Biogas in Nordrhein-Westfalen

Fermenter einer kleinen BiogasanlageBild vergrößern

Auswertung der Biogasanlagen-Betreiberdatenbank der Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen, Stand 15.07.2016

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), sowie Wirtschaftsdüngern 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 15.07.2016. Die Auswertung erfolgt ausschließlich in anonymisierter Form, eine Weitergabe betriebsbezogener Daten ist ausgeschlossen.

Die Unterhaltung der Biogasanlagen-Betreiberdatenbank der Landwirtschaftskammer NRW erfolgt mit 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

Die Anzahl der Biogasanlagen ist im Jahr 2015 nicht nennenswert gestiegen. Nach Inkrafttreten des EEG 2014 haben sich die Rahmenbedingungen für den Ausbau von Biogasanlagen deutlich verschlechtert. In der Abbildung 1 sind diese Auswirkungen klar zu erkennen und spiegeln sich in einem stagnierenden Anlagenzubau wieder. Folgende Rahmenbedingungen wurden mit dem EEG 2014 verabschiedet:

  • Der anzulegende Wert für Strom aus Biomasse beträgt nach §44 Biomasse des EEG 2014:
    Bemessungsleistung [kW] Biomasse [Cent/kWh]
    < 75 23,73
    75 - 150 13,66
    150 - 500 11,78
    500 - 5.000 10,55
    5.000 - 20.000 5,85
  • Der Anspruch auf finanzielle Förderung besteht jedoch nur für 50% der installierten elektrischen Leistung. So muss ein Biogasanlagenbetreiber, dessen Biogasproduktion für ein 250 kW elektrische Leistung ausgelegt ist, ein 500 kWel. BHKW installieren. Hintergrund dieser Vorgabe ist die geforderte flexible Fahrweise von Biogasanlagen. Es soll somit gewährleistet werden, dass neue Biogasanlagen, den erzeugten Strom bedarfsgerecht und flexibel produzieren können. Für die zusätzlich installierte Leistung, die als flexible Leistung zur Verfügung steht, wird nach § 53 des EEG 2014 ein Flexibilitätszuschlag in Höhe von 40 Euro pro Kilowatt installierter Leistung und Jahr für die gesamte Förderdauer gezahlt.
  • Die Einsatzstoffvergütungsklassen entfallen für Neuanlagen komplett und somit der sogenannte NawaRo-Bonus.
  • Für Bestandsanlagen ist mit dem EEG 2014 eine entscheidende Einschränkung in Kraft getreten. Für alle Bestandsanlagen gilt eine Höchstbemessungsleistung. Diese wird, je nach Fertigstellung, unterschiedlich definiert:
    • Die höchste Bemessungsleistung der Anlage in einem Kalenderjahr seit dem Zeitpunkt ihrer Inbetriebnahme und vor dem 1. Januar 2014.
    • Der um 5 Prozent verringerte Wert der am 31. Juli 2014 installierten Leistung.
  • Die Flexibilitätsprämie für Bestandsanlagen, die mit 130 Euro pro Kilowatt zusätzlich installierter Leistung vergütet wird, ist nach wie vor gültig, bis die zusätzlich installierte Leistung der Bestandsanlagen ab dem 31. Juli 2014 den Wert 1.350 MW übersteigt.

Die unterschiedlichen Rahmenbedingungen haben zu den folgenden Auswirkungen geführt:

  • Der Anlagenbestand von 623 Anlagen hat sich im letzten Jahr nicht nennenswert erhöht.
  • Die installierte Leistung ist leicht gestiegen, was auf die Flexiblilisierung von Altanlagen zurückzuführen ist. Hier ist der Anstieg von 289 auf 295 MW (+6 MW) allerdings marginal und mit dem Zubau von 67 MW im Jahr 2011 nicht zu vergleichen.
Abbildung 1: Anzahl und installierte elektrische Leistung der Biogasanlagen in NRW in den Jahren 1998 bis 2015
Abbildung 1: Anzahl und installierte elektrische Leistung der Biogasanlagen in NRW in den Jahren 1998 bis 2015

Die Aufteilung der Leistungsklassen hat sich laut der Auswertung der Biogasanlagen-Betreiberdatenbank 2015 nur geringfügig geändert. Der Anteil der Biogasanlagen zwischen 151 bis 500 kWel. ist nach wie vor die größte Klasse (61%). Sie hat sich im Gegensatz zum Vorjahr allerdings um 4% verringert. Der Anteil der Anlagen in den Leistungsklassen 501-750 kWel. (+2%) und größer als 750 kWel. (+2%) hat sich dagegen erhöht. Die Verschiebung der Biogasanlagen in höhere Leistungsklassen lässt sich hauptsächlich durch die Flexibilisierungsprämie erklären. Denn hierbei wird die Erhöhung der installierten Leistung der Anlagen gefördert ohne aber tatsächlich mehr Strom zu produzieren.

Eine Biogasanlage in NRW hat im Jahr 2015 einen durchschnittliche Leistung von 472 kWel (+2 kW).

Abbildung 2: Aufteilung der Biogasanlagen nach Leistungsklassen
Abbildung 2: Aufteilung der Biogasanlagen nach Leistungsklassen

In der folgenden Tabelle sind die installierte elektrische Leistung, sowie die Anlagenanzahl in den Landkreisen Nordrhein-Westfalens dargestellt. Die Anzahl der Anlagen ist in allen Landkreisen nahezu gleich geblieben. Anders verhält es sich mit der installierten Leistung der Biogasanlagen. Im Kreis Euskirchen ist die installierte Leistung um nahezu 1 MW gesunken, wobei der Anlagenbestand sich mit 9 Anlagen nicht geändert hat. Auch im Kreis Steinfurt ist der Anlagenbestand gleich geblieben, die installierte Leistung hat sich jedoch um etwa fast 2 MW erhöht.

Abbildung 3: Anzahl und installierte elektrische Leistung (MW) der Biogasanlagen in den einzelnen Landkreisen in NRW
Abbildung 3: Anzahl und installierte elektrische Leistung (MW) der Biogasanlagen in den einzelnen Landkreisen in NRW

In den Abbildungen 4 und 5 ist die installierte elektrische Leistung je 100 ha LF dargestellt. Nach wie vor führt der Kreis Borken mit über 37 kW installierter elektrischer Leistung pro 100 ha LF die Liste an. Weiterhin gibt es eine große Spannbreite zwischen den unterschiedlichen Landkreisen. Während Borken über 35 kWel/100ha LF vorweist, liegt die installierte elektrische Leistung pro 100 ha LF bei etwa 2 kW im Rhein-Erft-Kreis. Tendenziell ist der Norden in NRW mit mehr Biogasleistung bebaut, als der Süden, doch erkennt man auch hier zwischen den Landkreisen ein inhomogenes Bild.

Die Kreise Herford, Höxter, Minden und Paderborn folgen dem Kreis Borken in der Größenordnung mit über 24 kW installierter elektrischer Leistung pro 100 ha LF. Wie in Abbildung 5 zu erkennen ist, liegt Düren in der Klasse zwischen 12,1 – 18,00 kWel/100ha LF. Damit weist der Kreis in diesem Jahr weniger Leistung pro Landwirtschaftsfläche auf als in dem Jahr zuvor.

Abbildung 4: Installierte elektrische Leistung (kW) je 100 Hektar Landwirtschaftsfläche in den Landkreisen Nordrhein-Westfalens
Abbildung 4: Installierte elektrische Leistung (kW) je 100 Hektar Landwirtschaftsfläche in den Landkreisen Nordrhein-Westfalens
Abbildung 5: Installierte elektrische Biogasanlagenleistung (kW) je 100 Hektar LF in den einzelnen Landkreisen in NRW
Abbildung 5: Installierte elektrische Biogasanlagenleistung (kW) je 100 Hektar LF in den einzelnen Landkreisen in NRW

2. Substrateinsatz

Der Substrateinsatz in den Biogasanlagen in NRW hat sich im letzten Jahr nicht wesentlich verändert wie in Abbildung 6 und 7 zu erkennen ist. Silomais wird bei fast 98% der Anlagen mit einem Substratanteil von 47% eingesetzt. Nahezu 70% der Anlagen setzen Schweinegülle (18,9% Substratanteil) und über 50% Rindergülle (12,8% Substratanteil) ein. Die Einsatzhäufigkeit von Rindergülle und Zuckerrüben ist jeweils um etwa 1% und der von Pferdemist um 3% minimal gestiegen. Dagegen wurden in weniger Anlagen (-3%) Zwischenfrüchte zur Biogaserzeugung eingesetzt. Der Anteil der eingesetzten Substrate ist somit nahezu unverändert geblieben. Dies lässt sich wahrscheinlich darauf zurückführen, dass die Anlagenbetreiber inzwischen den passenden Substratmix für ihre Anlagen gefunden haben und die Inputstoffe nur in kleinen Mengen variieren.

Mit dem EEG 2014 sind die Einsatzstoffvergütungsklassen, die je nach eingesetztem Substrat zu einer Erhöhung der Einspeisevergütung führten, komplett gestrichen. Da in der Datenbank jedoch keine NawaRo-Biogasanlage nach dem EEG 2014 vergütet wird, ist nicht abzusehen, ob sich die Gesetzgebung auf den Input der Anlagen auswirkt.

Neben dem EEG und der Biomasseverordnung kann auch die anstehende und viel diskutierte Novellierung der Düngeverordnung eine Rolle spielen. Wenn in der Düngeverordnung eine Lagerdauer von Gülle und Gärrest für 9 Monate vorgeschrieben wird, müssen einige Betriebe weiteres Lagervolumen schaffen. Um weniger Gärrest zu produzieren und so weniger Lager in Anspruch nehmen zu müssen, ist es auch möglich, den Anteil energiereicher Substrate wie Silomais oder Zuckerrüben zu erhöhen und den Anteil der energieärmeren Wirtschaftsdünger zu senken, auch wenn das nicht im Sinne der Politik sowie der Biogasanlagenbetreiber ist.

Abbildung 6: Einsatzhäufigkeit und Substratanteil unterschiedlicher Inputstoffe in NawaRo-Biogasanlagen in NRW
Abbildung 6: Einsatzhäufigkeit und Substratanteil unterschiedlicher Inputstoffe in NawaRo-Biogasanlagen in NRW


Abbildung 7: Einsatzhäufigkeit unterschiedlicher Substrate für Biogasanlagen im Vergleich der Jahre 2014 und 2015
Abbildung 7: Einsatzhäufigkeit unterschiedlicher Substrate für Biogasanlagen im Vergleich der Jahre 2014 und 2015

Die landwirtschaftlichen Biogasanlagen werden in der Biogasanlagen-Betreiberdatenbank wie gewohnt in drei Kategorien aufgeteilt. Die Kategorien werden nach Ihren Einsatzstoffen als „NawaRo-Anlagen“, „Gülle-Anlagen“ und „Kofermente-Anlagen“ benannt.

In den NawaRo-Anlagen werden Energiepflanzen sowie Wirtschaftsdünger eingesetzt. Die nutzbare Biomasse wird in der jeweiligen Biomasseverordnung und dem Erneuerbare-Energien-Gesetz detailliert beschrieben. Die am häufigsten eingesetzten Substrate sind Silomais, Grünroggen, Grassilage, Zuckerrüben, sowie Gülle und Mist.

Die Gülle-Anlagen werden durch folgende Rahmenbedingungen im EEG 2012 (§27b) und im EEG 2014 (§46) gesondert gelistet:

  • der Strom muss am Standort der Biogaserzeugungsanlage erzeugt werden,
  • die installierte Leistung am Standort der Biogaserzeugungsanlage darf  insgesamt höchstens 75 Kilowatt betragen, und
  • zur Erzeugung des Biogases in dem jeweiligen Kalenderjahr muss durchschnittlich ein Anteil von Gülle mit Ausnahme von Geflügelmist und Geflügeltrockenkot von mindestens 80 Masseprozent eingesetzt werden, wobei Gülle im EEG 2012 nach der Biomasseverordnung und im EEG 2014 im Sinne der Verordnung (EG) Nr. 1069/2009 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 21. Oktober 2009 definiert wird.

Kofermente-Anlagen sind Rest- und Abfallstoffe aus nicht landwirtschaftlicher Produktion und werden durch die Bioabfallverordnung geregelt.

Den mit Abstand größten Anteil nehmen die NawaRo-Anlagen mit 93% ein. Das ist ein Prozentpunkt mehr als im letzten Jahr und um den gleichen Anteil sind Kofermente-Anlagen gesunken. Die Gülle-Anlagen machen nach wie vor einen Anteil von 3% aus. Trotz der noch relativ hohen Vergütung (23,73 Cent/kW im EEG 2014) der „75 kW-Anlagen“ ist der Anteil nicht gestiegen. Wie bereits in der Auswertung der Biogasanlagen-Betreiberdatenbank 2014 näher erläutert, kann das an den schwierigen Rahmenbedingungen liegen. Hierzu zählen die großen Tierbestände, die für das Betreiben einer solchen Anlage benötigt werden, und auch, dass nicht bereits zuvor in eine Biogasanlage investiert wurde.

Abbildung 8: Betriebsweise der landwirtschaftlichen Biogasanlagen in NRW
Abbildung 8: Betriebsweise der landwirtschaftlichen Biogasanlagen in NRW

3. Strom- und Wärmeproduktion:

Anlagenauslastung:

In der diesjährigen Auswertung der Biogasanlagen-Betreiberdatenbank können alle Anlagen, die Angaben zur Stromproduktion gemacht haben, eine durchschnittliche Auslastung von 83% vorweisen. Das sind 7.271 Vollaststunden im Jahr die das BHKW gelaufen ist und somit 176 Stunden mehr als 2014. Wie bereits in der letztjährigen Auswertung ist zwischen allen Biogasanlagen mit und ohne Nutzung der Flexibilitätsprämie differenziert worden. Wie in Abbildung 9 zu erkennen ist, gibt es in den verschiedenen Kategorien erkennbare Unterschiede. Da die Flexibilitätsprämie darauf zielt, den Strom bedarfsgerecht einzuspeisen, ist das Ergebnis logisch, dass die Anlagenauslastung mit 69% und 6.086 Vollaststunden im Jahr unter den Werten der Anlagen ohne Flexibilitätsprämie (89% und 7.804 Vollaststunden/Jahr) liegt.

Abbildung 9: Relative Häufigkeit der ermittelten Anlagenauslastung im Jahr 2015
Abbildung 9: Relative Häufigkeit der ermittelten Anlagenauslastung im Jahr 2015

Vor allem in den Abbildungen 10 und 11 ist die Auswirkung der Flexibilitätsprämie zu erkennen. Liegen 71% der Biogasanlagen ohne Flexibilitätsprämie im Bereich über 90% Anlagenauslastung, sind es nur etwa 27% der Anlagen, die die Prämie nutzen. Etwa 45% der Anlagen fahren ihre Anlagen mit einer Auslastung unter 70%. Bei den Anlagen ohne Flexibilitätsprämie sind es nur 6%.

Abbildung 10: Anlagenauslastung der Biogasanlagen ohne Nutzung der Flexibilitätsprämie in NRW im Jahr 2015
Abbildung 10: Anlagenauslastung der Biogasanlagen ohne Nutzung der Flexibilitätsprämie in NRW im Jahr 2015


Abbildung 11: Anlagenauslastung der Biogasanlagen mit Nutzung der Flexibilitätsprämie in NRW im Jahr 2015
Abbildung 11: Anlagenauslastung der Biogasanlagen mit Nutzung der Flexibilitätsprämie in NRW im Jahr 2015

In der Summe erzeugten die Biogasanlagen in NRW im Jahr 2015 etwa 2,14 Mio. Megawattstunden elektrischen Strom. Das entspricht, bei einem unterstellten Jahres-Verbrauch von 4.500 Kilowattstunden, dem Bedarf von etwa 477.000 Haushalten.

Wärmenutzung:

Die Nutzung der frei verfügbaren Wärme ist im vergangenen Jahr leicht auf 51% (54% 2014) gesunken und liegt nun bei 1,09 Mio. MW extern genutzter thermischer Energie. Dadurch konnten 109 Mio. Liter Heizöl ersetzt werden.

4. Anlagentechnik

Eigenstrombedarf:

Der Eigenstrombedarf der Biogasanlagen fällt für Rührwerke, Pumpen und Steuerungstechnik an und liegt mit 7% auf Vorjahresniveau. Es ist kein markanter Unterschied zwischen den Größenklassen zu erkennen, wobei es bei den kleineren Anlagen unter 250 kWel, sowie auch bei einer Anlage größer 1 MWel einzelne Anlagen mit einem Eigenstrombedarf von ca. 20% gibt, die damit weit über dem Durchschnitt der anderen Anlagen liegen.

Abbildung 12: Eigenstrombedarf ausgewerteter Biogasanlagen in % des erzeugten Stroms
Abbildung 12: Eigenstrombedarf ausgewerteter Biogasanlagen in % des erzeugten Stroms

Arbeitszeitbedarf:

In der Abbildung 13 wird der Arbeitszeitbedarf für die täglichen Arbeiten an Biogasanlagen dargestellt. Um die Anlagen vergleichen zu können, ist der Arbeitszeitbedarf in Stunden pro 100 kW und Tag berechnet worden. Im Schnitt der 238 ausgewerteten Biogasanlagen liegt der Arbeitszeitbedarf, wie bereits im Vorjahr bei 0,79 Stunden pro 100 kW installierter elektrischer Leistung. Da unabhängig von der Anlagengröße viele Arbeiten bei allen Anlagen (Dokumentation, Ölwechsel, Wartung) in ähnlichem Umfang anfallen, liegt der tägliche Arbeitszeitbedarf pro 100 kWel bei größeren Anlagen eher etwas niedriger als bei kleineren Anlagen.

Abbildung 13: Arbeitszeitbedarf ausgewerteter Biogasanlagen in Stunden pro 100 Kilowatt installierter elektrischer Leistung am Tag im Jahr 2015
Abbildung 13: Arbeitszeitbedarf ausgewerteter Biogasanlagen in Stunden pro 100 Kilowatt installierter elektrischer Leistung am Tag im Jahr 2015

Gärhilfsstoffe:

Gärhilfsstoffe sind alle Substanzen, die dem Fermenter zugeführt werden und keine Substrate sind. Sie dienen dazu, den Biogasprozess positiv zu unterstützen und werden aus unterschiedlichen Gründen eingesetzt. Einige Anlagenbetreiber möchten den Biogas- bzw. Methanertrag aus den vorhandenen Inputstoffen erhöhen und so eine bessere Effizienz erzielen. Für andere ist es wichtig die hydraulische Verweilzeit verkürzen und so das Fermentervolumen effizienter zu nutzen. Andere Gründe können aber auch sein, eine starke Schaumbildung im Fermenter zu reduzieren, wie es beim Einsatz von Zuckerrüben vorkommen kann.

Um die Probleme im Biogasprozess zu beheben, gibt es unterschiedlichste Möglichkeiten, die bei der Befragung der Anlagenbetreiber folgendermaßen gegliedert worden sind:

  • Spurenelemente, die das Wachstum der Mikroorganismen unterstützten sollen.
  • Ionenaustauscher dienen als Puffer und können eventuell toxische oder hemmende Inhaltsstoffe im Fermenter binden.
  • Mikroorganismen sollen den Abbauprozess im Fermenter beschleunigen oder auch bei geänderter Substratzusammensetzung zur Prozessstabilität beitragen.
  • Enzyme unterstützen die mikrobielle Aktivität und unterstützen die Suspensionseigenschaft, indem sie Polymere spalten.

In der Auswertung der Biogasanlagen-Betreiberdatenbank haben in diesem Jahr etwa 50% der Anlagen Angaben zum Einsatz von Gärhilfsstoffen gemacht. 88% der Anlagenbetreiber und damit der größte Anteil die Angaben zum Einsatz gemacht haben, setzen Spurenelemente ein. Etwa 26% setzen Enzyme zu. In der Abbildung 14 sind die Angaben auf alle Biogasanlagen die in diesem Jahr an der Befragung teilgenommen haben bezogen, sodass etwa 45% aller Anlagen Spurenelemente und 13% Enzyme einsetzen. Als häufigste Ursache zum Einsatz der Hilfsstoffe wurden die Stabilität des Prozesses, sowie die Erhöhung der Biogasproduktion genannt. Der Großteil der Anlagen setzt die Hilfsstoffe in regelmäßigen Abständen ein.

Abbildung 14: Anteil der Biogasanlagen zum Einsatz von Gärhilfsstoffen in 2015
Abbildung 14: Anteil der Biogasanlagen zum Einsatz von Gärhilfsstoffen in 2015

5. Ausblick

Die Biogasbranche befindet sich an einem Wendepunkt. Standen viele Jahre die Neubauten und der Zuwachs der installierten Leistung im Fokus, geht es nun hauptsächlich um den Erhalt der Bestandsanlagen. So werden inzwischen schon Prognosen errechnet, wie der Anlagenbestand in den nächsten Jahren sinken wird, wenn es keine Anschlussregelung für Bestandsanlagen nach der 20-jährigen Vergütung geben wird. Vor allem machen den Betreibern die neuen gesetzlichen Regelungen für die Bestandsanlagen zu schaffen. Hier geht es zum Beispiel um Investitionen in neuen Lagerraum für Gärrest oder eine Umwallung der Biogasanlagen. Dabei handelt es sich um nicht einkalkulierte Kosten der Biogasanlage, die nachträglich gefordert werden und umgesetzt werden müssen. Wenn die Biogasanlage allerdings nur noch einige Jahre Laufzeit hat und es keine Angaben zu einer Anschlussregelung gibt, kommt die Frage auf, ob sich die Investition noch lohnt oder die Anlage stillgelegt werden soll. Diese Planungsunsicherheit prägt die Branche zurzeit.

Da Anfang des Jahres 2017 eine erneute Novelle des Erneuerbare-Energien-Gesetzes in Kraft treten soll, wird erwartet, dass es eine Regelung zur Anschlussförderung geben wird. Die Anschlussregelung soll den Betreibern wieder eine höhere Planungssicherheit geben. Denn besonders wichtig ist es, den Biogasanlagen, die in den letzten Jahren erneuerbaren Strom produziert haben und teilweise auch ein Wärmenetz für öffentliche Gebäude, Industrieanlagen oder Wohnhäuser aufgebaut haben, faire Rahmenbedingungen zu schaffen, um die Anlagen fortführen zu können.

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

Landesinitiative des Landes NRW.

Autor: Laura Lohmann