Der Charakter der Energieabnahme ist insofern von Bedeutung, als Biomasse-feuerungen regelmäßig träge zu regeln sind. Insofern sind vor allem starke Last-schwankungen und intermittierender Betrieb zu vermeiden. Dagegen sind Biomasse-feuerungen gut geeignet, wenn eine gleichmäßig hohe Wärmeabnahme möglichst unterbrechungsfrei erfolgt.
Technisch ausgereift ist die Verbrennung fester Biomasse, hingegen die Kraft-Wärme-Kopplung auf Basis biogener Festbrennstoffe teilweise mit Hemmnissen versehen. Sollen derartige Biobrennstoffe zur gekoppelten Wärme- und Strom-zeugung genutzt werden, lassen sich prinzipiell Verfahren mit Verbrennung und Vergasung nutzen. Die Nutzung in einer Dampfkraftanlage erfordert im Vergleich zur reinen Heizwärmeversorgung zum einen die Erzeugung von Dampf anstelle von Heißwasser sowie eine Dampfturbine oder einen Dampfmotor als weitere kostenintensive maschinentechnische Komponente. Die Nutzung der Produkte einer Biomassevergasung für die Kraft-Wärme-Kopplung bedingt den Einsatz eines Gasmotors oder einer Gasturbine, welche wegen ihrer hohen Anforderungen an die Gasqualität eine aufwendige Gasreinigung unumgänglich machen (vgl. FNR 2005). Im Ergebnis wird also bei Biomassefeuerungen regelmäßig der Heizwärmeerzeugung der Vorrang vor KWK-Anlagen gegeben.
Dies vorangestellt soll nachstehend nicht das gesamte Spektrum fester Biomassebrennstoffe beleuchtet werden. Vielmehr sollen auf Basis der Ausarbeitungen von Sanow (2009a) mit Holzpellets und Holzhackschnitzel zwei Bioenergieträger beschrieben werden, die in jüngster Vergangenheit gerade im Contractingmarkt verstärkt Fuß gefasst haben.
Holzpellets
Holzpellets werden aus Waldrestholz und Industrierestholz, das in Säge- und Hobelwerken anfällt, hergestellt. Bei ihrer Verbrennung kommt es zu einem geschlossenen Kohlenstoffkreislauf, weil hierbei nur die Menge an Kohlendioxid abgegeben wird, die während der Wachstumsphase des Baumes aufgenommen wurde.
Holzpellets gelten daher als CO2-neutral. Dagegen wird bei der Verbrennung fossiler
Energieträger der gesamte, während ihrer lang andauernden Bildung aus organischer Masse gespeicherte Kohlenstoff auf einmal oxidiert (vgl. Sanow 2009a).
Zur Produktion der Holzpellets wird das Ausgangsmaterial zunächst von Verun-reinigungen befreit, anschließend getrocknet und in Hammermühlen auf die gleiche Größe gebracht. Sodann werden sie in sogenannten Rundmatrizen unter hohem Druck zu Pellets verpresst, besitzen daher immer eine zylindrische Form. Holzpellets verbinden sich durch den holzeigenen Stoff Lignin, folglich ohne die Zugabe eines Bindemittels. Gleichzeitig kann die Formstabilität und Beständigkeit der Pellets durch Stärke oder Melasse erhöht werden. Die Qualitätsanforderungen werden in Deutschland durch die DIN 51731 definiert, während die Beschaffenheit von Holzpellets für Österreich in der ÖNORM M 7135 festlegt ist. Seit dem Frühjahr 2002 existiert zudem die Norm DINplus, welche die jeweils strengeren Maßstäbe beider vorgenannten Richtlinien verwendet. Industriepellets, hergestellt für die Verwendung im industriellen Bereich, besitzen einen höheren Anteil an Rinde und haben demzufolge einen höheren Ascheanteil, sind allerdings kostengünstiger (ebenda).
Während der Bereitstellungsaufwand von Heizöl bis zu zwölf Prozent des Energie-gehaltes dieses Brennstoffes ausmacht, ist der Energiebedarf für die Herstellung von Holzpellets bei der Verwendung von trockenem Industrie- und Waldrestholz mit nur etwa zwei bis drei Prozent des Energiegehaltes der Pellets vergleichsweise gering.
Bei der Nutzung von feuchtem Restholz als Ausgangsstoff kann die benötigte Energie hingegen zwischen drei und sieben Prozent betragen. Daneben ist der Transport von Holzpellets vergleichbar mit dem von staubförmigen Medien, weshalb hierfür problemlos Tankwagen, Silofahrzeuge bzw. automatisierte Fördersysteme eingesetzt werden können (vgl. Sanow 2009a).
Holzpellets weisen mit etwa fünf Megawattstunden pro Tonne im Vergleich zu anderer Biomasse einen hohen Heizwert, jedoch im Vergleich zu fossilen Energieträgern eine geringere Energiedichte auf. Dies führt, verglichen mit letztgenannten Brennstoffen, zu einem erhöhten Platzbedarf bei der Einlagerung von Holzpellets. Die Emissionswerte für Staub, Kohlenstoff- und Stickoxide von Feuerungen mit Holzpellets liegen unter denen von fossilen Brennstoffen (ebenda).
„Die bei der Verbrennung von Holzpellets entstehende Asche kann, nachdem sie aus Elektrofiltern oder Zyklonen ausgesondert wurde, bedenkenlos entsorgt und z. B. als Dünger in Grünanlagen eingesetzt werden“ (Sanow 2009a, S. 19).
Holzpellets bieten eine hohe Versorgungssicherheit, denn der regional ständig nachwachsende und somit verfügbare Rohstoff Holz gewährleistet überschaubare Transportwege. In den letzten Jahren wurden überdies zahlreiche neue Pelletwerke in Betrieb genommen, um die stark wachsende Nachfrage zu bedienen. Die Produktionskapazität liegt derzeit für Deutschland bei rund 2,7 Mio. Tonnen jährlich.
Im Jahr 2010 betrug die in Deutschland produzierte Menge an Holzpellets etwa 1,75 Mio. Tonnen, nach 1,6 Mio. Tonnen im Jahr 2009 sowie 1,48 Mio. Tonnen im Jahr 2008. Der Inlandsverbrauch machte im Jahr 2010 etwa 1,2 Mio. Tonnen aus. Die exportierten Mengen dienen vor allem der Befeuerung von Kraftwerken in Belgien und in den Niederlanden oder der Versorgung von Pelletöfen in Italien (vgl. DEPV).
Insbesondere im privaten Bereich kam es in den vergangenen Jahren zu einem starken Zuwachs an Pelletheizungen. Daraus resultierten im Winter 2005 / 2006 Lieferengpässe beim Brennstoff, weshalb kurzzeitig fast das Preisniveau von Heizöl erreicht wurde. Mittlerweile sind die Preise wieder deutlich gefallen. Gemäß DEPV beträgt der Zuwachs an Pelletheizungen daher etwa 20.000 Stück pro Jahr.
Signifikant war in den letzten beiden Jahren der Trend hin zu größeren Heizanlagen mit einer Nennwärmeleistung größer 50 Kilowatt, die vor allem in kommunalen und gewerblichen Projekten eingesetzt werden.
Die in der folgenden Abbildung dargestellte Entwicklung der Pelletpreise (Abnahme von sechs Tonnen, Umkreis 100-200 km, inkl. aller Nebenkosten (Einblaspauschale, Wiegen etc.), zzgl. Umsatzsteuer) gilt nur für den Bereich von Kleinanlagen bis zu einem Megawatt Nennwärmeleistung und dient daher lediglich der Veranschaulichung des Trends der letzten Jahren (Quelle: DEPV).
0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00
Q4 2010
Q3 2010
Q2 2010
Q1 2010
Q4 2009
Q3 2009
Q2 2009
Q1 2009
Q4 2008
Q3 2008
Q2 2008
Q1 2008
Q4 2007
Q3 2007
Q2 2007
Q1 2007
Euro/t
Abbildung 23: Preisentwicklung von Holzpellets
Holzhackschnitzel
Holzhackschnitzel spielen für die Wärmeversorgung in privaten Haushalten nur eine untergeordnete Rolle und werden, Angaben der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) zufolge, in nur rund ein Prozent der privaten Haushalte eingesetzt. Ab einer Nennwärmeleistung von einem Megawatt dagegen können Holzhackschnitzel aus Schwach-, Gebraucht- oder Waldrestholz als Brennstoff für Biomasseheizkraftwerke durchaus attraktiv sein.
Aus Mangel an entsprechenden DIN-Normen wurden Holzhackschnitzel in Deutschland früher weitestgehend ohne Normenbezug gehandelt. Weil elementare Eigenschaften wie Wassergehalt, Größe oder Ascheanteil allerdings je nach Holzart variieren, wurde eine Klassifizierung hierzulande unentbehrlich. Seit Mai des Jahres 2005 erlaubt die auf der österreichischen ÖNORM M7133 basierende europäische Norm CEN/TS 14961 eine entsprechende Zuordnung.
Die Norm CEN/TS 14961 stellt Anforderungen unter anderem an die physikalische Beschaffenheit. Beispielsweise besitzen Holzhackschnitzel der Größenklasse G30 einen Querschnitt von maximal drei Quadratzentimetern, Schnitzel der Klasse G50 besitzen folglich einen Querschnitt von maximal fünf Quadratzentimetern. Zur Bewertung der sogenannten Stückigkeit sind neben der Beschreibung der Haupt-fraktion auch die Anteile der FeinHaupt-fraktion sowie der GrobHaupt-fraktion bedeutsam, weshalb diese ebenso genormt werden. Schließlich sind Wasser- und Aschegehalte geregelt. Der Wassergehalt beeinflusst nicht nur den Brennwert der Hackschnitzel maßgeblich. Ein hoher Wassergehalt fördert zudem den mikrobiologischen Abbau des Brennstoffes und schränkt die Lagerfähigkeit ein.
Der Brennstoff Hackschnitzel besitzt nach Sanow (2009a) grundsätzlich ähnliche Eigenschaften wie der Brennstoff Holzpellets. Alle Fakten, welche den Einsatz einer Holzpelletfeuerung begünstigen, sprechen gleichermaßen auch für die Wärme- oder Dampferzeugung auf Basis von Holzhackschnitzeln. Dabei sind Hackschnitzel preislich attraktiver als Holzpellets. Hackschnitzel fallen nahezu in jedem holzverarbeitenden Gewerbe an und können ergänzend aus forstwirtschaftlichen Betrieben bezogen werden, wo die Produktion von Hackschnitzel ohne großen technischen Aufwand möglich ist.
Holzhackschnitzel gehören zur Gruppe der Schüttgutbrennstoffe und sind daher für die Verfeuerung in vollautomatischen Heizungsanlagen mit entsprechend hohem Bedienkomfort prinzipiell geeignet. Regelmäßig muss die Feuerungsanlage jedoch vor Ort durch Personal beschickt werden, was die Flexibilität von Holzhackschnitzeln stark einschränkt und einen beaufsichtigungsfreien Betrieb der Anlage tendenziell nur kurzzeitig ermöglicht (vgl. Sanow 2009a).
Auch weisen Holzhackschnitzel im Vergleich zu Holzpellets einen höheren Ascheanteil im Brennstoff auf. Zudem sind Brennstoffqualität und -feuchte sehr stark von der Herkunft des Brennstoffes abhängig. Der schwankende Heizwert beeinflusst den Verbrennungsablauf und dessen Regelung maßgeblich (ebenda).
Wie bei Holzpellets ist auch bei Holzhackschnitzeln die Energiedichte im Vergleich zu fossilen Brennstoffen eher gering. Um den kontinuierlichen Betrieb einer Wärme-
deshalb ein großer Brennstoffvorrat respektive eine große Lagerplatzfläche nötig (vgl. Sanow 2009a).
Der Preis für Holzhackschnitzel ist in den letzten Jahren zwar tendenziell gestiegen, liegt aber immer noch deutlich unter dem von Holzpellets. Für die folgende Darstellung der Preisentwicklung (Quelle: C.A.R.M.E.N) gelten die gleichen Einschränkungen wie für die Darstellung der Preisentwicklung von Holzpellets. Auch hier sollen die angegebenen Werte (Waldhackschnitzel (WG 35), Lieferung von 80 Schüttraummetern im Umkreis von 20 Kilometern, zzgl. Umsatzsteuer) lediglich den Preistrend verdeutlichen.
0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00
Q4 2010
Q3 2010
Q2 2010
Q1 2010
Q4 2009
Q3 2009
Q2 2009
Q1 2009
Q4 2008
Q3 2008
Q2 2008
Q1 2008
Q4 2007
Q3 2007
Q2 2007
Q1 2007
Euro/t
Abbildung 24: Preisentwicklung von Holzhackschnitzeln
6 Evaluation beispielhaft ausgewählter Contractingprojekte
Untersuchungen zur Technikgenese zeigen regelmäßig, dass neue technische Ideen nicht zwangsläufig auch Basis neuer technischer Innovationen werden. Gerade nicht-technische Aspekte, wie wirtschaftliche Überlegungen oder politische Opportunitäten, bilden hier die Weichenstellung (vgl. Masuhr, Schärer u. Wolff 1995). Um eben diese mögliche Weichenstellung für die im Kapitel 5 dargestellten Techniken mittels Contracting zu hinterfragen, werden nachstehend reale Contractingprojekte evaluiert.
Die Deutsche Gesellschaft für Evaluation beschreibt Evaluation als „die systematische Untersuchung des Nutzens oder Wertes eines Gegenstandes“, wobei
„Evaluationsgegenstände […] zum Beispiel […] Projekte, […] Technologien […]
sein“ können und „die erzielten Ergebnisse, Schlussfolgerungen oder Empfehlungen […] nachvollziehbar auf empirisch gewonnenen qualitativen bzw. quantitativen Daten beruhen“ müssen (DeGEval 2002, S. 13).
Dieses Kapitel widmet sich daher anhand der Auswertung zahlreicher Beispiele auf ihren entsprechenden Nutzen für die beteiligten Parteien hin der Fragestellung, ob die im Kapitel 4 beschriebenen Marktteilnehmer potentielle Contractingnehmer darstellen, weil Konzepte auf der Grundlage verschiedener technischer Lösungen auch und gerade im Wege des Contracting wirtschaftlich interessant sind.
Hierzu wird die Vorteilhaftigkeit einmal aus Sicht des Kunden zu prüfen sein, der Contracting mit der Eigenbesorgung vergleicht, und andererseits aus Sicht des Contractors, für den das Projekt eine Investitionsentscheidung darstellt.
Da Evaluation die Bewertung einer Erfahrung bezeichnet, beruhen die kundenseitigen Daten zur benötigten Wärme- oder Dampfleistung, zum Wärmebedarf, etc. auf tatsächlichen Projekten eines führenden deutschen Contractingunternehmens. Die gewählte Zuordnung erfolgte gleichwohl nicht ausschließend, sondern eher repräsentativ. Selbstverständlich eignen sich auch andere als die jeweils untersuchte Technik zur Bereitstellung von Wärme für die Beispielkunden.