowohl stehende , als auch liegende Fermenter zum Einsatz. Die

sog. Trockenfermentation ist hingegen besonders für die Betriebe von Interesse, denen weder Gülle

noch weitere flüssige Basissubstrate zur Verfügung stehen, die jedoch über genügend stapelbare

Biomasse verfügen. In den folgenden drei Abbildungen sind unterschiedliche Bauformen von

Biogasanlagen aufgezeigt.

Abb. 3-6 Stehender Fermenter für die Nassfermentation (Foto BIOBETH)

Abb. 3-7 Sog. Garagenfermenter für die Trockenfermentation (Foto BIOBETH)

Abb. 3-8 Sog. Liegender Fermenter für die Nassfermentation (Foto BIOBETH)



14

Es gibt einen grundsätzlichen Verfahrensablauf für alle Biogasanlagen, hinsichtlich ihres

systematischen Aufbaus der vier Prozessstufen, der in Abb. 3-9 dargestellt ist.

Abb. 3-9 Allgemeiner Verfahrensablauf bei der Biogasgewinnung (/BGW06/)

In der ersten Stufe wird das Substrat bereitgestellt, gelagert, je nach Anforderungen aufbereitet und

in den Fermenter eingebracht. Als zweite Stufe folgt jeweils der eigentliche anaerobe

Vergärungsprozess im Fermenter. Die dritte Stufe beinhaltet die Gasaufbereitung und die

Gasnutzung. Quasi parallel zur dritten Stufe folgt in der vierten Stufe die Lagerung, Verwertung

und/oder Nutzung der Gärreste.

Biogasanlagen bestehen aus Vorgrube, Fermenter und Gärrestlager für die flüssigen Komponenten.

Nach Abb. 3-10 sind bei Biogasanlagen mit Kofermentation je nach Art der Substrate zusätzlich

Annahmebunker, Zerkleinerung, Störstoffabtrennung und Hygienisierung erforderlich.



15

Abb. 3-10 Verfahrensschema einer Biogasanlage mit Kofermentation (/FNR10W/)

Die Vorgrube dient der Zwischenlagerung von Gülle und Kosubstraten und dem Aufbereiten, wie

Zerkleinern, Verdünnen oder Mischen des Gärsubstrates. Der Fermenter, auch Faulbehälter bzw.

Reaktor genannt, stellt das Kernstück der Biogasanlage dar und wird aus der Vorgrube mit

Gärsubstrat beschickt. Der Bau eines Fermenters kann in verschiedenen Ausführungen erfolgen

(Stahl oder Beton, rechteckig oder zylindrisch, liegend oder stehend). Entscheidend ist, dass der

Fermenter gas- und wasserdicht, sowie lichtundurchlässig ist. Eine Rühreinrichtung sorgt für die

Homogenität des Substrates, welches je nach Ausgangsmaterial unterschiedlich stark zur

Ausbildung von Schwimm- und Sinkschichten neigt. Zusätzlich wird durch die Rührbewegung das

Entweichen des Gases aus dem Substrat unterstützt. Je nach Prozesstemperatur sollte der

Fermenter über ein geeignetes Heizsystem verfügen, um die Prozesstemperatur aufrechtzuerhalten.

Vom Reaktor gelangt das ausgefaulte Substrat in das Gärrestlager. Dieses sollte, wenn möglich, eine

Abdeckung besitzen, um zum einen Emissionen und Gerüche zu minimieren und zum anderen das

Biogas aus der Nachgärung zu nutzen. Die Größe des Gärrestlagers richtet sich nach den

erforderlichen Lagerzeiten, die sich aus den Vorgaben für eine umweltgerechte Verwertung der

Gülle in der Pflanzenproduktion ergeben (Düngeverordnung).

Für das entstehende Gas und dessen Verwertung folgen Gasspeicher, Gasreinigung und

üblicherweise ein BHKW.

Gasspeicher dienen zum Ausgleich von Schwankungen zwischen Gasproduktion und

Gasverbrauch und werden etwa auf eine Speicherkapazität von maximal 1 bis 2 Tagesproduktionen

ausgelegt. Sie müssen den Erfordernissen entsprechend gasdicht, druckfest, medien-, UV-,

temperatur- und witterungsbeständig sein. Sehr oft wird der Fermenter selbst als Gasspeicher durch



16

sog. Folienhauben (Abb. 3-11) oder Tragluftdachgasspeicher (Abb. 3-12) auf dem Reaktor genutzt.

Aber auch extern in sog. Biogasfolienspeichern bzw. Gassäcken kann das Biogas gespeichert

werden.

Abb. 3-11 Foliendachspeicher mit Pendelstütze (Foto BIOBETH)

Abb. 3-12 Tragluftdachgasspeicher mit Stützgebläse (Foto BIOBETH)

Die direkte Nutzung des gewonnenen Rohbiogases ist aufgrund verschiedener im Gas vorhandener

biogasspezifischer Inhaltsstoffe in der Regel nicht möglich. So kommt es durch den u. a. im Biogas

enthaltenen Schwefelwasserstoff und Wasserdampf zur Schwefelsäurebildung. Die Säuren greifen

die zur Verwertung des Biogases verwendeten Motoren sowie vor- und nachgeschaltete Bauteile

(z. B. Gasleitung, Abgasleitung) an. Die BHKW-Hersteller stellen Mindestanforderungen an die

Eigenschaften der eingesetzten Brenngase, diese sollten eingehalten werden, um verkürzte

Wartungsintervalle oder eine Schädigung der Motoren zu vermeiden. In Abhängigkeit der

Biogasverwertung sollte eine entsprechende Biogasaufbereitung durchgeführt werden. Weitere

Informationen zu BHKWs befinden sich im Kapitel 3.4.

Der Biogasprozess lässt sich durch die Erfassung gewisser Parameter kontrollieren und steuern.

Vor allem Temperatur, pH-Wert, Gasmenge, Methangehalt und Schwefelwasserstoffgehalt sollten

mithilfe elektronischer Messgeräte kontinuierlich erfasst, aufgezeichnet und ausgewertet werden.

Wegen der hohen Klimawirksamkeit von Methan, muss bei Biogasanlagen eine zweite

Gasverbrauchseinrichtung, z. B. Gasbrenner oder Gasfackel, zur Verfügung stehen, die im

Havariefall das Biogas verbrennen kann. Da Biogas brennbar und in Mischungen mit 6-12 % Luft

explosiv ist, gibt es die „Sicherheitsregeln für landwirtschaftliche Biogasanlagen“ (/LBG08/). Diese

und entsprechende weitere Regelwerke, wie DIN-Normen, sind zu beachten. Bei Einhaltung dieser

Vorgaben stellt der Umgang mit Biogas kein größeres Risiko als der mit Erdgas dar.



17

3.4 Blockheizkraftwerke

Unter KWK versteht man die gleichzeitige Erzeugung von Strom (Kraft) und Wärme. Wo die

gemeinsame Erzeugung von Strom und Wärme wirtschaftlich sinnvoll ist, kann durch dezentrale

KWK-Anlagen rund ein Drittel der eingesetzten Energie eingespart und die CO2-Emmission um

fast zwei Drittel gegenüber herkömmlicher Strom- und Wärmeproduktion gesenkt werden.

BHKWs sind kompakte, anschlussfertige KWK-Anlagen, die komplett montiert und einschließlich

Systemsteuerung geliefert werden. Sie bestehen aus einem Verbrennungsmotor, einem Generator

zur Stromerzeugung und Wärmetauschern zur Auskopplung der Nutzwärme. Die Funktionsweise

eines BHKWs ist in Abb. 3-13 dargestellt.

Abb. 3-13 Funktionsprinzip eines BHKWs

Alternativ zu den Verbrennungsmotoren können auch neue KWK-Technologien, wie

Dampfmotoren, Stirlingmotoren oder Brennstoffzellen betrieben werden. Diese Antriebe spielen

jedoch auf Grund ihrer im Vergleich zu den Verbrennungsmotoren relativ hohen

Investitionskosten und geringerem Wirkungsgrad für diese Machbarkeitsstudie keine weitere Rolle

und werden deswegen nicht weiter betrachtet und berücksichtigt.

Als Verbrennungsmotoren kommen Gas-Otto-Motoren, Dieselmotoren und Zündstrahlmotoren

zum Einsatz. Bei Biogas-BHKWs werden überwiegend Gas-Otto-Motoren und

Zündstrahlmotoren eingesetzt.



18

Im Wesentlichen sind bei Gasmotoren die Stickstoffoxid-Emissionswerte als kritisch zu betrachten

Lediglich bei Diesel- und Gasdieselmotoren kommen zusätzlich noch die Emissionen von Partikeln

(Ruß) und organischen (Nicht-Methan-) Kohlenwasserstoffen hinzu. Als Emissionsminderung

kommen motorische Maßnahmen (z. B. Brennraumgestaltung oder Abmagerung Brenngas/Luft-

Verhältnis) und nachgeschaltete Maßnahmen, wie Katalysatoren, in Frage.

BHKWs bis zu einer elektrischen Leistung von 1 MW werden niederspannungsseitig an das 400-V-

Netz angeschlossen. Als Stromerzeuger finden je nach Anwendungszweck, lokaler Netzverhältnisse

und Netzbetreiberanforderungen sowohl Asynchron- als auch Synchrongeneratoren Verwendung.

Durch den Verbrennungsmotor (Zündung und Drehzahl) wird der Geräuschpegel eines BHKWs

bestimmt. Möglichkeiten des Schallschutzes entsprechend Abb. 3-14 am BHKW, wie

Abgasschalldämpfer, elastische Lagerung der Motor-Generator-Einheit und des Modulrahmens,

begrenzen die Luft- und Körperschallübertragung an die Umgebung.

Abb. 3-14 Mögliche Schallschutzmaßnahmen an einem BHKW (/BINE09/)

BHKWs können daher direkt in Heizzentralen aufgestellt werden. Bei besonderen

Schallschutzanforderungen sollte der Einsatz von Schallschutzhauben bzw. Schallschutzkabinen

geprüft werden. Auf Grund der langjährigen Erfahrungen der Hersteller und der Betreiber von

BHKWs konnten viele bewährte Lösungen der Schalldämmung entwickelt werden, sodass das

Einhalten der Vorgaben in der TA Lärm gewährleistet werden kann.



19

Für den vollautomatischen Betrieb ohne Beaufsichtigung werden BHKWs mit einer

Modulsteuerung ausgelegt, welche alle erforderlichen Steuer-, Regel- und Überwachungsaufgaben

übernimmt.

Die im Verbrennungsmotor entstehende Abwärme wird an Kühlwasser, Schmieröl und Abgas

übertragen und über Wärmetauscher an das Heizungswasser abgegeben. Dabei liegen die

Kühlwasser- und Schmieröltemperaturen bei etwa 90 °C und die Abgastemperaturen im Bereich

von 400 bis 600° C. Je nach Temperaturanforderung beim Wärmenetz wird zunächst das

umlaufende Heizungswasser im Kühlwasserwärmetauscher auf etwa 80 °C vorgewärmt und im

nachgeschalteten Abgaswärmetauscher auf etwa 90 °C Vorlauftemperatur angehoben. Die

Wärmeabstrahlung des Motors sowie die Abwärme des Generators sind zusätzlich nutzbare

Wärmequellen. Wegen der relativ hohen Investitionskosten ist es vorteilhaft, wenn das BHKW

möglichst viele Betriebsstunden im Jahr läuft. Deshalb wird bei der Dimensionierung von

Heizanlagen das BHKW meistens zur Grundlastversorgung eingesetzt. Grundlast bedeutet, dass

das BHKW während des größten Teils der Heizperiode den Wärmebedarf abdeckt, jedoch an sehr

kalten Tagen ein sog. Spitzenlastkessel zur Abdeckung der Wärmelastspitzen zugeschaltet werden

muss.

Abb. 3-15 Satelliten-BHKW vor einer Kräutertrocknungsanlage (Foto BIOBETH)

Abb. 3-16 Biogas-Vorbehandlung für Verwendung im Satelliten-BHKW (FOTO BIOBETH)

Eine weitere Möglichkeit die im BHKW erzeugte Wärme optimal zu nutzen, ist das Errichten des

BHKWs in unmittelbarer Nähe potenzieller Wärmeabnehmer, auch Satelliten-BHKW genannt

(Abb. 3-15). Somit wird die Erzeugung des Biogas‘ von der Biogasverwertung räumlich getrennt.

Trassenlängen und somit Wärmeverluste in einem Wärmenetz werden verringert und es können

evtl. mehr potenzielle Wärmeabnehmer an das Wärmenetz angeschlossen werden. Ein weiterer

Vorteil eines Satelliten-BHKWs liegt in den im Vergleich zur Wärmeleitung geringeren

Investitionskosten für eine Biogasleitung inkl. einer Gasvorbehandlung entsprechend Abb. 3-16

(Entschwefelung, Trocknung und Gasverdichtung).

Potenzielle Wärmeabnehmer


20

4 Potenzielle Wärmeabnehmer

Für die überschlägige Dimensionierung des Wärmenetzes ist zunächst die Ermittlung des jährlichen

Gesamtwärmebedarfs für die beiden Standorte Kulturhaus und Industrie- und Gewerbegebiet

Nord notwendig. Das bedeutet, dass die Summe aus Wärmebedarf für Warmwasser und

Raumwärme zahlenmäßig erfasst werden muss. Eine Übersicht aller potenziellen kommunalen und

gewerblichen Wärmeabnehmer und den benötigten jährlichen Gesamtwärmebedarf zeigen Abb. 4-1

und Tab. 4-1.

Abb. 4-1 Lageplan aller potenzieller Wärmeabnehmer

Tab. 4-1 Wärmebedarf aller potenzieller Wärmeabnehmer in Breitungen

Standort Anzahl der potenziellen

Abnehmer 1 Potenzieller jährlicher Gesamtwärmebedarf 1

Areal Kulturhaus 4 205 MWh/a

Industrie- und Gewerbegebiet Nord

5 (8) 2 894 MWh/a

1) ohne die bereits an das bestehende Wärmenetz angeschlossenen drei Unternehmen (Ende 2009) 2) Förderverein für Auszubildende e. V. drei Wärmeabnahmestellen, Breli GmbH zwei Wärmeabnahmestellen



21

4.1 Wärmebedarf Areal Kulturhaus

Aus Abb. 4-2 wird ersichtlich, dass das Areal Kulturhaus durch relativ kurze Entfernungen

zwischen den potenziellen Wärmeabnehmern gekennzeichnet ist. Allerdings müsste für die

Errichtung eines Satelliten-BHKWs an diesem Standort der Fluss Werra gekreuzt werden.

Abb. 4-2 Lageplan potenzieller Wärmeabnehmer Areal Kulturhaus

Der Wärmebedarf der einzelnen potenziellen Abnehmer beim Areal Kulturhaus wurde

entsprechend Tab. 4-2 von der Gemeindeverwaltung Breitungen bereit gestellt. Dieser ist mit

205 MWH pro Jahr relativ gering.

Tab. 4-2 Wärmebedarf potenzieller Wärmeabnehmer Areal Kulturhaus

Potenzieller Wärmeabnehmer Bisherige Wärmerzeugung Jährliche Wärmebedarf

Kulturhaus Erdgas 140 MWH/a

Sanitärgebäude Strom 15 MWH/a

Objekt Salzunger Straße Erdgas 40 MWh/a

Notunterkunft Erdgas 10 MWh/a



22

4.2 Wärmebedarf Industrie- und Gewerbegebiet Nord

Für das Industrie- und Gewerbegebiet Nord wurde der Wärmebedarf im Rahmen von Vor-Ort-

Gesprächen mit den einzelnen in Frage kommenden Unternehmen von BIOBETH ermittelt.

Berücksichtigt wurden dabei nur die Unternehmen, die auch ein Interesse am Anschluss an das

Wärmenetz bekundet haben. Entsprechend Abb. 4-3 kommen somit insgesamt acht potenzielle

Wärmeabnehmer in Frage.

Abb. 4-3 Lageplan potenzieller Wärmeabnehmer Industrie- und Gewerbegebiet Nord

Zwar sind hier die Entfernungen relativ groß, dafür müsste die Werra nicht gekreuzt werden. Des

Weiteren ist der jährliche Gesamtwärmebedarf mit 894 MWH über viermal größer als beim Areal

Kulturhaus (Tab. 4-2). Hier besteht auch die Möglichkeit, dass einige potenzielle Wärmeabnehmer

durch einen Ausbau des bereits bestehenden Wärmenetzes, angeschlossen werden könnten.



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Tab. 4-3 Wärmebedarf potenzieller Wärmeabnehmer im Industrie- und Gewerbegebiet Nord

Potenzieller Wärmeabnehmer Bisherige

Wärmerzeugung

Inbetriebnahme

Heizungsanlage

Jährlicher

Wärmebedarf

Breli GmbH

Gewerbe Erdgas Dezember 2010 150 MWH/a

Wohnung Erdgas 2004/2005 20 MWH/a

Global Lightz GmbH (Büros) 1 Erdgas 1997 80 MWh/a

Endter Engineering GmbH (Büros) 2 Heizöl n. b. 221 MWh/a

FAS e. V.

Feldstraße 14 Erdgas 1992 291 MWh/a 3

Gewächshäuser Erdgas ca. 1990 30 MWh/a 3

Ausbildungshalle Erdgas ca. 1990 63 MWh/a 3

Bürogebäude Agrargenossenschaft

Werragrund e. G. n. b. n. b. 40 MWh/a 4

n. b. = nicht bekannt 1) Werkshallen werden über die Abwärme der Öfen (Global Lightz GmbH) beheizt 2) Werkshallen werden über die Abwärme der beiden Heizöl-BHKWs für die Prozesswärme (250 °C) beheizt 3) Wirkungsgrad 90 % berücksichtigt 4) Abschätzung durch BIOBETH

Vor allem die potenziellen Wärmeabnahmestellen des Fördervereins für Auszubildende

Schmalkalden e. V. (FAS e. v.) haben großes Interesse signalisiert, sich an das Biomassebasierte

Wärmenetz anschließen zu lassen. Der FAS e. V. ist eine Einrichtung zur beruflichen Vorbereitung

und Berufsausbildung junger Menschen, die besonderer Fürsorge und Unterstützung bedürfen. Die

Bildungseinrichtung verfolgt als eingetragener Verein ausschließlich gemeinnützige Zwecke und ist

seit Oktober 1991 auf diesem Gebiet tätig. Neben der Ausbildungsstätte mit Berufsvorbereitung

wird auch ein Wohnheim am Standort Feldstraße 14 betrieben. Mit derzeit etwa 250 Jugendlichen

ist es zu annähernd zwei Drittel ausgelastet. Die derzeitigen Kesselanlagen des FAS e. V. sind

bereits über 20 Jahr alt und müssten nach Aussage von Herrn Rothamel, Leiter der Einrichtung,

dringend erneuert werden. Auch sind die Kesselleistungen zu überdimensioniert. Am Standort

Feldstraße 14 (Abb. 4-4), an dem u. a. das Wohnheim, die Metallwerkstätten und eine Sporthalle



24

betrieben werden, wird von den beiden installierten Erdgaskesseln der Fa. VIESSMANN, mit einer

thermischen Leistung von jeweils 195-220 kW, derzeit nur einer genutzt (Abb. 4-5).

Abb. 4-4 FAS e. V. - Feldstraße 14

Abb. 4-5 Erdgaskessel bei FAS e. V. - Feldstraße 14

Die Gebäude am Standort Gewächshäuser und Ausbildungshalle sind von der Agrargenossenschaft

Werragrund e. G. gemietet. Auch am Standort Gewächshäuser (Abb. 4-6) wird von den zwei

Erdgaskesseln der Fa. REMKO, mit einer thermischen Leistung von jeweils 87-98 kW, derzeit nur

einer benötigt (Abb. 4-7)

Abb. 4-6 FAS e. V. - Gewächshäuser

Abb. 4-7 Erdgaskessel bei FAS e. V .- Gewächshäuser



25

Die ehemalige Tabakhalle der Agrargenossenschaft Werragrund e. G. wird im westlichen Teil als

Ausbildungshalle und im östlichen Teil als Blumenverkaufsladen von der FAS e. V. genutzt. Dabei

wird Luft, welche durch einen Erdgaskessel der Fa. REMKO erwärmt wird, über ein

Lüftungssystem in der Halle verteilt. Abb. 4-10 zeigt dabei die Regulierung der Wärme über

Lüftungsklappen. Auf Grund eines geringeren Wärmebedarfs als ursprünglich angenommen, wurde

die thermische Leistung des Erdgaskessels von ursprünglich 120 kW auf 98 kW heruntergeregelt.

Abb. 4-8 FAS e. V. - Ausbildungshalle

Abb. 4-9 Erdgaskessel bei FAS e. V. - Ausbildungshalle

Abb. 4-10 Lüftungsklappe bei FAS e. V. - Ausbildungshalle

Eine Sanierung der Gewächshäuser und der Ausbildungshalle ist in den nächsten Jahren nicht

vorgesehen, sodass der Wärmebedarf für alle drei Standorte als konstant betrachtet wird. Die FAS

e. V. gab als einziger potenzieller Wärmeabnehmer genaue Auskunft über den Erdgas- und damit



26

den Wärmebedarf (Rechnung Erdgasbezug für alle drei Standorte in 2010). Dabei wird aufgrund

des Alters ein Wirkungsgrad für die Erdgaskessel in Höhe von 90 % angenommen. Somit benötigt

die FAS e. V. insgesamt 384 MWh pro Jahr Wärme für Heizung und Warmwasser.

Die Breli GmbH (Abb. 4-11), ein Unternehmen der Metallverarbeitung, weist zwei potenzielle

Wärmeabnehmer vor. Im ersten Geschoss befindet sich eine etwa 180 Quadratmeter große

Wohnung, die über einen Erdgaskessel der Fa. VAILLANT seit Ende 2004 sowohl mit

Warmwasser als auch Heizungswärme versorgt wird. Des Weiteren wird die Heizwärme des

Gewerbebetriebes durch einen 100 kW Erdgaskessel der Fa. BUDERUS bereitgestellt (Abb. 4-12).

Das Warmwasser wird hier über einen Durchlauferhitzer erzeugt. Obwohl das Heizungssystem

beim Gewerbebetrieb erst 2010 vollständig erneuert und energetisch optimiert wurde, besteht

seitens der Breli GmbH ein Interesse am Anschluss an das Biomassebasierte Wärmenetz, wenn die

Wärmeversorgung dann kostengünstiger für das Unternehmen wäre.

Abb. 4-11 Breli GmbH

Abb. 4-12 Erdgaskessel bei Breli GmbH - Gewerbebetrieb

Der Lichtquellenhersteller Global Lightz GmbH entwickelt und produziert in Breitungen e³-

Plasmalampen, eine energieeffiziente Alternative zur Glühlampe. Die Produktionshallen werden

über die Abwärme der Fertigungsöfen beheizt. Das Bürogebäude verfügt über eine

Fußbodenheizung und wurde energetisch optimiert (Dämmung der Räume, Nutzerverhalten). Die

benötigte Wärme für Heizung und Warmwasser wird über einen 300 kW Erdgaskessel der Fa.

VIESSMANN bereitgestellt. Allerdings werden in dem 14 Jahre alten Erdgaskessel derzeit lediglich

120 kW genutzt. Grundsätzlich besteht auch hier ein Anschlussinteresse an das Biomassebasierte

Biogasanlagen Breitungen


27

Wärmenetz, wenn die Wärmeversorgung des Bürogebäudes dadurch kostengünstiger gewährleistet

werden kann.

Abb. 4-13 Endter Engineering GmbH

Die Endter Engineering GmbH (Abb. 4-13) betreibt seit 1992 am Standort zwei BHKWs auf

Heizölbasis mit jeweils einer elektrischen Leistung von 250 kW. Neben der Bereitstellung der

benötigten Prozesswärme (250 °C) werden über die Abwärme der BHKWs auch die Werkshallen

beheizt. Der Bürokomplex wird über einen separaten Heizölkessel mit 130 kW der Fa.

VIESSMANN, Baujahr 1997, beheizt. Bei einer Kosteneinsparung für den Wärmeverbrauch im

Bürokomplex hätte die Endter Engineering GmbH grundsätzlich ein Interesse am Anschluss an

das Biomassebasierte Wärmenetz. Weiteres Interesse hätte die Endter Engineering GmbH am

direkten Ankauf von Rohbiogas von der Agrargenossenschaft Werragrund e. G. Damit würden

dann am Standort eigene Biogas-BHKWs, welche die Heizöl-BHKWs ersetzen würden, betrieben

werden.

Somit haben alle potenziellen Wärmeabnehmer ein grundsätzliches Interesse am Anschluss an das

Biomassebasierte Wärmenetz, sofern ein im Vergleich zu den bestehenden Wärmekosten

günstigerer Wärmepreis angeboten werden kann. Da bis auf die FAS e. V. der Wärmeverbrauch

von den Unternehmen nur grob abgeschätzt wurde, finden die Wirkungsgrade der Heizungsanlagen

in den weiteren Betrachtungen keine Berücksichtigung. Lediglich bei den Erdgaskesseln der FAS

e. V. wird ein Wirkungsgrad von 90 % angenommen



28

5 Biogasanlagen Breitungen

Die Agrargenossenschaft Werragrund e. G. betreibt in Breitungen am Standort der Milchviehanlage

zwei Biogasanlagen (Abb. 5-1). Beiden wurden durch das Ingenieurbüro Franke geplant und

errichtet. Im Folgenden werden beide Biogasanlagen näher beschrieben.

Abb. 5-1 Lageplan der Biogasanlagen Breitungen I und II

5.1 Biogasanlage Breitungen I

Entsprechend /TLL11/ besteht die Biogasanlage Breitungen I aus einem 1.200 Kubikmeter großen

Fermenter. Da aus der Vergärung von Festmist, welcher direkt von den Milchkühen am Standort

stammt, Hühnertrockenkot, Getreidereinigungsabfällen und diversen Silagen entstehende Biogas

wird in einem Zündstrahl-BHKW der Fa. HOCHREITER mit einer elektrischen Leistung von

132 kW verbrannt.



29

Abb. 5-2 Biogasanlage Breitungen I (/TLL11/)

Der erzeugte elektrische Strom wird in das öffentliche Stromnetz nach den Vergütungssätzen des

EEGs eingespeist (Tab. 5-1). Die erzeugte Wärme dient größtenteils der Fermenterheizung. Mit

Inbetriebnahme 2001 war Breitungen I eine der ersten Biogasanlagen in Thüringen.

Tab. 5-1 Anlagenstammdaten von der Biogasanlage Breitungen I nach /50H11/

Netzbetreiber Inst. elektr.

Leistung

Inbetrieb-

nahmejahr Jahr EEG-Strom Vergütung

TEN Thüringer

Energienetze

GmbH

132 kW 2001

2006 1.110.545 kWh 180.241,45 €

2007 1.017.274 kWh 165.103,57 €

2008 888.463 kWh 144.197,54 €

2009 876.464 kWh 200.597,34 €

2010 937.337 kWh 216.780,55 €

Spätestens 2012 soll die Biogasanlage vom Ingenieurbüro Franke optimiert und erweitert werden.

Im Zuge der Anlagenoptimierung ist geplant, das Zündstrahl-BHKW durch ein Gas-Otto-Motor-



30

BHKW mit einer höheren elektrischen Leistung auszutauschen. Da die Beheizung des Fermenters

auch über das BHKW der benachbarten Biogasanlage Breitungen II gewährleistet werden kann, ist

auch das Versetzen dieses neuen BHKWs zu potenziellen Wärmeabnehmern möglich.

Entsprechend der Aussage von Herrn Dr. Schwarz, Vorstandsvorsitzender der

Agrargenossenschaft Werragrund e. G., ist es von der geplanten zukünftigen Anlagenleistung auch

durchaus möglich, zwei BHKWs mit Biogas aus dieser Biogasanlage zu betrieben. Eines würde

dann am Standort der Biogasanlage verbleiben. Das zweite BHKW würde als sogenanntes

Satelliten-BHKW in der Nähe potenzieller Wärmeabnehmer errichtet werden.

Für die weiteren Betrachtungen wird angenommen, dass zwei BHKWs mit jeweils einer

elektrischen Leistung von 190 kW und einer thermischen Leistung von 220 kW das Zündstrahl-

BHKW ersetzen. Ein BHKW wird dabei als Satelliten-BHKW in der Nähe der potenziellen

Wärmeabnehmer im Industrie- und Gewerbegebiet Nord gesetzt.

Weiterhin wird davon ausgegangen, dass für das jeweilige Satelliten-BHKW die Regelungen des

novellierten EEG 2012 im vollen Umfang gelten (vgl. Kapitel 7.3.2). Somit müssen u. a. mindestens

60 % der im BHKW erzeugten Wärme einer sinnvollen Wärmenutzung zugeführt werden. Da aber

die Wärmeabnahme der kommunalen Wärmeabnehmer am Standort Areal Kulturhaus mit

205 MWh relativ gering ist, wird an dieser Stelle ein Zündstrahl-BHKW mit einer elektrischen und

thermischen Leistung von jeweils 40 kW angenommen. Für das Satelliten-BHKW im Industrie-

und Gewerbegebiet Nord mit einer thermischen Leistung von 220 kW wird die

Mindestwärmenutzung eingehalten (Anhang Tab. 10-4).

5.2 Biogasanlage Breitungen II

Ende 2008 nahm die Agrargenossenschaft Werragrund e. G. eine zweite Biogasanlage in Betrieb. In

der Biogasanlage Breitungen II werden in einem Fermenter mit einem Volumen von 1.270

Kubikmeter und einem Nachgärbehälter mit einem Volumen von 1.7700 Kubikmeter Mais-,

Anwelk- und Ganzpflanzensilage vergoren (Abb. 5-3). Für einen besseren Substrataufschluss

schwer zu vergärender Einsatzstoffe ist ein Hydrolysebecken mit zweimal 200 Kubikmeter

vorgeschaltet. Das vergoren Substrat wird anschließend über einen Separator in eine Feststoffphase

und Flüssigphase getrennt (Abb. 5-4).



31

Abb. 5-3 Biogasanlage Breitungen II

Abb. 5-4 Separation des Gärrestes bei der Biogasanlage Breitungen II

Abb. 5-5 BHKW (537 kWelektr./600 kWtherm) an der Biogasanlage Breitungen II

Das erzeugte Biogas wird in einem Gas-Otto-Motor-BHKW mit einer elektrischen Leistung von

537 kW und einer thermischen Leistung von 600 kW genutzt (Abb. 5-5). Der elektrische Strom

wird wie bei der Biogasanlage Breitungen I auch in das öffentliche Stromnetz eingespeist und nach

den EEG-Sätzen vergütet (Tab. 5-2).



32

Tab. 5-2 Anlagenstammdaten von der Biogasanlage Breitungen II nach /50H11/

Netzbetreiber Inst. elektr.

Leistung

Inbetrieb-

nahmejahr Jahr EEG-Strom Vergütung

TEN Thüringer

Energienetze

GmbH

537 kW 2008

2008 17.687 kWh 2.976,72 €

2009 2.513.246 kWh 505.593,21 €

2010 3.217.518 kWh 634.152,39 €

Die erzeugte Wärme wird neben der Beheizung für die beiden Fermenter seit Ende 2009 für die

Versorgung von drei benachbarten Unternehmen über ein Wärmenetz genutzt (Abb. 5-6).

Abb. 5-6 Bestehendes Wärmenetz der Biogasanlage Breitungen II



33

Die Unternehmen erhalten die Wärme für 15 Jahre kostenlos, dafür beteiligen sie sich im Gegenzug

an den Investitionskosten. Die Kosten für den Bau der Wärmeleitungen wurde dabei mit 35 %

Investitionszuschuss über das Thüringer Förderprogramm für Wärme- und Biogasleitungen

(Kapitel 7.3.4) gefördert. Entsprechend Tab. 5-3 können so insgesamt ca. 400 MWh Wärme

sinnvoll genutzt werden.

Tab. 5-3 Wärmeabnehmer des bestehenden Wärmenetzes

Wärmeabnehmer Jährliche Wärmebedarf

Mittelsdorf Erdbau Abbruch Recycling e. K. 160 MWH/a

Tankstelle Zum Kartoffelstübchen GmbH 80 MWH/a

Spedition Matthias& Söhne GmbH 160 MWh/a

Für weitere potenzielle Wärmeabnehmer im Industrie- und Gewerbegebiet Nord ist noch

Wärmekapazität vorhanden. Das vorhandene Wärmenetz kann evtl. für einen Ausbau und den

Anschluss weiterer Unternehmen genutzt werden. Diese Option wird in dem Szenario Ausbau

bestehendes Wärmenetz näher untersucht (Kapitel 6.3).

Betrachtete Szenarien und Varianten


34

6 Betrachtete Szenarien und Varianten

Für das Biomassebasierte Wärmenetz Breitungen werden insgesamt drei Szenarien bzgl. einem

potenziellen Standort für ein Satelliten-BHKW, welches über die Biogasanlage Breitungen I mit

Biogas versorgt wird, betrachtet (Areal Kulturhaus und zwei Standorte im Industrie- und

Gewerbegebiet Nord). Des Weiteren wird in einem vierten Szenario der Ausbau des bereits

bestehenden Wärmenetzes vom BHKW der Biogasanlage Breitungen II betrachtet. Im Rahmen der

Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen werden dabei für jedes Szenario verschiedene Varianten bzgl.

Förderung, Art der Wärmeversorgung und EEG-Vergütung Wärmegestehungspreise ermittelt

(Tab. 6-1).

Tab. 6-1 Betrachtete Szenarien und Varianten

Szenario Satelliten-BHKW

Gewerbegebiet1

Satelliten-BHKW

Kulturhaus

Ausbau

bestehendes

Wärmenetz

Variante

Förderung 2 ohne 35 % 65 % ohne 35 % 65 % ohne 35 %

Variante

Wärmeversorgung GV VV 3 GV VV 3 GV VV 3

Variante

EEG-Vergütung ESK I ESK I & II ESK I ESK I & II -

GV = Grundversorgung VV = Vollversorgung ESK = Einsatzstoffvergütungsklasse 1) für jeweils einen Standort (FAS e. V. Feldstraße 14 und Bürogebäude Agrargenossenschaft) 2) Thüringer Förderprogramm für Wärme- und Biogasleitungen 3) Spitzenlastabdeckung über einen 85 kW Erdgaskessel

Das bestehende Wärmenetz wurde bereits über das Thüringer Förderprogramm für Wärme- und

Biogasleitungen gefördert. Eigentümer und damit Antragsteller war die Agrargenossenschaft

Werragrund e. G. (35 % Investitionszuschuss). Der Ausbau des Wärmenetzes ist ebenfalls

förderfähig, allerdings müssen Antragsteller aus ersten und zweiten Förderantrag identisch sein.



35

Daher wird in diesem Szenario bei der Variante Förderung über das Landesförderprogramm der

Fall Investitionszuschuss von bis zu 65 % (kommunale Antragsteller) nicht berücksichtigt.

Des Weiteren wird angenommen, dass der Antragsteller für die Förderung der Wärmeleitungen und

der Antragsteller für die Förderung der Biogasleitungen identisch sind. Somit werden für beide

Leitungen dieselben Förderquoten in den jeweiligen Varianten zu Grunde gelegt. Es ist aber

durchaus möglich, dass z. B. die Agrargenossenschaft Werragrund e. G. Antragsteller für die

Förderung der Biogasleitung und die Kommune Breitungen Antragsteller für die Förderung der

Wärmeleitung ist.

Tab. 6-2 Überprüfung der Effizienzkriterien des Wärmenetzes bei verschiedenen Szenarien

Szenario

Satelliten-

BHKW

Kulturhaus

Satelliten-BHKW

Gewerbegebiet Ausbau

bestehendes

Wärmenetz 1

Mindest-

effizienzkri-

terien Standort FAS

e. V.

(Feldstr. 14)

Standort

Büro

Agrargenoss

Wärmeabnehmer 4 8 8 11 k. V.

Maximale

Netzleistung ab

HH

122 kW 568 kW 569 kW 784 kW k. V.

Netzlänge 319 m 1.195 m 1.185 m 1.613 m k. V.

Wärmebelegung 2 643

kWh/mTrasse

748

kWh/mTrasse

755

kWh/mTrasse

802

kWh/mTrasse

≥ 500

kWh/mTrasse

Wärmeverluste 3 24,2 % 23,4 % 23,6 % 22,0 % ≤ 30 %

HH = Heizhaus (BHKW & evtl. Erdgaskessel) k. V. = keine Vorgabe 1) inkl. bestehendes Wärmenetz (414 mTrasse & 3 Wärmeabnehmer) 2) bezogen auf abgenommene Wärme 3) bezogen auf eingespeiste Wärme

Mit Hilfe des Programms RDesign konnten schließlich die Wärmenetze für alle vier Szenarien

berechnet und dimensioniert werden. Dabei war die Vorgabe, die Wärmeleitungen entlang der



36

öffentlichen Straßen zu setzen und möglichst keine Privatgrundstücke zu kreuzen, außer für die

benötigten Hausanschlussleitungen. Die Ergebnisse der Berechnungen sind Tab. 6-2 zu

entnehmen. Weitere Kennzahlen der Wärmenetze sind im Anhang Tab. 10-2 aufgeführt.

Es ist zu erkennen, dass in allen Szenarien die geforderten Effizienzkriterien eingehalten werden.

Daher werden alle vier Szenarien in den weiteren Kapiteln näher betrachtet. Im Rahmen der

Planung sollte dieser Umstand der Netzauslegung sicherlich nochmals überprüft werden, da

spätestens zu diesem Zeitpunkt die genaue Anzahl und räumliche Verteilung der Anschlussnehmer

bekannt ist. Des Weiteren ist es dann evtl. möglich einige Privatgrundstücke, die für eine günstigere

Verlegung der Wärmeleitungen in Betracht kommen, zu nutzen.

Im Folgenden werden alle vier Szenarien näher beschrieben. Die genauen technischen Parameter

sind im Anhang Tab. 10-1 bis Tab. 10-3 nach den Anlagengruppen Wärmenetz, Erdgaskessel und

Satelliten-BHKW sortiert aufgeführt.

6.1 Szenario Satelliten-BHKW Kulturhaus

Dieses Szenario umfasst ein Zündstrahl-BHKW in Containerbauweise mit jeweils einer elektrischen

und thermischen Leistung von 40 kW, welches die Grundlast abdecken kann, und bei der Variante

Vollversorgung einen Erdgaskessel mit 85 kW thermischer Leistung, der die restliche Versorgung,

vor allem in den Übergangszeiten und den Spitzenzeiten in den Wintermonaten übernimmt (Abb.

6-1). Bei der Variante Grundversorgung wird lediglich Wärme vom Satelliten-BHKW bereitgestellt

und jedes der vier kommunalen Gebäude muss entsprechende Wärmekapazitäten für die Spitzen-

bzw. Redundanzfälle vorhalten.



37

Jahresdauerlinie ab Heizhaus (HH)

0

20

40

60

80

100

120

140

1 8760Stunden [h]

Erf

ord

erl

ich

e u

nd

vo

rhan

den

e W

ärm

ele

istu

ng

ab

Heiz

hau

s (H

H)

[kW

]

Gaskessel 85 kW GasÖl-Kessel Kessel [kW_th] Leistung: 82 kW_th von verfügbaren 85 kW_th;Energieanteil: 15,45% von geliefert

BHKW 40 kW el BHKW BHKW [kW_th] Leistung: 40 kW_th; Energieanteil: 84,55% vongeliefert

Erforderliche Leistung 122 kW thermisch

Definierte Leistung 122 kW thermisch

Abb. 6-1 Jahresdauerlinie & Kesseldimensionierung Szenario Satelliten-BHKW Kulturhaus mit Erdgaskessel

Da für das Satelliten-BHKW die Regelungen des novellierten EEGs 2012 im vollen Umfang gelten,

müssen u. a. mindestens 60 % der im BHKW erzeugten Wärme einer sinnvollen Wärmenutzung

zugeführt werden. Da aber die Wärmeabnahme der kommunalen Wärmeabnehmer am Standort

Areal Kulturhaus mit 205 MWh relativ gering ist, wird an dieser Stelle ein Zündstrahl-BHKW mit

einer elektrischen und thermischen Leistung von jeweils 40 kW angenommen, um die vom EEG

2012 vorgegebene Mindestwärmenutzung von 60 % einzuhalten (Kapitel 7.3.2).

Die berechneten Kennzahlen des Wärmenetzes für dieses Szenario können im Anhang Tab. 10-2

entnommen werden.

Der Einsatz eines Pufferspeichers wird nicht näher betrachtet. Ein Pufferspeicher kann über einen

bestimmten Zeitraum, je nach Dimensionierung, gewisse Spitzen im Wärmebedarf ausgleichen. Er

ist in der Regel ein mit Wasser gefüllter und gut isolierter Behälter. Er speichert überschüssige

Energie, die momentan nicht benötigt wird, um sie später wieder für die Heizung und die

Warmwasserbereitung abzugeben. Im Rahmen der Planungsphase sollte der Einsatz eines

Pufferspeichers näher betrachtet werden.



38

Abb. 6-2 Lageplan Szenario Satelliten-BHKW Kulturhaus

Entsprechend Abb. 6-2 wird das Satelliten-BHKW in diesem Szenario über eine etwa 1.350 m lange

Gasleitung von der Biogasanlage Breitungen I mit Biogas versorgt. Dabei sollte das Biogas vor der

Einspeisung in die Biogasleitung tiefenentschwefelt, getrocknet und verdichtet sein. Sowohl die

angenommenen Kosten für diese Gasvorbehandlung, als auch die angenommenen Kosten und der

Mehrbedarf an vergärbaren Substrat für das in der Biogasanlage Breitungen I zusätzlich zu

erzeugenden Biogas sind in Tab. 10-4 im Anhang aufgeführt. Der Aufstellungsort neben dem

Kulturhaus im unmittelbaren Zentrum der vier potenziellen Wärmeabnehmer wurde vom

Bürgermeister der Gemeinde Breitungen Herrn Heimrich bestimmt.

Bei der EEG-Vergütung für den elektrischen Strom aus dem Satelliten-BHKW wird das EEG 2012

angewendet (Kapitel 7.3.2). Dabei werden zwei Varianten bzgl. der Einsatzstoffe und der damit

verbundenen Eingruppierung in die Einsatzstoffvergütungsklassen für das Satelliten-BHKW

betrachtet (Kapitel 8.2).



39

Auch der Einfluss von Fördermöglichkeiten über das Thüringer Förderprogramm für Wärme- und

Biogasleitungen wird in drei weiteren Varianten (ohne Förderung, 35 % und 65 %

Investitionszuschuss) näher untersucht.

Die Verlegung der Biogasleitung beinhaltet in diesem Szenario auch eine Querung des Flusses

Werra. Dafür können verschiedene Verfahren zu Anwendung kommen, wie z. B. das sog.

Spülbohrverfahren oder eine überirdische Verlegung über eine Brücke. Entsprechend Kapitel 8.2

werden für diesen erheblichen Aufwand im Rahmen der Verlegung der Biogasleitung Kosten

angenommen, die auf jeden Fall durch entsprechende Gutachten und Planungen im Nachgang

dieser Studie spezifiziert werden müssen.

Abb. 6-3 Mögliche Verlegung Biogasleitung entlang Fahrradweg

Abb. 6-4 Möglicher Ort der Querung Biogasleitung - Fluss Werra

Nach Tab. 6-3 werden somit für dieses Szenario insgesamt 6 Varianten näher untersucht.

Tab. 6-3 Betrachtete Varianten Szenario Satelliten-BHKW Kulturhaus

Szenario Satelliten-BHKW Kulturhaus

Variante Förderung 1 ohne 35 % 65 %

Variante Wärmeversorgung Grundversorgung Vollversorgung 2

Variante EEG-Vergütung ESK I ESK I & II

ESK = Einsatzstoffvergütungsklasse 1) Thüringer Förderprogramm für Wärme- und Biogasleitungen 2) Spitzenlastabdeckung über einen 85 kW Erdgaskessel



40

6.2 Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet

Dieses Szenario umfasst ein Gas-Otto-Motor-BHKW mit einer elektrischen Leistung von 190 kW

und einer thermischen Leistung von 220 kW, welches die Grundlast abdecken kann, und bei der

Variante Vollversorgung einen Erdgaskessel mit 350 kW thermischer Leistung, der die restliche

Versorgung, vor allem in den Übergangszeiten und den Spitzenzeiten in den Wintermonaten

übernimmt (Abb. 6-7 und Abb. 6-10). Bei der Variante Grundversorgung wird lediglich Wärme

vom Satelliten-BHKW bereitgestellt und jeder der acht gewerblichen Wärmeabnehmer muss

entsprechende Wärmekapazitäten für die Spitzen- bzw. Redundanzfälle vorhalten.

Der Einsatz eines Pufferspeichers wird auch in diesem Szenario nicht näher betrachtet. Ein

Pufferspeicher kann über einen bestimmten Zeitraum, je nach Dimensionierung, gewisse Spitzen

im Wärmebedarf ausgleichen. Er ist in der Regel ein mit Wasser gefüllter und gut isolierter Behälter.

Er speichert überschüssige Energie, die momentan nicht benötigt wird, um sie später wieder für die

Heizung und Warmwasserbereitung abzugeben. Im Rahmen der Planungsphase sollte der Einsatz

eines Pufferspeichers näher betrachtet werden.

Auf Grund der räumlichen Verteilung der potenziellen Wärmeabnehmer im Industrie- und

Gewerbegebiet Nord werden zwei mögliche Standorte für ein Satelliten-BHKW näher untersucht

und in den Kapitel 6.2.1 und Kapitel 6.2.2 näher beschrieben.

Wie auch in dem Szenario Satelliten-BHKW Kulturhaus werden die drei verschiedenen

Variationsmöglichkeiten Förderung, Art der Wärmeversorgung und EEG-Vergütung nach EEG

2012 näher untersucht. Insgesamt werden nach Tab. 6-4 für dieses Szenario pro betrachteten

Aufstellungsort des Satelliten-BHKWs 12 Varianten und somit insgesamt 24 Varianten betrachtet.

Tab. 6-4 Betrachtete Varianten Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet

Szenario

Satelliten-BHKW Gewerbegebiet

Standort FAS e. V.

(Feldstraße 14)

Standort Bürogebäude

Agrargenossenschaft

Variante Förderung 1 ohne 35 % 65 %


Variante EEG-Vergütung ESK I ESK I & II

ESK = Einsatzstoffvergütungsklasse 1) Thüringer Förderprogramm für Wärme- und Biogasleitungen 2) Spitzenlastabdeckung über einen 350 kW Erdgaskessel



41

6.2.1 Standort FAS e. V. (Feldstraße 14)

Entsprechend Abb. 6-5 wird in diesem Szenario das Satelliten-BHKW beim Förderverein für

Auszubildende Schmalkalden e. V. Feldstraße 14 in der Nähe der bestehenden Heizungsanlage in

Containerbauweise errichtet. Über eine etwa 900 m lange Gasleitung wird das Satelliten-BHKW

von der Biogasanlage Breitungen I mit Biogas versorgt. Dabei sollte das Biogas vor der Einspeisung

in die Biogasleitung tiefenentschwefelt, getrocknet und verdichtet sein. Sowohl die angenommenen

Kosten für diese Gasvorbehandlung, als auch die angenommenen Kosten und der Mehrbedarf an

vergärbaren Substrat für das in der Biogasanlage Breitungen I zusätzlich zu erzeugenden Biogas

sind im Anhang Tab. 10-4 aufgeführt.

Abb. 6-5 Lageplan Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet - Standort FAS e. V. Feldstr. 14

Die Verlegung der Biogasleitung erfolgt entlang öffentlicher Wege und beinhaltet eine Querung der

Bundesstraße 19 (Abb. 6-6). Dafür wird in der Regel das Spülbohrverfahren angewendet. Die



42

Kosten dafür werden entsprechend Kapitel 8.2 berücksichtigt. Diese sollten im Rahmen der

Planung genauer spezifiziert werden.

Abb. 6-6 Möglicher Kreuzungspunkt Biogasleitung - Bundesstraße 19


entnommen werden.


0

100

200

300

400

500

600

1 8760Stunden [h]

Erf

ord

erl

ich

e u

nd

vo

rhan

den

e W

ärm

ele

istu

ng

ab

Heiz

hau

s

(HH

) [k

W]

Gaskessel 350 kW GasÖl-Kessel Kessel [kW_th] Leistung: 348 kW_th von verfügbaren 350kW_th; Energieanteil: 5,92% von geliefert




Abb. 6-7 Jahresdauerlinie & Kesseldimensionierung Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet - Standort FAS e. V. Feldstraße 14 mit Erdgaskessel



43

6.2.2 Standort Bürogebäude Agrargenossenschaft

Entsprechend Abb. 6-8 wird in diesem Szenario das Satelliten-BHKW neben das Bürogebäude der

Agrargenossenschaft Werragrund e. G. in Containerbauweise errichtet (Abb. 6-9). Über eine etwa

500 m lange Gasleitung wird das Satelliten-BHKW von der Biogasanlage Breitungen I mit Biogas

versorgt. Dabei sollte das Biogas vor der Einspeisung in die Biogasleitung tiefenentschwefelt,

getrocknet und verdichtet sein. Sowohl die angenommenen Kosten für diese Gasvorbehandlung,

als auch die angenommenen Kosten und der Mehrbedarf an vergärbaren Substrat für das in der

Biogasanlage Breitungen I zusätzlich zu erzeugenden Biogas sind im Anhang Tab. 10-4 aufgeführt.

Abb. 6-8 Lageplan Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet - Standort Büro Agrargenoss.

Die Verlegung der Biogasleitung erfolgt entlang öffentlicher Wege und beinhaltet eine Querung der

Bundesstraße 19 (Abb. 6-6). Dafür wird in der Regel das Spülbohrverfahren angewendet. Die

Kosten dafür werden entsprechend Kapitel 8.2 berücksichtigt. Diese sollten im Rahmen der

Planung genauer spezifiziert werden.



44

Abb. 6-9 Platz Satelliten-BHKW Gewerbegebiet - Standort Bürogebäude Agrargenossenschaft


entnommen werden. Im Vergleich zu den Kennzahlen des Wärmenetzes für das Satelliten-BHKW

am Standort FAS e. V. (Feldstraße 14) ergeben sich kaum Unterschiede. Dies liegt vor allem an der

fast identischen Netzlänge des Wärmenetzes.


0

100

200

300

400

500

600

1 8760Stunden [h]

Erf

ord

erl

ich

e u

nd

vo

rhan

den

e W

ärm

ele

istu

ng

ab

Heiz

hau

s

(HH

) [k

W]





Abb. 6-10 Jahresdauerlinie & Kesseldimensionierung Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet - Standort Bürogebäude Agrargenossenschaft (mit Erdgaskessel)



45

6.3 Szenario Ausbau bestehendes Wärmenetz

Bei diesem Szenario wurde untersucht, ob das bestehende Wärmenetz, welches seit Ende 2009 drei

Unternehmen mit Wärme aus dem BHKW der Biogasanlage Breitungen II versorgt, auch erweitert

werden könnte, um die anderen acht potenziellen Wärmeabnehmer im Industrie- und

Gewerbegebiet zu erschließen. Entsprechend der Angaben zu den Nennweiten der

Wärmeleitungen von Herrn Dr. Schwarz, Vorstandsvorsitzender der Agrargenossenschaft

Werragrund e. G., und den erforderlichen Nennweiten nach Berechnungen mit RDesign, kann das

bestehende Wärmenetz zum Anschluss der zusätzlichen Wärmeabnehmer genutzt werden.

Allerdings sollte dies im Rahmen einer Planung näher untersucht werden.

In diesem Szenario wird davon ausgegangen, dass von den verfügbaren 600 kW thermischer

Leistung des BHKWs an der Biogasanlage Breitungen II abzgl. des Wärmebedarfs der Fermenter in

Höhe von 150 kW (25 %) etwa 450 kW in das ausgebaute Wärmenetz eingespeist werden könnten.

Somit könnte entsprechend Abb. 6-11 die Grund- und Mittellast abgedeckt werden. Bei der

Variante Vollversorgung wird ein Erdgaskessel mit 350 kW thermischer Leistung, der die restliche

Versorgung, vor allem in den Übergangszeiten und den Spitzenzeiten in den Wintermonaten

übernimmt, angenommen. Bei der Variante Grundversorgung wird lediglich Wärme vom BHKW

bereitgestellt und jeder der gewerblichen Wärmeabnehmer muss entsprechende Wärmekapazitäten

für die Spitzen- bzw. Redundanzfälle vorhalten.


0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1 8760Stunden [h]

Erf

ord

erl

ich

e u

nd

vo

rhan

den

e W

ärm

ele

istu

ng

ab

Heiz

hau

s

(HH

) [k

W]





Abb. 6-11 Jahresdauerlinie & Kesseldimensionierung Szenario Ausbau bestehendes Wärmenetz



46

Der Einsatz eines Pufferspeichers wird auch in diesem Szenario nicht näher betrachtet. Ein

Pufferspeicher kann über einen bestimmten Zeitraum, je nach Dimensionierung, gewisse Spitzen

im Wärmebedarf ausgleichen. Er ist in der Regel ein mit Wasser gefüllter und gut isolierter Behälter.

Er speichert überschüssige Energie, die momentan nicht benötigt wird, um sie später wieder für die

Heizung und Warmwasserbereitung abzugeben. Im Rahmen der Planungsphase sollte der Einsatz

eines Pufferspeichers näher betrachtet werden.

Entsprechend Abb. 6-12 wird das bestehende Wärmenetz um etwa 1.200 Trassenmeter erweitert.

Abb. 6-12 Lageplan Szenario Ausbau bestehendes Wärmenetz

Bei der EEG-Vergütung für den elektrischen Strom aus dem BHKW der Biogasanlage Breitungen

II wird das EEG 2009 angewendet (Kapitel 7.3.2). Dabei wird der Mehrerlös beim KWK-Bonus

durch den Wärmeabsatz bei den acht zusätzlichen Wärmeabnehmern diesem Szenario

gutgeschrieben (Kapitel 8.2).



47

Abb. 6-13 Bereits an das bestehende Wärmenetz angeschlossene Tankstelle

Da das bestehende Wärmenetz bereits über das Thüringer Förderprogramm für Wärme- und

Biogasleitung gefördert wurde, werden lediglich bei der Variante ohne Förderung und 35 % für

den Ausbau des Wärmenetzes berücksichtigt (Tab. 6-5).

Tab. 6-5 Betrachtete Varianten Ausbau bestehendes Wärmenetz

Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet

Variante Förderung 1 ohne 35 %


1) Thüringer Förderprogramm für Wärme- und Biogasleitungen 2) Spitzenlastabdeckung über einen 350 kW Erdgaskessel

Rechtliche Rahmenbedingungen


48

7 Rechtliche Rahmenbedingungen

7.1 Immissionsschutz

7.1.1 Bundes-Immissionsschutzgesetz

Das „Gesetz zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen,

Geräusche, Erschütterungen und ähnliche Vorgänge (Bundes-Immissionsschutzgesetz –

BImSchG)“ (/BIMG11/) wurde im Jahr 2002 neu gefasst und zuletzt im Juli 2011 geändert. Nach

Tab. 7-1 wurden zum BImSchG diverse Verordnungen zur Durchführung sowie

Verwaltungsvorschriften erlassen, von denen die nachfolgenden für Biomassefeuerungsanlagen von

besonderer Bedeutung sind:

Tab. 7-1 Verwaltungsvorschriften für Feuerungsanlagen

Verordnung Bezeichnung Inhalt

1. BImSchV Verordnung über

Kleinfeuerungsanlagen Anforderung an Feuerungsanlagen, die nicht

genehmigungsbedürftig sind


genehmigungsbedürftige Anlagen

Beschreibung der Anlagen, die genehmigungspflichtig sind

9. BImSchV Grundsätze des

Genehmigungsverfahren

Regelungen über die Durchführung von Genehmigungsverfahren sowie

Anforderungen an die Antragsunterlagen


Großfeuerungsanlagen Anforderung an Großfeuerungsanlagen


Verbrennung von Abfällen Anforderung an Feuerungsanlagen zur

Verbrennung von Abfällen

TA Luft Technische Anleitung zur

Reinhaltung der Luft

Festlegung von Immissionswerten für bestimmte Luftschadstoffe und von

Emissionsgrenzwerten für genehmigungspflichtige Anlagen

TA Lärm Technische Anleitung zum

Schutz gegen Lärm Festlegung von Immissionswerten für Lärm



49

Die Betreiber genehmigungspflichtiger Anlagen müssen die in § 5 BImSchG (/BIMG11/)

genannten Grundpflichten erfüllen. Danach sind die Anlagen so zu errichten und zu betreiben,

dass:

schädliche Umwelteinwirkungen für die Allgemeinheit und die Nachbarschaft nicht

hervorgerufen werden können

Vorsorge gegen schädliche Umwelteinwirkungen getroffen wird, insbesondere durch die

dem Stand der Technik entsprechenden Maßnahmen

Abfälle vermieden, nicht zu vermeidende Abfälle verwertet und nicht zu verwertende

Abfälle beseitigt werden

Energie sparsam und effizient verwendet wird

Der Ablauf des Genehmigungsverfahrens ergibt sich aus den Vorgaben des BImSchG sowie

insbesondere aus der 9. Bundes-Immissionsschutzverordnung (BImSchV) (/9BIMV07/), in der die

Grundsätze des Genehmigungsverfahrens geregelt sind.

Nach § 1 Abs. 2 der 4. BImSchV (/4BIMV10/) erstreckt sich das Genehmigungsverfahren auf alle

vorgesehenen Anlagenteile und Verfahrensschritte, die zum Betrieb notwendig sind und alle

Nebeneinrichtungen, die mit den Anlagenteilen und Verfahrensschritten in einem räumlichen und

betriebstechnischen Zusammenhang stehen.

Ob die Errichtung und der Betrieb von Satelliten-BHKW einer immissionsschutzrechtlichen

Genehmigung bedürfen, ist von zwei Faktoren abhängig:

Feuerungswärmeleistung

Anlagenerweiterung bestehender Biogasanlage

Nach /TLV10/ ist es sehr wahrscheinlich, dass etwaige Satelliten-BHKW nicht als

Anlagenerweiterung der Biogasanlage Breitungen I interpretiert werden. Es ist davon auszugehen,

dass jedes Satelliten-BHKW für sich entsprechend seiner Feuerungswärmeleistung beurteilt wird.

Somit ergeben sich folgende Sachverhalte:



50

Tab. 7-1 Genehmigung der Satelliten-BHKW

Satelliten-BHKW Standort Kulturhaus Standort Gewerbegebiet

Feuerungswärmeleistung 1 114 kW 500 kW

4. BImSchV Nr. 1.4 Spalte 2 b)aa) 2 ab 1.000 kW

Genehmigung Baugenehmigung Baugenehmigung

1) = elektrische Leistung / elektrischer Wirkungsgrad 2) nach /4BIMV10/

Es ist ratsam, im Vorfeld der Planung den Kontakt zum zuständigen Landratsamt Untere

Immissionsschutzbehörde zu suchen, um letztendlich diese Frage der Genehmigung im Detail zu

klären.

Im Rahmen der Investitionskosten werden bei jedem Satelliten-BHKW Kosten für Planung und

Genehmigung einkalkuliert (siehe Kapitel 8.2), wobei für beide Satelliten-BHKW sicherheitshalber

doch eine BImSchG-Genehmigung und damit eine im Vergleich zur Baugenehmigung

aufwendigeren Genehmigung kostenseitig angenommen.

7.1.2 TA Lärm

Die Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm (TA Lärm) (/TALÄ98/) ist wie die TA Luft

eine Verwaltungsvorschrift nach dem BImSchG. Sie wurde als sechste allgemeine

Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) erlassen und hat ihre

rechtliche Grundlage im § 48 BImSchG (/BIMG11/).

Die nach Landesrecht zuständige Behörde kann anordnen, dass der Betreiber einer

genehmigungsbedürftigen oder, soweit § 22 BImSchG (/BIMG11/) Anwendung findet, einer nicht

genehmigungsbedürftigen Anlage, Art und Ausmaß der von der Anlage ausgehenden Emissionen

sowie die Immissionen im Einwirkungsbereich der Anlage durch eine nach Landesrecht bekannt

gegebenen Stelle oder durch einen Sachverständigen ermitteln lässt, wenn zu befürchten ist, dass

durch die Anlage schädliche Umwelteinwirkungen hervorgerufen werden.



51

Der maßgebliche Ort der Immission ist die Messstelle, an welcher der von einer Anlage verursachte

Lärm beurteilt wird. Dieses kann z. B. das einem Gewerbebetrieb nächstgelegene Wohnhaus sein

und dort kann das vom Lärm am stärksten betroffene Wohnraumfenster maßgebend sein.

Die jeweils einzuhaltenden Immissionsrichtwerte sind nach dem Schutzanspruch der

Nachbarschaft gestaffelt. Der Schutzanspruch eines Immissionsortes ergibt sich z. B. durch

Ausweisungen in einem Bebauungsplan oder Flächennutzungsplan. In Tab. 7-2 sind

Immissionsrichtwerte für den Beurteilungspegel außerhalb von Gebäuden aufgeführt.

Tab. 7-2 Immissionsrichtwerte für Lärm außerhalb von Gebäuden nach TA Lärm

Ausweisung Tag (06 bis 22 Uhr) Nacht (22 bis 06 Uhr)

in Industriegebieten 70 dB(A)

in Gewerbegebieten 65 dB(A) 50 dB(A)

in Kerngebieten, Dorfgebieten, Mischgebieten 60 dB(A) 45 dB(A)

in allgemeinen Wohngebieten 55 dB(A) 40 dB(A)

in reinen Wohngebieten 50 dB(A) 35 dB(A)

in Kurgebieten, für Krankenhäuser 45 dB(A) 35 dB(A)

Dabei dürfen einzelne kurzzeitige Geräuschspitzen die Immissionsrichtwerte am Tage um nicht

mehr als 30 dB(A) und in der Nacht um nicht mehr als 20 dB(A) überschreiten.

Bei Geräuschübertragungen innerhalb von Gebäuden (wenn die zu beurteilende Anlage und der

maßgebliche Immissionsort baulich verbunden sind) betragen die Immissionsrichtwerte für den

Beurteilungspegel für betriebsfremde schutzbedürftige Räume unabhängig von der

Gebietseinstufung des Gebäudes tags 35 dB(A) und nachts 25 dB(A).

Zu beachten ist, dass die genannten Richtwerte immissionsortbezogen und nicht anlagenbezogen

gelten, d. h. der jeweilige Immissionsrichtwert muss an einem Immissionsort (z. B. Wohnhaus)

durch die Gesamtheit aller einwirkenden Anlagen eingehalten werden.



52

Entsprechend /BRE11/ befinden sich die beiden Standorte für ein Satelliten-BHKW

FAS e. V. Feldstraße 14 und Kulturhaus im Mischgebiet. Somit sind in der Zeit von 06 bis 22 Uhr

maximal 60 dB(A) bzw. in der Zeit von 22 bis 06 Uhr maximal 45 dB(A) einzuhalten. Der dritte

Standort Bürogebäude Agrargenossenschaft befindet sich im Gewerbegebiet. Somit gelten an

diesem Ort 5 dB(A) höhere Immissionsrichtwerte. Bei der Variante Vollversorgung (mit

Erdgaskessel als Spitzenlast) sind Schallemissionen vorwiegend von dem Satelliten-BHKW zu

erwarten. Die Schallimmissionswerte können dabei durch entsprechende Schalldämmmaßnahmen,

z. B. Containerbauweise (Abb. 7-1), eingehalten werden. Im Rahmen der Investitionskosten für das

Satelliten-BHKW wurde dies berücksichtigt.

Abb. 7-1 Beispiel für ein BHKW im Container (Foto BIOBETH)



53

7.2 Energiewirtschaftsgesetz

Gemäß § 4 „Gesetz über die Elektrizitäts- und Gasversorgung (Energiewirtschaftsgesetz - EnWG)“

(/ENWG11/) ist für die Energieversorgung anderer eine Genehmigung erforderlich. Davon

ausgenommen ist die Erzeugung elektrischer Energie zur Deckung des Eigenbedarfs oder zur

Einspeisung in das Netz eines Energieversorgungsunternehmens, wobei jedoch im zweitgenannten

Fall eine Abstimmung mit dem zuständigen Energieversorgungsunternehmen zu empfehlen ist.

Wärmeleitungen sind im Gegensatz zu Biogasleitungen nicht von dieser Regelung betroffen. Diese

Genehmigung erfolgt gesondert neben den Verfahren nach BImSchG. Zuständig in Thüringen ist

das Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Technologie und Arbeit (TMWTA). Für das Verfahren

existieren bis dato noch keine speziellen gesetzlichen Vorschriften bzw. Antragsunterlagen. Daher

empfiehlt sich zunächst ein Gespräch mit dem TMWTA zur Vorstellung des Vorhabens und zur

Abstimmung der einzureichenden Unterlagen. Es sollten Kosten von 500 bis 2.500 € für solch eine

Genehmigung einkalkuliert werden. Auf Erteilung einer Genehmigung besteht gemäß

§ 4, Abs. 2 EnWG grundsätzlich ein Anspruch. Die Genehmigung darf nur dann versagt werden,

wenn die vorgesehene Energieversorgung Dritter mit der Zielrichtung des EnWG nicht vereinbar

wäre.

Bei derzeitiger Lesart des Gesetzestextes bedeutet dies für die Biomassebasierende

Wärmeversorgung Breitungen, dass sobald das in der BGA erzeugte Biogas an eine andere

natürliche oder juristische Person (GmbH, GbR etc.) verkauft wird, eine Genehmigung nach

EnWG erforderlich wäre. Da die Eigentumsverhältnisse der Biogasleitung noch nicht abschließend

geklärt sind und evtl. doch ein aktiver Gasverkauf zwischen Biogasanlagenbetreiber und

Eigentümer Biogasleitung bzw. Eigentümer Biogasleitung und Eigentümer Satelliten-BHKW

stattfinden könnte, ist diese Frage der Genehmigung an dieser Stelle nicht zu klären. Für

letztendliche Planungssicherheit ist es ratsam, den Kontakt zum TMWTA zu suchen und das

Projekt Biomassebasierende Wärmeversorgung Breitungen vorzustellen. Für die weiteren

Betrachtungen wurden die Genehmigungskosten nach EnWG in dem Posten Planung und

Genehmigung (siehe Kapitel 8.2) mit einkalkuliert.



54

7.3 Förderprogramme

Für das Biomassebasierte Wärmenetz Breitungen kommen vor allem das Marktanreizprogramm für

erneuerbare Wärme des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, das

EEG, das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG) und das Thüringer Förderprogramm für

Wärme- und Biogasleitungen in Betracht.

Daneben gibt es noch weitere Fördermöglichkeiten, wie z. B. das Sonderprogramm Biomasse der

Bürgschaftsbank Thüringen, welche aber im Folgenden nicht näher betrachtet werden. Auf Grund

der stets veränderten Förderbedingungen sollte im Rahmen einer späteren Planung der Einfluss

von Investitionszuschüssen und/oder zinsgünstigen Darlehen durch das Land und den Bund

nochmals untersucht werden. BIOBETH steht dabei gern zur Verfügung.

7.3.1 Marktanreizprogramm

Aus dem Marktanreizprogramm werden im Rahmen der Klimaschutzinitiative des

Bundesumweltministeriums Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien mit

Investitionszuschüssen (BAFA), zinsgünstigen Darlehen (KfW) und Tilgungszuschüssen (KfW)

gefördert. Im Fokus stehen dabei unter anderem Anlagen zur Verfeuerung fester Biomasse und

Wärmenetze, die aus erneuerbaren Energien gespeist werden.

Ansprechpartner für kleine Biomasseheizanlagen bis 100 kW thermischer Leistung ist das

Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA), wobei die Wärmenetzförderung des

BAFAs im Rahmen des KWKGs stattfindet. Neben Pelletkesseln und Scheitholzvergaserkesseln

mit Pufferspeicher werden auch Holzhackschnitzelkessel mit einem Pufferspeicher von mind.

30 l/kW gefördert. Allerdings werden nur Biomasseanlagen im Gebäudebestand gefördert.

Anlagen zur Verfeuerung von fester Biomasse über 100 kW zur thermischen Nutzung und

Wärmenetze außerhalb des KWKGs werden von der KfW Förderbank im Rahmen des

Programmes Erneuerbare Energien Premium (/KFW11/) mittels eines Tilgungszuschuss gefördert.

Antragsberechtigt sind natürliche Personen und gemeinnützige Antragsteller, sofern sie die erzeugte

Wärme ausschließlich für den Eigenbedarf nutzen und Kommunen sowie kommunale

Gebietskörperschaften soweit sie das Vorhaben unter Hinweis der Förderung

öffentlichkeitswirksam vorstellen. Die Antragsstellung muss vor Beginn des Vorhabens erfolgen.



55

Im Bereich der Wärmenetze wird die Errichtung und Erweiterung gefördert, sofern das Wärmenetz

zu mindestens 50 % aus erneuerbaren Energien gespeist wird und ein Mindestwärmeabsatz von

500 kWh pro Jahr und Trassenmeter im Mittel über das gesamte Netz nachgewiesen wird (Tab.

7-3).

Tab. 7-3 Förderung von Wärmeleitungen durch KfW-Förderbank (Tilgungszuschuss)

Tatbestand Höhe der Förderung

Bedingung

bei Ersterschließung und Erweiterung

60 €/mTrasse mind. 500 kWh/a*mTrasse; mind. 7 Jahre

Betrieb, max. 1 Mio. €

bei Förderung nach KWKG

20 €/mTrasse max. 1 Mio. €

Hausübergabestation 1.800 € kein Anschlusszwang; je Übergabestation

Die Förderung erfolgt in Form von Tilgungszuschüssen, wobei der Förderhöchstbetrag 1 Mio. €

beträgt. Für Wärmenetze, die eine Vergütung nach KWKG erhalten, beträgt die Förderung 20 € je

Trassenmeter, maximal jedoch 1 Mio. €. Soweit die Förderung nach dem KWKG abgelehnt oder

gekürzt wurde, kann die Förderung zu den in der obigen Tab. 7-3 genannten Konditionen gewährt

werden, jedoch nur bis zum Förderhöchstbetrag. Zu den förderfähigen Investitionskosten gehören

auch die Hausübergabestationen, für die zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme des Nahwärmenetzes

ein verbindlicher Abschlussvertrag vorliegen muss und kein Anschlusszwang bestehen darf. Der

Tilgungszuschuss beträgt 1.800 € je Hausübergabestation, wobei für Neubauten kein

Tilgungszuschuss gewährt wird.

Die Anlagen müssen sieben Jahre entsprechend den Förderbedingungen betrieben werden.

Die Förderung fällt unter die De-minimis-Beihilferegelung, d. h., dass der entsprechende

Förderberechtigte in dem laufenden Jahr sowie den letzten beiden Kalenderjahren eine Summe von

200.000 € an De-minimis-Beihilfen nicht überschreiten darf. Bei Überschreitung wird die

Förderung entsprechend gekürzt.

Für das Biomassebasierte Wärmenetz Breitungen könnte eine Förderung nach KWKG zwar infrage

kommen, aber im Folgenden wird solch eine Förderung nicht mit einkalkuliert (siehe auch Tab.

7-13).



56

7.3.2 Erneuerbare-Energien-Gesetz

Das EEG regelt den vorrangigen Anschluss bzw. die Abnahme von Anlagen zur Erzeugung von

Strom aus erneuerbaren Energien sowie die Übertragung und die Vergütung dieses Stroms durch

die Netzbetreiber (/EEG12/). Im Folgenden werden zuerst die Bestimmungen der aktuellen

dritten Novelle EEG 2012 für Biomasseanlagen näher erläutert.

Die Einspeisevergütung richtet sich nach der eingespeisten elektrischen Leistung, der Betriebsweise

der entsprechenden Anlage und aufgrund der jährlichen Degression nach dem Jahr der

Inbetriebnahme (Abb. 7-2).

Abb. 7-2 Vergütungen für Biomasseanlagen nach EEG 2012

Bei Biogasanlagen ist für den Nachweis der Einhaltung der Wärmenutzungspflicht (mind. 60 % der

erzeugten Wärme), dass maximal 60 Masseprozent „Mais (Ganzpflanze) und Getreidekorn

einschließlich Corn-Cob-Mix und Körnermais sowie Lieschkolbenschrot“ (/EEG12/) eingesetzt

werden und die Mengen für die Einsatzstoffvergütungsklassen, ein Umweltgutachten erforderlich.

Als sinnvolle Wärmenutzung, und damit die Anrechnung auf die Wärmenutzungspflicht, gilt nur,

wenn die Wärmenutzung nicht Bestandteil der Negativliste ist, sondern in der Positivliste enthalten

ist oder „nachweislich fossile Energieträger in einem mit dem Umfang der fossilen Wärmenutzung

vergleichbaren Energieäquivalent ersetzt“ (/EEG12/) werden (Tab. 7-4).



57

Tab. 7-4 Positiv-/Negativliste zum KWK-Bonus im EEG

Positivliste Negativliste

Beheizung, Warmwasserbereitstellung oder Kühlung von Gebäuden nach § 1 Abs. 1 Nr. 1 der EnEV bis zu

Wärmeeinsatz von 200 kW pro m² Nutzfläche und Jahr

Beheizung von Gebäuden, die nach § 1 Abs. 2 EnEV nicht Gegenstand der Verordnung sind: mit Ausnahme

sie stehen auf der Positivliste

Wärmeeinspeisung in ein Netz > 400 m, Verluste durch Wärmeverteilung/-übergabe werden max. 25 % des

Nutzwärmebedarfs der Kunden anerkannt

Prozesswärme für industrielle Prozesse gemäß Nr. 2 bis 6, 7.2 bis 7.34 sowie 10.1 bis 10.10, 10.20 bis 10.23 der 4.

BImSchV sowie der Trocknung von Holz zur stofflichen und energetischen Nutzung bis zu 0,8 kWh je kg Holz

Beheizung von Betriebsgebäuden für die Geflügelaufzucht, falls nachweislich fossile Energien eingespart werden

Beheizung von Tierställen: - Geflügelmast: max. 5 kWh/Tierplatz

- Sauenhaltung: max. 350 kWh/Tierplatz - Ferkelaufzucht max. 75 kWh/Tierplatz - Schweinemast: max. 45 kWh/Tierplatz

Wärmenutzung aus Biomasseanlagen, die fossile Brennstoffe beispielsweise für den Wärmeeigenbedarf einsetzen

Beheizung von Unterglasanlagen zur Aufzucht/Vermehrung von Pflanzen, wenn nachweislich

fossile Energien eingespart werden

Prozesswärme zur Hygienisierung oder Pasteurisierung von Gärresten

Prozesswärme zur Aufbereitung von Gärresten zur Düngemittelherstellung

Abwärmenutzung aus Biomasseanlagen zur Stromerzeugung, insbesondere Organic-Rankine- und

Kalina-Cycle-Prozesse

Die Art und Menge der Einsatzstoffe hat Einfluss auf die Höhe des entsprechenden

Einsatzstoffbonus. In der Anlage 1 bis 3 Biomasseverordnung (/BIOM12/) sind alle Stoffe und ihr

entsprechender Energieertrag aufgeführt, die entweder keinen Anspruch auf eine

einsatzstoffbezogene Vergütung haben, sog. Einsatzstoffvergütungsklasse 0, (Anlage 1), der

Einsatzstoffvergütungsklasse I (Anlage 2) oder der Einsatzstoffvergütungsklasse II (Anlage 3)

zuzuordnen sind. In Tab. 7-5 sind für jede Vergütungsklasse jeweils drei Beispiele für Einsatzstoffe

der Biogaserzeugung aufgeführt.



58

Tab. 7-5 Beispiele aus der BiomasseV für Einsatzstoffe der Biogaserzeugung

ESK Einsatzstoff Energieertrag 1

0

Grünschnitt aus der privaten und öffentlichen Garten- und Parkpflege 43

Kartoffelschalen 66

Straßenbegleitgras 43

I

Getreide (Ganzpflanze)2 103

Mais (Ganzpflanze)2 106

Gras einschließlich Ackergras 100

II

Durchwachsene Silphie 67

Rinderfestmist 53

Hühnertrockenkot 17

ESK = Einsatzstoffvergütungsklasse 1) Methanertrag in m³ pro Tonne Frischmasse 2) Werte für Ganzpflanze und Gräser gelten für silierte und unsilierte Substrate

Es sollte bei der Planung einer Biogasanlage darauf geachtet werden, dass je nach Art der

Einsatzstoffe zwar eine Vergütung nach EEG möglich ist, allerdings die entsprechende

Genehmigung für die Behandlung solcher Stoffe in der Biogasanlage eingeholt werden muss. Dies

gilt z. B. für Einsatzstoffe, welcher der Bioabfallverordnung unterliegen, wie z. B. Speisereste.

Für die weiteren Betrachtungen wird davon ausgegangen, dass entsprechend Tab. 7-6 mehr

Substrat für die Erzeugung von Biogas, welches in den Satelliten-BHKW verwendet werden soll,

benötigt wird.



59

Tab. 7-6 Mehrbedarf an Substraten für die Biogasanlage Breitungen I

Szenario Satelliten-BHKW Kulturhaus Gewerbegebiet 1

BHKW

Installierte Elektr. Leistung 40 kW 190 kW

Installierte Therm. Leistung 40 kW 220 kW

Bedarf Methan 89.140 m³ 2 390.000 m³ 3

Substrate

Variante ESK I Silagen 4 890 t/a 3.900 t/a

Variante ESK I & II

Maissilage 5 550 t/a 2.600 t/a

Rinderfestmist 6 230 t/a 1.100 t/a

Hühnertrockenkot 7 140 t/a 700 t/a

„Maisdeckel“ 59,8 % 59,1 %

ESK = Einsatztsoffvergütungsklasse 1) für jeweils einen Standort (FAS e. V. Feldstraße 14 und Bürogebäude Agrargenossenschaft) 2) Heizwert Methan 10 kWh/m³; elektrischer Wirkungsgrad BHKW 35 % und 7.800 h/a 3) Heizwert Methan 10 kWh/m³; elektrischer Wirkungsgrad BHKW 38 % und 7.800 h/a 4) Annahme: Gasertrag 100 m³Methan/tFM 5) Gasertrag 106 m³Methan pro tFM (/BIOM12/) 6) Gasertrag 53 m³Methan pro tFM (/BIOM12/) 7) Gasertrag 82 m³Methan pro tFM (/BIOM12/)

Nach § 66 Abs. 4 EEG 2012 gilt der sog. „Maisdeckel“ (max. 60 Masseprozent) nicht für

Bestandsanlagen (Anlagen mit Inbetriebnahme vor dem 01.01.2012). Inwieweit dies für Satelliten-

BHKW, welche wie beim Biomassebasierten Wärmenetz, erst in 2012 in Betrieb gehen sollen, gilt,

ist derzeit noch strittig. Aus diesem Grund werden nach Tab. 7-6 zwei Varianten bzgl. Einsatzstoffe

und damit der Vergütung nach EEG 2012 betrachtet. Bei der Variante ESK I wird der Maisdeckel

nicht berücksichtigt und es kommt Silage zum Einsatz mit einem durchschnittlichen Methanertrag

von 100 Kubikmeter je eingesetzter Tonne Frischmasse. Dagegen wird in der Variante ESK I & II

der Maisdeckel berücksichtigt und es wird neben Maissilage Rinderfestmist und Hühnertrockenkot

zur Biogasproduktion vergärt.

Entscheidend für die Höhe der Einspeisevergütungssätze ist nach Abb. 7-2, neben den

Einsatzstoffen und der Anlagenbeschaffenheit, auch die Bemessungsleistung der Anlage. Diese ist



60

„der Quotient aus der Summe der in dem jeweiligen Kalenderjahr erzeugten Kilowattstunden und

der Summe der vollen Zeitstunden des jeweiligen Kalenderjahres“ (/EEG12/).

Bis dato ist die Frage der Vergütung von Satelliten-BHKW mit Inbetriebnahme ab dem 01.01.2012,

welche von Biogasanlagen, die vor dem 01.01.2012 in Betrieb gegangen sind, versorgt werden, noch

nicht abschließend geklärt. Je nachdem welcher Anlagenbegriff gilt, unterliegt das Satelliten-BHKW

dem alten EEG (sog. weiten Anlagenbegriff) oder dem neuen EEG 2012 (sog. engen

Anlagenbegriff). Im Folgenden wird in Anlehnung an dem Berechnungsbeispiel H

Bundesumweltministerium (BMU) zum EEG 2012 /BMU11/ davon ausgegangen, dass der enge

Anlagenbegriff für die Satelliten-BHKW gilt und somit die Berechnung der Vergütungshöhe nach

EEG 2012 erfolgt. Im Rahmen einer Planung zur Umsetzung des Biomassebasierten Wärmenetzes

Breitungen sollten alle derzeit noch offenen Fragen zum EEG mit dem Netzbetreiber (TEN

Thüringer Energienetze GmbH und dem Umweltgutachter geklärt werden.

Für die beiden „Altanlagen“ (Biogasanlage Breitungen I und II) gilt das bisherige EEG mit den

Übergangsbestimmungen nach § 66 aus dem EEG 2012. Allerdings wird nach /BMU11/ für die

Bestimmung der Vergütungshöhe die Anlagenleistung des BHKW an der Biogasanlage (Altanlage)

und des Satelliten-BHKW (Neuanlage) zusammengefasst. Tab. 7-7 soll dies verdeutlichen.

Tab. 7-7 Bemessungsleistung nach EEG 2012 für Satelliten-BHKW (Inbetriebnahme 2012)

BHKW Biogasanlage

Breitungen I

Satelliten-BHKW

Kulturhaus

Satelliten-BHKW

Gewerbegebiet 1

Installierte elektrische Leistung 190 kW 40 kW 190 kW

Bemessungsleistung BHKW 168,72 kW 35,52 kW 168,72 kW

Bemessungsleistung Anlage 168,72 kW 2 204,32 kW 337,43 kW

1) für jeweils einen Standort (FAS e. V. Feldstraße 14 und Bürogebäude Agrargenossenschaft) 2) für das BHKW an der Biogasanlage Breitungen I gilt das EEG 2009 -> auch bei Austausch des Zündstrahl-BHKW (132 kWelektr.) durch ein neues Gas-Otto-Motor-BHKW (190 kWelektr.)

Nach § 21 Abs. 2 EEG 2012 sind die Vergütungen „jeweils für die Dauer von 20 Kalenderjahren

zuzüglich des Inbetriebnahmejahres zu zahlen. Beginn der Frist ist der Zeitpunkt der

Inbetriebnahme“ (/EEG12/). Allerdings ist nach EEG 2012 auch eine Direktvermarktung des

erzeugten elektrischen Stromes möglich. Hierfür stehen andere Instrumente, wie z. B. Marktprämie



61

und Flexibilitätsprämie im EEG bereit. Für die Satelliten-BHKWs Breitungen stellen zum jetzigen

Zeitpunkt die Einspeisung des elektrischen Stroms in das öffentliche Stromnetz nach festen

Vergütungssätzen die ertragsreichere Option dar. Nichtsdestotrotz sollte die Option der

Direktvermarktung stets auf ihre Vorzüglichkeit hin überprüft werden, da der Strompreis für die

allgemeine Versorgung voraussichtlich weiter steigen wird, im Gegensatz zu den festgeschriebenen

Vergütungssätzen bei einer Stromeinspeisung. Auch ist für Anlagen mit einer installierten

elektrischen Leistung von 750 kW und Inbetriebnahme nach 31.12.2013 lediglich das

Marktprämienmodell nach EEG möglich.

Da beim Szenario Ausbau bestehendes Wärmenetz ein höherer sog. KWK-Bonus beim BHKW an

der Biogasanlage Breitungen II, welches bereits vor 01.01.2012 in Betrieb gegangen ist, erzielt

werden kann, soll im Folgenden noch kurz auf das EEG 2009 eingegangen werden. Die

Einspeisevergütung richtet sich nach der eingespeisten elektrischen Leistung, der Betriebsweise der

entsprechenden Anlage und aufgrund der jährlichen Degression von einem Prozent nach dem Jahr

der Inbetriebnahme. Die Vergütungssätze für gasförmige Biomasse (Biogas) für das Jahr 2012 sind

im Folgenden tabellarisch dargestellt (Tab. 7-8).

Tab. 7-8 Vergütungen für gasförmige Biomasseanlagen nach EEG 2009 in ct/kWh (Inbetriebnahmejahr 2009)

Gasförmige Biomasse bis 150 kW 150-500 kW 0,5-5 MW

Grundvergütung 11,67 9,18 8,25

NaWaRo-Bonus1) 7,00 7,00 4,00

Güllebonus2) 4,00 1,00 -

Landschaftspflegebonus3) 2,00 2,00 -

Technologiebonus4) 2,00 2,00 2,00

Immissionsschutzbonus5) 1,00 1,00 -

KWK –Bonus6) 3,00 3,00 3,00

1) beim Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen entsprechend /EEG09/ Anlage 2 II. 2) beim Einsatz von mind. 30 Masseprozent entsprechend /EEG09/ Anlage 2 VI. 2. b) 3) beim überwiegenden Einsatz von Landschaftspflegematerial entsprechend /EEG09/ Anlage 2 VI. 2. b) 4) bei Gasaufbereitung auf Erdgasqualität oder Einsatz innovativer Anlagentechnik entsprechend /EEG09/ Anlage 1 5) bei BImSchG-Anlagen, welche derzeit 40 mg/m³ Formaldehyd im Abgas einhalten entsprechend /EEG09/ § 27 Nr. 5 6) bei sinnvoller Wärmenutzung nach /EEG0/ Anlage 3



62

Für die Gewährung des Gülle-, des Landschaftspflege- und des KWK-Bonus ist ein

Umweltgutachten erforderlich. Des Weiteren wird bei einer Kombination von NaWaRo oder Gülle

mit so genannten rein pflanzlichen Nebenprodukten im Sinne der Positivliste Nummer V Anhang 2

(NaWaRo-Bonus) des EEG 2009 ein Umweltgutachten benötigt.

Für den sogenannten KWK-Bonus muss der Anteil der sinnvoll genutzten Wärme an dem

eingespeisten Strom pro Jahr nach Gl. 1 berechnet werden:

KWKBW

SKZWKWK

elektr

therm

(Gl. 1)

KWK = Bonus für KWK-Nutzung

Wtherm. = sinnvoll genutzte Wärme

Welektr. = eingespeiste elektrische Strom

SKZ = Stromkennzahl (elektr. Wirkungsgrad / therm. Wirkungsgrad)

KWKB = KWK-Bonus nach EEG 2009

Auf alle weiteren Regelungen im EEG 2009 und EEG 2012 wird an dieser Stelle auf Grund der

Komplexität nicht weiter eingegangen.

Entsprechend Tab. 7-9 werden für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen folgende Vergütungssätze

nach dem EEG angenommen. Zusätzliche Informationen dazu sind der Tab. 10-4 im Anhang zu

entnehmen.

Tab. 7-9 Angenommene EEG-Vergütungssätze für Biomassebasiertes Wärmenetz Breitungen

Szenario

Satelliten-

BHKW

Kulturhaus

Satelliten-BHKW Gewerbegebiet Ausbau

bestehendes

Wärmenetz

Standort FAS

e. V. (Feldstr.

14)

Standort Büro

Agrargenoss.

Vergütung nach EEG 2012 EEG 2012 EEG 2012 EEG 2009

Variante ESK I 19,77 ct/kWh 1 19,19 ct/kWh 1 19,19 ct/kWh 1 0,57 ct/kWh 2

Variante ESK I & II 20,34 ct/kWh 1 19,76 ct/kWh 1 19,76 ct/kWh 1

1) Berechnung in Anlehnung /BMU11/ 2) Mehrerlös durch KWK-Bonus -> 891.243 kWh (ohne 400.000 kWh bereits angeschlossene Wärmeabnehmer) * Stromkennzahl (537 kWelektr./600 kWtherm.) / erzeugter Strom (537 kWelektr. * 7.800 h) -> 19 % KWK-Anteil * 3 ct/kWh KWK-Bonus * 1 % (Trafoverluste)



63

7.3.3 Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz

Das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG) (/KWKG11/) regelt die Abnahme und Vergütung

von Strom aus der KWK sowie die Zuschläge für den Neubau und Ausbau von Wärmenetzen

(Tab. 7-10). Bei KWK-Anlagen, die Strom einspeisen, der nach EEG vergütet wird und ein

Wärmenetz versorgen, fällt der KWK-Strom im Gegensatz zum Wärmenetz nicht in den

Anwendungsbereich des KWKGs.

Für die Bearbeitung der Anträge und die Ausstellung der Zulassungsbescheide ist das Bundesamt

für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) verantwortlich. Die Auszahlung erfolgt über den

zuständigen Stromnetzbetreiber.

Der Antrag wird nach Inbetriebnahme des neu- oder ausgebauten Wärmenetzes, jedoch spätestens

bis zum 28. Februar des Folgejahres vom Wärmenetzbetreiber gestellt.

Tab. 7-10 Förderung von Wärmeleitungen nach KWKG

Förderberechtigt Förderung Bedingung

Wärmenetzbetreiber

1 €/mTrasse je mm Innendurchmesser;

max. 5 Mio. € bzw. 20 % der Investitionskosten

mind. 60 % aus KWK; über Grundstücksgrenze gehend; mind. 1

Abnehmer der nicht Eigentümer KWK-Anlage; Anschlussmöglichkeit

weiterer Abnehmer

Gefördert werden die Leitungen von der KWK-Anlage bis zur Hausübergabestation. Das

Wärmenetz muss bis spätestens 31.12.2020 in Betrieb genommen werden und zu mehr als 50 % bei

Inbetriebnahme und zu mindestens 60 % bei Endausbau mit Wärme aus KWK-Anlagen gespeiste

werden. Des Weiteren muss das Netz über die Grundstücksgrenze hinausgehen und mindestens

einen Abnehmer versorgen, der nicht Eigentümer oder Betreiber der KWK-Anlage ist sowie den

Anschluss einer unbestimmten Anzahl von Abnehmern ermöglichen. Die Förderung beträgt

maximal 20 % der ansatzfähigen Investitionskosten und ist auf 5 Mio. Euro begrenzt.

Für Wärmenetze, die nicht nach dem KWKG gefördert werden, kann bei der KfW-Förderbank

eine Förderung beantragt werden, ansonsten ist eine Zusatzförderung möglich, solange die

entsprechenden Förderbedingungen eingehalten werden (siehe Tab. 7-3).

Für das Biomassebasierte Wärmenetz Breitungen könnte eine Förderung nach KWKG zwar infrage

kommen, aber im Folgenden wird solch eine Förderung nicht mit einkalkuliert (siehe auch Tab.

7-13).



64

7.3.4 Thüringer Landesförderprogramm Wärme- und Biogasleitungen

Das Land Thüringen fördert im Rahmen der Gemeinschaftsaufgabe Agrar- und Küstenschutz

(GAK) - Rahmenplan Teil A: „Integrierte ländliche Entwicklung“ die dezentrale Versorgung mit

erneuerbaren Energien (Nahwärme- und Biogasleitungen).

Nach /TMLFUN10/ sind Wärme- und Biogasleitungen mit mindestens 500 kWh je Jahr und

Trassenmeter bei maximal 30 % Jahreswärmeverlusten und einer Laufzeit von mindestens 12

Jahren förderfähig (Tab. 7-11)

Tab. 7-11 Förderung von Wärme- und Biogasleitungen durch Thüringer Landesförderprogramm

Förderberechtigt Höhe der Förderung Bedingung

Gemeinden, Gemeindeverbände

bis zu 65 % mind. 500 kWh/a*mTrasse

bei max. 30 % Verlust weniger als 10.000 Einwohner

Mindestinvestitionsvolumen 7.500 € mind. 12 Jahre Betrieb

natürl. u. juristische Personen, Personen-

gesellschaften bis zu 35 %

Antragsberechtigt sind Gemeinden, Gemeindeverbände, natürliche Personen,

Personengesellschaften sowie juristische Personen des privaten Rechts. Der Antrag ist beim

zuständigen Amt für Landentwicklung und Flurerneuerung (ALF) zu stellen. Gewährt werden

Zuschüsse in Höhe von 65 % der Bruttoinvestitionskosten bei Gemeinden und

Gemeindeverbänden und 35 % der Nettoinvestitionskosten bei natürlichen Personen,

Personengesellschaften und juristischen Personen des privaten Rechts. Die Umsatzsteuer wird nur

gefördert, wenn der entsprechende Zuwendungsberechtigte nicht vorsteuerabzugsberechtigt ist.

Des Weiteren gilt für Förderanträge von natürlichen Personen, Personengesellschaften und

juristischen Personen des privaten Rechts die De-minimis-Beihilfe Regelung, d. h. das der

entsprechende Zuwendungsberechtigte in dem laufenden Jahr sowie den letzten beiden

Kalenderjahren eine Summe von 200.000 € an De-minimis-Beihilfen nicht überschreiten darf. Bei

Überschreitung wird die Förderung entsprechend gekürzt.

Hausübergabestationen werden bei diesem Förderprogramm nicht gefördert. Bei Biogasleitungen

sind neben dem Tief- und Leitungsbau lediglich noch der Gasverdichter und die Trocknungsanlage

förderfähig.

Weiterhin ist dieses Förderprogramm nicht kumulierbar mit anderen Förderprogrammen, in denen

Zuschüsse jedweder Art (z. B. Tilgungszuschuss, Investitionszuschuss) zur Anwendung kommen.



65

Daher ist eine Kombination mit den anderen vorgestellten Fördermöglichkeiten nicht möglich.

Dies trifft nicht für die Einspeisevergütung des erzeugten elektrischen Stromes nach EEG zu.

Die Förderrichtlinie des Ministeriums für Landwirtschaft, Forsten, Umwelt und Naturschutz

(TMLFUN) ist bis zum 31.12.2013 gültig.

In den weiteren Betrachtungen wird für das Biomassebasierende Wärmenetz Breitungen diese

Fördermöglichkeit der Wärmeleitung in den drei Varianten Förderung 0 %, 35 % und 65 %

einkalkuliert. Dabei werden aufgrund von Erfahrungen aus anderen Projekten die vollen

Förderquoten entsprechend Tab. 7-11 angesetzt. Die Höhe der möglichen Fördermittel über dieses

Thüringer Förderprogramm sind in Tab. 8-5 aufgelistet.

Des Weiteren wird in Tab. 7-12 für ein Beispiel gezeigt, dass diese Fördermöglichkeit unter den

getroffenen Annahmen in der Variante Förderung 65 % die attraktivste im Vergleich zu den

Fördermöglichkeiten Marktanreizprogramm (siehe Kapitel 7.3.1) und KWKG (vgl. Kapitel 7.3.3)

darstellt. Bei der Variante Förderung 35 % werden ähnliche Jahresraten für ein Darlehen erzielt, wie

bei einer Förderung durch Marktanreizprogramms oder in Kombination KWKG und

Marktanreizprogramm.

Tab. 7-12 Vergleich Darlehensrate bei unterschiedlichen Fördermöglichkeiten

Szenario Satelliten-BHKW Kulturhaus Gewerbegebiet Standort FAS

e. V. Feldstraße 14

Trassenlänge Wärmenetz 319 mtrasse 1.195 mTrasse

Antragsteller Juristische

Person

Gemeinde

Breitungen

Juristische

Person

Gemeinde

Breitungen

Jahresrate1

Thüringer

Förderprogramm2

7.953 € 5.382 € 27.692 € 17.598 €

KfW3 7.703 € 28.974 €

KWKG4 9.909 € 33.051 €

KfW + KWKG5 8.254 € 28.709 €

1) Finanzierung der Restsumme bei allen Fördermöglichkeiten komplett über ein Tilgungsdarlehen (10 Jahre Laufzeit, keine tilgungsfreie Jahre, eff. Zinssatz 5 %, Auszahlungsquote Darlehen 100 %) 2) Investitionszuschuss Juristische Person 35 % bzw. Gemeinde Breitungen 65 % 3) 60 € je Trassenmeter und 1.800 € Hausübergabestation (Wärmenetz) -> Tilgungszuschuss 4) je Millimeter Nenndurchmesser 1 € je Trassenmeter -> Investitionszuschuss 5) je Millimeter Nenndurchmesser 1 € je Trassenmeter (Investitionszuschuss) + 20 € Trassenmeter und 1.800 € Hausübergabestation (Tilgungszuschuss)



66

Natürlich kann und will obiges Finanzierungsbeispiel eine Bankenrecherche nicht ersetzen. Diese

sollte im Nachgang an diese Machbarkeitsstudie durchgeführt werden. Falls sich dadurch erhebliche

Unterschiede zu den hier angenommenen Darlehensmodalitäten ergeben sollten, muss natürlich

dieser Vergleich der Fördermöglichkeiten aktualisiert werden.

Somit gibt es für das Biomassebasierte Wärmenetz Breitungen nach Tab. 7-13 zusammengefasst

folgende Fördermöglichkeiten. Dabei wird bei den weiteren Betrachtungen lediglich das

Landesprogramm berücksichtigt.

Tab. 7-13 Fördermöglichkeiten für das Biomassebasierte Wärmenetz Breitungen

Förderprogramm /

Gesetz

Anlagenkomponente

Mach-

barkeits-

studie

Satelliten-BHKW Wärmenetz Spitzenlast

BHKW Biogas-

leitungen

Gas-

behandlung

Wärme-

leitungen HÜS

Erdga-

skessel

Marktanreiz-

programm (KfW) 2 - - - X X - Nein

EEG X 1 - - - - - Ja

KWKG - - - X - - Nein

Landesprogramm

für Wärme- und

Biogasleitungen

- X X Xx - - Ja 2

1) Feste Stromvergütung für Strom aus Anlagen mit Erneuerbaren Energien 2) in drei Varianten 0 %, 35 % und 65 % Investitionszuschuss

Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen nach VDI 2067


67

8 Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen nach VDI 2067

8.1 Grundlagen der VDI 2067

Zur Beurteilung der Gesamtwirtschaftlichkeit von Investitionen existieren verschiedene Verfahren,

die sich in die beiden Gruppen Statische und Dynamische Methoden aufteilen lassen. Bei den

Statischen Methoden, wie z. B. die Kostenvergleichsrechnung oder die Rentabilitätsrechnung,

werden alle Kosten und Erlöse berücksichtigt und für ein Jahr zusammengestellt. Das Ergebnis soll

dabei für die gesamte Betriebszeit der Anlage reproduzierbar sein.

Im Gegensatz zu den statischen Berechnungen berücksichtigen die Methoden der Dynamischen

Wirtschaftlichkeitsrechnung die Unterschiede in der zeitlichen Entwicklung, die sich aus der

Investition ergeben. Somit können Ein- und Auszahlungen entsprechend ihrem zeitlichen Anfall

genau erfasst werden.

Nach /VDI07/ behandelt die Richtlinie VDI 2067 die Berechnung der Wirtschaftlichkeit

gebäudetechnischer Anlagen nach der Annuitätsmethode (dynamische Berechnung) unter der

Berücksichtigung von Ersatzbeschaffungen. Das Annuitätsverfahren gestattet es, einmalige

Zahlungen bzw. Investitionen und laufende Zahlungen mithilfe des Annuitätsfaktors a während

eines Betrachtungszeitraumes T zusammenzufassen. Die Berechnung der Kosten erfolgt in der

Regel ohne Umsatzsteuer.

Der Annuitätsfaktor wird nach Gl. 1 berechnet:

1

)1(

T

T

q

qqa (Gl. 2)

a = Annuitätsfaktor

q = Zinsfaktor

T = Betrachtungszeitraum in Jahren



68

Die Auszahlungen (Kosten) werden in einmalige Zahlungen und laufende Zahlungen unterteilt und

nach Tab. 8-1 in folgenden Gruppen zusammengefasst:

Tab. 8-1 Kostengruppen nach VDI 2067 und Beispielkostenarten

Kapitalkosten Verbrauchsgebundene

Kosten Betriebsgebundene

Kosten Sonstige Kosten

Anlagenkomponenten (z. B. BHKW)

Bauliche Anlagen (z. B. Heizhaus)

Maßnahmen zum Schall- und Wärmeschutz

Anschlusskosten

Instandsetzung

Energiekosten

Kosten für Hilfsenergie

Kosten für Betriebsstoffe

Bedienen

Reinigen

Warten

Inspizieren

Versicherungen

Steuern

Pacht

jährliche Gutachten

Bei den kapitalgebundenen Kosten werden sowohl die Investitionskosten, als auch die Kosten für

Instandsetzung und Erneuerung zusammengefasst. Die Annuitäten der kapitalgebundenen

Auszahlungen, der verbrauchsgebundenen Auszahlungen, der betriebsgebundenen Auszahlungen

und der sonstigen Auszahlungen werden nach /VDI07/ berechnet.

Wird davon ausgegangen, dass sich während des Betrachtungszeitraumes bei den laufenden Kosten

Preisänderungen ergeben, so sind diese Zahlungen entsprechend /VDI07/ zu berechnen.

Einzahlungen (Erlöse) können projekt- und betreiberabhängig in gleicher Art wie die vorstehend

dargestellten Auszahlungen entstehen. Einzahlungen können nach einzelnen Zahlungsarten, z. B.

kapitalgebundene Einzahlungen usw., unterteilt oder als Gesamterlös zusammengefasst werden.

Die Differenz aus der Einzahlungsannuität und der Summe der kapitalgebundenen,

verbrauchsgebundenen, betriebsgebundenen und sonstigen Auszahlungsannuitäten ergibt die

Gesamtannuität aller Zahlungen. Diese muss größer null sein, damit die Anlage wirtschaftlich ist,

d. h. die Annuität der Einzahlungen ist größer als die Annuität aller Ausgaben. Werden

verschiedene Varianten oder Szenarien verglichen, ist diejenige vorzuziehen, für die die größere

Gesamtannuität errechnet wird.

Da die Einzahlungen (Erlöse), also der Preis für die vom biomassebasierten Wärmenetz zur

Verfügung gestellte Wärme in kWh noch nicht feststehen (außer die auf 20 Jahre nach EEG

festgeschriebene Vergütung für den elektrischen Strom aus dem Biogas-BHKW), werden die

Wärmegestehungskosten nach Tab. 8-2 berechnet. Die Wärmegestehungskosten drücken aus, ab

welchem Preis die gesamte Anlage kostenneutral arbeitet, d. h. weder Gewinn noch Verlust



69

erwirtschaftet. Da im Projekt Breitungen die Bilanzgrenze am Ausgang der einzelnen

Hausübergabestationen der potenziellen Wärmeabnehmer liegt, wurde die Gesamtannuität aller

Zahlungen durch den Gesamtwärmebedarf aller potenziellen Wärmeabnehmer in dem jeweiligen

Szenario geteilt.

Tab. 8-2 Bestimmung Wärmegestehungspreis in Anlehnung VDI 2067

Schritt 1 Schritt 2 Schritt 3 Schritt 4

Annuität der jährlichen

Auszahlungen

Annuität der jährlichen

Einzahlungen

Annuität der

Jahresgesamtzahlungen

(Gesamtannuität)

Bestimmung

Wärmegestehungspreis

Kapitalkosten

Betriebskosten

Verbrauchskosten

Sonstige Kosten

EEG-Vergütung Differenz

(Auszahlungen -

Einzahlungen)

Division

(Gesamtannuität/

Gesamtwärmebedarf)

8.2 Getroffene Annahmen für die VDI 2067

Für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen nach VDI 2067 werden ein Betrachtungszeitraum von

20 Jahren, sowie ein Zinssatz von 5 % festgelegt. Des Weiteren werden alle Investitionen und

laufenden Kosten, sowie mögliche Erlöse ohne USt. betrachtet. Als Jahr der Inbetriebnahme für

die neuen Anlagen wird 2012 zugrunde gelegt.

Das Biomassebasierte Wärmenetz Breitungen wird in zwei bzw. drei (Variante Vollversorgung)

Anlagenkomponenten aufgeteilt. Des Weiteren besteht jede Anlagenkomponente aus

Anlagenbestandteile, wie z. B. bei dem Wärmenetz aus Wärmeleitungen und

Hausübergabestationen. Diese Aufteilung ermöglicht einen besseren Überblick über die jährlichen

Kosten und Erlöse einzelner Bestandteile des Biomassebasierten Wärmenetzes. Der

Gesamtwärmegestehungspreis ist dann schließlich nach Gl. 2 die Summe der

Wärmegestehungspreise aller Anlagenkomponenten:



70

WGPGesamt = WGPSatelliten-BHKW + WGPWärmenetz (+ WGPSpitzenlastkessel) (Gl. 3)

WGP = Wärmegestehungspreis

An dieser Stelle sei darauf verwiesen, dass der Wärmegestehungspreis der Biogaserzeugung

(Biogasanlage) auch in Gl. 3 einfließen müsste. Hierzu lagen allerdings keine Daten vor. Daher

müssen in Kapitel 8.3 die Gesamtwärmegestehungspreise in den verschieden Szenarien und

Varianten noch um diesen Faktor ergänzt werden, um eine Aussage zur Vorzüglichkeit des

Biomassebasierte Wärmenetzes Breitungen zu treffen.

Für die Ermittlung der Investitionskosten der Anlagenkomponenten Wärmenetz (Wärmeleitungen

& Hausübergabestationen) und Erdgaskessel wurden die entsprechend gewonnenen Daten der

Programme WDesign und RDesign verwendet. Für die Investitionskosten des Vergleichskessels auf

Erdgasbasis wurde ebenfalls das Programm WDesign in Anspruch genommen. Die Höhe der

Investitionen für die Bestandteile Biogasleitung und Gasbehandlung der Anlagenkomponente

Satelliten-BHKW wurden mit Hilfe von Erfahrungswerten mit anderen bereits realisierten

Biogasprojekten ähnlicher Größe in Deutschland ermittelt. Die Anschaffungskosten der Satelliten-

BHKW wurde in Anlehnung an die Angaben zu Investitionskosten von Biogas-BHKW in der

Veröffentlichung „BHKW-Kenndaten“ der ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und

umweltfreundlichen Energieverbrauch e. V. aus dem Jahr 2011 /ASU11/ ermittelt. Ein Überblick

der zugrunde liegenden Daten bietet die nachfolgende Tab. 8-3.

Tab. 8-3 Datengrundlage Biomassebasiertes Wärmenetz Breitungen

Anlagenkomponente Anlagenbestandteil Datengrundlage

Satelliten-BHKW 1

BHKW /ASU11/

Biogasleitung Datenbank BIOBETH

Gasbehandlung Datenbank BIOBETH

Wärmenetz Wärmeleitungen RDesign

Hausübergabestationen RDesign

Spitzenlastkessel 2 Erdgaskessel WDesign

Vergleichskessel (Erdgas) Erdgaskessel WDesign

1) nicht bei Szenario Ausbau Bestehendes Wärmenetz 2) lediglich für die Variante Vollversorgung



71

Ein Pufferspeicher kann über einen bestimmten Zeitraum, je nach Dimensionierung, gewisse

Spitzen im Wärmebedarf ausgleichen. Er ist in der Regel ein mit Wasser gefüllter und gut isolierter

Behälter. Er speichert überschüssige Energie, die aktuell nicht benötigt wird, um sie später wieder

für Heizung und Warmwasserbereitung abzugeben. Im Rahmen dieser Machbarkeitsstudie werden

keine Pufferspeicher eingeplant, sollte aber bei der Planung berücksichtigt werden.

Die Investitionskosten für die betrachteten Szenarien sind in Tab. 8-4 dargestellt. Die technischen

Parameter der Anlagenbestandteile können den Tab. 10-1 bis Tab. 10-3 und für den

Vergleichskessel auf Erdgasbasis Tab. 10-9 im Anhang entnommen werden.

Tab. 8-4 Investitionskosten Biomassebasiertes Wärmenetz Breitungen (ohne USt.)

Anlagen-komponente

Anlagenbestandteil

Satelliten-

BHKW

Kulturhaus

Satelliten-BHKW


bestehendes

Wärmenetz Standort

FAS e. V.

(Feldstr. 14)

Standort

Büro

Agrargenos.

Satelliten-BHKW

BHKW 1 103.970 € 214.320 € 214.320 € -

Biogasleitung 2 175.500 € 90.000 € 50.000 € -

Gasbehandlung 3 20.000 € 60.000 € 60.000 € -

Wärmenetz Wärmeleitungen 4 67.740 € 267.820 € 269.570 € 239.310 € 5

Hausübergabe-stationen 6

19.130 € 46.350 € 46.350 € 46.350 € 7

Spitzenlast-kessel 8

Erdgaskessel 20.000 € 85.000 € 85.000 € 85.000 €

Summe 406.340 € 763.490 € 725.240 € 370.660 €

1) Motor, Schalldämpfung, Katalysator, Schmierölversorgung, Schaltschrank, Be- und Entlüftung, Transport & Montage, Inbetriebnahme (/ASU11/) + 20 % Zuschlag für Trafostation, Planung & Container 2) Leitung & Ausrüstung (40 €/m) + Tiefbau (50 €/m) + Planung (10 €/m) + evtl. Werrakreuzung (30 €/m) 3) Feinentschwefelung, Trocknung und Gasverdichter 4) inkl. Montage, Oberflächenwiederherstellung und Netzpumpe 5) 359.820 € inkl. bereits bestehenden Wärmeleitungen (414 m) 6) inkl. Montage 7) 64.210 € inkl. bereits bestehenden Hausübergabestationen (3) 8) lediglich für die Variante Vollversorgung -> Kessel, Gasreinigung und Anschlüsse

Eine Förderung des Wärmenetzes findet entsprechend Kapitel 7.3.4 das Thüringer

Förderprogramm für Wärme- und Biogasleitungen Berücksichtigung. Dadurch fließen folgende

Investitionszuschüsse in die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung mit ein (Tab. 8-5):



72

Tab. 8-5 Investitionszuschüsse durch Thüringer Förderprogramm (ohne USt.)

Szenario

Satelliten-

BHKW

Kulturhaus

Satelliten-BHKW


bestehendes

Wärmenetz Standort

FAS e. V.

(Feldstr. 14)

Standort

Büro

Agrargenos.

Förderbare Investitionskos

ten

Wärmeleitung 1 67.740 € 267.820 € 269.570 € 239.310 €

Biogasleitung 2 195.500 € 150.000 € 110.000 € -

Mögliche Investitions-

zuschuss

Wärme-leitung

0 % 0 € 0 € 0 € 0 €

35 % 23.710 € 93.740 € 94.350 € 83.760 €

65 % 44.030 € 174.090 € 175.220 € - 3

Biogas-leitung

0 % 0 € 0 € 0 € -

35 % 68.430 € 52.500 € 38.500 € -

65 % 127.080 € 97.500 € 71.500 € -

Gesamt

0 % 0 € 0 € 0 € 0 €

35 % 92.130 € 146.240 € 132.850 € 83.760 €

65 % 171.100 € 271.590 € 246.720 € - 3 1) Kosten für Hausübergabestationen sind nicht förderfähig 2) Kosten für notwendige Gasbehandlung sind ebenfalls förderfähig 3) entfällt, da das bestehende Wärmenetz über dieses Förderprogramm auch gefördert wurde (Antragsteller Agrargenossenschaft Werragrund e. G.) -> bei Förderung Ausbau Wärmenetz selben Antragsteller vorgeschrieben

Neben den Investitionskosten für die Anlagenbestandteile sind Annahmen für alle weiteren

Kostenarten zu treffen, die in Tab. 8-6 bis Tab. 8-11 dargestellt sind. Die jährlichen Kosten sind

den Tab. 10-5 bis Tab. 10-8 im Anhang zu entnehmen.



73

Tab. 8-6 Annahmen für den Anlagenbestandteil BHKW

Kostenarten Satelliten-BHKW Quelle

Nutzungsdauer 7 Jahre BIOBETH

Kapitalkosten Investition siehe Tab. 8-4

Verbrauchs-

kosten

ESK I Silage 35 €/tFM BIOBETH

ESK I & II

Maissilage 35 €/tFM BIOBETH

Rinderfestmist 1 €/tFM BIOBETH

Hühnertrockenkot 10 €/tFM BIOBETH

Betriebskosten Instandhaltung 1 1,4 ct/kWh /ASU11/

Sonstige

Kosten

Versicherung, Pacht etc. 0,8 % von Investition BIOBETH

Sonstiges 3.000 € 3 BIOBETH

1) Wartung und Instandsetzung 2) je erzeugter kWh elektrischer Strom 3) Kosten für Umweltgutachten und Messkosten

Da Biogas ein aggressives Medium ist, das den Motor stark schädigen kann, sind die Standzeiten

von Biogas-BHKW z. B. im Vergleich zu Erdgas-BHKW deutlich geringer. Erfahrungen aus

anderen Projekten zeigen, dass der Durchschnitt der Nutzungsdauer bei etwa sieben Jahren liegt.

Zwar wird im Rahmen der Gasreinigung das Biogas tiefenentschwefelt und getrocknet, eine

Erhöhung der Standzeit auf über sieben Jahre kann aber erst der Anlagenbetrieb zeigen.

Somit werden für den Anlagenbestandteil BHKW neben den Kapitalkosten, Kosten für den

laufenden Betrieb (Wartung und Instandsetzung) und für mögliche Versicherungen oder evtl.

Pachtgelder für die Grundstücke, auf den die Satelliten-BHKW betrieben werden, einkalkuliert.

Entsprechend EEG 2012 wird ein jährliches Umweltgutachten für den Nachweis der Einhaltung

der Wärmenutzungspflicht (mind. 60 % der erzeugten Wärme), und sofern dies für die Satelliten-

BHKW gelten sollte (siehe Kapitel 7.3.2), dass maximal 60 Masseprozent „Mais (Ganzpflanze) und

Getreidekorn einschließlich Corn-Cob-Mix und Körnermais sowie Lieschkolbenschrot“

(/EEG12/) eingesetzt werden und die Mengen für die Einsatzstoffvergütungsklassen erforderlich



74

sein. Inkl. der biologischen Betreuung sollen diese jährlich anfallenden Kosten mit pauschal 3.000 €

erfasst werden.

Beim Szenario Ausbau Bestehendes Wärmenetz wird zwar auch ein Umweltgutachten für den

Nachweis der sinnvollen Wärmenutzung und damit der Erlangung des KWK-Bonus benötigt,

allerdings muss dieses derzeit schon für das bestehende Wärmenetz erbracht werden. Somit werden

in diesem Szenario keine Kosten für Umweltgutachten angesetzt.

Ein weiterer entscheidender jährlicher Kostenpunkt sind die Aufwendungen für zusätzlich

benötigte Maissilage. Wie unter Kapitel 7.3.2 beschrieben, wird davon ausgegangen, dass es sich bei

den Satelliten-BHKW um eine Anlagenerweiterung der bestehenden Biogasanlage Breitungen I

handelt. Das bedeutet, es ist erforderlich, dass mehr Biogas zu erzeugt. Es wird davon ausgegangen,

dass dieser Mehrbedarf exemplarisch über die Vergärung von zusätzlicher Silage und

Wirtschafsdünger erfolgt. Natürlich muss dies genauer untersucht werden. Es ist auch möglich,

andere Substrate einzusetzen, entsprechend der Gegebenheiten in der Biogasanlage Breitungen I

Dieser Mehrbedarf ergibt sich aus Tab. 7-6.

Die zusätzlich benötigten Mengen an Silage und Wirtschaftsdüngern müssen entsprechend der

örtlichen Gegebenheiten in Breitungen evtl. zugekauft werden. Somit ist dieser Substrateinkauf

relevant für den Wärmegestehungspreis der Anlagenkomponente Satelliten-BHKW und wird daher

bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung mit einkalkuliert.

Tab. 8-7 Annahmen für die Anlagenbestandteile Biogasleitung und Gasbehandlung

Kostenarten Leitung Gasbehandlung Quelle

Nutzungsdauer 20 Jahre 12 Jahre C.A.R.M.E.N.


Verbrauchskosten - - - BIOBETH

Betriebskosten Instandhaltung 1 1 % Investition 2 5 % Investition 3 C.A.R.M.E.N.

Sonstige Kosten Versicherung,

Pacht etc.

0,5 %

Investition - BIOBETH

1) Wartung und Instandsetzung

2) inkl. Kosten für 24-h-Enstörungsdienst 3) inkl. Strom für das Betreiben der Gasbehandlung



75

Bei den Anlagenbestandteilen Biogasleitungen und Gasbehandlung werden als jährliche Kosten,

neben den Kapitalkosten, auch Kosten für Instandhaltung als Betriebskosten eingeplant. Diese

beinhalten z. B. das Überprüfen und Abpumpen der Kondensatschächte, aber auch pauschal die

Kosten für elektrischen Strom, den die Gasreinigung benötigt.

Für evtl. anfallende Ausgaben für Grunddienstbarkeiten oder sogar Konzessionen, die die

Gemeinde Breitungen erheben könnte, werden neben Ausgaben für Versicherungen, diese unter

Sonstige Kosten einkalkuliert.

Tab. 8-8 Annahmen für die Anlagenkomponente Wärmenetz

Anlagenbestandteil Wärmeleitungen 1 Hausübergabe-

stationen 2 Quelle

Nutzungsdauer 20 a 20 a /BMF11/


Instandsetzung 1,0 % von

Investitionskosten 2,0 % von

Investitionskosten VDI 2067

Verbrauchs-kosten

Strom Pumpe - RDesign

Betriebskosten Wartung - 1,0 % von


Sonstige Kosten

Versicherung, Pacht etc.

0,5 % von Investitionskosten

0,5 % von Investitionskosten

BIOBETH

1) inkl. Montage, Oberflächenwiederherstellung und Netzpumpe 2) inkl. Montage

Im Gegensatz zu den Tabellen für Absetzung für Abnutzung (AfA) Energie und Wasserversorgung

„3.2.2 Erdverlegte Leitungen“ und „3.2.5 Übergabestationen“ (/BMF11/) haben nach VDI 2067

„1.3.5 Nutzwärmenetze“ eine Nutzungsdauer von vierzig Jahren und „1.3.4 Hausübergabestationen

bei Fernwärme bei direktem Anschluss“ eine Nutzungsdauer von dreißig Jahren (/VDI07/). Eine

Abschreibung der Wärmeleitungen über diese längere Nutzungsdauer würde zu einer Minderung

der Wärmegestehungspreise Wärme führen.

Für den Transport des Wassers in den Wärmeleitungen wird elektrischer Strom für die Pumpe

benötigt und dieser wurde bereits mit Hilfe von RDesign berechnet (siehe Anhang Tab. 10-2) und

wird als einziger Kostenfaktor unter Verbrauchskosten, den ein Wärmenetz benötigt, einkalkuliert.

Da die ermittelten Gesamtwärmegestehungskosten mit Wärmegestehungspreisen einer

herkömmlichen Heizungsanlage verglichen werden müssen, um eine Aussage zur Vorzüglichkeit

des Biomassebasierten Wärmenetzes Breitungen zu erhalten, werden Investitionskosten für einen



76

Erdgaskessel mit 85 kW (ca. 161.500 kWh Wärmebedarf im Jahr) angesetzt (Tab. 8-9). Dieser

Erdgaskessel soll exemplarisch für die einzelnen Kesselanlagen der potenziellen gewerblichen und

kommunalen Wärmeabnehmer (siehe Kapitel 4) stehen.

Tab. 8-9 Annahmen für den Vergleichskessel auf Erdgasbasis (85 kWtherm)

Heizölkessel 85 kWtherm Quelle

Nutzungsdauer 20 Jahre VDI 2067

Kapitalkosten

Investitionskosten 1 20.000 € WDesign

Instandhaltung 1,0 % von


Verbrauchskosten Erdgas 2 179.444 kWh BIOBETH

Betriebskosten

Wartung 1,5 % von


Personal 20 h/d BIOBETH

Material & Beratung 1 €/MWh

(erzeugte Wärme) BIOBETH

Sonstige Kosten Versicherung 0,6 % von

Investitionskosten BIOBETH

1) Kessel, Gasreinigung und Anschlüsse 2) bei einem Wirkungsgrad von 90 %

Für die Berechnung der Kosten, muss jeder Kostenart ein Preis zugrunde gelegt werden.

Die Preise für die Substrate, welche in der Biogasanlage vergoren werden sollen, wurden mit Hilfe

von Vergleichsprojekten und aktuellen Preise in Thüringen für Biogassubstrate abgeschätzt.

Für den Strompreis wurde der aktuelle Tarif „NaKlar-Strom“ des regionalen Anbieters

Werraenergie GmbH zu Grunde gelegt. Zwar können durch diverse Strompreisvergleichsrechner

auch günstigere Tarife ausgewählt werden, allerdings wird dadurch nicht die sog. regionale

Wertschöpfung erhöht, was neben günstigen Wärmegestehungspreisen auch ein Ziel des

Biomassebasierten Wärmenetzes Breitungen ist.



77

Tab. 8-10 Strombedarf beim Biomassebasierten Wärmenetz Breitungen

Anlagenkomponente

Satelliten-BHKW

Kulturhaus

Satelliten-BHKW

Gewerbegebiet

Ausbau

bestehendes

Wärmenetz

Standort FAS

e. V. (Feldstr.

14)

Standort Büro

Agrargenos

Satelliten-BHKW 0 kWh 0 kWh 0 kWh 0 kWh

Wärmenetz 4.891 kWh 7.634 kWh 7.634 kWh 11.129kWh

Spitzenlastkessel 0 kWh 0 kWh 0 kWh 0 kWh

Die Personalkosten werden an bestehende Tarifverträge der Land- und Forstwirtschaft angelehnt

und mit 9,14 € pro Arbeitsstunde zzgl. 50 % Nebenkosten beziffert.

Somit ergeben sich die in Tab. 8-11 gelisteten Preise für Brennstoffe bzw. Substrate für die

Biogasanlage und das Personal:

Tab. 8-11 Annahmen für Preise und Erlöse (ohne USt.)

Parameter Quelle Preis

Elektrischer Strom Werraenergie GmbH (NaKlar-Strom) 20,99 ct/kWh 1

Erdgas Werraenergie GmbH (NaKlar-Gas) 5,276 ct/kWh 2

Maissilage BIOBETH 35 €/tFM

Rinderfestmist BIOBETH 1 €/tFM

Hühnertrockenkot BIOBETH 10 €/tFM

Lohnkosten BIOBETH 9,14 € + 50 % Nebenkosten

EEG-Vergütung BIOBETH 0,57-20,34 ct/kWh 3

1) ab 1.501 kWh/a 2) ab 50.001 kWh/a 3) detaillierte Aufschlüsselung siehe Tab. 7-9

Nach Kapitel 7.3.2 ist die Höhe der EEG-Vergütung für den im Biogas-BHKW erzeugten

eingespeisten Strom sowohl von den Einsatzstoffen, als auch von der Bemessungsleistung

abhängig. Es besteht ein Vergütungsanspruch für 20 Jahre zzgl. der Zeit im Jahr der



78

Inbetriebnahme. Da im Rahmen dieser Machbarkeitsstudie ein Zeitraum von 20 Jahren betrachtet

wird, ist somit mit konstanten jährlichen Einnahmen aus der Einspeisung des Stromes in das

öffentliche Netz zu rechnen. Vorausgesetzt die Biogasproduktion und der Betrieb des Satelliten-

BHKWs laufen konstant. Verluste an der Trafostation werden in Höhe von 1 % des eingespeisten

elektrischen Stromes berücksichtigt.

Da im Rahmen dieser Machbarkeitsstudie Preissteigerungsraten ebenfalls Gegenstand der

Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen sind, werden diese in Anlehnung an /VDI07/ und /STA11/

nach Tab. 8-12 angenommen. Grundlage der Preissteigerungsraten spielen dabei die Preisdaten

vom Statistischen Bundesamt.

Dabei ist für alle Kostenarten, außer der EEG-Vergütung, eine Preissteigerungsrate zu erwarten.

Tab. 8-12 Annahmen für die Preissteigerungsraten

Parameter Preissteigerungsrate pro Jahr Quelle

Ersatzbeschaffungen 2,7 % VDI 2067

Instandsetzung 2,7 % VDI 2067

Elektrischer Strom 3,8 % Statistisches Bundesamt 1

Substrate für die Biogasanlage 2,3 % Statistisches Bundesamt 2

Erdgas 5,4 % Statistisches Bundesamt 3

Wartung & Instandhaltung 3,2 % BIOBETH

Löhne & Gehälter 3,2 % Statistisches Bundesamt 4

Material & Beratung 3,2 % BIOBETH

Versicherung, Pacht etc. 1,0 % BIOBETH

Umweltgutachten 3,2 % BIOBETH

1) Statistisches Bundesamt (/STA11/) Preisentwicklung von 2000 bis 2010 für „Elektrischer Strom Abgabe an gewerbliche Anlagen“ -> BIOBETH, durchschnittliche Preissteigerungsrate dieses Zeitraumes berechnet 2) Statistisches Bundesamt (/STA11/) Preisentwicklung von 1995 bis 2010 für „Getreide“ -> BIOBETH, durchschnittliche Preissteigerungsrate dieses Zeitraumes berechnet 3) Statistisches Bundesamt (/STA11/) Preisentwicklung von 1995 bis 2010 für „Erdgas Abgabe an Handel & Gewerbe“ -> BIOBETH, durchschnittliche Preissteigerungsrate dieses Zeitraumes berechnet 4) Statistisches Bundesamt (/STA11/) Preisentwicklung von 1995 bis 2010 für „Tarifverdienst Energieversorgung - Neue Länder“ -> BIOBETH, durchschnittliche Preissteigerungsrate dieses Zeitraumes berechnet



79

8.3 Ergebnisse der VDI 2067

Betrachtet man nun die Variante Grundversorgung, also dass die potenziellen kommunalen und

gewerblichen Wärmeabnehmer Heizungsanlagen für Spitzen- und Redundanzzeiten vorhalten

müssen, unter der Annahme von Preissteigerungsraten für Energie, Substrate, Personal,

Versicherung, Gutachten etc. auf 20 Jahre bei einem angenommenen Zinssatz von 5 % erhält man

in Abhängigkeit der Förderung nach dem Thüringer Förderprogramm für Wärme- und

Biogasleitungen folgende Ergebnisse für die Wärmegestehungspreise (Tab. 8-13):

Tab. 8-13 Wärmegestehungspreis in ct/kWh (ohne USt.) für Variante Grundversorgung


Kulturhaus


Ausbau

besteh.

Wärme-

netz

Standort FAS e. V.

(Feldstr. 14)

Standort

Bürogebäude

Agrargenoss.

Variante EEG-

Vergütung 1 ESK I

ESK

I&II ESK I

ESK

I&II ESK I

ESK

I&II

Förderung 2

0 % 26,38 18,21 1,65 -4,71 1,20 -5,17 0,96

35 % 22,11 13,97 0,25 -6,11 -0,07 -6,44 0,20

65 % 18,45 10,28 -0,94 -7,31 -1,16 -7,52 -

1) siehe Kapitel 7.3.2 2) im Rahmen Thüringer Förderprogramm nach Tab. 7-11

Es ist zu erkennen, dass bei den unterstellten Annahmen aus Kapitel 8.2 unter den betrachteten

Fördermöglichkeiten und Varianten der EEG-Vergütung für den eingespeisten Strom aus den

Satelliten-BHKW nach EEG 2012 die Wärme aus dem Biomassebasierten Wärmenetz lediglich für

das Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet (beide Standorte) und für das Szenario Ausbau

bestehendes Wärmenetz für unter 1,7 ct/kWh abgegeben werden kann, um ein kostenneutralen

Betrieb zu gewährleisten. Im Idealfall mit einer Förderung der Wärme und Biogasleitung im

Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet in Höhe von 65 % könnte die Wärme sogar für unter

1 ct/kWh abgegeben werden, ähnlich dem Szenario Ausbau bestehendes Wärmenetz.



80

Für das Biomassebasierte Wärmenetz Breitungen werden in dem Szenario Satelliten-BHKW

Gewerbegebiet teilweise negative Wärmegestehungspreise erreicht. Dies bedeutet, dass die zu

erwartende jährliche EEG-Vergütung höher ausfällt als die jährlichen laufenden Kosten. Da aber

Wärme nicht „verschenkt“ werden darf, muss ein Mindestpreis angesetzt werden. Mit z. B.

1 ct/kWh würde das Wärmenetz aber immer noch deutlich unter den Wärmegestehungspreisen der

fossilen bisherigen Wärmeversorgung der potenziellen Wärmeabnehmer liegen.

Da in dieser Variante lediglich die Grundversorgung untersucht wurde, fehlen die

Wärmegestehungspreise für den Spitzenlastkessel auf Erdgasbasis. Berücksichtigt man diese

(Vollversorgung) kann man zwar mehr Wärme an die kommunalen und gewerblichen

Wärmeabnehmer verkaufen, dafür sind aber auch die jährlichen Kosten höher. Im Ergebnis liegen

die Wärmegestehungspreise bei dieser Variante deutlich höher, als bei der Variante

Grundversorgung (Tab. 8-14).

Tab. 8-14 Wärmegestehungspreis in ct/kWh (ohne USt.) für Variante Vollversorgung


Kulturhaus


Ausbau

besteh.

Wärme-

netz

Standort FAS e. V.

(Feldstr. 14)

Standort

Bürogebäude

Agrargenoss.

Variante EEG-

Vergütung 1 ESK I

ESK

I&II ESK I

ESK

I&II ESK I

ESK

I&II

Förderung 2

0 % 25,88 18,97 3,17 -2,81 2,76 -3,22 1,80

35 % 22,27 15,37 1,86 -4,12 1,57 -4,41 1,05

65 % 19,18 12,28 0,73 -5,25 0,55 -5,43 -

1) siehe Kapitel 7.3.2 2) im Rahmen Thüringer Förderprogramm nach Tab. 7-11

Auch bei der Variante Vollversorgung liegen die Wärmegestehungspreise beim Szenario Satelliten-

BHKW Kulturhaus deutlich über den der anderen beiden Szenarien. Beim Szenario Ausbau

bestehendes Wärmenetz kann die Wärme für unter 1,8 ct/kWh abgegeben werden, um ein

kostenneutralen Betrieb zu gewährleisten. Im Idealfall mit einer Förderung der Wärmeleitung von

35 % sogar unter 1,1 ct/kWh. Die geringsten Wärmegestehungspreise werden, wie auch schon bei



81

der Variante Grundversorgung beim Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet mit einer 65 %

Förderung für die Wärme- und Biogasleitungen. Die Wärme könnte dabei sogar für unter 1ct/kWh

trotz der kostenintensiveren Vollversorgung abgegeben werden.

Weiterhin ist aus beiden Tabellen zu erkennen, dass der Standort des Satelliten-BHKWs (FAS e. V.

Feldstraße 14 oder Bürogebäude Agrargenossenschaft Werragrund e. G.) im Gewerbegebiet kaum

einen Einfluss auf den Wärmegestehungspreis des Biomassebasierten Wärmenetzes Breitungen hat.

Es werden ähnlich niedrige Preise erzielt.

Um eine Aussage treffen zu können, ob diese ermittelten Wärmegestehungspreis aus den Tab. 8-13

und Tab. 8-14 nun eine Vorzüglichkeit des Biomassebasierten Wärmenetzes Breitungen im

Vergleich zu der bisherigen Wärmeversorgung der kommunalen und gewerblichen

Wärmeabnehmer darstellt, müssen diese verglichen werden (Tab. 8-15).

Tab. 8-15 Vergleich der Wärmegestehungspreise in ct/kWh (ohne USt.)

Szenario

Satelliten-

BHKW

Kulturhaus

Satelliten-BHKW

Gewerbegebiet Aus-

bau

best.

Wär-

menetz

Erd-

gas-

kessel1

Standort FAS

e. V.

(Feldstr. 14)

Standort

Bürogebäude

Agrargenoss.

Variante EEG-Vergütung 2 ESK

I

ESK

I&II

ESK

I

ESK

I&II

ESK

I

ESK

I&II

Grund-

ver-

sorgung

Förder-

ung 3

0 % 26,38 18,21 1,65 -4,71 1,20 -5,17 0,96

9,29 4 35 % 22,11 13,97 0,25 -6,11 -0,07 -6,44 0,20

65 % 18,45 10,28 -0,94 -7,31 -1,16 -7,52 -

Voll-

ver-

sorgung

Förder-

ung 3

0 % 25,88 18,97 3,17 -2,81 2,76 -3,22 1,80

11,11 35 % 22,27 15,37 1,86 -4,12 1,57 -4,41 1,05

65 % 19,18 12,28 0,73 -5,25 0,55 -5,43 -

1) 85 kW thermische Leistung 2) siehe Kapitel 7.3.2 3) im Rahmen Thüringer Förderprogramm nach Tab. 7-11 4) lediglich Erdgas-Preis mit Preissteigerung mit 5,4 % Preissteigerung pro Jahr



82

Aufgrund der großen Datenmenge ist eine Aufstellung der einzelnen Kostengruppen

Kapitalkosten, Verbrauchskosten, Betriebskosten und Sonstiger Kosten je Szenario in Tab. 10-5 bis

Tab. 10-8 im Anhang zu entnehmen. Eine detailliertere Kostenaufstellung für den Vergleichskessel

auf Heizölkessel ist in der Tab. 10-9 im Anhang aufgelistet.

Abb. 8-1 Wärmegestehungspreise ohne Förderung, mit Vollversorgung und ESK I

Es ist eindeutig zu erkennen, dass das Biomassebasierte Wärmenetz Breitungen unter den

getroffenen Annahmen für das Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet und Ausbau bestehendes

Wärmenetz eine preisliche Alternative zu der bisherigen Wärmeversorgung der kommunalen und

gewerblichen Wärmeabnehmer darstellen kann.

Bei dem Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet unterscheiden sind die Wärmegestehungspreise

beim Standort Bürogebäude Agrargenossenschaft Werragrund e. G. zwischen 0,4 ct/kWh (0 %

Förderung) bis 0,2 ct/kWh (65 % Förderung) geringer als beim Standort FAS e. V. Feldstraße 14.

Aufgrund dieser vergleichsweise geringen Differenz bei den Wärmegestehungspreisen wird an

dieser Stelle kein Standort für ein Satelliten-BHKW im Gewerbegebiet empfohlen.

Das Szenario Satelliten-BHKW Kulturhaus stellt keine preisliche Alternative, weder in der Variante

Grundversorgung, noch in der Variante Vollversorgung, zur bisherigen Wärmeversorgung der

kommunalen und gewerblichen Wärmeabnehmer dar.



83

Der Ausbau des bestehenden Wärmenetzes stellt das Szenario mit dem geringsten Aufwand bzgl.

Bauleistung und Investitionskosten dar. Es werden in der Grundversorgung

Wärmegestehungspreise unter 1 ct/kWh und in der Vollversorgung unter 2 ct/kWh ermöglicht.

Damit liegen diese Wärmegestehungspreise deutlich unter den des Vergleichskessels. Bei einem

Wärmebedarf von 160.000 kWh im Jahr könnten durch eine Wärmevollversorgung über das

Biomassebasierte Wärmenetz etwa 14.900 € pro Jahr gespart werden.

Wenn man nun für die Nutzungsdauer von Wärmeleitungen und Hausübergabestationen

entsprechend der VDI 2067 40 bzw. 30 Jahre zu Grunde, anstatt der nach AfA geforderten 20

Jahre (siehe auch Kapitel 8.2) würden sich die Wärmegestehungspreis nochmals um etwa 1 ct/kWh

verringern. Vergleichbare Wärmenetze aus anderen Projekten haben gezeigt, dass Wärmeleitungen

durchaus eine Lebensdauer über 40 bzw. Hausübergabestationen über 30 Jahre aufweisen können.

Im Folgenden werden aber die Wärmegestehungspreise mit der Nutzungsdauer von 20 Jahren,

weiterverwendet, um einen gewissen Sicherheitszuschlag zu gewähren.

Es sollte allerdings beachtet werden, dass ein evtl. Wärmegestehungspreis für die Biogasanlage

Breitungen I bzw. II nicht berücksichtigt ist. Würde dieser z. B. 3 ct/kWh betragen, wie dies aus

ähnlichen Projekten in Thüringen bekannt ist, würde der Wärmegestehungspreis sowohl in dem

Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet, als auch beim Ausbau bestehendes Wärmenetz unter

dem Wärmegestehungspreis des Vergleichskessels auf Erdgasbasis mit 85 kW thermischer Leistung

liegen.

Weiterhin sollte beachtet werden, dass die Art und Menge der zusätzlich benötigten Einsatzstoffe

für die Biogasanlage Breitungen I einen entscheidenden Einfluss auf die jährlichen Erlöse nach

EEG und damit den Wärmegestehungspreis haben. Unter den in dieser Studie getroffenen

Annahmen ist ein Substratmix aus Maissilage und Wirtschaftsdüngern zu empfehlen.

Auf Grund der derzeitig noch offenen Punkte im EEG 2012 bzgl. Anlagenbegriff und

Vergütungsberechnung für Satelliten-BHKW bei Altanlagen, ist der Ausbau des bestehenden

Wärmenetzes zu empfehlen. In diesem Szenario wird lediglich eine höhere KWK-Vergütung der

Biogasanlage Breitungen II, eine sogenannte Altanlage, erwirtschaftet. Dennoch können

vergleichsweise geringe Wärmegestehungspreise erzielt werden.

Nichtsdestotrotz sollte ein Satelliten-BHKW, welches von der Biogasanlage Breitungen I versorgt

wird, im Gewerbegebiet nach Klärung der Fragen bzgl. EEG-Vergütung zusätzlich in Betracht

gezogen werden.

Fazit


84

9 Fazit

Bei allen vier betrachteten Szenarien hält das Biomassebasierte Wärmenetzes Breitungen die

Effizienzkriterien des Thüringer Förderprogramms für Wärme- und Biogasleitungen ein,

Bei den in der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung nach VDI 2067 nicht berücksichtigten

Förderprogrammen, wie z. B. KfW Programm Erneuerbare Energien, werden ebenfalls für diese

Anschlussquoten die Effizienzkriterien eingehalten.

Die Biomassebasierte Wärmeversorgung Breitungen stellt für die beiden Szenarien Satelliten-

BHKW Gewerbegebiet und Ausbau bestehendes Wärmenetz sowohl in der Grundversorgung,

als in der Vollversorgung eine preisliche Alternative zu der herkömmlichen

Wärmeversorgung dar. Die geringsten Gesamtwärmegestehungskosten bei

Berücksichtigung von Preissteigerungsraten mit unter 1 ct/kWh und damit über 7 ct/kWh

einer mit Erdgas befeuerten Heizungsanlage bei einem potenziellen Wärmeabnehmer werden bei

einer der Grundversorgung erreicht. Aber auch die Vollversorgung kann mit unter 2 ct/kWh eine

preisliche Alternative zu den 11,11 ct/kWh der Vergleichsanlage darstellen.

Eine weitere Möglichkeit wäre evtl. zwei Satelliten-BHKW im Gewerbegebiet. Eines wie in dieser

Studie untersucht am Standort des Bürogebäudes der Agrargenossenschaft Werragrund e. G. und

ein zweites mit einer thermischen Leistung von etwa 40 kW am Standort der FAS e. V. Feldstraße

14. Dadurch könnte sich die FAS e. V. am Standort Feldstraße 14 selbst mit Wärme versorgen und

es wäre lediglich ein Biogasleitung und keine Wärmeleitung zu diesem Standort nötig zu verlegen.

Bei dem Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet liegen die Wärmegestehungspreise über

den Vergleichspreisen bei einem Heizölkessel. Dies liegt vor allem an dem erhöhten

Investitionsbedarf bei der Verlegung der Biogasleitung (Querung Werra) und der relativ geringen

Wärmeabnahme an dem Standort Areal Kulturhaus. Durch den Gewinn zusätzlicher

Wärmabnehmer an diesem Standort könnte evtl. auch ein Satelliten-BHKW höherer

Anlagenleistung mit besseren Wirkungsgraden zum Einsatz kommen. Dadurch könnte evtl. der

Wärmegestehungspreis verringert werden. Die Vorzüglichkeit dieses Szenarios im Vergleich zu

einer bestehenden Wärmeversorgung müsste dann nochmals geprüft werden.

Nichtsdestotrotz sollte auch nach an einer Wärmenutzung der Satelliten-BHKWs für die

Sommermonate gesucht werden. Aufgrund des geringen Wärmebedarfs der potenziellen

Wärmeabnehmer müsste unter den bisherigen Annahmen regenerativ erzeugte Wärme über

Notkühler emittiert werden. Trocknungsprozesse von Holzhackschnitzeln oder Getreide wären

Fazit


85

eine Möglichkeit. Auch der Anschluss weitere gewerblicher und privater potenzieller

Wärmeabnehmer entlang des Verlaufs der Wärmetrasse sollte angestrengt werden.

Auch ein direkter Biogasverkauf an z. B. die Endter Engineering, um deren derzeit noch mit

Heizöl betriebenen BHKWs auf Biogas umzustellen, wäre ein denkbarer Weg. Allerdings sollte in

diesem Fall die Parameter der Gasbeschaffenheit des Biogases genau festgelegt werden.

Der in den Satelliten-BHKWs erzeugte elektrische Strom, der im Rahmen dieser Studie

komplett in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden soll, um dafür die entsprechende EEG-

Vergütung zu erhalten, könnte in den nächsten Jahren auch zur Deckung des Strombedarfs

der Gemeinde Breitungen verwendet werden (Direktvermarktung).

Als nächste Schritte sollten Absichtserklärungen der kommunalen und gewerblichen

Wärmeabnehmer eingeholt werden und die Betreiberform der Wärme- und Biogasleitungen des

Biomassebasierten Wärmenetzes geklärt werden. Danach sollte eine Planung in Auftrag gegeben,

Fördermittel beantragt und der Kontakt zu Kreditinstituten gesucht werden. Für den

Anlagenbestandteil Satelliten-BHKW sollte frühzeitig der Kontakt zum Netzbetreiber Thüringer

Energienetze GmbH gesucht werden. Auch sollte dieses Projekt den entsprechenden

Genehmigungsbehörden vorgestellt werden, um frühzeitig Zeit und Aufwand für die Genehmigung

abzuschätzen.

Bzgl. der Förderung der Wärmeleitungen kann das KfW-Programm „Erneuerbare Energien“

eine Alternative zum Thüringer Förderprogramm bei einer Förderquote von 35 %

darstellen. Entscheidend ist die Einstufung in die Bonitätsklassen bei der KfW und somit der

Zinssatz für ein Darlehen.

Abschließend ist zu sagen, dass neben den ökonomischen Vorteilen, die das untersuchte

Biomassebasierte Wärmenetz Breitungen mit sich bringt, auch ökologische Vorteile vorweist. So

erreichen z. B. die Kohlenstoffdioxid-Einsparung (CO2) mit Vergleichssystemen fossiler

Wärmeversorgung Werte von 214 bis 2.651 t pro Jahr (Tab. 9-1).

Tab. 9-1 CO2-Einsparung gegenüber fossiler Vergleichssysteme


Kulturhaus


bestehendes

Wärmenetz Standort FAS

e. V. (Feldstr. 14)

Standort

Bürogebäude

Agrargenoss.

CO2-Einsparung 214 t/a 1.102 t/a 1.102 t/a 2.651 t/a

Anhang


86

10 Anhang

Anhang


87

Tab. 10-1 Technische Parameter Anlagengruppe BHKW (ohne USt.)


Kulturhaus


bestehendes

Wärmenetz 1

Standort FAS e. V.

(Feldstraße 14)

Standort Büro

Agrargenoss.

BHKW

Nutzungsdauer 7 a 7 a 7 a

Elektrische Leistung BHKW 40 kW 190 kW 537 kW

Elektrischer Wirkungsgrad 35 % 38 % 38 %

Thermische Leistung BHKW 40 kW 220 kW 600 kW

Thermischer Wirkungsgrad 35 % 44 % 43 %

Volllaststunden 7.800 h 7.800 h 7.800 h/a

Eigenwärmebedarf (Beheizung Fermenter) 0 % 0 % 150 kW

Wärmeauskopplung für Wärmenetz 100 % 100 % 450 kW

Bereitgestellte Wärme Einspeisung Wärmenetz 228.384 kWh 1.097.308 kWh 1.100.188 kWh 1.656.247 kWh

Bereitgestellte Wärme ab Hausübergabestationen 173.192 kWh 840.718 kWh 840.104 kWh 1.291.243 kWh

Investitionskosten 2 103.968 € 214.320 € - 3

Biogasleitung

Nutzungsdauer 20 a 20 a 20 a -

Netzlänge 1.350 m 900 m 500 m -

Investitionskosten 4 175.500 € 90.000 € 50.000 € -

Gasbehandlung 5 Nutzungsdauer 12 a 12 a 12 a -

Investitionskosten 20.000 € 60.000 € 60.000 € -

Gesamtinvestitionskosten 299.468 € 364.320 € 324.320 € 0 € 1) inkl. bestehendes Wärmenetz (414 mTrasse & 3 Wärmeabnehmer) 2) Motor, Schalldämpfung, Katalysator, Schmierölversorgung, Schaltschrank, Be- und Entlüftung, Transport & Montage, Inbetriebnahme (/ASU11/) + 20 % Zuschlag für Trafostation, Planung & Container 3) bereits vorhanden 4) Leitung & Ausrüstung (40 €/m) + Tiefbau (50 €/m) + Planung (10 €/m) + evtl. Werrakreuzung (30 €/m) 5) Feinentschwefelung, Trocknung und Gasverdichter

Anhang


88

Tab. 10-2 Technische Parameter Anlagengruppe Wärmenetz (ohne USt.)


Kulturhaus

Satelliten-BHKW Gewerbegebiet Ausbau bestehendes

Wärmenetz 1 Standort FAS e. V.

(Feldstraße 14)

Standort Bürogebäude

Agrargenossenschaft

Nutzungsdauer (Wärmeleitungen / HÜS) 2 20 a 20 a 20 a 20 a

Maximale Netzleistung ab HH 122 kW 568 kW 569 kW 784 kW

Minimale Netzleistung ab HH 5 kW 21 kW 21 kW 28 kW

Wärme ab HH 270.328 kWh 1.167.308 kWh 1.171.229 kWh 1.660.232 kWh

Verkaufte Wärme ab HÜS (Vollversorgung) 205.000 kWh 894.350 kWh 894.350 kWh 1.294.350 kWh

Verlustwärme 65.328 kWh 272.958 kWh 276.879 kWh 365.882 kWh

Netzlänge (Trassenlänge) 319 mTrasse 1.195 mTrasse 1.185 mTrasse 1.613 mTrasse

Hausübergabestationen (Wärmeabnehmer) 4 8 8 11

Gleichzeitigkeitsfaktor (GF) 1,00 0,98 0,98 0,97

Wärmebelegung (abgenommene Wärme) 643 kWh/mTrasse 748 kWh/mTrasse 547 kWh/mTrasse 802 kWh/mTrasse

Jahreswärmeverlust ab HH 24,2 % 23,4 % 29,7 % 22,0 %

Jahres-Pumpenergiebedarf 4.891 kWh 7.634 kWh 7.634 kWh 11.129 kWh

Investitionskosten Netzleitung inkl. Montage 45.828 € 185.021 € 186.391 € 248.537 €

Investitionskosten HÜS inkl. Montage 19.134 € 46.348 € 46.348 € 64.213 €

Grabungskosten inkl. Oberflächenwiederherstellung 19.691 € 80.125 € 80.505 € 107.965 €

Investitionskosten Netzpumpen ohne Montage 2.216 € 2.678 € 2.678 € 3.316 €

Gesamtinvestitionskosten 86.869 € 314.172 € 315.922 € 424.031 € 3

HH = Heizhaus; HÜS = Hausübergabestation 1) inkl. bestehendes Wärmenetz (414 mTrasse & 3 Wärmeabnehmer) 2) nach AfA-Tabellen, nach VDI 2067 allerdings 40 a Wärmeleitungen und 30 a HÜS 3) 285.661 € ohne bestehendes Wärmenetz (138.370 €)

Anhang


89

Tab. 10-3 Technische Parameter Anlagegruppe Spitzenlastkessel auf Erdgasbasis (ohne USt.)


Kulturhaus

Satelliten-BHKW Gewerbegebiet Ausbau bestehendes

Wärmenetz 1 Standort FAS e. V.

(Feldstraße 14)

Standort Büro

Agrargenoss.

Nutzungsdauer 20 a 20 a 20 a 20 a

Thermische Leistung BHKW 85 kW 350 kW 350 kW 350 kW

Erdgasbedarf 54.665 kWh 85.560 kWh 86.799 kWh 3.427 kWh

Bereitgestellte Wärme Einspeisung Wärmenetz 41.719 kWh 69.106 kWh 70.137 kWh 3.208 kWh

Bereitgestellte Wärme ab Hausübergabestationen 31.808 kWh 53.632 kWh 54.246 kWh 3.107 kWh

Investitionskosten 2 20.000 € 85.000 € 85.000 € 85.000 € 1) inkl. bestehendem Wärmenetz (414 mTrasse & 3 Wärmeabnehmer) 2) Kessel, Gasreinigung und Anschlüsse

Anhang


90

Tab. 10-4 Mehrbedarf an Biogassubstrat und EEG-Vergütung (ohne USt.)

Szenario

Satelliten-

BHKW

Kulturhaus


bestehendes

Wärmenetz 1

Standort FAS

e. V. (Feldstr. 14)

Standort Büro

Agrargenoss.

Mehrbedarf Biogassubstrat

Variante ESK I Menge Silage 2 890 t/a 3.900 t/a -

Variante ESK I & II

Menge Maissilage (ESK I)3 550 t/a 2.600 t/a -

Menge Rinderfestmist (ESK II) 4 230 t/a 1.100 t/a -

Menge Hühnerkot (ESK II) 5 140 t/a 700 t/a -

Gesamtmenge 920 t/a 4.400 t/a -

Vergütung entsprechend EEG 2012 EEG 2012 EEG 2012 EEG 2009

EEG 2012 Mindestwärmenutzung

Erzeugte Wärme BHKW 6 312.000 kWh 1.716.000 kWh 1.716.000 kWh 4.680.000 kWh

Genutzte Wärme ab HÜS 173.192 kWh 840.718 kWh 840.104 kWh 1.291.243 kWh

Wärmenutzung 7 69,4 % 61,2 % 61,2 % -

Anteil Maissilage etc. („Maisdeckel“) bei ESK I & ESK II 59,8 % 59,1 % 59,1 % -

EEG-Vergütung

Variante ESK I 19,77 ct/kWh 19,19 ct/kWh 0,57 ct/kWh 8

Variante ESK I & II 20,34 ct/kWh 19,76 ct/kWh

ESK = Einsatzstoffvergütungsklasse; HÜS = Hausübergabestation 1) inkl. bestehendes Wärmenetz (414 mTrasse & 3 Wärmeabnehmer) 2) Annahme: Gasertrag 100 m³Methan pro tFM mit 35 €/tFM 3) Gasertrag 106 m³Methan pro tFM (/BIOM12/) mit 35 €/tFM 4) Gasertrag 53 m³Methan pro tFM (/BIOM12/) mit 1 €/tFM

5) Gasertrag 82 m³Methan pro tFM (/BIOM12/) mit 10 €/tFM

6) 7.800 h 7) inkl. 25 % Netzverluste (bezogen auf Nutzwärme), welche für Wärmenetze angerechnet werden können (Anlage 2 Nr. 3 b) EEG 2012) 8) Mehrerlös durch KWK-Bonus -> 891.243 kWh (ohne 400.000 kWh bereits angeschlossene Wärmeabnehmer) * Stromkennzahl (537 kWelektr./600 kWtherm.) / erzeugter Strom (537 kWelektr. * 7.800 h) -> 19 % KWK-Anteil * 3 ct/kWh KWK-Bonus * 1 % (Trafoverluste)

Anhang


91

Tab. 10-5 Kostenübersicht Szenario Satelliten-BHKW Kulturhaus (ohne USt.)

Variante EEG-Vergütung ESK I 1 ESK I & II 2

Anlagengruppe BHKW Wärmenetz Erdgaskessel BHKW Wärmenetz Erdgaskessel

Kapitalkosten

Förderung 0 %3 37.594 €/a 8.294 €/a

1.855 €/a

37.594 €/a 8.294 €/a

1.855 €/a Förderung 35 %3 32.103 €/a 6.392 €/a 32.103 €/a 6.392 €/a

Förderung 65 %3 27.397 €/a 4.761 €/a 27.397 €/a 4.761 €/a

Verbrauchskosten 37.593 €/a 1.410 €/a 4.571 €/a 25.199 €/a 1.410 €/a 4.571 €/a

Betriebskosten 15.383 €/a 249 €/a 803 €/a 15.383 €/a 249 €/a 803 €/a

Sonstige Kosten 5.762 €/a 471 €/a 130 €/a 5.762 €/a 471 €/a 130 €/a

Gesamtkosten

Förderung 0 %3 96.333 €/a 10.424 €/a

7.358 €/a

83.939 €/a 10.424 €/a

7.358 €/a Förderung 35 %3 90.842 €/a 8.522 €/a 78.448 €/a 8.522 €/a

Förderung 65 %3 86.136 €/a 6.891 €/a 73.742 €/a 6.891 €/a

Verkaufte Wärme ab HÜS 205.000 kWh/a 205.000 kWh/a

Verkaufte Wärme ab HÜS 4 173.192 kWh/a - 173.192 kWh/a -

Erlöse EEG 5 61.066 €/a 62.826 €/a

WGP (Vollversorgung)

Förderung 0 %3 25,88 ct/kWh 18,97 ct/kWh



WGP 4 (Grundversorgung)

Förderung 0 %3 26,38 ct/kWh - 18,21 ct/kWh -



ESK = Einsatzstoffvergütungsklasse; HÜS = Hausübergabestation 1) 890 t/a Silage -> ohne Einhaltung „Maisdeckel“ 2) 550 t/a Maissilage (ESK I) + 230 t/a Rinderfestmist (ESK II) + 140 t/a Hühnertrockenkot (ESK II) -> mit Einhaltung „Maisdeckel“ 3) für Wärmeleitung und Biogasleitung nach dem Thüringer Förderprogramm für Wärme- und Biogasleitungen 4) ohne Spitzenlastkessel auf Erdgasbasis 5) Trafoverluste in Höhe von 1 % berücksichtigt

Anhang


92

Tab. 10-6 Kostenübersicht Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet - Standort FAS e. V. Feldstraße 14 (ohne USt.)



Kapitalkosten

Förderung 0 %3 58.088 €/a 29.711 €/a

5.378 €/a

58.088 €/a 29.711 €/a

5.378 €/a Förderung 35 %3 53.875 €/a 22.189 €/a 53.875 €/a 22.189 €/a

Förderung 65 %3 50.263 €/a 15.742 €/a 50.263 €/a 15.742 €/a


Betriebskosten 32.125 €/a 604 €/a 1.581 €/a 32.125 €/a 604 €/a 1.581 €/a

Sonstige Kosten 6.256 €/a 1.702 €/a 377 €/a 6.256 €/a 1.702 €/a 377 €/a

Gesamtkosten

Förderung 0 %3 261.204 €/a 34.218 €/a

14.492 €/a

216.067 €/a 34.218 €/a

14.492 €/a Förderung 35 %3 256.992 €/a 26.697 €/a 211.855 €/a 26.697 €/a

Förderung 65 %3 253.381 €/a 20.249 €/a 208.244 €/a 20.249 €/a



Erlöse EEG 5 281.552 €/a 289.915 €/a


Förderung 0 %3 3,17 ct/kWh -2,81 ct/kWh




Förderung 0 %3 1,65 ct/kWh - -4,71 ct/kWh -


Förderung 65 %3 -0,94 ct/kWh - -7,31 ct/kWh -


Anhang


93

Tab. 10-7 Kostenübersicht Szenario Satelliten-BHKW Gewerbegebiet - Standort Bürogebäude Agrargenossenschaft (ohne USt.)



Kapitalkosten

Förderung 0 %3 54.878 €/a 29.874 €/a

5.378 €/a

54.878 €/a 29.874 €/a

5.378 €/a Förderung 35 %3 51.789 €/a 22.303 €/a 51.789 €/a 22.303 €/a

Förderung 65 %3 49.141 €/a 15.813 €/a 49.141 €/a 15.813 €/a


Betriebskosten 31.604 €/a 604 €/a 1.583 €/a 31.604 €/a 604 €/a 1.583 €/a

Sonstige Kosten 6.039 €/a 1.712 €/a 377 €/a 6.039 €/a 1.712 €/a 377 €/a

Gesamtkosten

Förderung 0 %3 257.256 €/a 34.390 €/a

14.597 €/a

212.119 €/a 34.390 €/a

14.597 €/a Förderung 35 %3 254.167 €/a 26.819 €/a 209.030 €/a 26.819 €/a

Förderung 65 %3 251.519 €/a 20.329 €/a 206.382 €/a 20.329 €/a



Erlöse EEG 5 281.552 €/a 289.915 €/a










Anhang


94

Tab. 10-8 Kostenübersicht Szenario Ausbau Bestehendes Wärmenetz (ohne USt.)

Anlagengruppe Wärmenetz 1 Erdgaskessel

Kapitalkosten Förderung 0 %2 27.068 €/a

5.378 €/a Förderung 35 %2 20.347 €/a

Verbrauchskosten 3.208 €/a 287 €/a

Betriebskosten 604 €/a 1.495 €/a

Sonstige Kosten 1.547 €/a 377 €/a

Gesamtkosten Förderung 0 %2 32.427 €/a

7.537 €/a Förderung 35 %2 25.706 €/a

Verkaufte Wärme ab HÜS 894.350 kWh/a 3

Verkaufte Wärme ab HÜS 4 893.393 kWh/a 3 -

Erlöse EEG 5 23.875 €/a


Förderung 0 %2 1,80 ct/kWh

Förderung 35 %2 1,05 ct/kWh


Förderung 0 %2 0,96 ct/kWh -

Förderung 35 %2 0,20 ct/kWh -

HÜS = Hausübergabestation 1) ohne bestehendes Wärmenetz 2) für Wärmeleitung und Biogasleitung nach dem Thüringer Förderprogramm für Wärme- und Biogasleitungen 3) ohne Wärmeabsatz bestehendes Wärmenetz (400.000 kWh) 4) ohne Spitzenlastkessel auf Erdgasbasis 5) Trafoverluste in Höhe von 1 % berücksichtigt

Anhang


95

Tab. 10-9 Technische Parameter & Kostenübersicht Vergleichserdgaskessel (ohne USt.)

Thermische Leistung 85 kW

Wärmeabdeckung 161.500 kWh

Brennstoffbedarf 179.444 kWh/a 1

Investitionskosten 20.000 € 2

Nutzungsdauer 20 a

Kapitalkosten 1.855 €

Verbrauchskosten 15.006 €

Betriebskosten 959 €

Sonstige Kosten 130 €

Gesamt 17.950 €

Wärmegestehungspreis 11,11 ct/kWh

Wärmegestehungspreis (ausschließlich bzgl. Erdgasverbrauch) 9,29 ct/kWh

1) bei einem Wirkungsgrad von 90 % 2) Kessel, Gasreinigung und Anschlüsse

Quellenverzeichnis


96

11 Quellenverzeichnis

/50H11/ 50 Hertz Transmission GmbH: EEG-Anlagenstammdaten. In:

www.50hertz-transmission.net. URL: http://www.50hertz-

transmission.net/de/166.htm (letzter Aufruf am 01.11.2011)

/ASU11/ ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen

Energieverbrauch e. V. (2011): BHKW Kenndaten. Module Anbieter Kosten.

Stand: Februar 2011. Essen: energieDRUCK Verlag für

umweltfreundlichen und sparsamen Energieverbrauch.

/BGW06/ BGW Bundesverband der deutschen Gas- und Wasserwirtschaft

(2006): Analyse und Bewertung der Nutzungsmöglichkeiten von Biomasse.

Untersuchung im Auftrag von BGW und DVGW. Band 1 - Gesamtergebnisse

und Schlussfolgerungen (Wuppertal Institut). Endbericht.

/BINE09/ BINE Informationsdienst (2009): Blockheizkraftwerke. Ein Leitfaden für

den Anwender. 7. vollständig überarbeitete Auflage. Karlsruhe: Verlag

Solarpraxis AG. Seite 68

/BIMG11/ Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG). Ausfertigungsdatum

15.03.1974. neu gefasst 26.09.2002. zuletzt geändert 20.07.2011

/4BIMV10/ 4. Bundesimmissionsschutzverordnung (4. BImSchV).

Ausfertigungsdatum 24.07.1985. neu gefasst 14.03.1997. zuletzt geändert

26.11.2010

/9BIMV07/ 9. Bundesimmissionsschutzverordnung (9. BImSchV).

Ausfertigungsdatum 18.02.1977. neu gefasst 29.05.1992. zuletzt geändert

23.10.2007

/BIOM12/ Verordnung über die Erzeugung von Strom aus Biomasse

(Biomasseverordnung - BiomaseV). konsolidierte (unverbindliche)

Fassung des Gesetzestextes in der ab 01. Januar 2012 geltenden Fassung.

Quellenverzeichnis


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www.bundesfinanzministerium.de. Stand: 14.01.2002. URL:

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nd__Verwaltung/Steuern/Veroeffentlichungen__zu__Steuerarten/Betrie

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Reaktorsicherheit (BMU): Vergütungssätze, Degression und

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August 2011 (‚EEG 2012’) In: www.bmu.de. URL:

http://www.bmu.de/files/pdfs/allgemein/application/pdf/eeg_2012_verg

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/BRE11/ Gemeinde Breitungen: Detaillierte Informationen zum Industrie- und

Gewerbegebiet Nord. In www.breitungen.de. URL:

http://www.breitungen.de/wcms/DocsID/wirtschaft_gewerbegebiete?O

penDocument&SessionID=98138094&Layout=Default&Language=de;%

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/EEG09/ Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien (Erneuerbare-

Energien-Gesetz - EEG). Ausfertigungsdatum 25.10.2008, zuletzt

geändert 11.08.2010

/EEG12/ Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien (Erneuerbare-

Energien-Gesetz - EEG). konsolidierte (unverbindliche) Fassung des

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Ausfertigungsdatum: 04. August 2011 im Bundesgesetzblatt Teil I, Nr. 42,

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/ENWG10/ Gesetz über die Elektrizitäts- und Gasversorgung

(Energiewirtschaftsgesetz - EnWG). Ausfertigungsdatum 07.07.2005,

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/FNR08/ Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe (2008): Biogas. Eine

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Quellenverzeichnis


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Bioenergiedorf. Leitfaden für eine eigenständige Wärme- und Stromversorgung auf

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/KFW11/ Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) (2011): Programm Erneuerbare

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Kraft-Wärme-Kopplung (Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz - KWKG):

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/SCHW03/ Karl Schwister u. a. (2003): Taschenbuch der Umwelttechnik. 1. Auflage.

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/STA11/ Statistisches Bundesamt (2011): Fachserie 17 Reihe 2. Preise und Preisindizes

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/TALÄ98/ Sechste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-

Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitung zum Schutz gegen

Lärm – TA Lärm). ursprüngliche Fassung 16.08.1968. Neufassung

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/TMLFUN10/ Thüringer Ministeriums für Landwirtschaft, Forsten, Umwelt und

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/TLV10/ Thüringer Landesverwaltungsamt: Fragen zur Genehmigung nach BImSchG

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/WBA07/ Wissenschaftlicher Beirat Agrarpolitik beim Bundesministerium für

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Nutzung von Biomasse zur Energiegewinnung. Empfehlungen an die Politik.

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100

12 Literaturverzeichnis

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DGS: Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e. V. (DGS), Planung und

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FNR (div. Autoren): Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR), Leitfaden

Bioenergie - Planung, Betrieb und Wirtschaftlichkeit von

Bioenergieanlagen, 4. unveränderte Auflage, Gülzow, 2007

GAK: Rahmenplan 2009-2012, Grundsätze für die Förderung der integrierten

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RDesign RDesign V1.x BY, Software zur optimalen Dimensionierung von

Nahwärme-Rohrleitungssystemen für dezentrale Biomasseheizwerke,

Bioenergiesysteme GmbH & Bayerisches Zentrum für Angewandte

Energieforschung e. V. (ZAE) Bayern & Centralen Agrar-Rohstoff-

Marketing- und Entwicklungs-Netzwerk e. V. (C.A.R.M.E.N), Garching,

Dezember 2005

WDesign WDesign V1.0 BY, Software zur Auslegung von Wärmeerzeugern zur

Nahwärme-Bedarfsdeckung und Stromerzeugung mit Schwerpunkt

dezentrale Biomasseheiz(kraft)werke, Bayerisches Zentrum für

Angewandte Energieforschung e. V. (ZAE) Bayern & Centralen Agrar-

Rohstoff-Marketing- und Entwicklungs-Netzwerk e. V. (C.A.R.M.E.N),

Garching, Dezember 2005

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Biomassebasiertes Wärmenetz Breitungen · Zusammenfassung Biomassebasiertes Wärmenetz Breitungen Zusammenfassung Die Biogasanlage Breitungen I soll 2012 erneuert und optimiert werden