Besonderheiten dezentraler Systeme bei der Biodieselproduktion

Besonderheiten dezentraler Systeme bei
der Biodieselproduktion
Dipl.-Ing. Steffen Wiegland
IBG Monforts Oekotec GmbH & Co. KG
São Paolo, 20.05.2005
800.000
2.400.000
700.000
2.100.000
Kapazität neuer Anlagen
Durchschnittskapazität
Gesamtkapazität
600.000
1.500.000
t/a
500.000
1.800.000
400.000
1.200.000
300.000
900.000
200.000
600.000
100.000
8.000
36.667 36.667 28.750 35.000 41.667 48.600 53.188 47.217 46.956
65.200 300.000
0
0
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 im Bau
t/a G e s a m tk a p a z itä t
Biodieselproduktion in Deutschland
Kostenaufteilung der Kraftstoffalternativen
Kraftstoffpreis (ohne Steuern) [€/l]
Mineralölsteuer [€/l]
Dieselkraftstoff
Ökosteuer [€/l]
Mehrwertsteuer [€/l]
Biodiesel
0,12
0,14
0,00
0,44
0,15
0,32
0,77
EU Richtlinie für Biokraftstoffe
• bis 2005: 2,0 % Biokraftstoffe
~ 600.000 Tonnen Biodiesel
~ 600.000 Tonnen Bioethanol
• bis 2010: 5,75 % Biokraftstoffe
~ 1.725.000 Tonnen Biodiesel
~ 1.725.000 Tonnen Bioethanol ??
• langfristiges Ziel bis 2020: 20,0 % Biokraftstoffe
~ 6.000.000 Tonnen Biodiesel ???
~ 6.000.000 Tonnen Bioethanol ???
Besonderheiten des Kraftstoffes Biodiesel
+ Hohe Cetanzahl = gute Zündwilligkeit
+ Schwefelfrei = kein “saurer Regen”
+ Hoher Sauerstoffanteil = weniger Ruß
+ Gute Schmierstoffeigenschaften = geringerer Motorenverschleiß
+ Biologisch abbaubar = Resourcenschutz
- Lösungsmitteleigenschaften (geeignete Materialien einsetzen)
- geringer Mehrverbrauch (0 bis 5 %)
- geringer Leistungsverlust (an Leistungsgrenze spürbar)
Produktionsweg Biodiesel
Biodieselteuerung im Vergleich zum Dieselpreis
1,000
0,200
Mittl. Diesel-Verkaufspreis ab Zapfsäule [€/l]
Preis (netto) [€/l]
0,800
0,180
Mittl. Biodiesel-Verkaufspreis ab Zapfsäule [€/l]
Differenz
0,160
0,700
0,140
0,600
0,120
0,500
0,100
0,400
0,080
0,300
0,060
0,200
0,040
0,100
0,020
0,000
Jun Sep Dez Mrz
99
99
99 00
Jun Sep Dez Mrz
00
00
00 01
Jun Sep Dez
01
01
01
Mrz
02
Jun Sep Dez Mrz
02
02
02 03
Jun Sep Dez Mrz
03
03
03 04
0,000
Jun Sep Dez
04
04
04
Differenz zwischen Diesel und Biodiesel [€/l]
0,900
Pflanzenölgewinnung
und -raffination
Standorte zentraler und
dezentraler Ölmühlen
(Stand 10/98 nach Widmann)
Systemvergleich Ölgewinnung
Industrielle Großanlagen
Dezentrale Kleinanlagen
+ ausgereifte Gesamtsysteme
+ hohe Ausbeute (bis 99 %)
+ hohe, gleichbleibende Qualität
+ Qualitätsüberwachung
+ schlechte Saaten möglich
+ einfache Umstellung auf andere Saaten
+ Restöl erhöht Futterwert von Kuchen
+ hohe Qualität möglich
+ niedriger Investitionsbedarf
+ geringe Anforderungen an Sicherheit
+ niedriger Energieverbrauch
+ kein Abwasser
+ geringe Anforderungen an Logistik
+ zusätzliche Wertschöpfung für Landwirt
- kostspielige Umstellung
- Raffination notwendig
- hoher Investitionsbedarf
- hohe Anforderungen an Sicherheit
- hoher Energiebedarf
- viel Abwasser bei Raffination
- (Lösungsmittelspuren im Schrot)
- Ölreinigung verbesserungsfähig
- niedrige Ausbeute (ca. 80 %)
- Gefahr von Qualitätsschwankungen
- Qualitätsüberwachung
- hohe Saatqualität notwendig
Quelle: Widmann, B. A.: Gewinnung und Reinigung von Pflanzenölen in dezentralen
Anlagen – Einflußfaktoren auf die Produktqualität und den
Produktionsprozess. Gelbes Heft Nr. 51. München. 1994
Umesterungsprozess
Kat.
Raffinerieabhängige Kennwerte der DIN EN 14214
Prüfparameter
Ursachen der Grenzwertüberschreitung
Gegenmaßnahmen
Monoglyceride
Umesterungsgrad zu niedrig
Kombination der Hilfsstoffe
Alkohol und Kalilauge
Durchmischung während der
Umesterung
Diglyceride
Triglyceride
Raffinerieabhängige Kennwerte der DIN EN 14214
Prüfparameter
Ursachen der Grenzwertüberschreitung
Gegenmaßnahmen
Monoglyceride
Umesterungsgrad zu niedrig
Kombination der Hilfsstoffe
Alkohol und Kalilauge
Durchmischung während der
Umesterung
Gesamtverschmutzung
Seifen
Waschung, Fraktionierung, evtl.
Filtration
Neutralisationszahl
Freie Fettsäuren, Mineralsäuren
Alkaligehalt
Katalysatorenreste (meist als Seife)
Freies Glycerin
Umesterungsgrad, Schlechte
Abtrennung des freien Glycerins
Diglyceride
Triglyceride
Gesamtglycerin
Raffinerieabhängige Kennwerte der DIN EN 14214
Prüfparameter
Ursachen der Grenzwertüberschreitung
Gegenmaßnahmen
Monoglyceride
Umesterungsgrad zu niedrig
Kombination der Hilfsstoffe
Alkohol und Kalilauge
Durchmischung während der
Umesterung
Gesamtverschmutzung
Seifen
Waschung, Fraktionierung, evtl.
Filtration
Neutralisationszahl
Freie Fettsäuren, Mineralsäuren
Alkaligehalt
Katalysatorenreste (meist als Seife)
Freies Glycerin
Umesterungsgrad, Schlechte
Abtrennung des freien Glycerins
Diglyceride
Triglyceride
Gesamtglycerin
Flammpunkt
Methanolreste
Methanolgehalt
Schlechte Abtrennung von Methanol
Vacuumdestilation
Raffinerieabhängige Kennwerte der DIN EN 14214
Prüfparameter
Ursachen der Grenzwertüberschreitung
Gegenmaßnahmen
Monoglyceride
Umesterungsgrad zu niedrig
Kombination der Hilfsstoffe
Alkohol und Kalilauge
Durchmischung während der
Umesterung
Gesamtverschmutzung
Seifen
Waschung, Fraktionierung, evtl.
Filtration
Neutralisationszahl
Freie Fettsäuren, Mineralsäuren
Alkaligehalt
Katalysatorenreste (meist als Seife)
Freies Glycerin
Umesterungsgrad, Schlechte
Abtrennung des freien Glycerins
Diglyceride
Triglyceride
Gesamtglycerin
Flammpunkt
Methanolreste
Methanolgehalt
Schlechte Abtrennung von Methanol
CFPP
Ungenügende Additivierung
Vacuumdestilation
Additivierung im Winter
Kreislaufschließung in der Landwirtschaft
Vergärungsversuche TU München
• Die Substrate „Glycerinphase“ und „Waschwasser“ sind für die CoFermentation in Biogasanlagen geeignet
• Die Substrate versäuern schnell und vollständig
• Der zu erwartende Gasertrag liegt bei rund 700 m³/t Substratmischung
• Gaszusammensetzung
80 % Methan (CH4)
20 % Kohlendioxid (CO2)
<100 ppm Schwefelwasserstoff (H2S)
3B-Diesel GmbH, Barnstädt/Germany
Qualitätssicherung
• Abhängigkeit der Biodieselqualität von Pflanzenölqualität
¾ Kontrollierte Pflanzenölqualität führt zu definierter FSMEQualität; Schnelltestkoffer für Pflanzenölkraftstoffe, vertrieben
durch die ASG, Augsburg ist so konzipiert, dass die Einhaltung
des Qualitätsstandards für Rapsöl als Kraftstoff sicher überprüft
werden kann.
• Produkttank mit min. 20 m3 wird vor Freigabe analysiert
¾ Lückenlose Kontrolle der Qualität bei Gewährleistungsansprüchen
der Betreiber gegenüber Motorenherstellern
• Eingrenzung relevanter Qualitätskennzahlen
¾ Reduzierung der Analysenkosten
Biodieselabsatz in Deutschland
Kraftstoffgroßverbraucher
Tankstellenverkauf
2004: ca. 450.000 Tonnen 2004: ca. 350.000 Tonnen
Potential: > 2.000.000 t/a
Potential: ???
Zumischung
2004: ca. 250.000 Tonnen
Potential: > 1.500.000 t/a
In Betrieb
Biodieselanlagen in Deutschland
1 Oelmühle Hamburg AG 120
2 Oelmühle Leer Connemann GmbH & Co. KG 100
3 Mitteldeutsche Umesterungswerke Bitterfeld 150
4 Natural Energie West 120
5 Biodiesel Holding GmbH 150
6 Rheinische Bioester GmbH 100
13
7 Campa Biodiesel GmbH 75
8 Biodiesel Wittenberge GmbH 60
9 Bio-Ölwerke Magdeburg 50
10 Thüringer-Methylesterwerke GmbH & Co. KG 45
11
11 Petrotec GmbH 35
12 SARIA Bio-Industries GmbH & Co. Verw. KG 12
4
13 Biodiesel Bokel GmbH 10
6
14 Hallertauer Hopfen-Verwertungsgesellschaft 8
15 Landwirtschaftliche Produkt- Verarbeitungs GmbH 5
16 GREENPOWER Umwelttechnik Oranienburg 10
17 BioWerk Sohland GmbH 5
18 BKK Biodiesel GmbH 4
19 Verwertungsgenossenschaft Biokraftstoffe 2
20 EOP Elbe Oel AG 30
21 Biodiesel Kyritz GmbH 30
22 Kartoffelverwertungsges. Cordes & Stoltenburg GmbH & Co. 15
23 BioWerk Kleisthöhe GmbH 5
24 Delitzscher Rapsöl GmbH & Co. KG 5
25 Rapsveredelung Vorpommern GmbH & Co. KG 37
26 3B-Diesel GmbH 1
22
25
2
1
12
20
2116
8
24
9
26
15
24
18
3
10
19
7
14
5
17
Biodiesel ökologisch sinnvoll?!
Emissionsmessungen im 13-Stufen-Test
(im Vergleich zu mineralischem Dieselkraftstoff)
Kohlenmonoxid:
60 %
Kohlenwasserstoff:
40 %
Stickoxid:
103 %
Partikelmasse:
60 %
Partikelanzahlverteilung:
Nukleationsbereich deutlich erhöht, Akkumulationsbereich Absenkung um Zehnerpotenz
Aromaten:
Xylole, Ethylbenzol u. Toluol nicht detektierbar,
Benzol weniger als 25 %
Alkene und Ethine:
Weniger als 60 %
Aldehyde und Kethone:
Ca. 66 %
Gentoxikologisch:
Größte Teil organisch löslich,
25 – 30 % der mutagenen Wirkung
Munack, A.; Schröder, O.; Stein, H.; Krahl, J.; Bünger, J.: Systemarische Untersuchungen der
Emissionen aus der motorischen Verbrennung von RME, MK1 und DK. Bundesforschungsanstalt
für Landwirtschaft (FAL) , Sonderheft 252, Braunschweig, Coburg und Göttingen im Mai 2003
Biodiesel volkswirtschaftlich sinnvoll?!
Rund 50 % der Steuermindereinnahmen aufgrund von
Verzicht der Mineralölsteuer fließen durch direkte
Entstehung von Arbeitnehmereinkommen und Einkommen
aus Unternehmertätigkeit und Vermögen zurück.(1.)
Zusätzliche Einnahmen für Sozialversicherung. (1.)
Die Kosten der CO2-Einsparung betragen unter
Berücksichtigung von N2O-Emissionen ca. 72 €/t CO2eq . (2.)
Verringerte strategische Abhängigkeit von OPEC-Staaten.
Verlängerung der Reichweite der Erdölreserven.
Verringerung der Importabhängigkeit bei Protein-Futtermitteln.
(1.) Schöpe, M.; Britschkat, G.: Gesamtwirtschaftliche Bewertung des Rapsanbaus zur
Biodieselproduktion in Deutschland.
Ifo Schnelldienst 6/2002 – 55. Jahrgang
(2.) Scharmer, K.: Energie- und Umweltbilanz Rapsölmethylester. GET – Gesellschaft für
Entwicklungstechnologie mbH. (Hrsg.: UFOP – Union zur Förderung von
Oel- und Proteinpflanzen e.V.)
Kontakt:
IBG Monforts Oekotec GmbH & Co. KG
An der Waldesruh 23
D-41208 Mönchengladbach
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Tel.: +49 (0) 2166/8682 90
Fax.:+49 (0) 2166/8682 44
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