Wärme aus Biogasanlagen: Hohe Potenziale, aber Unsicherheit über Post-EEG-Szenarien

Die Nutzung der Wärme aus Biogasanlagen mit Vor-Ort-Verstromung ist entscheidend für die Umweltfreundlichkeit der Anlagen und für ihren finanziellen Erfolg. Doch ein Drittel der Anlagen gibt bislang kaum Wärme an Dritte ab. (Photo: Christian Dany)
Die Nutzung der Wärme aus Biogasanlagen mit Vor-Ort-Verstromung ist entscheidend für die Umweltfreundlichkeit der Anlagen und für ihren finanziellen Erfolg. Doch ein Drittel der Anlagen gibt bislang kaum Wärme an Dritte ab. (Photo: Christian Dany)
09.06.2017

Wie wird die Wärme aus Biogasanlagen genutzt? Welche Preise können Anlagenbetreiber erzielen und wie lässt sich die Wärmenutzung weiterentwickeln? Diese Fragen stellten der Fachverbands Biogas e.V. und der Hochschule für Wirtschaft und Umwelt Nürtingen-Geislingen in einer gemeinsamen Betreiber-Umfrage.

Der Ausbau der Biogasbranche in Deutschland ist seit der EEG-Reform 2014 nahezu zum Erliegen gekommen. Wurden im Jahr 2011 noch fast 1.500 neue Anlagen gebaut, waren es 2015 nur noch 150. Insgesamt verfügt Deutschland aber über ca. 9.000 Anlagen mit einer Gesamtkapazität von ca. 4 GWel. und damit über mehr als die Hälfte des europäischen Gesamtanlagenbestandes. Der Biogassektor trägt in Deutschland ca. 17% des erneuerbaren Stroms bei (UBA 2017).

Wie stark der Biogassektor insgesamt zur Reduktion des CO2-Außstoßes beiträgt, wird entscheidend davon bestimmt, in welchem Maße die Abwärme aus Biogasanlagen genutzt wird, denn sie macht oft mehr als die Hälfte der erzeugten Energie aus. Auf der Ebene der Einzelanlage ist die wirtschaftliche Verwertung der Abwärme ein ganz wesentlicher Einflussfaktor auf den finanziellen Erfolg der Anlage.

Wie aber wird die Wärme aus Biogasanlagen in Deutschland heute genutzt? Welche Preise können Anlagenbetreiber erzielen und wie sind die Pläne der Betreiber hinsichtlich einer Weiterentwicklung der Wärmenutzung? Diesen Fragen sind der Fachverband Biogas e.V. und die Hochschule für Wirtschaft und Umwelt Nürtingen-Geislingen (HfWU) in einer gemeinsamen Betreiber-Umfrage im Jahr 2016 nachgegangen. Erstmals wurden dabei auch Wärmepreise und Preismodelle erfragt. Von 2.724 angeschriebenen Anlagenbetreibern nahmen etwa 22% teil, was eine sehr hohe Ausschöpfungsquote darstellt.

Viele Anlagen noch mit geringer externer Wärmenutzung – Fermenterheizung und öffentliche Gebäude sind wichtigste Nutzungen

Abbildung 1: Anteil verschiedener Wärmenutzungen an der erzeugten Menge aller teilnehmenden BGA (%)

Abbildung 1: Anteil verschiedener Wärmenutzungen an der erzeugten Menge aller teilnehmenden BGA (%)

Abwärme aus Biogasanlagen kann innerhalb der Anlage genutzt werden, z.B. für die Fermenterheizung oder die Beheizung von Bürogebäuden. Der Wärmebedarf innerhalb der Anlage ist aber meist sehr begrenzt. Besonders interessant ist deshalb, wie viel Wärme an Dritte abgegeben wird. Hier zeigt die Umfrage, dass bei 32% der antwortenden Anlagen die nach extern abgegebene Wärme nur 10% der Gesamtwärmeleistung ausmacht.

Aus den Daten der Studie wurde erstmals auch die Bedeutung verschiedener Nutzungsarten nach Wärmemengen errechnet, nicht nur nach Häufigkeit der Nennung. Die Fermenterheizung macht den größten Teil aus. Dann folgt die Beheizung sonstiger öffentlicher Gebäude (öffentliche Gebäude die weder Schulen, Kindergärten, Schwimmbäder, Krankenhäuser oder Seniorenheime sind), die Holztrocknung und die Beheizung von Schulen und Kindergärten (siehe Abbildung 1).

Starke Preisunterschiede – Fixpreise und indexbasierte Preismodelle dominieren

Abbildung 2: Arbeitspreise: Mittelwert pro Nutzungsart (ct/kWh)

Abbildung 2: Arbeitspreise: Mittelwert pro Nutzungsart (ct/kWh)

Im Mittel erzielen die Betreiber einen durchschnittlichen Arbeitspreis von 2,6 ct/kWh für die Wärme ihrer Anlage. Das Spektrum reicht dabei von einer kostenlosen Abgabe der Wärme bis hin zu Spitzenpreisen von 9 ct/kWh. Es ist klar erkennbar, dass es „hochwertige“ und „weniger hochwertige“ Wärmenutzungen gibt. So liegt der Durchschnittspreis bei der Holztrocknung bei 0,9 ct/kWh, bei der Beheizung von Krankenhäusern dagegen bei 3,5 ct/kWh (siehe Abbildung 2).

Einen deutlichen Einfluss übte auch der Umfang des Wärmeliefervertrages aus: Bei Vollversorgungsverträgen, die ca. ein Drittel ausmachen, lag der Arbeitspreis im Schnitt bei 3,9 ct/kWh, ohne Vollversorgung bei 2,2 ct/kWh. Wichtig für die Preishöhe ist auch, wer Eigentümer und Betreiber des Wärmenetzes ist. Ist die BGA oder eine verbundene Gesellschaft Eigentümer und/oder Betreiber des Wärmenetzes, so liegt der Preis etwa doppelt so hoch wie in anderen Fällen.

Abbildung 3: Preismodelle (Anzahl Nennungen)

Abbildung 3: Preismodelle (Anzahl Nennungen)

Eine Analyse der Einflussfaktoren auf die Durchschnittspreise über alle Nutzungsarten macht aber klar, dass kein Einzelfaktor dominant ist: Die Nutzungsart erklärt nur ca. 13% der Unterschiede in den Preisen. Die Eigentümerstruktur (14%) und die Betreiberstruktur (13%) haben ebenfalls eine signifikante Wirkung. Bezogen auf die einzelnen Nutzungsarten wurden das Preismodell und die Versorgungssicherheit untersucht. Bei niedrigpreisigen Nutzungsarten konnte kein Einfluss festgestellt werden. Dagegen erklären bei hochpreisigen Nutzungsarten das Preismodell und die Versorgungssicherheit die Preisunterschiede signifikant. Beispielsweise erklärt vorwiegend die Versorgungssicherheit die Preisunterschiede bei Schulen zu mehr als 30%.

Wärmelieferverträge laufen in der Regel zwischen 10 und 15 Jahren. Deshalb ist für die langfristige Wirtschaftlichkeit der Mechanismus der Preisanpassung entscheidend. Hier dominieren klar der Fixpreis und die Anpassung in Anlehnung an Indizes, wie Ölpreis oder Gaspreis (siehe Abbildung 3). Jährliche fixe Steigerungen, zum Beispiel mit 2% pro Jahr sind dagegen kaum verbreitet.

Ausblick: Ein Drittel will die Wärme stärker nutzen – Unsicherheit bei Post-EEG-Szenarien als Barriere

Was steht bisher einer stärkeren Wärmenutzung entgegen? Für die meisten Betreiber ist es der Unterschied im Wärmebedarf zwischen Sommer und Winter. Das heißt, im Winter wird die Wärme bereits vollständig genutzt und die rechnerischen jährlichen Reserven ergeben sich nur aus der geringeren Nutzung im Sommer. An zweiter Stelle steht aber schon die Unsicherheit, was mit der Anlage nach Auslaufen der EEG-Förderung passiert. Weite Entfernungen zum nächsten Nutzer und mangelnde Wirtschaftlichkeit aus anderen Gründen sind ebenfalls wichtige Barrieren.

Rund ein Drittel der antwortenden Betreiber hat sich bereits entschlossen, die Wärme in den nächsten beiden Jahren stärker zu nutzen oder plant das konkret. Mehr als ein Drittel ist unentschlossen oder befindet sich in ersten Vorüberlegungen.

Das Potenzial für die Nutzung höherer Wärmemengen ist also für die Branche durchaus groß. Nur ein Viertel ist sich sicher, keine stärkere Wärmenutzung umzusetzen, häufig wegen Unsicherheiten über den Weiterbetrieb nach Auslaufen der EEG-Förderung.

Carsten Herbes, Verena Halbherr, Lorenz Braun

 

Informationen zu den Autoren:

Prof. Dr. Carsten Herbes ist seit 2012 Professor für Internationales Management und erneuerbare Energien sowie geschäftsführender Direktor des Institute for International Research on Sustainable Management and Renewable Energy (ISR) an der HfWU. Zuvor war er knapp zehn Jahre in einer internationalen Unternehmensberatung tätig, danach in einem Bioenergieunternehmen, zuletzt als Vorstand. Arbeitsschwerpunkte: Vermarktung, Kosten und soziale Akzeptanz von erneuerbaren Energien, insbesondere Biogas; internationale Entwicklung von erneuerbaren Energien.

Dr. Verena Halbherr ist seit 2015 wissenschaftliche Mitarbeiterin am ISR. Zuvor war sie Projektleiterin in einem Markt- und Sozialforschungsinstitut (ehemals TNS Infratest jetzt Kantar Health) und für das GESIS-Leibniz Institut für Sozialwissenschaften abgeordnet als Mitglied des Core Scientific Team im European Social Survey (ESS ERIC). Arbeitsschwerpunkte: Erneuerbare Energien, staatenvergleichende Untersuchung von Nachhaltigkeit, Erarbeitung von Qualitätsstandards in der Datenerhebung.

Prof. Dr. Lorenz Braun ist seit 2008 Professor für Quantitative Methoden an der HfWU und Studiendekan Volkswirtschaftslehre. Zuvor war er Entwickler und Berater in einem Statistik-Software Unternehmen und freiberuflich tätig. Arbeitsschwerpunkte: Empirische Analysen in den Bereichen Wirtschaftswissenschaften, Agrarwirtschaft und Technik.

Kontaktdaten:

Hochschule für Wirtschaft und Umwelt Nürtingen-Geislingen
Institute for International Research on Renewable Energy and Sustainable Management
Prof. Dr. Carsten Herbes
Neckarsteige 6 – 10, 72622 Nürtingen
E-Mail: carsten.herbes@hfwu.de