Handlungsfeld E2.1: Biogas aus der Landwirtschaft einspeisen

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Für den Inhalt verantwortlich: Mátyás Scheibler

Mitarbeit: Christof Drexel

Das Handlungsfeld mit seinen abgeleiteten Maßnahmen bezieht sich auf das Aktionsfeld 7.7 der Strategie der EA+.

Status quo

Ausgangslage und Zielsetzung

Biomethan wird in der dekarbonisierten Wirtschaft möglicherweise der kostengünstigste Energieträger für die Hochtemperatur-Prozesswärme sein. Derzeit wird der Großteil der landwirtschaftlichen Biogas-Anlagen als Rohgas für die Erzeugung und Einspeisung elektrischer Energie verwendet; mit entsprechend veränderten Rahmenbedingungen könnte die derzeitige Menge und weiteres Potenzial aus landwirtschaftlicher Nutzung aufbereitet und als Biomethan direkt ins bestehende Erdgasnetz eingespeist werden (greening the gas). Gemäß der Szenarienbetrachtung 2030 [1] steht in der Landwirtschaft gesamthaft ein Potenzial mit einem Energieinhalt von 148 GWh/a zur Verfügung. Die Hebung dieses Potenzials dient nicht nur der Substitution von Erdgas (siehe Handlungsfeld I1.6 [2]), sondern vermeidet auch die Emission von Methan und anderen klimarelevanten Gasen aus der Landwirtschaft im folgenden Ausmaß.

25 Mio. Nm³ RohBiogas (rd. 60% CH4, 6 kWh/Nm3 Biogas) entsprechen - bei Annahme eines pauschalen Biogas-Emissionsfaktors - 25*106 Biogasmenge * 0,253 kg CO2eq THG-Potenzial (Herleitung THG Treibhausgaspotenzial siehe nachstehende Absätze). Das sind 6.325 tCO2eq Emissionpotenzial.

Dem gegenüber steht ein beachtliches THG-Einsparpotential, nämlich in der angestrebten Biogaserschließung aller (der meisten) Güllefrachten in Vorarlberg. Es beträgt 25*106 Biogasmenge * -1,37 kg CO2eq theoretisches THG-Reduktionspotenzial, absolut -34.250 tCO2eq Emissions-Vermeidungspotenzial (Hypothese 100% Gülle-Biogas).

Die Fassung von Biogas aus der Landwirtschaft ist somit mit einem Effekt von 0,07 Tonnen tCO2eq pro Person und Jahr verbunden. Der deutlich größere Klimaschutz-Effekt von Biogas liegt in der Substitution fossiler Energieträger, was aber im Handlungsfeld I1.6 berücksichtigt wird.

Vision Biomethan aus der Landwirtschaft

  1. Bio(Roh)Gas und Biomethan werden 2030 ausschließlich den lokalen Hochtemperatur-Prozesstechniken bereitgestellt werden. Das erfolgt über das bestehende Erdgasnetz oder über Rohgasleitungen. Direkte Industriepatenschaften bzw. 1-2 Rohgasverbünde sind daher die langfristige Vision der landwirtschaftlichen Biogasnutzung.
  2. Bioressourcenmanagement: Erst die vollständige Gärrestaufbereitung ist der Garant für maximal mögliche Emissionsminderung. Es geht dabei nicht nur um C-, sondern v.a. um die Fixierung von NPK u.a.. Humuserhalt bzw. -aufbau sind nach modernen Biogasanlagen das Ziel. Negativemissionen (Synergien mit Klimafarmingpraktiken) und die Quasi-Nährstoffbatterie sorgen für THG-Vermeidung und Kohlenstofffixierung. Die Trennung zwischen Bio-/Nicht-Bio muss konstruktiv aufgelöst werden, d.h. darf in der Gülleverwertung (effizienten Biomethangewinnung) keine Synergien verhindern. Die wichtigsten Grundlagen sind in diesem Begleitdokument zusammengefasst: Grundlagen Gärrestverwertung
  3. Marktplatz für Gärrohstoffe: 25 Mio m3 Rohgas sind nicht ausschließlich der Güllebehandlung zuzurechnen, sondern einem Mix aus biogenen (Rest)Stoffen aus der Landwirtschaft. In Biogasanlagen werden zunehmend Sekundärrohstoffe (neben tierische Exkrementen) verarbeitet, da die landwirtschaftliche Produktionsfläche und -Kapazität etwa gleich bleiben, und möglicherweise der Tierbestand an die Markt/Konsumenten-Ziele der anderen TUN.-Handlungsfelder angepaßt, wird (Annahme).

Diese Visionen gilt es mit den nachstehenden Maßnahmen umzusetzen. Allen voran gilt es jedoch, eine einheitliche Biogasstrategie im Ländle abzustimmen.

Ausgangssituation in Vorarlberg 2022

In Vorarlberg/AUT arbeiten in 2022 rd. 20 landwirtschaftliche Kleinbiogasanlagen, neben einer Abfall- und einer Industrie-Biogasanlage. Nur die beiden letztgenannten speisen heute (2022) schon Biomethan ins Gasnetz ein, bzw. betreiben mit Biogas eine kleine, eigene PKW/LKW/Stapler-Flotte. Biogas Tankstelle. Die Biomethanaufbereitung-Technologie ist erprobt, vielerorts realisiert und in Österreich ab einer Rohgasmenge von 150-200 m3/h wirtschaftlich (Stand 2022). Bei den aktuellen Gaspreisen und der Zahlungsbereitschaft der Schweizer Gasversorger werden Biomethanprojektierungen mit 50-80 m3/h Rohgas zugrundegelegt.

Die Vorarlberger Kleinbiogasanlagen, s.g. Hofbiogasanlagen, welche einzeln zu wenig Biogas für eine wirtschaftliche Biomethanaufbereitung erzeugen, stellen Strom und Wärme her. Sie wurden Anfang der Nullerjahre (ab ca. 2002) mit genau diesem Ziel im Rahmen der ELWOG 2 als standardisierte Speicher-Durchfluss-Biogasanlagen mit Gasspeicher und Blockheizkraftwerk (BHKW) errichtet. Klimaschonendes Güllemanagement, Nährstoffkreislauf, Grundwasserschutz etc. waren die Auftaktmotive der ersten Bioenergie-ELWOG in den 1990er Jahren.

2006 waren es noch 31 landwirtschaftliche Biogasanlagen. Der Anlagenschwund ist auf Generationswechsel, Auslaufen der wirtschaftliche Rahmenbedingungen, einen Privatkonkurs sowie auf pers. Motive zurückzuführen. Nicht alle stillgelegten Biogasanlagen wurden abgebaut, umgenutzt oder zurückgebaut. Einige wären mit unterschiedlichen Repowering-Maßnahmen wieder einsatzfähig und für die Biomethangewinnung verfügbar.

Gesetze und Verordnungen, regional

Es gilt das Bundesgesetz.

Verordnung der Landesregierung zur Durchführung des Gesetzes zum Schutz der Bodenqualität (Bodenqualitätsverordnung)[3]

Gesetze und Verordnungen, Bund und EU

Die nachstehende Normen-Liste ist vollständig nachzuschlagen unter:

Beurteilung von Biogasanlagen (PDF, 2 MB) [4]. Eine erweitere Version dieses Handlungsfeldes ist nachzuschlagen unter [link zur hochgeladenen Datei, 220919_Exzerpt.pdf..].

Weiters gelten (noch):

  • ElWOG: [5]
  • Erneuerbaren-Ausbau-Gesetz: [6]
  • ÖVGW-Richtlinie G31 [ÖVGW 2001] [7]
  • ÖVGW G33, Richtlinie G 33 Regenerative Gas - Biogas
  • Österreichischen Gaswirtschaftsgesetz (GWG) [8]
  • Düngemittelgesetz: [9]
  • Düngemittelverordnung: [10]
  • Merkblatt Cross Compliance CC 2021 [11] Es ist ein Sammel Qualitätsmanagement-System für:
    • Nitrat:-Richtlinie 91/676/EWG, ABl. Nr. L 375/1-
      • Nitrat-Aktionsprogramm-Verordnung –
      • NAPV-Richtlinie für die sachgerechte Düngung im Ackerbau und Grünland, 7. Auflage
  • EU-Richtlinie für nationale Emissionshöchstmengen (NEC-Richtlinie)[12][13]
  • Nationales Luftreinhalteprogramm [14]
  • AWG idgF §§ 24a bzw. 77, Sammlung u Behandlung von Abfällen bzw. Festlegung Tätigkeitsumfang (Cofermentations-Biogasanlagen)
  • Verordnung über die Überwachung von und die Berichterstattung über Treibhausgasemissionen gemäß der Richtlinie 2003/87/EG (MVO, Durchführungsverordnung (EU) 2018/2066) [15]

Förderungen und Subventionen, Projektentwicklungen regional

  • ÖPUL 2015
  • Natura 2000
  • Silosperrgebiete
  • Cofinanzierung (Deminimis): bei Synergien zu folgenden Programmen KliEnFond KLAR KEM e5 u.a.

Förderungen und Subventionen, Bund und EU

  • EAG 2021: klare Leitlinien für Biomethan-Projektförderungen, welche eine Investitionsförderung (Neuanlagen) von 30-40% in Aussicht stellen.

Maßnahmen

Biogasstrategie spezifizieren - Weichenstellung für Prozessenergielieferung 2030 (E2.1.1)

Biogas soll gemäß EAG 2021 mittelfristig nicht mehr verstromt, sondern als Biomethan aufbereitet ins Erdgasnetz eingespeist werden. In Vorarlberg sind hierfür nicht alle BGA-Standorte gleichermaßen geeignet. Es gilt, eine auf Energieautonomie+ und Green Deal Modellregion ausgerichtete Strategie abzustimmen, und diese verbindlich zu beschließen. Diese kann gleichzeitig als Post-ELWOG für bestehende Biogasanlagen im Ländle sowie als Rohgas-Strategie angesehen werden. Der Strategie werden mehrere Machbarkeitsanalysen vorausgehen. Ziel: Beurteilung der technischen, rechtlichen und wirtschaftlichen Machbarkeit der einzelnen Maßnahmen.

Ziel / KPI: Strategie vorhanden

Verantwortlich: tbd

Beteiligt: AK Biogas (Tobias Ilg oder Bernhard Stürmer), vkw Gasnetz (Simon Winder), VertreterInnen der Industrie mit Prozess-HWB (Zumtobel, ...).

Lowtech-Maßnahme: Rohgaseinspeisung und -verteilung forcieren (E2.1.2)

Direktnutzung oder Durchleitung von Rohgas zum Verbraucher, entschwefelt, getrocknet. Leuchtturmprojekt(e) lancieren.

Klärung der Einleitung von unterkritischen Biogasmengen in das Erdgasnetz, zunächst in verbrauchs-starken Saisonen oder verbrauchs-intensiven Regionen. Ziele: Verdünnungseffekt im Erdgasnetz nutzen und die wirtschaftliche/technische Eintrittschwelle ins Gasnetz herabsetzen. Auch die direkte Bereitstellung von getrocknetem und entschwefeltem Rohgas unter Nachbarn, z.B. für die Erzeugung von Prozessenergie, kann die Quoten-Pflicht der Gasversorger erfüllen helfen. Dafür sind Rohgasnetze, Rohgassammelleitungen von einer oder mehreren BGA, Rohgas-Verbünde zu organisieren und zu errichten. Diese Maßnahme gilt u.a. als Post-ELWOG Strategie für Bestandsanlagen.

Best Practice:

  • In ein Rohgas-Sammelnetz, z.B. Rohgasverbund Meiningen, kann Rohgas zentral zusammengeführt und biomethanisiert werden.
  • Stadtwerke St. Gallen (Machbarkeitsanalysen)

KPI: Menge an direkt genutztem Rohgas

Zielwert: Maximum in Abhängigkeit der erarbeiteten Konventionen.

Beteiligt: illwerke VKW, ÖVGW, SWSG, Landwirte

Verantwortlich: tbd

Cosubstratebörse - offener Markplatz (E 2.1.3)

Cosubstrate digital und zentral managen: Neuanlagen werden mit zunehmender Extensivierung ihrer Tierbestände nach und nach auf Sekundärrohstoffe aus Landwirtschaft, Futter- und Nahrungsmittelproduktion umsatteln. Dies unter der Annahme, dass die landwirtschaftliche Produktionsfläche und -Kapazität - für andere, neue (Neben)Produkte - etwa gleich bleiben wird, und auch eine sorgsam gemeinschaftliche Klimawandelanpassungsstrategie dies sinnvoll erscheinen lassen mag. Die in der Region zirkulierenden Cosubstrate werden zunehmend und unter betriebswirtschaftlichen Erwägungen einem zentralen Verteilmanagement zugeführt. Bei gepoolten Energiezielen und -Preisen profitieren alle. Dafür ist Überzeugungsarbeit zu leisten.

Der Nutzen dabei für alle Biomethanerzeuger wird sein:

  • Versorgungssicherheit aller Anlagen
  • Vermeidung von Schlupf bei Überversorgtheit und unbeabsichtigter Biogas-Überproduktion.
  • Unterstützung gewerblicher Strukturen im ländlichen Raum, Maschinenring u.a. Frächter u Lohdienstleister
  • Einzelbetriebliche Entlastung in der Administration
  • Geschlossene regionale Kreisläufe werden abgesichert
  • Wertschöpfung aus Abfällen steigt gesamthaft betrachtet
  • Transport einheitlich und kosteneffizient organisiert
  • Digitalisierte Dokumentation, Abwicklung und Dispositon; landwirtschaftliche Biogasanlagen werden zunehmend professionalisiert.

Ein Bonusmodell könnte die Motivation dafür heben (insbesondere bei heute sehr starken Cofermentierern und Zwischenhändlern) und die notwendige Überlassung an die neue Cosubstratebörse erleichtern.

Best Practice: Ökostrom Schweiz macht das seit Jahren für die Biogascommunity, Biomasse-Börse [16].

KPI: Cosubstratebörse ist etabliert

Monitoring: Wir berichten darüber bzw. leiten die nächsten Schritte ab, zB Vorstudie, Test.

Güllesammel-Pendelleitung - Neuanlagenmaßnahme (E2.1.4)

Für landwirtschaftliche Betriebe ohne Biogaserschließung (solche die bislange keine Biogasanlage errichtet haben) erscheint der Zusammenschluss zu einer Güllegemeinschaft ratsam. Hier soll die Gülle mittels Gülle-Pipelines unterflur zentral zusammengeführt, und mit regional verfügbaren Cosubstraten energetisch genutzt werden. Entsprechende Rahmenbedingungen gilt es zu spezifizieren. Hierfür ist in 2022 bereits ein Sondierungs-Pilotprojekt auf den Weg gebracht worden, Güllesammel- und Biomethanerzeugungsgemeinschaft Koblach (Studie i.A. der Gemeinde Koblach und vkw). Hier wird die vkw Wärmeservices GmbH die Biomethanaufbereitung nach einer klaren Rohgas-Übergabeschnittstelle (getrocknet und entschwefelt) betreiben.

Die Trennung zwischen Bio-/Nicht-Bio muss konstruktiv zusammengeführt werden, d.h. darf in der Gülleverwertung (effizienten Biomethangewinnung) keine Synergien verhindern.

KPI: Anzahl Gülle-Zusammenschlüsse, Anz Betriebe in Güllegemeinschaften; Anzahl der im Land insgesamt an Gemeinschaftsanlagen beteiligten Betriebe; Anteil an Güllebetrieben, die insgesamt für Gülle-Biogas in Frage kommen, quasi Erschließungsgrad, Maßeinheit [%].

Zielwert: n=40 bis 2027, n=80 in 2030

Monitoring: Ein Fachexperte ermittelt KPI u Zielerreichung, dann: Energiebericht Land Vlbg., Betriebszweigauswertung AK-Biogas

Auswirkungen der Umsetzung

...auf die Ökonomie

Unter der Annahme, dass Biogas zukünftig kostendeckend verwertet, bzw, in das (Bio-)Gasnetz eingespeist werden kann, fallen für dieses Handlungsfeld keine Vermeidungskosten an. Allfällige Mehrkosten gegenüber Erdgas werden vom Verbraucher - in unserem Fall Industriebetriebe mit Hochtemperatur-Prozesswärmebedarf) - getragen; dementsprechend sind dort auch die Vermeidungskosten kalkuliert [17].

...auf den Arbeitsmarkt

in Arbeit

Positive Auswirkungen

Branche Landwirtschaft

Umsätze:

volatil, bei derzeitigen Energiepreisen (Stand Juli 2022) entspricht die Energiemenge einem Umsatz gesamt von 15€ct/kWh*148 GWh/a* = 22,2 Mio€/a

Etwa 14,6 Mio€/a blieben in der Landwirtschaft für die entsprechende Rohgasproduktion, 25 Mio. Nm³/a, 9-10€ct/kWh Rohgasenergie.

Arbeitsplätze:

mit 1.600-1.800h/a Betreuungsaufwand (1 Vollzeitstelle) werden heute in Vorarlberg Verstromungs-Biogasanlagen zwischen 2,2-3,3 GWhel/a betrieben, durchschnittl. 3,6GWhel/a. Kleinere landwirtschaftliche Anlagen kommen mit 0,5-2h/d Betreuung aus. Bei 148 GWh/a Energie wären etwa 41 Arbeitsplätze nur für die Rohgaserzeugung neu geschaffen.

Rekrutierungsstrategie erforderlich? (Ausbildungsoffensiven...) Umschulungen erforderlich? Ja, Zusatzausbildungen Bioressourcen Management, erstmalige Betreiberqualifikationsschulungen (Zertifikat) dann wiederkehrende Auffrischungsseminare, Alternativ: Teilnahmen an den Veranstaltungen der je. Biogas-Arbeitskeise (auch bundesweit anrechenbar).

Branche Energiedienstleistung, Gasnetze und Wärmeservices

Umsätze ca. 7,3 Mio€/a (bei 25 Mio. Nm³/a, 5-6€ct/kWh Rohgasenergie).

Arbeitsplätze, Rekrutierungsstrategie erforderlich? Anlagenbetrieb Biomethanaufbereitung, Rohgastrassenbetrieb.

Technik-spezifische Erstschulungen, dann wiederkehrende Auffrischungsseminare oder Fortbildungen

Branche Bauwesen

Umsätze, Investitionsbedarf/Potential:

Eine 400Nm3/h Roh-Biogasanlage wird heute (Stand Juli 2022) mit ca. Mio € kalkuliert, Preise steigend. Die Güllesameltrasse:

Die Rohgassammelleitung:

Die Biomethanaufbereitung

Totalinvestion von... €

Arbeitsplätze,

Umschulungen erforderlich? Ja, Zusatzausbildungen

Negative Auswirkungen

Branche n

Umsätze, Arbeitsplätze,

Sonstige Auswirkungen

Co-Benefits

Reduktion externalisierter Kosten, Gesundheit, Lebensqualität, Versorgungssicherheit, Sozialkapital,...

Nachteilhafte Nebenwirkungen

Monitoring

Messgrößen für die Maßnahmen

einzelbetrieblich:


regional:

Monitoring-Möglichkeiten einrichten

Es werden im Kompetenz-Team Biogas KPIs (Key Process Indicators) entwickelt, und einem KVP (kontinuierlicher Verbesserungsprozess Prozess zentrierter Ansatz, PDCA) unterzogen. Die KPIs können themenbeogen geclustert werden und mittels Nutzwertanalyse miteinander gewichtet und visulisiert werden. Dies soll regelmäßig (z.B. 2 mal jählich) einzelbetrieblich erfolgen wie auch für eine Biogasregion das Benchmarking ermöglichen. Beides kann webbasiert interaktiv unter der Fachschaft erfolgen. Entsprechend geeignete web-Tools und sind für dieses Prozess alsl open source sowie auch proprietär verfügbar.

Partizipation

Der AK-Biogas ist zumindest mit wenigen VertreterInnen, Tobias Ilg, in der Maßnahmenplanung einzubeziehen.

Die BürgermeisterInnen in den Leuchtturmprojekt-Zielregionen sind mit ihren e5- oder Umwelt-Teams mit einzubeziehen.

BürgerInnenrat, wenn Bürgermeister verhindert sind.

LandwirtInnen und GemüsebäuerInnen, Biobetriebe und konv. MV-Betriebe.

Kümmerer, Verantwortlicher

Gemeinden bekommen hier ein zunehmende gestalterische Aufgabe.

Neben dem AK-Biogas braucht es eine Biomethan-Koordinierungsstelle, welche als Vermittler zwischen Gaserzeugern und Gasaufbereitern die agrarökologischen Ziele (v.a. an die Gärgülle bedingte C-Fixierung) absichern hilft.

Umsetzergruppe

Ist extra zu beauftragen. Sie muss sich aus den Interessensvertretungen zusammensetzen.

Eine übergeordnete Projektkoordination ist ratsam einzurichten. Dies stellt auch die Mittel auf, s. Förderungen LEADER interreg BayAUT u.a.

RegioV, DI Aurelia Ullrich [18]

Interessensvertretungen, Netzwerke

AK-Biogas [19]

AK Biogas/Kompost, Dr. Bernhard Stürmer [20]

Abwasserreinigungsverbände oder Abteilung Wasserwirtschaft [21]

ausgewählte BürgermeisterInnen defr Leuchtturmprojekt-Regionen

Technologie- und Lösungsanbieter

unzählige Anlagenbauer im DACH-Markt

Unabhängige FachexpertInnen

Dr. Richard Moosbrugger, Bizau [22]

ASV der LR

Bodengutachter Fetz Fink?

Dr. FHV Prof. Markus Preissinger [23]

Allgemeine Anmerkungen

Allg. Literatur, Quellen und Referenzen:

Marktpreis Biomethan: Green Gas: Volkswirtschaftliche Analysen zum Quoten-oder Marktprämienmodell

Landwirtschaftliche Kleinbiogasanlagen:

Biogaserzeugung in Vorarlberg mit Einspeisung ins Gasnetz

Leitfaden Biogas

ktbl Handbuch: Berechnungsstandard für einzelbetriebliche Klimabilanzen (BEK)in der Landwirtschaft

Biogasgülle Nähr- und Schadstoffgehalte in Gärrückständen Bericht i.A. Land Vorarlberg UI/VIe-7/20072007

Allg. BG:

Biogasgülle Scheffknechtet al 2007