Optionen für Biogas-Bestandsanlagen bis 2030 aus ökonomischer und energiewirtschaftlicher Sicht : Abschlussbericht / von Jaqueline Daniel-Gromke, Nadja Rensberg, Velina Denysenko, Tino Barchmann, Katja Oehmichen (DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH, Leipzig), Michael Beil, Wiebke Beyrich, Dr.-Ing. Bernd Krautkremer (Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE, Kassel), Marcus Trommler, Toni Reinholz (Deutsche Energieagentur (dena), Berlin), Jens Vollprecht, Dr. Christian Rühr (Becker Büttner Held PartGmbB, Berlin) ; im Auftrag des Umweltbundesamtes ; Durchführung der Studie: DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH ; Redaktion: Fachgebiet V 1.3 "Erneuerbare Energien" Dr. Katja Hofmeier

Abstract

Ende 2018 wurden in Deutschland etwa 9.000 Biogasanlagen (davon 8.800 Biogasproduktionsanlagen mit Vor-Ort Verstromung und rd. 200 Biogasaufbereitungsanlagen) betrieben. In Hinblick darauf, dass bis 2030 für eine Vielzahl von Anlagen die EEG-Festvergütung ausläuft, ergeben sich für die Biogasanlagen neue Anforderungen und Herausforderungen. Zentrale Fragen des Vorhabens "Biogas2030" sind, welche Optionen für den Anlagenbestand nach Ablauf der 20-jährigen Vergütungsdauer existieren und inwiefern bestehende Anlagen in "sinnvolle" Betriebsmodelle wechseln können. Aufbauend auf den Erkenntnissen zum Anlagenbestand wurden ökologische und ökonomische sowie aus energiesystemtechnischer Sicht sinnvolle Anlagenkonzepte für Biogasbestandsanlagen anhand verschiedener Bewertungskriterien identifiziert und hinsichtlich der Kosten und der THG-Bilanz detaillierter bewertet. Im Vorhaben wurden als Anlagenkonzepte Güllekleinanlagen, landwirtschaftliche Anlagen mit NawaRo - bzw. Gülle basiertem Substratmix und Bioabfallanlagen betrachtet, für die jeweils drei Betriebsmodelle näher analysiert wurden: Betriebsmodell 1: Reduktion NawaRo-Anteils im energetischen Substratinputs um 50 % ohne wesentliche technischen Änderungen an der Anlage, Betriebsmodell 2: Flexibilisierung der Biogaserzeugung und Strombereitstellung (Flex) und Betriebsmodell 3: Biogasaufbereitung zu Biomethan. Anschließend wurden Handlungsoptionen zur verbesserten Umsetzbarkeit der Betriebsmodelle untersucht. Zur angemessenen Berücksichtigung der ökologischen, ökonomischen und energiesystemtechnischen Aspekte wird empfohlen nach Anlagengröße und regionalen Rahmenbedingungen zu differenzieren. Während für die kleineren Bestandsanlagen - je nach regionalen Gegebenheiten - Anreize für die Umstellung auf BM 1 (Substratreduktion) oder BM 2 (Flex) zu setzen sind, wird ausschließlich für die größeren Biogasanlagen (> 250 m3 Biogas/h) der Wechsel in das BM 3 (Biomethan) präferiert.

At the end of 2018, around 9,000 biogas plants were in operation in Germany (of which 8,800 biogas production plants with on-site power generation and around 200 biogas upgrading plants). Due to the fact that the fixed EEG tariff for a large number of plants will expire by 2030, new requirements and challenges will arise for the biogas plants. The aim of the project is to find economically and ecologically feasible operating models until 2030 and thereby to contribute to changing the energy system. For this purpose, options for existing biogas plants were identified and possible plant concepts assessed. Based on the results of evaluation of various plant concepts and operating models, best options were analysed with respect to the costs and GHG balances. In the project, small-scale plants based on manure, agricultural plants based on energy crops or manure and biowaste plants were considered. For each of these plant concepts three operating models were analysed in detail: (1) Reduction of the energetic substrate input (share of energy crops) by 50 % without significant technical changes at the biogas plant, (2) Flexibilisation of biogas production and electricity provision and (3) upgrading of biogas to biomethane. Subsequently, options for action for the principal feasibility of the identified operating models were examined. For the appropriate consideration of ecological, economic and energy system aspects it is recommended to consider initial plant size and regional framework conditions. Whereas for smaller biogas plants - depending on regional conditions - incentives for the switch to BM 1 (substrate reduction) or BM 2 (flexibilisation) are recommended, for larger biogas plants (> 250 m3 biogas/h) the change to BM 3 (biomethane) is preferred.