Biogas in Nordrhein-Westfalen

Biogasanlage mit Feststoffzufuhr

Aktuelle Ergebnisse aus der Biogasanlagen-Betreiberdatenbank der Landwirtschaftskammer NRW

Die Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen unterhält seit 2001 eine Biogasanlagen-Betreiberdatenbank, in der wesentliche Betriebsdaten der landwirtschaftlichen Biogasanlagen erfasst werden. In der Datenbank werden Biogasanlagen berücksichtigt, die mit nachwachsenden Rohstoffen (NawaRo) oder mit außerlandwirtschaftlichen Reststoffen (außerlandwirtschaftlichen Kofermenten) betrieben werden. Die Datenbank enthält keine Angaben über industrielle oder kommunale Biogasanlagen, die Abgrenzung erfolgt über den landwirtschaftlichen Bezug. Als landwirtschaftlich gilt im Sinne der Erfassung für die Datenbank eine Biogasanlage dann, wenn mindestens ein Betreiber oder Gesellschafter Landwirt oder Gärtner ist.

Wie in den Vorjahren stellt der vorliegende Bericht die Ergebnisse der Datenauswertung zum angegebenen Stichtag dar. Der Datenbestand der Biogasanlagen-Betreiberdatenbank wird laufend aktualisiert und jährlich ausgewertet. Die vorliegende Auswertung entspricht dem Stand vom 20. März 2012.

Die Auswertung erfolgt ausschließlich in anonymisierter Form, eine Weitergabe betriebsbezogener Daten ist grundsätzlich ausgeschlossen.

Die Unterhaltung der Biogasanlagen-Betreiberdatenbank der Landwirtschaftskammer NRW erfolgt mit freundlicher Unterstützung des Ministeriums für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur und Verbraucherschutz des Landes NRW.

1. Anzahl der Biogasanlagen in NRW, Verteilung der Anlagen und installierte elektrische Leistung:

Der Boom zum Bau neuer Biogasanlagen, der durch das EEG 2009 ausgelöst wurde, setzte sich im Jahr 2011 fort. Die Angst der bauinteressierten Landwirte vor einer Verschlechterung der Stromvergütung durch die EEG-Novelle 2012 führte zu teils hektischen Planungstätigkeiten in der ersten Jahreshälfte 2011 und zu entsprechenden Bautätigkeiten im zweiten Halbjahr.

Trotz gestiegener Rohstoffkosten und aufgrund der hohen Baunachfrage teils deutlich erhöhter Anlagenkosten, wurden im Jahr 2011 über das erwartete Maß hinaus neue Biogasanlagen in Betrieb genommen.

Seit Inkrafttreten des EEG 2012 nimmt das Bauinteresse an neuen Biogasanlagen in der Landwirtschaft deutlich ab, was sich seit Jahresbeginn auch in der Beratungsnachfrage widerspiegelt. In der Landwirtschaft ist zur Zeit die Erweiterung bestehender Biogasanlagen und in wenigen speziellen Fällen der Bau von Gülle-Kleinbiogasanlagen mit bis zu 75 kW elektrischer Leistung von Interesse.

Zum Stichtag der vorliegenden Auswertung waren in der Biogasanlagen-Betreiberdatenbank 522 Datensätze erfasst. Wie in den Vorjahren, ist die Aufnahme der Biogasanlagendaten in der Datenbank für die Anlagenbetreiber freiwillig. Nicht alle Biogasanlagenbetreiber sind dazu bereit, die Daten ihrer Anlage in der Datenbank erfassen zu lassen. Wir unterstellen daher auch in diesem Jahr, dass die tatsächliche Anzahl und Leistung der landwirtschaftlichen Biogasanlagen in NRW um 10 Prozent höher sind, als in der Datenbank angegeben.

Diesen Umstand berücksichtigend, gehen wir davon aus, dass zum Ende des Jahres 2011 in Nordrhein-Westfalen 573 Biogasanlagen mit einer installierten elektrischen Gesamtleistung von 238 Megawatt in Betrieb waren.

Die im Jahr 2011 neu installierte elektrische Leistung beträgt etwa 67 Megawatt. Der Rekord-Zubau aus dem Jahr 2010 wurde somit nochmals sehr deutlich übertroffen. Die im Jahr 2011 zugebaute Leistung entspricht der Summe des Zubaus aus den Jahren 2009 und 2010. Der im Jahr 2011 erfolgte Zubau übertrifft auch die Erwartungen und Schätzungen, die aus der Biogasanlagen-Betreiberdatenbank für das Jahr 2011 formuliert wurden.

Für das Jahr 2012 wird keine nennenswerte Neubautätigkeit in NRW erwartet. Auf eine Schätzung zur Anlagenanzahl und installierten elektrischen Leistung zum Ende des Jahres 2012 wird an dieser Stelle verzichtet, auch weil die weitere Entwicklung des EEG und damit wesentlicher rechtlicher Rahmenbedingungen, die die Branche beeinflussen, zurzeit nicht klar ist.

Abbildung 1 beschreibt die Entwicklung der Anzahl und der installierten elektrischen Leistung der Biogasanlagen in NRW seit dem Jahr 1998. Drei wesentliche Erkenntnisse lassen sich aus dieser Grafik ableiten:

  • Die landwirtschaftliche Biogaserzeugung ist eine relativ junge Branche. Es gibt einen Erfahrungshorizont von knapp 15 Jahren, auf den technische und betriebswirtschaftliche Konzepte neuer Anlagen aufgebaut werden können. Die modernen Biogasanlagen haben technisch allerdings nicht mehr sehr viel gemeinsam mit den Anlagen, die kurz nach der Jahrtausendwende entstanden sind.
  • In einem relativ kurzen Zeitraum hat sich die Branche rasant entwickelt. Für zahlreiche landwirtschaftliche Betriebe ist die Biogaserzeugung zur Stromproduktion zu einem wesentlichen wirtschaftlichen Standbein geworden. Die Investitionen, die von landwirtschaftlichen Betrieben in den letzten Jahren in diesem Betriebszweig geleistet wurden, sind erheblich. In NRW dürfte im Jahr 2011 die Marke von 1 Mrd. Euro Investitionsvolumen in Biogasanlagentechnik überschritten worden sein.
  • Die, über die Jahre ungleichmäßigen Raten für den Zubau von Biogasanlagen und Biogasanlagenleistung zeigen, dass die Branche in erheblicher Weise von der Veränderung politischer Rahmenbedingungen beeinflusst wird. So fällt insbesondere auf, dass die Anzahl der Biogasanlagen in den Jahren nach den bisherigen EEG-Novellierungen sprunghaft anstieg. Dies gilt in besonderer Weise für den Zeitraum seit der Novellierung 2009. In gleicher Weise ist zu erwarten, dass die Verschlechterung der Rahmenbedingungen durch das EEG 2012 die weitere Entwicklung der Branche erheblich bremsen wird.

Trotz der besseren Vergütung kleinerer Biogasanlagen nach EEG 2009, ist der Trend zu erkennen, dass die durchschnittliche installierte elektrische Leistung der Biogasanlagen in NRW in den letzten Jahren stetig zugenommen hat. Im Jahr 2011 betrug diese etwa 415 Kilowatt. Für diese Entwicklung gibt es drei mögliche Erklärungen:

  • Bestehende Biogasanlagen wurden in den letzten Jahren sukzessive ausgebaut und ihre elektrische Leistung erhöht.
  • Durch das EEG 2009 war unter bestimmten Umständen der Betrieb von separat vergüteten „Satelliten“-BHKW möglich. Aufgrund der technischen Verfügbarkeit entsprechender BHKW-Technik, wurden diese Anlagen in der Regel mit mindestens zweimal 250 kW installierter elektrischer Leistung gebaut. Fast alle dieser Anlagen haben somit eine elektrische Gesamtleistung von rund 500 kW.
  • Die spezifischen Investitionskosten für Biogasanlagen in der 200 kW-Klasse waren zuletzt so hoch, dass eine Wirtschaftlichkeit der Investition oft nicht gegeben war. Wenn irgend möglich wurde daher die Anlagenleistung erhöht, um Anlagenfestkosten besser verteilen zu können.

Abbildung 2 zeigt, die Aufteilung der Biogasanlagen in NRW nach Leistungsklassen. Der überwiegende Anteil der Anlagen entspricht der typischen landwirtschaftlichen Leistungsklasse bis 500 Kilowatt installierter elektrischer Leistung, wobei der Anteil der Anlagen mit weniger als 150 kW gering ist. Entsprechend wenig Erfahrung liegt mit sehr kleinen Biogasanlagen, die nach EEG 2012 als Gülleanlage besonders gefördert werden, vor.

Immerhin 15 Prozent der Biogasanlagen sind größer als 500 Kilowatt, vier Prozent haben mehr als 1 Megawatt installierte elektrische Leistung.

Die Abbildung 3 zeigt wie sich die erfassten Biogasanlagen auf die einzelnen Landkreise in Nordrhein-Westfalen verteilen. Dabei gibt die grüne Zahl jeweils die Anzahl und die rote Zahl die installierte elektrische Leistung der Biogasanlagen in dem jeweiligen Landkreis an. Nach wie vor sind die Biogasanlagen nicht gleichmäßig über die Landkreise verteilt, sondern es gibt deutliche Konzentrationsgebiete, die sich fast ausschließlich im westfälischen Landesteil befinden.

Auffallend ist die jüngste Entwicklung der Biogasanlagenanzahl in einigen Kreisen Ostwestfalens.

Die Verteilung der installierten elektrischen Leistung zeigt Abbildung 4. Anhand der Färbung der einzelnen Landkreise wird dargestellt, wie hoch die installierte elektrische Leistung der Biogasanlagen im jeweiligen Kreis pro 100 Hektar Landwirtschaftsfläche ist.

Nach wie vor ist die mit Abstand höchste „Leistungsdichte“ im Kreis Borken vorhanden. Im Jahr 2011 waren dort ca. 35,5 kW el pro 100 ha LF installiert. Daraus resultiert ein Flächenanteil für die Biomasseerzeugung für Biogasanlagen von etwa 14 Prozent. Ähnliche Werte werden in keinem anderen Landkreis in NRW erreicht. Den zweiten Rang erreicht mittlerweile der Kreis Soest, wo eine Leistungsdichte von ca. 22 kW el je 100 ha LF erreicht wurde. Es folgen die Landkreise Bottrop, Paderborn und Minden-Lübbecke.

Neben dem Kreis Borken, befanden sich die Schwerpunkte des Anlagenzubaus im Jahr 2011 somit offenbar in den stärker ackerbaulich geprägten Regionen Ostwestfalens. Insbesondere in den Kreisen Bielefeld, Herford und Minden-Lübbecke wurden erhebliche Zuwachsraten erreicht.

Nach wie vor sind sowohl die Leistungsdichte, als auch die Zuwachsraten in den Landkreisen des rheinischen Landesteils deutlich niedriger.

2. Substrateinsatz

Die Biogasanlagen-Betreiberdatenbank unterscheidet hinsichtlich des Betriebsweise grundsätzlich zwischen „Koferment“- und „NawaRo“-Biogasanlagen.

In Koferment-Anlagen werden, neben landwirtschaftlichem Wirtschaftsdünger, insbesondere außerlandwirtschaftliche Reststoffe und Bioabfälle nach Bioabfall-Verordnung eingesetzt. Diese Anlagen waren in der Vergangenheit besonders in Ostwestfalen verbreitet, da dort große Lebensmittelproduzenten und Schlachtbetriebe ansässig sind, die entsprechendes Material entsorgen müssen. Die wirtschaftliche Lage der Koferment-Biogasanlagen hat sich in den letzten Jahren deutlich verschlechtert. Einerseits konnten diese Anlagen von der verbesserten Vergütung des EEG 2009 nicht profitieren, andererseits stiegen die Kosten für den Zukauf von Kofermenten teils deutlich an. In der Folge wurden in den vergangenen Jahren zahlreiche Biogasanlagen vom Betrieb mit Kofermenten auf den Betrieb mit nachwachsenden Rohstoffen umgestellt.

Die Bedeutung der Biogaserzeugung aus Kofermenten war daher auch im Jahr 2011 weiter rückläufig. Wie Abbildung 6 zeigt, arbeiteten in 2011 6 Prozent der Biogasanlagen mit außerlandwirtschaftlichen Kofermenten. Die durchschnittliche elektrische Leistung dieser Anlagen war höher als bei den NawaRo-Biogasanlagen, wodurch der Anteil der Koferment-Anlagen an der installierten elektrischen Gesamtleistung 8 Prozent betrug.

NawaRo-Biogasanlagen setzen, zusätzlich zu landwirtschaftlichem Wirtschaftsdünger, Anbaubiomasse zur Gaserzeugung ein, die entweder im eigenen landwirtschaftlichen Betrieb produziert oder von nahegelegenen Betrieben zugekauft wird. Diese Anlagen erhalten nach dem EEG 2009 einen Bonus für den Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen und Wirtschaftsdünger, der fast die Hälfte der Gesamtvergütung ausmacht. Die Wirtschaftlichkeit des Betriebes von NawaRo-Biogasanlagen wird erheblich von der Entwicklung landwirtschaftlicher Produktpreise beeinflusst. Die, aufgrund volatiler Getreidemärkte, zum Teil stark gestiegenen Substratkosten belasteten die Wirtschaftlichkeit von NawaRo-Biogasanlagen im Jahr 2011.

Neben der Betriebsweise der Biogasanlagen wurden für die aktuelle Auswertung auch Art und Menge der eingesetzten Substrate erfasst.

Für die Auswertung wurden dazu ausschließlich NawaRo-Biogasanlagen berücksichtigt. Von insgesamt 196 NawaRo-Biogasanlagen mit einem Gesamtinput von 2.199.323 Tonnen standen für die Auswertung Betreiberangaben zur Verfügung.

Abbildung 7 zeigt die Einsatzhäufigkeit der einzelnen, in NawaRo-Biogasanlagen eingesetzten Substrate, sowie deren Anteil an der eingesetzten Gesamtmasse (2.199.323 Tonnen).

Auch im Jahr 2011 war Mais das wichtigste Substrat für NawaRo-Biogasanlagen und wurde in knapp 97 Prozent der ausgewerteten Anlagen eingesetzt. Der Substratanteil des Maises in diesen Anlagen war allerdings leicht rückläufig. So betrug der durchschnittliche Maisanteil im Jahr 2011 gut 45 Prozent, gegenüber knapp 49 Prozent im Vorjahr. Im Durchschnitt der bestehenden Biogasanlagen wird somit die Anforderung des EEG 2012, hinsichtlich des maximalen Substratmasseanteils von 60 Prozent Mais und Getreidekorn (einzuhalten von neuen Biogasanlagen ab Inbetriebnahme 2012), bereits problemlos eingehalten.

Der Wirtschaftsdüngeranteil inklusive Pferdemist betrug im Jahr 2011 44,2 Prozent der eingesetzten Substratmasse. Der Anteil wurde somit gegenüber dem Vorjahr leicht gesteigert. Grund dafür könnten die gestiegenen Kosten für nachwachsende Rohstoffe sein, die Anlagenbetreiber dazu veranlasst haben könnten, Substratalternativen zu suchen.

Auch die Bedeutung der anderen nachwachsenden Rohstoffe („Maisalternativen“) hat im Jahr 2011 leicht zugenommen. So bestanden ca. 10,5 Prozent der eingesetzten Substrate weder aus Mais, noch aus Wirtschaftsdünger. Insbesondere hat die Bedeutung der Zuckerrübe als Substrat für die Biogaserzeugung zugenommen. Die Einsatzhäufigkeit verdoppelte sich gegenüber dem Vorjahr, der eingesetzte Substratanteil versechsfachte sich sogar.

Trotz gestiegener Kosten für Anbaubiomasse spielte der Einsatz pflanzlicher Nebenprodukte im Sinne des EEG 2009 als Substrat für NawaRo-Biogasanlagen im Jahr 2011 keine nennenswerte Rolle.

3. Strom- und Wärmeproduktion:

Nach wie vor hatte in NRW die Verstromung von Biogas in Blockheizkraftwerken (BHKW) vor Ort die größte Bedeutung.

Im Durchschnitt waren pro Biogasanlage 1,7 BHKW installiert, gut 22 Prozent aller BHKW waren Satelliten-BHKW. Viele Anlagenbetreiber nutzen somit die Möglichkeit der separaten Vergütung mehrerer BHKW, die das EEG 2009 trotz einiger rechtlicher Unsicherheiten, bot.

Die Bedeutung der Aufbereitung von Biogas zu Biomethan mit anschließender Einspeisung ins Erdgasnetz, änderte sich in NRW im Jahr 2011 nicht nennenswert. Ob die neuen Vergütungsregelungen nach EEG 2012 entsprechende Biogas-Einspeiseprojekte auch in NRW beflügeln, bleibt abzuwarten.

Anlagenauslastung:

Für den vorliegenden Bericht konnten 242 Biogasanlagen mit einer installierten Gesamtleistung von etwa 105 Megawatt hinsichtlich der elektrischen und thermischen Auslastung ausgewertet werden.

Die durchschnittliche Auslastung dieser Anlagen betrug 87,6 Prozent der möglichen Volllaststunden. Das entspricht einer jährlichen Betriebszeit unter Volllast von 7.674 Stunden. Die Auslastung der Biogasanlagen ist somit im dritten Auswertungsjahr auf gleichem Niveau (zwischen 87,3 und 87,7 Prozent). Wie Abbildung 8 zeigt, schafften knapp 71 Prozent der Anlagen eine Auslastung von über 90 Prozent. Auch dieser Wert ist seit einigen Jahren stabil.

Die wenigen Biogasanlagen mit sehr schlechter Auslastung waren hauptsächlich ältere, kleine Biogasanlagen, die technisch nicht mehr auf aktuellem Stand sind. Zudem befinden sich darunter Anlagen mit speziellen Konzepten hinsichtlich Substrateinsatz und Ausstattung.

Die Biogasanlagen in NRW erzeugten im Jahr 2011 etwa 1,83 Mio. Megawattstunden elektrischen Strom. Das entspricht, bei einem unterstellten Verbrauch von 4.500 Kilowattstunden, dem Bedarf von etwa 406.000 Haushalten.

Zukünftig wird es zu größeren Differenzen zwischen der installierten und der eingespeisten Leistung der Biogasanlagen kommen. Etwa 58 Prozent der bestehenden Biogasanlagen in NRW wollen bis Ende 2012 die Möglichkeiten der Stromdirektvermarktung nach EEG 2012 nutzen. Bei knapp 30 Prozent dieser Anlagen sind zudem Erweiterungen der installierten elektrischen Leistung geplant, so dass davon auszugehen ist, dass diese Anlagen den Strom bedarfsgerecht produzieren und einspeisen werden. Diese Anlagen werden zukünftig daher nicht das Ziel verfolgen eine möglichst hohe Anlagenauslastung zu erreichen, sondern vielmehr den Strom zu Hochpreiszeiten zu erzeugen. Etwa 25 Prozent der umstellungswilligen Analagenbetreiber planen dazu, neben der Investition in BHKW-Technik, zusätzlich die Schaffung von zusätzlichem Gasspeichervolumen.

Wärmenutzung:

Im Jahr 2011 wurde die Abwärme des BHKW von knapp 79 Prozent der ausgewerteten Biogasanlagen für externe Zwecke (außerhalb der Biogasanlage) genutzt. Im Durchschnitt nutzten diese Biogasanlagen etwa 52 Prozent der überschüssigen Wärme für unterschiedliche Zwecke. In der Summe wurden somit etwa 780.000 Megawattstunden Wärme verwertet, womit rechnerisch ca. 78 Mio. Liter Heizöl substituiert wurden.

4. Anlagentechnik

Gär- und Lagervolumen:

Hinsichtlich des installierten Gär- und Lagervolumens konnten 261 Biogasanlagen ausgewertet werden.

Im Durchschnitt verfügten diese Anlagen über 9,2 m³ Gärvolumen (Fermenter, Nachgärer) pro Kilowatt installierter elektrischer Leistung.

Der Anteil der gasdicht abgedeckten Gärrestlager stieg im Jahr 2011 auf knapp 38 Prozent. Bei knapp 29 Prozent der ausgewerteten Biogasanlagen ist der Bau von zusätzlichem Gärrestlagerraum kurzfristig geplant.

BHKW-Technik:

Das Verhältnis zwischen Gas-Otto- und Zündstrahl-BHKW war im Jahr 2011 gegenüber den Vorjahren nahezu unverändert: Etwa 51 Prozent der betriebenen BHKW waren Gas-Otto-BHKW, der Rest Zündstrahl-BHKW.

Auch die Bewertung der Anlagenbetreiber für die BHWK war mit der Note 2,16 gegenüber dem Vorjahr kaum verändert.

Anlagenbewertung:

Insgesamt zeigt die aktuelle Auswertung erneut eine hohe Zufriedenheit der Anlagenbetreiber mit der installierten Technik, für die im Mittel die Note 2,2 vergeben wird. Schlechter werden die Gewerke „Rührtechnik“ und „Feststoffdosierung“ bewertet. Die Gärbiologie scheint bei den meisten Biogasanlagen allerdings keine Probleme zu bereiten (Note 1,7).

5. Ausblick

Nachdem das Jahr 2011 durch teilweise hektische Bautätigkeit gekennzeichnet war, zeichnet sich für das laufende Jahr ab, dass der Neubau von Biogasanlagen nahezu zum Erliegen kommt.

Aufgrund der rechtlichen Rahmenbedingungen sind im landwirtschaftlichen Maßstab hauptsächlich kleine Gülle-Biogasanlagen von Interesse. Um die gesetzlichen Anforderungen für diese Anlagen zu erfüllen, werden allerdings große Mengen Wirtschaftsdünger und dementsprechend große Viehbestände benötigt, die in der Regel nicht vorhanden sind.

Ob die Neugestaltung des Gasaufbereitungsbonus ausreicht, um einen Investitionsanreiz für größere Biogasanlagen zur Gasaufbereitung und -einspeisung zu realisieren bleibt abzuwarten. Ob dieser Anlagentyp, aufgrund des Investitions- und Flächenbedarfs, für Landwirte oder Gemeinschaften von Landwirten in NRW realisiert wird, kann zurzeit ebenso wenig abgeschätzt werden.

In jedem Fall ist davon auszugehen, dass bestehende Biogasanlagen, auch wenn es derzeit erhebliche rechtliche Unsicherheiten gibt, im laufenden Jahr erweitert werden. Etwa 25 Prozent der befragten Anlagenbetreiber planen im Jahr 2012 eine Leistungssteigerung ihrer Biogasanlage um durchschnittlich rund 54 Prozent vorzunehmen.

Weitere Investitionstätigkeit ist im Zusammenhang mit der geplanten Umstellung zahlreicher Biogasanlagen auf das System der Stromdirektvermarktung zu erwarten.

Die Arbeiten wurden finanziert durch das Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen.

Landesinitiative des Landes NRW.