3.2 Vorschläge für Holzfeuerungsanlagen in Stuttgart
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Standortanforderungen für die Ansiedlung von Bioenergie-Anlagen in Städten am Beispiel der Landeshauptstadt Stuttgart Zentrum für Energieforschung Stuttgart (ZES) e.V. Heßbrühlstr. 49a 70565 Stuttgart November 2007 Projektpartner IER IVD Stadt Stuttgart Inhaltsverzeichnis Im ersten Schritt der Standortanalyse werden Bioenergiepotenziale abgeschätzt. Dazu wird zunächst der Potenzialbegriff erläutert, um anschließend das technische Potenzial herzuleiten und zu bilanzieren. Die Abschätzung wird sowohl für den Bereiche der Stadt Stuttgart als auch für die Region Stuttgart (inklusive der Stadt/Landkreise (Stadt-/Landkreise Böblingen, Esslingen, Ludwigsburg, Göppingen, Rems-Murr) vorgenommen. .................................................................................... 6 2.1 Der Potenzialbegriff .......................................................................................... 6 Exkremente aus der Tierhaltung, ......................................................................... 12 Einstreu und Futterreste, ...................................................................................... 12 Biomüll,................................................................................................................. 12 Grassillage ........................................................................................................... 12 und Deponie- und Klärgas sowie Klärschlamm. ................................................... 12 2.5 Bilanz der Bioenergiepotenziale .................................................................... 14 Es wird schnell ersichtlich, dass das Bioenergiepotenzial innerhalb der Gemarkung der Stadt Stuttgart im Vergleich zu den angrenzenden Kreisen relativ gering ist. Dies wird auch bei der Aufschlüsselung deutlich (Klärgas- und Deponiegas liegen mit Ausnahme der Stadt Stuttgart nicht aufgeschlüsselt vor und sind in folgenden Angaben deshalb mit Ausnahme der Stadt Stuttgart nicht enthalten): ............................................................................................................. 15 Böblingen: 1.629.365 GJ/a .................................................................................. 15 2.6 Freies technisches Potenzial .......................................................................... 15 3.1 GEEIGNETE ANWENDUNGSBEREICHE UND RANDBEDINGUNGEN .................................................................... 20 3.2 VORSCHLÄGE FÜR HOLZFEUERUNGSANLAGEN IN STUTTGART ....................................................................... 23 BEGRÜNDUNG DER TECHNOLOGIE-/ENERGIETRÄGERAUSWAHL ........................................................................... 23 3.3 FEUERUNGSTECHNOLOGIEN UND DEREN EINSATZGEBIETE ............................................................................. 25 3.4 EIGENSCHAFTEN UND MENGE HOLZARTIGER BIOMASSE................................................................................. 29 3.5 FLÄCHENBEDARF FÜR ANLAGEN ZUR HOLZENERGIENUTZUNG....................................................................... 32 3.5.1 Brennstofflager ............................................................................................ 32 3.5.2 Kessel- und Maschinenhaus ....................................................................... 34 GENERELL SIND DIE ABMESSUNGEN VON HOLZKESSELN CA. 50 BIS 80 % GRÖßER ALS DIE VON ÖL- UND GASKESSELN VERGLEICHBARER FEUERUNGSWÄRMELEISTUNG. ZUSAMMEN MIT DEN ENTSTAUBUNGSANLAGEN ERGIBT SICH ETWA DER DOPPELTE PLATZBEDARF FÜR BIOMASSEKESSEL GEGENÜBER MIT FOSSILEN BRENNSTOFFEN BEFEUERTEN KESSELN. ................................................................................................................ 35 3.6 ANFORDERUNGEN FÜR ANLIEFERUNG UND VERKEHR .................................................................................... 35 3.7 WÄRMENETZE UND WÄRMEBEDARF ............................................................................................................... 37 2 3.8 RECHTLICHE VORRAUSSETZUNGEN ................................................................................................................ 41 1. Problemdarstellung/ Hintergrund In den letzten Jahren hat in Deutschland eine deutlicher Anstieg der Nutzung erneuerbarer Energien stattgefunden: Ihr Anteil am Endenergieverbrauch hat sich seit 1998 von 3,1 % bis heute auf 8,0 % mehr als verdoppelt. Mit einem Anteil von rund 51 % am Endenergieverbrauch der Erneuerbaren nimmt Biomasse einen großen Anteil, insbesondere bei der Wärmeerzeugung, ein (vgl. BMU 2007: 10). Zur Förderung erneuerbarer Energien hat die Politik auf verschiedenen Ebenen quantitative Zielvorgaben für den Einsatz erneuerbarer Energien festgelegt. Während die EU-Kommission einen Anteil von 12 % bis 2010 anstrebt, will die Bundesregierung bis 2050 sogar die Hälfte des Endenergieverbrauchs durch regenerative Energien decken (vgl. EU-Kommission 2004: 5; Bundesregierung 2002: 97). Während die Zielvorgaben auf europäischer und nationaler Ebene getroffen werden, geschieht die Implementierung erneuerbarer Energieträger jedoch auf lokaler Ebene, auf konkreten Standorten. Konversionsanlagen für erneuerbare Energieträger und besonders auch Bioenergie-Projekte sind in Städten besonderen Bedingungen für die Ansiedlung und den Betrieb unterworfen, da auf relativ kleinem Raum ein großer Bedarf an Energie besteht und bei dichter Besiedlung zudem wenig (geeignete) Flächen für Konversionsanlagen und Aufwuchs von Bioenergieträgern bestehen. Auf solche besonderen Randbedingungen sollte bei der Planung und Umsetzung von Projekten im städtischen Raum geachtet werden. Dies bedeutet aber auch, dass der zukünftige Erfolg erneuerbarer Energien im besonderen Maß von den konkreten, örtlichen Gegebenheiten abhängt. Somit gewinnt auch die Frage an Bedeutung, welche Anlage an welchen Standorten zu welchen Randbedingungen realisiert werden kann. Vor diesem Hintergrund sollen in dieser Arbeit die wesentlichen Standortanforderungen von Bioenergieanlagen thematisiert werden. Die Aufarbeitung der wesentlichen Faktoren stellt eine Vorstufe für eine Identifikation geeigneter Standorte dar. Eine Standortanalyse im Sinne einer Identifikation konkreter Standorte (z.B. durch multiattributive Nutzwertverfahren) ist nicht Ziel dieser Vorstudie, da dies den Rahmen der vorliegenden Vorstudie gesprengt hätte. Zur Konkretisierung des Themas wurde die Vorstudie in Kopperation mit dem Amt für Umweltschutz der Stadt Stuttgart durchgeführt. Von der Stadt Stuttgart wurde das Vorhandensein eines nutzbaren Biomasseaufkommens auf ihrem Stadtgebiet als die 3 zentrale Anforderung herausgestellt. In Kapitel 2. wird das verfügbare Aufkommen im Sinne eines technischen Potenzials analysiert und zudem mit den bereits energetisch genutzten Biomassesegmenten in Bezug gesetzt. Zusätzlich werden die technischen Anforderungen von Bioenergieanlagen in Kapitel 3. diskutiert. Dies beinhaltet insbesondere folgende Faktoren: Brennstoffbedarf, Flächenbedarf der Anlagen, Anlieferung und Verkehr, Wärmenetze und Wärmebedarf sowie rechtliche Erfordernisse Im abschließenden Kapitel werden die Ergebnisse zusammenfassend dargestellt und ein Ausblick auf Möglichkeiten und Hemmnisse bei der Standortsuche ausgewertet. 4 2. Bioenergiepotenziale in Stuttgart Im ersten Schritt der Standortanalyse werden Bioenergiepotenziale abgeschätzt. Dazu wird zunächst der Potenzialbegriff erläutert, um anschließend das technische Potenzial herzuleiten und zu bilanzieren. Die Abschätzung wird sowohl für den Bereiche der Stadt Stuttgart als auch für die Region Stuttgart (inklusive der Stadt/Landkreise (Stadt-/Landkreise Böblingen, Esslingen, Ludwigsburg, Göppingen, Rems-Murr) vorgenommen. 2.1 Der Potenzialbegriff Um eine Vergleichbarkeit von Potenzialuntersuchungen und eine differenzierte Betrachtung des Untersuchungsgegenstands zu ermöglichen, werden verschiedene Potenzialbegriffe verwandt. Die gängigste Unterscheidung geht auf Kaltschmitt zurück und unterscheidet die Potenziale erneuerbarer Energien in drei Kategorien, wie Abbildung 3-1 illustriert (vgl. Kaltschmitt et al. 2003: 20; Kaltschmitt 1997: 4): Das theoretische Potenzial umfasst das gesamte physikalisch nutzbare Energiedargebot in einem zeitlich und räumlich festgelegten Betrachtungsraum, wie die von der Sonne auf die Erdoberfläche eingestrahlte Energie, die kinetische Energie des Windes oder die nachwachsende Biomasse pro Jahr. Dieses Potenzial ist mehr als die Definition einer theoretischen Obergrenze aufzufassen, als dass ein tatsächlicher Nuten vorliegt, da aufgrund verschiedener Restriktionen in der Regel nur ein deutlich geringerer Teil genutzt werden kann. Das technische Potenzial ist die meist verwandte Größe. Es beschreibt den Teil des theoretischen Potenzials, der unter den wesentlichen technischen und ökologischen Restriktionen genutzt werden kann. Im Fall der Bioenergie sind dies Theoretisches Potenzial Technisches Potenzial WirtschaftlichesPotenzial Wirtschaftliches Potenzial Abbildung 3: Potenzialbegriffe Quelle: Eigene Darstellung 5 der Stand der Erntetechnologien, die Beschaffenheit des Geländes oder etwaige umweltschutztechnische Einschränkungen. Allerdings werden hier auch konkurrierende (stoffliche) Nutzungen bereits berücksichtigt, so wird z.B. nicht der gesamte jährliche Aufwuchs des Walds berücksichtigt, sondern nur ein Anteil dessen. Das wirtschaftliche Potenzial beschreibt den Teil des technischen Potenzials, der unter ökonomischen Gesichtspunkten eine wirtschaftliche Verfügbarmachung und Nutzung erlaubt. Damit ist dieses Potenzial sowohl vom Marktpreis der Energieträger als auch vom Stand und den Kosten der Bereitstellungstechnologie abhängig. Beide Faktoren sind zeitlichen Veränderungen unterworfen und ziehen zwangsläufig auch Veränderungen bei der Höhe des wirtschaftlichen Potenzials nach sich. Es existierte eine große Vielfalt an Potenzialbegriffen, in vielen Studien ist auch von dem erschließbaren Potenzial die Rede, in anderen Untersuchungen wird z.B. auf ein ökologisches-, ein nachhaltiges- oder ein effizientes Potenzial Bezug genommen (vgl. Hepperle et al. 2007: 21; Holm-Müller 2006 et al.: 17; DLR et al. 2004: 16). Weil die Aussagekraft des theoretischen Potenzials gering und die zeitliche Dynamik beim wirtschaftlichen Potenzial besonders hoch ist, wird in dieser Arbeit auf das technische Bioenergiepotenzial eingegangen. Dafür spricht auch, dass das technische Potenzial mit den zur Verfügung stehenden Daten zuverlässig bestimmt werden kann. 2.2 Holzartiges Bioenergiepotenzial Holzartige Bioenergie fällt in vielen gesellschaftlichen Bereichen als Ernterückstand oder Nebenprodukt an. Wie bei der gesamten Potenzialabschätzung wird auch bei den holzartigen Bioenergiepotenzialen der stofflichen Nutzung ein Vorrang eingeräumt. Denn neben den ökologischen Zielen besteht ein Hauptziel der Waldbewirtschaftung darin, hochwertige Hölzer für die Möbelindustrie bereitzustellen. In der Folge wird davon ausgegangen, dass lediglich die Hölzer der energetischen Nutzung zugeführt werden, die als Rückstand dieser Arbeitsprozesse anfallen. Der Brennstoff Holz kann aus unterschiedlichsten Quellen bezogen werden kann. Die wichtigsten Quellen sind: Wald- und Waldrestholz aus der Forstwirtschaft, Landschaftspflegeholz aus der Landschaftspflege, Industrie- und Sägerestholz als Nebenprodukt der Holz verarbeitende Industrie 6 und Alt- oder Gebrauchtholz als Produkt der Abfallwirtschaft. Eigentliches Zielprodukte der Forstwirtschaft stellen die Sortimente „Stammholz“ und „Industrieholz“ dar, die in der Regel einer stofflichen Nutzung zugeführt werden und folglich nicht für eine energetische Verwertung zur Verfügung stehen. Minderwertige Holzfraktionen, die normalerweise im Wald verbleiben und nicht aufgearbeitet werden, können allerdings dem Holzpotenzial zugerechnet werden. Sie werden unter dem Begriff des Waldrestholzes zusammengefasst und enthalten Derbholz (Ast- und Kronenderbholz, Derbholz aus Jungbestandspflege und anbrüchige und stark fehlerhafte Stammabschnitte mit Durchmessern von ≥8 cm mit Rinde) und Reisholz (Stammabschnitte und Äste mit einem Durchmesser kleiner 8 cm). Im Rahmen dieser Studie wird nur das Holz als technisch verfügbar berücksichtigt, das auch tatsächlich eingeschlagen wurde. Grundlage stellen der langjährige Mittelwert der Einschlagszahlen (2000-2007) und eine Auswertung der Flächenstatistiken dar, die von den Regierungspräsidien Freiburg und Tübingen bereitgestellt wurden. In den Statistiken wird der Derbholzeinschlag ausgewiesen und kann dementsprechend für die Potenzialuntersuchung übernommen werden (vgl. Regierungspräsidium Freiburg 2007; Regierungspräsidium Tübingen 2007). Das Reisholz wird in den Statistiken hingegen nicht erfasst. In Anlehnung an einschlägige Studien wird davon ausgegangen, dass ein Anteil von 4,2 % der eingeschlagenen Menge an Nadelholz bzw. 7,5 % an Laubholz als Reisholz anfällt (vgl. FDF 2000: 9; Wolff 2005: 23). Des Weiteren wird das normalerweise bereits für die Wärmebereitstellung genutzte Sortiment „Brennholz“ in den Statistiken aufgeführt, auch dies geht in das Waldrestholzpotenzial ein. Die forstlichen Statistiken liegen in detaillierter Form (Holzart, Einschlagsart etc.) nur für den Staatswald vor. Die auf diese Weise berechneten Potenziale des Staatswaldes wurden anschließend auf die Körperschafts- und Privatwald hochgerechnet, Flächen des Privatwalds unterhalb einer Größe von 200 ha wurden wegen Mobilisierungsproblemen bei kleinteiligen Besitzstrukturen nicht berücksichtigt. Für die Stadt Stuttgart ergibt sich bei dieser Berechnung ein Waldrestholzpotenzial von 9.196 Festmetern (6.444 Fm Derbholz, 2.310 Fm Reisholz und 442 Fm Brennholz), was bei einem Heizwert von 8,5 GJ/Fm (50% Wassergehalt) einem Potenzial von 78.167 GJ/a entspricht. Das Landschaftspflegeholz umfasst organische Rückstände aus der Pflege von Verkehrswegebegleitflächen, Gewässerbegleitflächen, Naturschutzflächen sowie öffentlichen Erholungsflächen und Friedhöfen. Das anfallenden Holz wird vielmals 7 nicht einer energetischen Verwendung zugeführt: es wird z.B. vor Ort als Mulch genutzt, bei der Straßenrandpflege mit mobilen Häckslern verarbeitet und direkt in die Böschung geblasen bzw. teilweise zu Sammelstellen transportiert und deponiert oder kompostiert. Der nicht holzartige Teil des Landschaftspflegematerials ist der Grünschnitt, welcher aus krautigen und halmgutartigen Pflanzenteilen besteht, er wird im Rahmen der Potenzialschätzung nicht berücksichtigt. Im Gegensatz zur Erhebung des Waldrestholzpotenzials steht bei der Erhebung des Landschaftspflegeholzpotenzials kein statistisches Datenmaterial zur Verfügung. Die anfallenden Holzmengen werden von den Kommunen in den Abfallbilanzen auch nur dann erfasst, wenn es auf öffentlichen Sammel- und Behandlungsplätzen genutzt wird und berücksichtigt viele Anteile dieser Holzfraktion nicht. Mantau gibt bundesweit ein durchschnittliches Potenzial für Landschaftspflegeholz von 8,2 kgatro (=152 MJ) pro Kopf an (vgl. Mantau 2004). Über die Multiplikation der Anzahl der Einwohner mit dem pro Kopf Potenzial kann ein Näherungswert ermittelt werden. Eine Alternative besteht darin, die Menge an Landschaftspflegeholz mit Hilfe von spezifischen Zuwachsraten und Flächen, auf denen Landschaftspflegeholz anfällt (z.B. auf Grundlage von ATKIS oder Landsat-Daten), abzuschätzen (vgl. VRS 2000; Meinhardt 2000). Zur Ermittlung des Landschaftspflegeholzes wird auf die Potenzialstudie von Meinhardt zurückgegriffen, die auf einer Auswertung von LANDSAT-Daten beruht. Inbegriffen ist hier auch das Landschaftspflegeholz von Weinbau- und Streuobstflächen (vgl. Meinhardt 2000: A12). Bei 7.069 Tonnen atro ergibt dies für die Stadt Stuttgart bei einem Heizwert von 18,5 GJ/t ein Potenzial von 130.777 GJ7a. Als Industrie- und Sägerestholz werden die Holzfraktionen verstanden, welche bei der industriellen Weiterverarbeitung von Holz (Möbelindustrie, Sägewerke, Papierindustrie) als Neben- bzw. Abfallprodukt anfallen. Dies können Hackschnitzel, Sägespäne, Holzstaub, Schwarten und Spreißel sein. Aufgrund von Änderungen bei der Datenerhebung der gewerblichen Abfallwirtschaft wird nur noch ein sehr geringer Teil der tatsächlich vorkommenden Betriebe statistisch erfasst. Eine Umfrage bei den holzverarbeitenden Betrieben kann deshalb eine genaue Abschätzung der anfallenden und zur energetischen Verwendung zur Verfügung stehenden Holzmengen ermöglichen. In der Studie „Regenerative Energien in der Region Stuttgart“ wird angegeben, dass etwa 25 % des anfallenden Industrierestholzes für eine energetische Nutzung zur Verfügung stehen (vgl. VRS 2000: 79). Für die hiesige Abschätzung wurden die Ergebnisse von Meinhardt ausgewertet, die auf Basis von 8 Schnittholzproduktionsdaten beruhen (vgl. Meinhardt 2000: A10). Für die Stadt Stuttgart kann ein Potenzial in Höhe von 227 Tonnen atro oder entsprechend 4.200 GJ/a ermittelt werden. Alt- und Gebrauchtholz fällt dort an, wo Holz aus dem stofflichen Nutzungsprozess ausscheidet (z.B. Gebäudeabriss, Bahngleiserneuerung, Altmöbelentsorgung). Entsprechend der Vorbehandlung des Holzes mit chemischen Holzschutzmitteln, Farben etc. wird das Altholz in die Klassen A I bis A IV und PCB-Altholz eingeordnet. Das Altholzaufkommen wird nicht statistisch erfasst. Das flächenspezifisch insgesamt anfallende Altholz ist in Abhängigkeit von Einwohnerdichte, Wohlstand und einer Vielzahl weiterer Kenngrößen zum Teil sehr großen Schwankungen unterworfen. Als Anhaltswert kann von einem Altholzaufkommen in Höhe von 80 – 120 kg/Jahr und Einwohner ausgegangen werden (vgl. Kaltschmitt 2000: 196). Dabei wird allerdings die technische Verfügbarkeit außer Acht gelassen, die durch das reine Holzaufkommen noch nicht gewährleistet ist. Deshalb wurde hier eine Auswertung einer Studie der Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg vorgenommen, in der Anlagen zur Aufbereitung von Holzabfällen erhoben worden sind (vgl. LFU 2004: 11). Der Großteil des Holzes wird einer stofflichen Nutzung (z.B. für Spanplatten) zugeführt; es wird davon ausgegangen, dass ca. 25 % des in diesen Anlagen eintreffenden Aufkommens energetisch genutzt werden können. Bei einem Gesamtaufkommen von 50.000 Tonnen atro pro Jahr sind dies innerhalb der Stadt Stuttgart 231.250 GJ/a. 2.3 Halmgutartiges Bioenergiepotenzial Für die energetische Nutzung verfügbare halmgutartige Biomasse fällt im Wesentlichen in der Landwirtschaft an, halmgutartige Bioenergieträger aus der Landschaftspflege werden in dieser Arbeit aufgrund der Datenlage nicht erfasst. Es werden folgende halmgutartigen Sortimente bilanziert: Stroh als Nebenprodukt der landwirtschaftlichen Produktion und Miscanthus aus dem Energiepflanzenanbau auf Stilllegungsflächen. Als Ernterückstand anfallendes Stroh aus der Landwirtschaft fällt bei der Produktion von z. B. Getreide, Ölsaaten und Mais an. Grundsätzlich kann das gesamte anfallende Stroh genutzt werden. Stroh wird allerdings auch für den landwirtschaftlichen Betrieb genutzt, es kann folglich nur ein Anteilteil des Strohaufkommens einer energetischen Nutzung zugeführt werden. Das bei der 9 Maisproduktion anfallende Stroh wird in der betrieblichen Praxis zudem vollständig zur Erhaltung des Humusgehalts ins Feld eingearbeitet und bleibt bei der Potenzialberechnung deshalb unberücksichtigt. Über die spezifischen Hektarerträge und ein geschätztes Korn-Stroh-Verhältnis, welches in Abbildung 3-2 dargestellt ist, kann das Strohaufkommen hergeleitet werden (vgl. STALA 2006). Weil in der betrieblichen Praxis ein Teil des Getreidestrohs jedoch als Einstreu oder Futter benötigt wird und zur Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit im Feld verbleibt, steht für die energetisch Nutzung nur ein Teil zur Verfügung. Im Sinne einer konservativen Abschätzung ist der Potenzialberechnung ein nutzbarer Anteil von 30 % und ein Heizwert von 14,6 GJ/t zu Grunde gelegt worden. In der Stadt Stuttgart besteht somit ein Strohpotenzial in Höhe von 1.187 Tonnen Frischmasse oder 17.218 GJ/a. Neben der bisher diskutierten Nutzung von Rückständen und Nebenprodukten können außerdem eigens angebaute Energiepflanzen genutzt werden. Auf Grund des Vorrangs stofflicher Nutzungen wird davon ausgegangen, dass für ihren Anbau prinzipiell nur Stilllegungsflächen geeignet sind. Auf Stilllegungsflächen können grundsätzlich verschiedene Energiepflanzen angebaut werden; dies sind z.B. Holz aus Kurzumtriebsplantagen (z.B. Weiden, Pappeln), mehrjährige Futtergräser und Chinaschilf (Miscanthus), Energiegetreide (Weizen, Roggen oder Triticale) sowie ölhaltige Pflanzen (z.B. Raps). Aufgrund des höchsten Energiegehalts (Ergebnis aus Hektarerträgen und Heizwert), wird bei der der Potenzialberechnung davon ausgegangen, dass die Stilllegungsflächen ausschließlich für den Anbau von Miscanthus genutzt werden. Die Stilllegungsflächen können den amtlichen Statistiken entnommen werden, allerdings wurden die Stilllegungsflächen für BadenWürttemberg letztmalig 2003 kreisgenau erfasst und veröffentlicht (vgl. STALA 2007; STALA 2004). Seitdem liegen die Stilllegungsflächen nur noch auf Ebene der Regierungsbezirke vor. Der Potenzialberechnung wurden deshalb die Werte der Stadt- und Landkreise für 2003 zu Grunde gelegt und anschließend um die Veränderungen des Regierungsbezirks Stuttgarts angepasst. Bei 50 ha Stilllegungsflächen in der Stadt Stuttgart, einem Hektarertrag von 15 Tonnen Hafer Sonstige Raps 1 : 0,8 Sommer- 1:1 1 : 1,1 1: 0,8 1: 1,7 gerste Sommer1:0,9 gerste Winter- 1 : 0,8 Roggen KornStrohverhältnis weizen weizen Winter- Trockenmasse und einem Heizwert von 14,6 GJ/t wird das Energiepflanzenpotenzial in der Stadt Stuttgart auf 10.936 GJ/a geschätzt. 1 : 0,9 Tabelle 1: Korn-Stroh-Verhältnis Quelle: Statistisches Landesamt 2004; Ernde 2005;10 BMU 2004: 80 2.4 Biogaspotenzial In dieser Kategorie werden die Biomassesortimente berücksichtigt, die zur Erzeugung von Biogas genutzt werden können. Folgende Sortimente werden berücksichtigt: Exkremente aus der Tierhaltung, Einstreu und Futterreste, Biomüll, Grassillage und Deponie- und Klärgas sowie Klärschlamm. Bei der Potenzialabschätzung werden die Exkremente von Rindern, Schweinen und Geflügel berücksichtigt soweit es sich um große Tierbestände in Stallhaltung handelt. Da Schafe, Pferde, Ziegen, Enten und Gänse nur einen kleinen Anteil am Tierbestand haben und zudem meist in Freilandhaltung gehalten werden, finden sie in der Potenzialberechnung keine Berücksichtigung. Das Exkrementenaufkommen und damit auch der Biogasertrag variiert in Abhängigkeit zu Tierart, Alter und Kategorie des Tieres; für die Berechnung des technisch verfügbaren Exkrementenaufkommens wurde deshalb zunächst eine Umrechnung der amtlichen Tierzählungen in Großvieheinheiten mit durchschnittlichen Umrechnungsfaktoren vorgenommen (vgl. STALA 2004; FNR 2005: 7). In Abbildung 3-3 ist dieses Vorgehen am Beispiel der Rinder dargestellt, auf dem Gebiet der Stadt Stuttgart sind in den Angaben des Statistischen Landesamtes aber auch keine Schweine- und Geflügelhaltungen enthalten. Es wurden ein durchschnittliches Biogasaufkommen von 450 m³ pro Großvieheinheit und Jahr sowie ein Energiegehalt von 6 kWh/m³ zu Grunde gelegt. Für die Stadt Stuttgart kann auf Grundlage dieser Methodik bei 361 Großvieheinheiten an Rindern ein Biogaspotenzial von 3.508 GJ/a erfasst werden. Zusätzlich kann Biogas aus Festmist, der durch das Einstreuen von Getreidestroh entsteht, sowie aus Futterresten gewonnen werden. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass pro Großvieheinheit Rind und Schwein täglich eine Menge von 0,5 kg gehäckseltem Stroh eingestreut wird und zusätzlich 0,5 kg Futterreste (ein Gemisch aus Maissilage und Gras) anfallen. In Anlehnung an Taumann wird von einer entstehenden Biogasmenge von 0,236m³ Biogas pro kg Frischmasse und einem Energiegehalt von 5,2 kWh/kg FM ausgegangen (vgl. Taumann 2003: 19). Unter den genannten Bedingungen kann für die Stadt Stuttgart ein Potenzial von 582 GJ/a berechnet werden. 11 Rinder Kälber und Jungvieh < 1 Jahr GVEUmrechnungsfaktor Nutzbare Exkremente Jungvieh >1 <2 Jahre Milchkühe Zuchtbullen, Zugochsen Sonstige 0,3 0,7 1,2 1,2 1,0 0% 20% 60% 75% 80% Tabelle 2: Umrechnungsfaktoren für Großvieheinheiten und nutzbare Exkremente bei Rindern Quelle: Eigene Darstellung Weiterhin stehen Dauergrünflächen zur Verfügung, denn ein Teil dieser Flächen wird nicht mehr für die Tierfütterung benötigt. Auf diesen Flächen kann Grassilage zur Produktion von Biogas angebaut werden. Das ITAS schätzt für Baden-Württemberg, dass mittelfristig 26 % der derzeitigen Flächen nicht mehr benötigt werden, von denen aufgrund standörtlicher Bedingungen wiederum nur 47 % genutzt werden können (vgl. ITAS 2007: 157). Dies entspricht insgesamt rund 12 % der gesamten Gründlandflächen. Für die Potenzialabschätzung wurden die Flächenstatistiken des Statistischen Landesamtes kreisgenau ausgewertet und das Überschussgrünland zu Grunde gelegt, dass in der Untersuchung des ITAS ermittelt wurde (vgl. STALA 2007; ITAS 2007: 22). In der Stadt Stuttgart kann der Ertrag von 13,4 ha Dauergrünland energetisch genutzt werden, wodurch sich das Energiepotenzial der Grassilage bei einem Gasertrag von 550 m³/ Tonne organische Trockensubstanz und einem Energiegehalt von 6 kWh/m³ Biogas auf 859 GJ/a beläuft. Zusätzlich können auch die organischen Abfälle der Privathaushalte für eine energetische Nutzung herangezogen werden. Im Sinne der technischen Verfügbarkeit und um Doppelzählungen in Bezug auf den Grünschnitt zu vermeiden steht hierfür nur das Aufkommen zur Verfügung, welches durch die kommunalen Biomüllsammlungen erfasst wird, es kann den Statistiken des Statistischen Landesamtes entnommen werden. In der Stadt Stuttgart beträgt das Aufkommen 14.500 Tonnen. Es wird von einem technisch nutzbaren Anteil in Höhe von 70 % und einer Gasausbeute von 0,17m³/kg ausgegangen. Somit besteht in der Stadt Stuttgart ein Potenzial von 37.289 GJ/a. In kommunalen Abwasserreinigungsanlagen wird das Abwasser einer Gemeinde einer mechanischen Reinigung und einer Behandlung mit aeroben Mikroorganismen unterzogen. Der dabei anfallende Schlamm wird in einem Faulturm anaerob vergoren. Bei der Vergärung im Faulturm entsteht Klärgas, das zur Strom- oder Wärmeproduktion eingesetzt werden kann. Neben Klärgas fällt als weiteres Produkt der Abwasserreinigung Klärschlamm an, der meist deponiert, kompostiert oder auf 12 Äcker ausgebracht wird. Weiterhin entsteht auf Hausmülldeponien durch anaerobe Vergärung der organischen Fraktionen im Müllkörper Methan, das abgeleitet und als Deponiegas aufgefangen wird. Das gesammelte Gas kann einer energetischen Nutzung zugeführt werden. Abschätzungen über das Energieaufkommen dieser drei Energieträger sind nur eingeschränkt möglich, da viele vom Statistischen Landesamt gesammelte Daten nur auf Länderebene ausgewertet werden und kein Zugang zu entsprechenden Rohdaten besteht. Aus diesem Grund wurden zur Ermittlung des Potenzials in der Region Stuttgart und des Potenzials an Klärschlamm in der Stadt Stuttgart an dieser Stelle die Ergebnisse einer anderen Studie herangezogen (vgl. VRS 2000: 94). Die Angaben für Klär- und Deponiegas im Bereich der Stadt Stuttgart wurden von der Stadt bereitgestellt (vgl. Stadt Stuttgart 2007): es besteht ein Potenzial von rund 140.000 GJ/a (Klärgas 115.000 GJ/a, Klärschlamm 21.900 GJ/a, Deponiegas 2.800 GJ/a) 2.5 Bilanz der Bioenergiepotenziale Die Ergebnisse der Bioenergieträgerpotenzialabschätzung für Stuttgart sind in Tabelle 3-4 unterschieden in die jeweiligen Sortimente dargestellt. Insgesamt wird mit dieser Herleitung ein technisches Energieträgerpotenzial von rund 838.000 GJ/a für die Stadt Stuttgart bzw. 10.862.000 GJ/a für die Region Stuttgart (inkl. Stadt Stuttgart) erfasst. Dies liegt in derselben Dimension der Ergebnisse (10.856.000 GJ/a), die in einer Studie für den Verband Region Stuttgart im Jahr 2000 ermittelt worden sind. Dort wurde zusätzlich aber auch das Potenzial an Grasschnitt (622.000 GJ/a) berücksichtigt, Grassilage vom Dauergrünland hingegen nicht (vgl. VRS 2000: 97). Bei Betrachtung einzelner Sortimente ergeben sich einige Abweichungen, Z.B. beim technischen Strohpotenzial werden deutlich geringere Werte erzielt (4,6 Mio. GJ zu 1,1 Mio. GJ). Dies liegt in den restriktiven Annahmen der vorliegenden Studie begründet, sie entsprechen denen, die in der Studie des VRS als erschließbares Potenzial definiert wurden (1,37 Mio. GJ). Im Vergleich zu der Studie von Taumann wiederum können für die Sortimente tierischer Exkrementen und Biomüllsammlungen nur geringe Abweichungen festgestellt werden (vgl. Taumann 2003: 36). 13 Es wird schnell ersichtlich, dass das Bioenergiepotenzial innerhalb der Gemarkung der Stadt Stuttgart im Vergleich zu den angrenzenden Kreisen relativ gering ist. Dies wird auch bei der Aufschlüsselung deutlich (Klärgas- und Deponiegas liegen mit Ausnahme der Stadt Stuttgart nicht aufgeschlüsselt vor und sind in folgenden Angaben deshalb mit Ausnahme der Stadt Stuttgart nicht enthalten): Böblingen: 1.629.365 GJ/a Esslingen: 2.171.768 GJ/a Göppingen: 1.658.151 GJ/a Ludwigsburg: 1.853.501 GJ/a Rems-Murr-Kreis: 2.207.086 GJ/a Stuttgart: Holzartig Halmgutartig Sonstige 838.039 GJ/a Stadt Stuttgart Region Stuttgart (inkl. Stadt Stuttgart) GJ/a GJ/a Waldholz 78.167 2.212.430 Landschaftspflegeholz 130.777 1.638.379 Altholz 231.250 982.813 Industrieholz/Sägenebenprodukte 4.200 783.327 Stroh 17.218 1.107.286 Energiepflanzen 10.936 748.056 Gülle 3.508 564.083 Festmist, Futterreste 582 92.181 Bioabfall 69.401 807.106 Dauergrünland 859 521.422 Klärgas, Klärschlamm, Deponiegas 291.141 1.405.033 838.039 10.862.115 Summe 2.6 Freies technisches Potenzial Tabelle 3: technisches Bioenergiepotenzial in Stuttgart Für daseigene bisher abgeschätzte, technische Potenzial gilt zu berücksichtigen, dass es Quelle: Darstellung nicht unmittelbar gleichzusetzen ist mit dem tatsächlich nutzbaren Potenzial. Denn beim technischen Potenzial wird grundsätzlich nicht berücksichtigt, dass sich Teile des Potenzials bereits in energetischer Nutzung befinden. Durch Subtraktion der energetisch bereits genutzten Biomasse von dem technischen Potenzial ist es möglich, das „freie“ oder „ungenutzte“ technische Potenzial zu ermitteln. Dies kann dann einen besseren Aufschluss darüber geben, welches Bioenergiepotenzial tatsächlich noch zur Verfügung steht. 14 Allerdings ist die Erhebung der aktuellen Biomassenutzung mit vielen Schwierigkeiten verbunden. Denn es kann nicht auf amtlichen Statistiken zurückgegriffen werden und um fundierte Kenntnisse über die Zahl der bereits installierten Einzelfeuerungsanlagen in Privathaushalten zu gewinnen müssten zunächst Erhebungen (z.B. über die Schornsteinfegerinnungen) durchgeführt werden. Dies ist im Rahmen einer Vorstudie nicht leistbar. Aber auch im Hinblick auf die Anzahl bestehender Biomasseheiz- und -heizkraftwerke fehlt die Datengrundlage für eine zuverlässige Abschätzung. Eine Abschätzung des freien Potenzials kann – trotz des unwidersprochenen Erkenntnisgewinns den sie leistet – deshalb nur zur Ermittlung eines sehr groben Richtwertes vorgenommen werden, die mit dementsprechenden Unsicherheiten behaftet ist. Bei der Erstellung dieser Studie war es aber, trotz dieser Bedenken, der ausdrückliche Wunsch der Stadt Stuttgart das freie technische Potenzial zu ermitteln. Zur Berechnung konnte auf die Angaben der städtischen Heizanlagen (vgl. Stadt Stuttgart 2007) sowie die Förderdatenbank des MLR (vgl. MLR 2000) zurückgegriffen werden. Die Letztgenannte befindet sich aber auf dem Stand 2000 und enthält nur die vom Ministerium geförderten Anlagen. Auf dem Stadtgebiet Stuttgarts ist zusätzlich zu den städtischen Heizwerken nur eine Anlage, allerdings ohne Angaben von Verbrauchsdaten, enthalten. In Bezug auf die Ausschöpfung des Klärgas-, Klärschlamm- und Deponiegaspotenzials konnte auf Angaben der Stadt Stuttgart zurückgegriffen werden. Die Potenziale im Stadtgebiet sind weitestgehend zu 100 % erschlossen (vgl. Stadt Stuttgart 2007). Lediglich beim Klärschlamm besteht mit rund 2.700 Tonnen Trockensubstanz bzw. 22.000 GJ ein freies Potenzial. Für die Sortimente der Biogaspotenziale kann über die Ausschöpfung eine verlässliche Angabe getroffen werden. Da auf dem Stadtgebiet Stuttgarts bisher keine Biogasanlage errichtet wurde, wird davon ausgegangen, dass das gesamte sonstige Potenzial (mit Ausnahme von Klärgas, Klärschlamm und Deponiegas) noch zur Verfügung steht. Berücksichtigt wurde dabei allerdings nicht, ob einer der in Stuttgart ansässigen Landwirte eine Biogasanlage in den benachbarten Stadt/Landkreisen mit Substraten beliefert. Auch für die halmgutartigen Fraktionen kann mit Sicherheit festgestellt werden, dass die Potenziale derzeit noch vollständig ungenutzt sind, denn den Projektpartnern ist weder ein Heiz- oder Heizkraftwerk bekannt, das mit Stroh oder anderen halmgutartigen Biomassen befeuert wird, noch, dass ein Export an halmgutartigen Biomassen an Heiz(kraft-)werke außerhalb Stuttgarts durchgeführt wird. 15 Die Schwierigkeiten bei der Ermittlung des freien technischen Potenzials liegen somit bei den holzartigen Energieträgern, die von allen Sortimenten derzeit allerdings auch am meisten genutzt werden. Da im Rahmen dieser Studie keine Kenntnis über die Einzelfeuerungsanlagen in Stuttgart vorliegen, kann nur Hilfsweise davon ausgegangen werden, dass der Bedarf durch das in den forstlichen Statistiken erfasste Brennholz abgedeckt wird. In Bezug auf die energetische Nutzung des Derb- und Reisholzes liegen auch keine Angaben über den aktuellen Stadt Stuttgart Region Stuttgart genutztes freies technisches technisches technisches Potenzial Potenzial Potenzial Holzartig Halmgutartig technisches Gesamtpotenzial (inkl. Stadt Stuttgart) GJ/a GJ/a GJ/a GJ/a GJ/a Waldholz 78.167 3.759 74.408 2.134.263 2.212.430 Landschaftspflegeholz 130.777 41.000 89.777 1.507.602 1.638.379 Altholz 231.250 64.750 166.500 751.563 982.813 Industrieholz/ Sägenebenprodukte 4.200 3.360 840 779.128 783.327 Stroh 17.218 0 17.218 1.090.068 1.107.286 Energiepflanzen 10.936 0 10.936 737.120 748.056 Gülle 3.508 0 3.508 560.575 564.083 582 0 582 91.599 92.181 69.401 0 69.401 737.705 807.106 859 0 859 520.563 521.422 Festmist, Futterreste Sonst. zusätzliches technisches Potenzial (exkl. Stadt Stuttgart) Bioabfall Dauergrünland Klärgas, Klärschlamm, 291.141 269.197 21.944 1.113.892 1.405.033 Deponiegas Verbrauch vor, die Forstverwaltung der Stadt Stuttgart hat bei einer telefonischen Summe 838.039 382.065 455.974 10.024.076 Anfrage die Vermutung geäußert, dass aus wirtschaftlichen Gründen 10.862.115 bisher Tabellewahrscheinlich 4: technisches-, genutztesund als freies Bioenergiepotenzial Stuttgart nicht mehr das ausgewieseneinBrennholz (insbesondere in Form Quelle: Eigene Darstellung von Scheitholz in Einzelfeuerungsanlagen) einer energetischen Nutzung zugeführt wird. 16 In Bezug auf die Altholznutzung können die Angaben einer Untersuchung der LfU herangezogen werden. Hier wird angegeben, dass zum Stand 2003 lediglich 1.150 Tonnen (2,3 %) der für energetische Zwecke zur Verfügung stehenden 12.500 Tonnen (25 % des Gesamtaufkommens von 50.000 Tonnen) bereits in Anspruch genommen werden. Bei einer telefonischen Befragung der Stuttgarter Entsorgungsunternehmen konnte allerdings festgestellt werden, dass sich der Anteil des energetisch genutzten Altholzes spürbar erhöht hat. Die energetisch nutzbare Menge schwankt dabei entsprechend des Marktpreises, der für energetische bzw. stoffliche Nutzungen erzielt werden kann. Näherungsweise wird er von den Unternehmen auf 3.500 Tonnen pro Jahr, dies entspricht 28 % des technischen Potenzials, geschätzt. In Bezug auf Industrieholz wird in der Potenzial-Studie für die Region Stuttgart ein bereits genutzter Anteil in Höhe von 38 % angegeben. Dieser wird sich in den letzten Jahren wie beim Altholz aber erhöht haben, die KEA gibt in einer Studie für das Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg z.B. an, dass landesweit über 80 % des gesamten Industrieholzaufkommens einer energetischen Verwendung zugeführt werden (vgl. Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg 2003: 47). Im Sinne einer konservativen Abschätzung wird dieser Wert auch der vorliegenden Studie zu Grunde gelegt. Für die Abschätzung des bereits genutzten Landschaftspflegematerials kann auf vergleichsweise fundiertes Material zurückgegriffen werden. Vier städtische Anlagen werden mit Holzhackschnitzeln befeuert, die jährlich eine Menge von 10.000 m³ Holzhackschnitzel benötigen. Der Heizwert des Materials wird vom Amt für Umweltschutz auf 600 kWh/m³ geschätzt. Weiterhin werden weitere 9.000 m³ des Aufkommens an Landschaftspflegematerial kompostiert oder an Anlagen außerhalb des Stadtgebiets geliefert (vgl. Stadt Stuttgart 2007). Das technische Potenzial verringert sich somit um rund 41.000 GJ/a. Eine Übersicht über die, auf diese Weise ermittelten Potenzialen für die Stadt Stuttgart – also das technische-, genutzte- und freie Potenzial – gibt Tabelle 3-5. Zusätzlich ist das technische Potenzial der Region Stuttgart, inklusive und exklusive des Betrags der Stadt Stuttgart, aufgeführt. 17 3. Anlagen und Anforderungen für die Standortwahl Bei der Auswahl einer bestimmten Anlagentechnik müssen folgende ortspezifische technische Randbedingungen berücksichtigt werden: - Form der benötigten Energie (Wärme, Strom, Prozessdampf, KWK- Technik) Größe des Energieabnehmers und Charakter der Energieabnahme Eigenschaften der eingesetzten Biobrennstoffe Stand der Technik Aus den genannten technischen Randbedingungen, ergeben sich weitere Anforderungen für die Standorte. Hier sind folgende Aspekte von Bedeutung: - Brennstoffbedarf, - Flächenbedarf der Anlagen, - Anlieferung und Verkehr, - Wärmenetze und Wärmebedarf sowie - rechtliche Vorraussetzungen Neben den Randbedingungen und Anforderungen für die Standortwahl sind für die Anlagenkonzipierung die ökonomischen Faktoren von entscheidender Bedeutung. 3.1 Geeignete Anwendungsbereiche und Randbedingungen Die größte Rolle bei der Konzipierung einer Biomasse-Anlage spielt die ortspezifische Energienachfrage. Diese bezieht sich auf die Art (Wärme- bzw. Stromerzeugung), Charakteristik und Höhe der Energienachfrage. Aufgrund des geringen Energiegehalts der Biomasse ist es ökonomisch und technisch sinnvoll, die Biomasse in Anlagen bis zu einer Größe von 60 MW th zu nutzen. Bei Anlagen größer 60 MW th ist der Aufwand für Logistik, Transport und Brennstofflagerung zu hoch. In Abbildung 3 sind die typischen Anwendungsbereiche grafisch dargestellt. Für den unteren Leistungsbereich unterhalb 100 kW ist die Anwendung für die Wärmeversorgung von Haushalten in Ein- und Mehrfamilienhäusern vorgesehen. Im thermischen Leistungsbereich zwischen 100 kW und rund 60 MW kommen Anwendungen für die Wärmebereitstellung für Nah- und Fernwärmenetze, Wärmeversorgung des Gewerbe- und Handelssektor, Prozess- und Heizwärmeversorgung von kleinen und mittelständischen Industriebetrieben in Frage. Diese Anwendungsbereiche weisen eine gleichmäßigere Wärmenachfrage im Jahresverlauf auf, was zu einer besseren Auslastung der Anlage führt. 18 Anlagengröße (thermisch) 1000 MW Stromerzeugungsanlagen 100 MW 10 MW 1 MW Heizwerke für Nah- und Fernwärme im kommunalen Bereich, GHD und Industrie Heizkraftwerke in im kommunalen Bereich, GHD und Industrie Alleiniger Einsatz von Biomasse oder Mit verbrennung Biomasse + fossiler Brennstoff für Spitzenlast 100 kW Hausheizungen, Kachelöfen... Alleiniger Einsatz von Biomasse 10 kW Wärme Wärme + Strom Strom Endenergieart Abbildung 4 Übersicht möglicher Anwendungen der energetischen Biomassenutzung (Quelle: IER 2004) Besonders für den Einsatz von Biomasse ist eine hohe Auslastung der Anlage aufgrund der hohen spezifischen Investitionskosten und relativ niedrigen Brennstoffkosten (im Vergleich zu Öl oder Gas) wichtig. Prinzipiell lassen sich die Verfahren zur energetischen Nutzung von fester Biomasse in Konzepte mit Verbrennung und mit Vergasung unterscheiden. Bei der Vergasung wird der feste Brennstoff zu einem Brenngas umgesetzt. Das entstandene Brenngas kann entweder in einem Brenner verbrannt werden oder in eine Arbeitsmaschine zugeführt werden. Als Arbeitsmaschine kann der Gas-OttoMotor, die Gasturbine oder die Brennstoffzelle dienen. Vergasungstechnologie, besonders in Verbindung mit Motoren, Gasturbinen und Brennstoffzellen befindet sich immer noch teilweise im Entwicklungsstadium. Bei der Verbrennung wird der zugeführte Brennstoff vollständig umgesetzt. Die freigesetzte thermische Energie in Form der Strahlungs- und Abgaswärme kann zur Wassererwärmung oder zur Dampferzeugung verwendet werden. Der Dampf kann dann weiter zur Dampfversorgung eines Industrieabnehmers oder über den Dampfkraftprozess zur Stromerzeugung genutzt werden. Der Dampfkraftprozess ist ökonomisch und technisch plausibel für Großanlagen, deren elektrische Leistung > 2000 kW el betragen /Obernberger 2007/. Eine weitere Möglichkeit zur Stromerzeugung stellt die ORC-Technik (Organic Rankine Cycle) dar. Bei der Technologie wird die Wärme aus der Feuerung an ein Thermoöl-Zwischenkreis 19 übergeben. Die Wärme des Thermoöls wird zur Verdampfung eines organischen Mittels benutzt. Der Dampf wird in einer Turbine entspannt und die erhaltene mechanische Arbeit an einen Generator abgegeben. Der ORC- Prozess ist derzeit im Leistungsbereich vom 200 bis 2000 kW el anwendbar /Obernberger 2007/. Außerdem können zur Stromerzeugung sowohl extern gefeuerte Gasturbinen als auch Stirling-Motoren verwendet werden, welche direkt die Energie der heißen Gase ohne Dampfkraftprozess nutzen können. Eine solche Anwendung ist aber nur im Leistungsbereich bis zu 100 kW el (EFCC) und bis zu 40 kW el (Stirling) derzeit möglich. Zum jetzigen Zeitpunkt können nur die Verbrennungstechnologien (für Wärmeproduktion) oder in Verbindung mit Dampfkraftprozess (KWK und Stromerzeugung) als technisch ausgereift und ausreichend erprobt bezeichnet werden. Auch die ORC-Technologie, die schon in mehreren Anlagen in Deutschland realisiert wird, stellt eine interessante Alternative dar /Good 2004/. Eine Grundvoraussetzung für eine gute Auslegung der Wärmeerzeugungssysteme ist eine realistische Einschätzung der jetzigen und zukünftigen Wärmenachfrage. Für einen wirtschaftlichen Anlagenbetrieb bei Heiz-Systemen ist eine hohe Zahl an Volllastbenutzungsstunden erforderlich. Dies sollte zwischen 3500 – 5000 h/a betragen. Aus diesem Grund ist die Biomasse-Anlage zur Deckung der Wärme- Abbildung 5 Beispiel einer Jahresdauerlinie bei ausschließlichem oder überwiegendem Raumwärme- und Brauchwarmwasser-Bedarf und möglichem Einsatz eines Biomasse-Kessels (Quelle: Fichtner 2000) 20 Grundlast vorzusehen. Zur Bereitstellung von Wärmenachfragespitzen dient ein mit fossilen Brennstoffen befeuerter Kessel. Dieser Spitzenlastkessel kann zu dem als Reservekessel bei Ausfall der Biomassefeuerungsanlage dienen und damit die Redundanz des gesamten Systems erhöhen. Für wärmegeführte KWK–Anlagen sind je nach Standort und Randbedingungen mindestens 5000 Vollbetriebsstunden jährlich für eine wirtschaftliche Betriebsweise nötig /Obernberger und Hammerschmid 2001/. Durch den Einsatz von Kältemaschinen auf Heißwasserbasis können die Volllastbenutzungsstunden erhöht werden. Sie sorgen für einen zusätzlichen Wärmebedarf außerhalb der Heizperiode. Für stromgeführte Anlagen beträgt die Zahl des Vollstundenbetriebs ca. 8000 h/a. 3.2 Vorschläge für Holzfeuerungsanlagen in Stuttgart Begründung der Technologie-/Energieträgerauswahl Im Rahmen dieses Projekts werden die technischen Möglichkeiten und die Anforderungen für Bioenergieanlagen am Beispiel von Holzheiz- und Holzheizkraftwerken mit einer thermischen Leistung von ca. 1, 5 und 20 MW diskutiert werden. Als thermische Leistung ist die mit dem Bio-Brennstoff zugeführte Energiemenge (Feuerraumleistung) definiert. In allen drei Fällen ist es technisch und ökonomisch möglich, eine Anlage sowohl als Holzheizwerk als auch als Holzheizkraftwerk auszuführen. Für jede Anlagengröße muss sowohl ein geeigneter Feuerungstyp als auch im Fall einer KWK-Anlage eine geeignete Stromerzeugungstechnologie ausgewählt werden. Eine ausführliche Beschreibung der meist genutzten Feuerungstypen befindet sich in Kapitel 3.3. In Tabelle 5 sind beispielhafte technische Daten für Heizwerke mit 1, 5 und 20 MW Feuerraumleistung zusammengestellt. Die verwendeten Wirkungsgrade sind typische Werte und können in verschiedenen Literaturquellen gefunden werden (z. B. in /Good 2004/). Bereits bei der Leistung von 1 MW kann eine biomassegefeuerte Anlage sowohl als ein Heizwerk als auch als ein Heizkraftwerk realisiert werden. Im Fall eines Holzheizwerks bedeutet es eine thermische Nennwärmeoutput des Holzkessels von ca. 900 kW th (bei der Annahme des Nennwirkungsgrades von 90 %). Bei dem Holzheizkraftwerk kommt z. B. eine Holzfeuerung mit nachgeschaltetem ORC- Modul in Frage. Die kleinsten verfügbaren ORC-Module am Markt sind ausgestattet mit einer ORC- Turbine, die eine elektrische Nennleistung von 200 kW el aufweist. Das entspricht einer Nennwärmeleistung von ca. 1 MWth. Die erforderliche 21 Feuerraumleistung beträgt dann ca. 1,4 MW (unter Annahme eines elektrischen Wirkungsgrades von 14% /Obernberger 2007/). In dem Leistungsbereich ist auch ein Holzheizkraftwerk mit einem Stirling-Motor oder mit einer externgefeuerte Heißluftturbine denkbar. Diese Technologien haben jedoch bis jetzt lediglich ein Demonstrationsstadium erreicht /Obernberger 2007/. Tabelle: 5 Technische Daten für Holzheizwerke mit 1, 5 und 20 MW Feuerraumleistung Heizwerk vb Nennfeuerraum- Leistung PBr Nenn-wirkungsgrad der ReferenzBiomasse-Heißwasser-Anlage Theoretische maximale Wärmeleistung Pth Jahreswirkungsgrad der ReferenzBiomasse-Heißwasser-Anlage Erforderliche Vollbenutzungsstundenzahl Theoretische jährlich erzeugte Wärmemenge [MW br] 1 5 20 [%] 90 90 90 [MW th] 0,9 4,5 18 a [%] 85 85 85 ta [h/a] 3500 3500 3500 Qth [MWh/a] 2975 14875 59500 Im Leistungsbereich von ca. 5 MW wäre es technisch möglich eine Kraft-WärmeKopplung unter Einsatz einer Dampfturbine auszuführen. Jedoch sind in diesem Leistungsbereich die spezifischen Kosten aufgrund des anspruchsvollen Aufbaus und des aufwändigen Betriebes sehr hoch /Schmitt 2003//Obernberger 2007/. Eine andere Alternative stellt daher hier die ORC-Turbine dar. Unter Annahme einer Turbinennettoleistung von 700 kW el, eines elektrischen Wirkungsgrades von 14% und eines gesamten Anlagennutzungsgrad von 86% ergibt sich eine Wärmeleistung von 3,6 MW th. Dies bedeutet eine theoretisch erzeugte Wärmemenge (bei 5000 Volllastbenutzungsstunden) von 22,5 GWhth/a und eine erzeugte Strommenge von 3,5 GWhel/a. Bei der Nennfeuerraumleistung von 20 MW kann die Dampfturbine entweder als Gegendruckturbine oder als Entnahme-Kondensationsturbine zur Wärmeauskopplung genutzt werden. Gegendruckturbinen eignen sich dann, wenn ganzjährig eine gleichmäßige Wärmenahfrage besteht und eine Rückkühlung nicht gewünscht ist. Bei der Entnahme-Kondensationsturbine wird ein fester oder variabler Teilstrom des Dampfes aus der Turbine ausgekoppelt und für Heizzwecke verwendet. Die restliche Energie wird über eine Rückkühlung abgeführt. Für diese Feuerraumleistung, unter Annahme eines elektrischen Wirkungsgrads von 18% /Obernberger 2007/, ergibt sich eine elektrische Nettoleistung der Turbine von ca. 4 MW el. Mit einem Gesamt-Anlagenutzungsgrad von 82 % und 22 Vollbenutzungsstundenzahl von 5000 h/a würde die Wärmeleistung 12,8 MWth, die erzeugte Wärmemenge 90 GWh/a und die erzeugte Nettostrommenge 20 GWh/a betragen. Alle Beispiele für Heizkraftwerke sind in der Tabelle 6 zusammengefasst. Tabelle 6 Technische Daten für Heizkraftwerke mit 1,4, 5 und 20 MW Feuerraumleistung Heizkraftwerk Nennfeuerraum- Leistung PBr [MW br] 1,4 5 20 ORC ORC Dampfturbine [MW el] 0,2 0,7 4 Anwendete Stromerzeugungstechnologie Elektrische Nettoleistung Pel Elektrischer Anlagenutzungsgrad el [%] 14 14 18 Gesamter Anlagenutzungsgrad ges [%] 86 86 82 Theoretische Wärmeleistung Pth [MW th] 1 3,6 12,8 Stromkennzahl [-] 0,2 0,2 0,3 Erforderliche Vollbenutzungsstundenzahl ta [h/a] 5000 5000 5000 Erzeugte Nettostrommenge Erzeugte Wärmemenge Qel Qth [MWh/a] [MWh/a] 1000 4500 3500 22500 20000 90000 3.3 Feuerungstechnologien und deren Einsatzgebiete Anlagen zur Biomasseverbrennung haben eine möglichst schadstoffarme und effiziente Erzeugung von Wärme und Strom zum Ziel. Die Feuerungstechnik muss deshalb auf den einzusetzenden Biobrennstoff und die notwendige Feuerungswärmeleistung abgestimmt werden. Die Techniken zur Holzverbrennung sind weitestgehend erprobt und ausgereift. Die wichtigsten Feuerungstypen zur energetischen Biomassenutzung sind Vorofenfeuerung mit einem Rost, Unterschubfeuerung, Vorschubrostfeuerung, Stationäre und Zirkulierende Wirbelschichtfeuerung und Einblasfeuerung. Alle genannten Feuerungsarten sind in Tabelle 7 gegenübergestellt. Die Vorofenfeuerung besteht aus einer separaten Feuerung, die als Entgasungsraum dient, und einem wassergekühlten Kessel. Der Brennstoff wird über eine Förderschnecke in den Vorofen eingebracht. In dem Entgasungsraum wird der Brennstoff mit einer Luftüberschusszahl λ < 1 teilweise verbrannt. Der restliche Teil vom Brennstoff wird vergast. Die freigesetzten brennbaren Gase werden der Ausbrandkammer zugeführt, mit Sekundärluft gemischt und dort vollständig verbrannt. Die entstehenden heißen Rauchgase werden durch den Kessel geleitet, wo sie ihre Energie an das Wärmeträgermedium abgeben. Vorofenfeuerungen werden in einem Leistungsbereich von 20 kW bis 1,5 MW Feuerungswärmeleistung eingesetzt. Der Platzbedarf ist aufgrund der Bauform relativ hoch. Insbesondere 23 eignen sich solche Feuerungen zur Verbrennung von holzartigen Brennstoffen, wie z. B. Hackschnitzel. Tabelle 7 Einsatzgebiete der wichtigsten Bauarten von Biomassefeuerungsarten (Quelle: Spliethoff 2000) Typ Vorofenfeuerung mit Rost Unterschubfeuerung Vorschubrostfeuerung Leistungsbereich Brennstoffe 20 kW - 1,5 MW trockene Holzhackschnitzel, Beschickung Wassergehalt in % FM mechanisch 5 - 35 mechanisch 5 - 50 mechanisch 5 - 60 pneumatisch meist < 20 Aschegehalt bis 5 % 10 kW - 2,5 MW 150 kW - 50 MW Holzhackschnitzel mit Aschegehalt < 1 % und Holzpellets alle Holzbrennstoffe, Aschegehalt bis 50 % Partikeldurchmesser Einblasfeuerung 2 MW - 10 MW Stationäre Wirbelschichtfeuerung 5 MW - 15 MW Partikeldurchmesser unter 10 mm mechanisch 5 - 60 15 MW - 100 MW Partikeldurchmesser unter 10 mm mechanisch 5 - 60 (SWS) Zirkulierende Wirbelschichtfeuerung (ZWS) unter 5 mm Unterschubfeuerung – bei diesem Feuerungstyp wird der Brennstoff mit einem Schneckenförderer von unten in eine Retorte eingeschoben. In der Brennraummulde wird der Brennstoff getrocknet und vergast. Dort erfolgt auch der Ausbrand der Holzkohle. Die dabei entstehenden Gase gelangen mit der Primärluft durch die oben aufliegende Glutschicht, werden gezündet und im Feuerraum unter Zugabe von Sekundärluft vollständig verbrannt. Im nachgeschalteten Wärmeüberträger erfolgt die Wärmeabgabe der heißen Abgase. Unterschubfeuerungen sind durch eine abgestimmte Brennstoff- und Luftzufuhr gut regelbar. Dieser Feuerungstyp ist für die thermische Nutzung von Hackschnitzel weit verbreit. Die Kesselnennleistung von Unterschubfeuerungen ist nach oben hin mit ca. 2,5 MWth begrenzt. Die Investitionskosten von Unterschubfeuerungen sind niedriger als die von Rostfeuerungen. Unterschubfeuerungen sind für Pellets, Hackschnitzel und Späne mit einem Wassergehalt von 5 bis 40% geeignet. Rostfeuerung – hier wird der Brennstoff entweder horizontal mit Hilfe eines Schneckenförderers oder eines pneumatischen Einschub auf den Rost geschoben oder von oben mittels Wurfbeschickung aufgebracht. Anschließend wird der Brennstoff durch Bewegung der Rostelemente weiter befördert. Während des Transportes auf dem Rost wird der Brennstoff zunächst getrocknet und wird im 24 Folgenden pyrolisiert, vergast und verbrennt am Ende vollständig. Am Rostende erfolgt schließlich die Entaschung. Die Primärluft wird unterhalb, die Sekundärluft oberhalb des Rostes eingeblasen. Rostfeuerungen sind aufgrund der großen Brennstoffmenge im Feuerraum schlecht regelbar und für schnelle Lastwechsel wenig geeignet. Die Verweilzeiten des Brennstoffes und die Verbrennungsluftströme können über einen weiten Bereich den Brennstoffeigenschaften angepasst werden, deswegen sind Rostfeuerungen für mindere Brennstoffqualitäten geeignet. Eine Rostfeuerung ist erst oberhalb einer Leistung von ca. 1 MWth wirtschaftlich. Stationäre Wirbelschichtfeuerung – bei einer Wirbelschichtfeuerung wird der Brennstoff in einem Wirbelbett verbrannt. Das Wirbelbett besteht zu ca. 95% aus Bettmaterial, z. B. Sand, und ca. 5% aus brennbarem Material. Ein Wirbelbett entsteht durch das Einblasen von Luft in das Bettmaterial mittels eines speziellen Düsenbodens. Die Luft hält das Gemisch aus Bettmaterial und Brennstoff in der Schwebe. In dem Wirbelbett wird der Brennstoff entgast und der feste Kohlenstoff ausgebrannt. Die flüchtigen Bestandteile werden in großen Teilen in einer Nachbrennkammer verbrannt. Das heiße Abgas wird dann in den Wärmetauscher geleitet. Eine Wirbelschicht charakterisiert sich durch eine sehr intensive Mischung und Verbrennung, einen guten Wärmeübergang im Wirbelbett sowie die Entkopplung der Verweilzeit der Partikel und der Rauchgase. Aus diesem Grund ist eine Wirbelschichtanlage zur Anwendung mehrerer, stark unterschiedlicher Brennstoffe geeignet. Dort lassen sich auch Biobrennstoffe mit sehr hohem Wassergehalt gut verbrennen. Bei alkalireichen Biobrennstoffen können Probleme mit der Versinterung des Wirbelbettes auftreten. Wobei die Gefahr der Verschlackung und Verschmutzung aufgrund der niedrigen und relativ homogenen Temperaturen in meisten Fällen verhindert werden kann. Wirbelschichtfeuerungen können aus wirtschaftlichen Gründen nur als größere Einheiten (5-35 MW th) eingesetzt werden. Zirkulierende Wirbelschicht – diese Technologie unterscheidet sich von der Stationären Wirbelschicht durch eine größere Fluidisierung durch erhöhte Luftzugabe unterhalb des Wirbelbettes. Dadurch wird das Gemisch aus Bettmaterial und Brennstoff ausgetragen. Im nachgeschalteten Zyklon wird das Bettmaterial vom Rauchgas getrennt und über einen Siphon zurück in den Feuerraum zugeführt. Der Brennstoff wird mit Förderschnecken im Bereich des Zyklons zudosiert. Zirkulierende Wirbelschichtanlagen sind technologisch sehr aufwendig. Deswegen beschränkt sich ihr Einsatzbereich auf Anlagen mit mehr als 20-30 MW Feuerungswärmeleistung. Diese Technologie ermöglicht eine gute Verbrennung von Althölzern und Biobrennstoffen mit höheren Asche- und Fremdstoffgehalten. Aufgrund ihrer Größe 25 eignen sich Zirkulierende Wirbelschichtanlagen besonders gut zur Mitverbrennung von Biomasse. Zyklon Wärmetauscher Ascherückführung Brennstoff Syphon Rauchgas Fluidisierungsluft Wirbelbett Abbildung 6 Schematische Darstellung einer zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung (Quelle: Spliethoff 2000) Einblasfeuerung – der staubförmige Brennstoff (max. Partikelgröße 10 - 20 mm) wird mit Primärluft pneumatisch auf einen Rost oder in eine Zyklonbrennkammer eingeblasen. Die kleinen Brennstoffpartikeln beginnen nach Eintritt in den Feuerraum sofort zu vergasen und verbrennen im Flug. Größere Teilchen werden an die heißen Wände gedrückt (im Falle einer Zyklonfeuerung) oder setzen sich im hinteren Teil der Brennkammer ab und verbrennen dort. Die eigentliche Verbrennung der flüchtigen Bestandteile erfolg dann durch Zugabe von Sekundärbzw. Tertiärluft. Moderne Einblasfeuerungen sind meistens kontinuierlich geregelt, d.h. die Regelung erfolgt durch die eingebrachte Brennstoffmenge, welche auf die momentan erforderliche Feuerungsleistung abgestimmt ist. Die Brennstoffzufuhr ist stufenlos bis zu einer Teillast von etwa 25% der Nennlast regelbar. Durch die Luftstufung werden auch relativ niedrige NOx Emissionen erreicht. Einblasfeuerungen eignen sich besonders gut, wenn der Brennstoff bereits in Form von z.B. feinen Spänen verfügbar ist. Sonst muss die Biomasse zusätzlich bearbeitet werden. Solche Feuerungssysteme für Biomassen werden in einem Leistungsbereich ab 500 kW bis zu 50 MW angeboten. 3.4 Eigenschaften und Menge holzartiger Biomasse Im folgenden Kapitel werden die Eigenschaften und benötigten Mengen der holzartigen Biomasse diskutiert. Zu den wichtigsten Eigenschaften der Biomasse gehören deren Zusammensetzung, Heizwert (bezogen auf trockene Masse) und 26 Wassergehalt. Feste pflanzliche Biomasse besteht im Wesentlichen aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Mit 47-50% in der trockenen Masse haben holzartige Brennstoffe den höchsten Kohlenstoffgehalt im Vergleich zu vielen anderen festen Biobrennstoffen. In der Tabelle 8 wurde der Gehalt an Hauptelementen (bezogen auf die Trockenmasse) in fester Biomasse am Beispiel vom Holz, Rinde und Stroh dargestellt. Tabelle 8 Elementarzusammensetzung von naturbelassenen Biomasse-Festbrennstoffen /Hartman 2001/ Brennstoffart C H O N S Cl Fichtenholz 49,8 6,3 43,2 0,13 0,015 0,005 Buchenholz 47,9 6,2 45,2 0,22 0,015 0,006 Rinde (von Nadelholz) 51,4 5,7 38,7 0,48 0,085 0,019 Roggenstroh 46,6 6,0 42,1 0,55 0,085 0,4 Weizenstroh 45,6 5,8 42,4 0,48 0,082 0,019 Kohlenstoff- und Wasserstoffgehalt bestimmen den Heizwert der trockenen Biomasse. Elemente wie Stickstoff, Schwefel und Chlor haben wiederum eine Auswirkung auf den Schadstoffausstoß bei der Verbrennung. Außer diesen Elementen enthält feste Biomasse Wasser. Der Wassergehalt ist die wesentliche Einflussgröße, die den Heizwert der festen Biomasse erheblich verringern kann. Der Wassergehalt wird als Verhältnis von kg Wasser zu kg feuchtem Holz definiert. In der Biomasse enthaltener Wasseranteil hat einen großen Einfluss auf die Qualität der Verbrennung. Abbildung 7 zeigt den Zusammenhang zwischen Wassergehalt und Heizwert am Bespiel eines Holzes mit einem Heizwert (trockener Masse) von 18,5 MJ/kg. Der Heizwert nimmt mit zunehmendem Wassergehalt linear ab. Heizwert Hu in MJ/kg 20 15 10 5 0 0 20 40 60 80 100 120 Wassergehalt w in % Abbildung 7 Heizwert von Holz in Abhängigkeit vom Wassergehalt 27 Der Wassergehalt von frischem Waldholz liegt bei ca. 45-55% für Weichholz (Fichte, Tanne, Kiefer) und 40-45% für Hartholz (Buche, Eiche) /Good 2004/. In Tabelle 9 werden typische Wassergehalte verschiedener Holzsortimente zusammengefasst. Tabelle 9 Typischer Wassergehalt verschiedener Holzsortimente (Quelle: Good 2004) Sortiment Wassergehalt in % Naturbelassene Hackschnitzel erntefrisch aus dem Wald 40 – 55 waldgetrocknetes Stammholz 40 – 55 unter Dach gelagert 20 – 30 lufttrocken 15 – 20 Restholz aus Sägewerk 25 – 60 aus Zimmerei 13 – 20 aus Schreinerei 7 – 17 Verbrennungstechnische Eigenschaften auch von Landschaftspflegeholz berücksichtigen? Das erforderliche Lager- und Transportvolumen der Brennstoffe für Holzheiz- und Holheizkraftwerke wird von der Schüttdichte bestimmt. Die Schüttdichte und dabei auch der Energieinhalt pro Schüttraummeter von gehacktem oder geschreddertem Energieholz wird bestimmt durch die physikalische Dichte des Holzes (Weich- oder Hartholz), den Wassergehalt und die Stückigkeit des aufbereiteten Brennstoffs. Die Abbild 5 zeigt die Abhängigkeit der Schüttdichte des gehackten Holzes (Buche und Kiefer) vom Wassergehalt. Basierend auf diesen Daten ist es möglich, die erforderliche jährliche Brennstoffmenge am Beispiel von Holzheiz- und Holzheizkraftwerke (siehe Tabelle 5 28 Feuerraumleistung von ca. 1, 5 und 20 MW 600 6 500 5 400 4 300 3 200 2 zu berechnen. Heizwert in MWh/t Schüttdichte in kg/Sm3 mit Schüttdichte - Buche Schüttdichte - Kiefer 100 1 Heizwert - Kiefer Heizwert - Buche 0 0 0 10 20 30 40 Wassergehalt in % 50 60 70 Abbildung 8 Abhängigkeit der Schüttdichte und des Heizwertes des gehackten Holzes vom Wassergehalt (basierend auf Daten von /Good 2004/) Tabelle 10 Jährlicher Brennstoffenergiebedarf und Brennstoffbedarf von Heiz- und Heizkraftwerken Vollbenutzungsstundenzahl Typ und Feuerraumleistung Jährlicher BrennstoffJährlicher Brennstoffbedarf energiebedarf h/a MWh/a t/a Srm/a 1 3500 3500 921 3684 5 3500 17500 4605 18421 20 3500 70000 18421 73684 1,4 5000 7000 1842 7268 5 5000 25000 6579 26316 20 5000 100000 26316 105263 Heizwerk Heizkraftwerk Der jährliche Brennstoffenergiebedarf und Brennstoffbedarf wurde unter Annahme einer Vollbenutzungsstundenzahl von 3500 h/a für Heizwerke und 5000 h/a für Heizkraftwerke berechnet. Als Brennstoff wurden Holzhackschnitzel mit dem Heizwert von 3,8 MWh/t und Schüttdichte von 0,25 t/m3 angenommen. Das entspricht einem Holzhackschnitzelbrennstoff mit dem Wassergehalt von ca. 20%. Die Ergebnisse sind in Tabelle 10 dargestellt. 29 3.5 Flächenbedarf für Anlagen zur Holzenergienutzung Zur Auswahl geeigneter Standorte und Bewertung eventuell vorhandener Räumlichkeiten ist eine Aufstellungsplanung vorzunehmen. Nachfolgend sind deshalb Angaben zum Platzbedarf der wesentlichen Anlagenteile von Bioenergieanlagen sowie die Anordnung der jeweiligen Anlagenteile zueinander aufgeführt. Grundsätzlich prägen die individuellen örtlichen Gegebenheiten die Aufstellungsplanung, so dass allgemeingültige Aussagen nur eingeschränkt getroffen werden können. Bei der Aufstellungsplanung von Bioenergieanlagen sind insbesondere die Komponenten Brennstoffanlieferung und -lagerung, Ascheentsorgung und Abgasentstaubung zu berücksichtigen. Ein Schwerpunkt bei der Aufstellungsplanung stellt die Planung des Brennstofflagers in Verbindung mit der Kesselaufstellung dar. Eine einfache Brennstoffentladung und Kesselbeschickung sollte sichergestellt werden, wobei die maschinentechnischen Komponenten vorwiegend aus sicherheitstechnischen Aspekten baulich getrennt von der Lagerhalle aufgestellt werden müssen. 3.5.1 Brennstofflager Ein Brennstofflager umfasst folgende Komponenten: Lager mit Be- und Entlüftungseinrichtungen, Lagerbeschickung bzw. -eintragung Förderbänder, Förderschnecken etc.), Messeinrichtungen für Wassergehaltsmessung), Lageraustragungsvorrichtung schnecke etc.), Überwachungseinrichtung zur Messung der Brennstofftemperatur im Lager. (Kran, den Brennstoff (Kran, Schubboden, Radlader, (z.B. Hubstapler, Gewichts-, Dreh- oder Pendel- Zusätzlich werden im Brennstofflager Systeme zur Brennstoffaufbereitung (z. B. Hacker bei Hackschnitzeln) errichtet, sowie die Brennstoffentladung vorgenommen. Bei Anlagen zur Verfeuerung von Hackschnitzeln kommen zur Brennstofflagerung vorzugsweise oberirdische Rundsilos und Lagerhallen oder unterirdische Lagerräume in Betracht. Der Platzbedarf des Brennstofflagers wird überwiegend von der vorgesehenen Lagerkapazität bestimmt. Diese richtet sich nach der Örtlichkeit und dem Logistikkonzept und sollte die Brennstoffversorgung der Feuerungsanlage für zumindest 3 bis 5 Tage sicherstellen. Für eine Lagerkapazität, die 5 Tagen 30 Volllastbetrieb der Feuerungsanlage entspricht. ergeben sich die in Tabelle 11 dargestellten erforderlichen Lagervolumina und der daraus resultierende Platzbedarf. Für dieses Beispiel ist keine Stellfläche für Beschickungs- und Austragvorrichtungen für die Bestimmung des Platzbedarfs zur Lagerung berücksichtigt. Tabelle 11 Ermittlung des Platzbedarfs zur Brennstofflagerung an einem Beispiel BrennstoffTyp und Feuerraumleistung energiebedarf für 5 Tage Brennstoffbedarf für 5 Erforderliche Tage Fläche MWh t Srm m2 1 200 32 126 ca. 40 5 600 158 632 ca. 200 20 2400 632 2562 ca. 850 1,4 168 44 177 ca. 60 5 600 158 632 ca. 200 20 2400 632 2562 ca. 850 Heizwerk Heizkraftwerk Wird die Hackschnitzelherstellung vor Ort durchgeführt, ist hierfür ein Zuschlag von ca. 100 m² zu berücksichtigen. Bei der Festlegung der Aufstellungsfläche des Biomasselagers auf einem vorhandenen Standort sind die nachfolgenden Aspekte zu beachten: Logistisch einfache und weitgehend störungsfreie Anlieferung und Einlagerung der Brennstoffe. Dies betrifft insbesondere die Lage des Brennstofflagers zur Einfahrt in die Anlage. Die Brennstoffversorgung muss auch bei schlechter Witterung möglich sein. Möglichst kurzer „Brennstoff-Weg“ vom Lager zum Kessel ermöglichen eine Kostenminimierung. Zusätzlich ist zu beachten, dass der Brennstoff häufig vor der Einlagerung gewogen werden muss. Teilweise ist auch eine Probeentnahme zur Brennstoffanalyse zweckmäßig (u.a. zur Bestimmung des Wassergehaltes). 3.5.2 Kessel- und Maschinenhaus Während bei Anlagen mit einer Leistung bis etwa 500 kW häufig die Aufstellung in einem vorhandenen Heizraum erfolgt, ist bei größeren Leistungen meist die Errichtung eines Kessel- und Maschinenhauses erforderlich. Die wesentlichen 31 maschinentechnischen Komponenten, die in einem Kessel- und Maschinenhaus aufgestellt werden, umfassen: Kesselbeschickungsanlage (Stokerschnecke etc.), Biomassekessel mit Verbrennungsluftgebläse, Abgasentstaubungsanlage (Zyklon, Gewebe- bzw. Elektrofilter), eventuell Saugzuggebläse, Schornstein (neben Kessel- und Maschinenhaus), Ascheaustragssystem, Dampfturbine bzw. ORC-Modul mit Generator Wärmespeicher (als Pufferspeicher), Umwälzpumpen zur Wärmeauskopplung, Spitzenlastkessel auf der Basis von Heizöl oder Erdgas je nach Versorgungsstrategie (inklusive Öllagertank bzw. Erdgaseinspeisestation), Wasseraufbereitungsanlage (für größere Anlagen bzw. bei Nahwärmenetzen), Schaltanlage/Leittechnik mit Warte, Brandschutzsystem. Eine Außenaufstellung von Gewebefilter bzw. Elektrofilter und Wärmespeicher sollte aus Kostengründen bevorzugt werden. Alle anderen Komponenten sind in einem von der Lagerhalle getrennten, jedoch möglichst angrenzenden Gebäude unterzubringen. Die Größe des Schornsteins wird bei Anlagen, die in den Gelt Leistung in kW Länge in m Breite in m Höhe in m ungs 50 1,6 0,8 1,4 berei 100 1,8 1,3 1,5 ch 200 2,6 1,3 2,2 der 500 3,3 1,5 3,1 TA 1.000 3,8 2,3 4,0 Luft 2.000 4,1 2,5 4,0 - 5,0 falle 5.000 5,0 3,5 4,0 - 5,0 n, 20.000 ? ? ? ausg Tabelle 12 Abmessungen von Biomassekesseln (ohne Abgasentstaubung) /Fichtner ehen 2000/ d von Ausbreitungsberechnungen ermittelt, wobei eine Höhe von mindestens 10 m über Grund sowie ein Dachfirstüberstand von mindestens 3 m eingehalten werden muss (TA Luft 2002). 32 Die erforderlichen Abmessungen des Kessel- und Maschinenhauses werden wesentlich von den Maßen des Biomassekessels bestimmt. Tabelle 12 zeigt Richtwerte für die Abmessungen von Holzkessel (ohne Entstaubungssysteme). Generell sind die Abmessungen von Holzkesseln ca. 50 bis 80 % größer als die von Öl- und Gaskesseln vergleichbarer Feuerungswärmeleistung. Zusammen mit den Entstaubungsanlagen ergibt sich etwa der doppelte Platzbedarf für Biomassekessel gegenüber mit fossilen Brennstoffen befeuerten Kesseln. 3.6 Anforderungen für Anlieferung und Verkehr Die Außenanlagen der Anlagen um die Gebäude sind so zu bemessen und zu gestalten, dass: eine störungsfreie Brennstoffanlieferung, ein störungsfreier Ascheabtransport sowie eine sinnvolle Aufstellung der für eine Außenaufstellung vorgesehenen Anlagenteile (z. B. Wärmespeicher) möglich ist. Weiterhin sind beim Flächenbedarf der Außenanlagen behördliche Auflagen wie Feuerwehrzufahrt des Kesselhauses, eventuelles Anlegen eines Löschteiches, Parkplätze für Pkw etc. zu berücksichtigen. Die Gewährleistung einer störungsfreien Brennstoffanlieferung betrifft insbesondere die (mögliche) Anfahrt von LKWs durch umliegende Wohngebiete. Zur Minimierung von Beeinträchtigungen, Konflikten und um eine höhere Akzeptanz bei der Bevölkerung zu erreichen, sollten Standorte gewählt werden, bei denen die Anlieferung möglichst nicht direkt durch ein Wohngebiet geführt wird. Abbildung 9: Idealisierte Standortbedingungen für eine Bioenergieanlage Quelle: Meier 2007 33 Eine idealisierte Darstellung in Bezug auf die Nähe zu Wohngebieten und verkehrlichen Bedingungen ist in Abbildung 9 aufgeführt. Zum einen wird hier eine Anlieferung per Zug, Schiff und LKW (per Autobahn) ermöglicht, zum anderen wird durch die Lage im Außenbereich eine Minimierung möglicher Beeinträchtigung anderer räumlicher Nutzungen erzielt. Darüber hinaus sind Platzbedarfe zum Wenden und Parkmöglichkeiten für LKW bzw. Schlepper im Falle von Wartezeiten bei der Brennstoffentladung zu berücksichtigen. Bei großen Anlagen sind Möglichkeiten der Anlieferung per Schiene, in der gängigen Praxis wird allerdings auf eine Anlieferung per LKW zurückgegriffen. Die detaillierte Gestaltung der Zuwege wird stark durch die individuellen Gegebenheiten wie Abmessungen und Schnitt des verfügbaren Grundstücks, Topographie, relative Lage zu öffentlichen Straßen, vorhandene Infrastruktur etc. bestimmt. Günstig ist eine getrennte Zu- und Abfahrt, was häufig nur bei entsprechender Anordnung zu öffentlichen Straßen ohne unverhältnismäßig hohen Kostenaufwand ermöglicht werden kann (z. B. verfügbarer Standort an einer Kreuzung zwischen zwei Straßen). Für Holz(heiz)kraftwerke mit einer thermischen Leistung von 1, 5 und 25 MW sind in Tabelle 13 Richtwerte für die erforderlichen Flächen inklusive Spitzenlastkessel angegeben. Tabelle 13 Flächenbedarfe für Hackschnitzelheiz(kraft)werke (Richtwerte); Quelle: nach Fichtner Einheit Wärmeleistung Holzkessel in MW 1 5 25 Lagerhalle für 5 Tage in m3 100 750 3000 Grundfläche inkl. Handling in m2 60 250 650 Kesselhaus u. Verwaltung/Betrieb in m3 150 - 225 500 - 700 1500 - 2000 Grundfläche ohne in m2 50 110 - - 30 - 50 100 150 - 200 300 - 500 ca. 2000 Verwaltung/Betrieb Verwaltungstrakt/Betrieb Außenanlagen in m2 in m2 3.7 Wärmenetze und Wärmebedarf Viele Techniken der Wärmeerzeugung aus Biomasse sind erst bei Anlagen größerer Leistung technisch (höhere Jahresnutzungsgrade) und wirtschaftlich (tiefere Wärmegestehungskosten) sinnvoll. Gleichzeitig ergeben sich auch Vorteile für die Umwelt (verminderte Schadstoffemissionen) und für den Wärmeabnehmer (Versorgungssicherheit). Aus diesem Grund ist neben der Wärmeerzeugung auch 34 eine anschließende Wärmeverteilung zu den Wärmeabnehmern notwendig. KWKAnlagen benötigen hierbei größere Versorgungsgebiete (Wärmebedarf >10.000 MWh/a), Heizwerke sind dagegen eher für kleinere Versorgungsgebiete interessant. Wärmenetze bestehen aus einer Heizzentrale, einer oder mehrerer Stammleitungen, einer oder mehrerer Zweigleitungen und den Hausanschlussleitungen. Bei der Planung von Nah- und Fernwärmenetzen ist zunächst die Frage zu beantworten, ob diese für einen Gebäudebestand aufgebaut oder für ein Neubaugebiet entwickelt werden sollen. Der Wärmebedarf für einen Gebäudebestand lässt sich leicht ermitteln und die verkaufte Wärmemenge hängt nicht von der Geschwindigkeit der Aufsiedlung eines Neubaugebietes ab. Dagegen können bei Neubaugebieten hohe Anschlussgrade durch einen „Anschlusszwang“ in Form einer Verpflichtung im Grundstückskaufvertrag erreicht werden, die im Gebäudebestand nicht möglich sind. Außerdem ist bei Wärmenetzen im Gebäudebestand die bereits bestehende Siedlungsstruktur in die Planung mit einzubeziehen. Ob ein Siedlungsgebiet für ein Wärmenetz geeignet ist, hängt von der Siedlungsstruktur ab und bestimmt die Art und Höhe des Wärmebedarfs (Wärmedichte). Dabei setzt sich der Gesamt-Wärmebedarf aus dem Wärmebedarf für Raumheizung, dem Energiebedarf für die Warmwasserversorgung und eventuell dem Bedarf an Prozesswärme in gewerblich oder öffentlich genutzten Gebäuden. Die Wärmedichte ist abhängig von der Art der Bebauung bzw. Art der Gebäude (Einoder Mehrfamilienhäuser, Reihenhäuser, Wohnblocks), der Gebäudedichte (Anzahl Gebäude pro Flächeneinheit) und dem spezifischen Wärmebedarf der Gebäude. Bereits Siedlungen mit Wärmedichten ab 250 MWh/(ha*a) bieten gute Voraussetzungen für die Realisierung von Wärmenetzen. Typischerweise liegen die Wärmedichte bei ländlichen Siedlungen im Bereich von 250-550 MWh/(ha*a) und bei städtischen Siedlungen zwischen 600-1550 MWh/(ha*a). Dies zeigt, dass besonders städtische Gebiete für den Aufbau von Wärmenetzen geeignet sind. Der Vorteil einer hohen Wärmedichte spiegelt sich auch bei den Verlusten während des Wärmetransports wider, die desto geringer ausfallen, je höher der Anschlussgrad ist und bei optimaler Netzauslegung kleiner 10 % sein können /HMULV 2006/. Wärmeverluste während des Transports sind neben dem Anschlussgrad ebenfalls von der Betriebsdauer der Anlage, des Temperaturniveaus der Wärmeverteilung und der Dämmstärke der Rohrleitungen abhängig /Good 2004/. In Abbildung 10 sind die 35 Wärmeverluste in Abhängigkeit der Anschlussdichte für verschiedene Betriebsweisen und Temperaturniveaus des Wärmenetzes dargestellt. Abbildung 10: Leitungsverluste in Abhängigkeit der Anschlussdichte /Good 2004/ Für eine erste Beurteilung, welche Siedlungsgebiete für eine Realisierung eines Wärmenetzes geeignet sind, lassen sich folgende Kriterien zusammenfassen /HMULV 2006/: - Wärmebedarfsdichte > 250-300 MWh/(ha*a), Notwendigkeit einer Erneuerung der Heizungssysteme, Vorhandensein bzw. Planung von größeren öffentlichen und gewerblich genutzten Gebäuden, Bestehende Probleme mit Schadstoffbelastung aufgrund vieler Einzelfeuerstätten, Vorhandensein eines entsprechend hohem Biomassepotential für die Wärmeerzeugung, Fehlende Erdgasversorgung im Siedlungsgebiet. Wie bereits erwähnt, ist für die Auslegung der Wärmeverteilung die genaue Kenntnis des Wärmebedarfs im Versorgungsgebiet erforderlich. Für die Bestimmung des Wärmebedarfs muss zunächst die Gebäudetypologie der vorhandenen bzw. geplanten Gebäude im Siedlungsgebiet ermittelt werden. Hierbei ist der Gebäudetyp sowohl von der Baualtersklasse als auch von der Gebäudeart (Ein- oder Mehrfamilienhäuser, Reihenhäuser, Wohnblocks) bestimmt. In Tabelle 14 sind typische Kennzahlen der verschiedenen Gebäudetypen zusammengefasst. 36 Tabelle 14: Typische Kennzahlen der verschiedenen Gebäudetypen; /HMULV 2006/ EFH: Ein- und Zweifamilienhäuser, REH: Reiheneckhäuser, RMH: Reihenmittelhäuser, KMH: Kleine Mehrfamilienhäuser (3-7 Wohnungen), MMH: Mittlere Mehrfamilienhäuser (8-11 Wohnungen), GMH: große Mehrfamilienhäuser (>12 Wohnungen), HH: Hochhäuser mit mehr als 10 Stockwerken Mit Hilfe des ermittelten Gebäudetyps und unter Kenntnis der Anzahl der Gebäude eines Typs ist es möglich, den Heizwärmebedarf für eine Siedlung abzuschätzen. Für eine Gesamtwärmebedarfsabschätzung muss außerdem der Wärmebedarf von öffentlich und gewerblich genutzten Gebäuden sowie der Energiebedarf der Warmwasserbereitung (für Wohngebäude ca. 10 % des Heizwärmebedarfs) ermittelt werden /HMULV 2006/. Neben der Wärmedichte ist auch die Anschlussdichte wesentlich für die Wirtschaftlichkeit einer Anlage und ergibt sich aus dem Verhältnis von JahresWärmebedarf der Wärmeabnehmer und Trassenlänge. Die spezifischen Kosten der Wärmeverteilung sind von vielen Rahmenbedingungen, lokalen Verhältnissen sowie der Anschlussdichte abhängig (Abbildung 11). 37 Abbildung 11 Spezifische Investitionskosten der Wärmeverteilung in Funktion der Anschlussdichte /Good 2004/ (ermittelt aus Daten von ausgeführten Anlagen in der Schweiz) Kosten der Wärmeverteilung 3.8 Rechtliche Vorraussetzungen Für Bioenergieanlagen sind in der Regel Genehmigungs- und Erlaubnisverfahren relevant: die folgenden grundlegenden Genehmigung nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz, Genehmigung der baulichen Anlagen und der Feuerungs- und Heizungsanlage (BauGB und Landesbauordnungen), Prüfung nach dem Gesetz über die Umweltverträglichkeitsprüfung (z.B. bei naturbelassenem Holz bei Anlagen mit einer Feuerungswärmeleistung > 1 MW), Erlaubnis nach der Dampfkesselverordnung, Genehmigung nach dem Energiewirtschaftsgesetz. Im Einzelfall können für Genehmigung und Betrieb weitere Regelwerke relevant sein, wie z. B. das Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz, das Düngemittelgesetz und die Düngemittelverordnung, Deponieverordnung und Abfallablagerungsverordnung, die Altholzverordnung und die Bioabfallverordnung. Zusätzlich sind für einen wirtschaftlichen Betrieb von Stromerzeugungsanlagen das ErneuerbareEnergien-Gesetz (EEG) sowie die zugehörige Biomasseverordnung von entscheidender Bedeutung. Von besonderer Bedeutung für den Ablauf des Genehmigungsverfahrens ist die Erfordernis einer immissionsschutzrechtlichen Genehmigung (Genehmigung nach Bundes-Immissionsschutzgesetz). 38 Das „Gesetz zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen, Geräusche, Erschütterungen und ähnliche Vorgänge (Bundes-Immissionsschutzgesetz - BImSchG)“ wurde zuletzt 2002 neu gefasst und im November 2003 geändert. Zum BImSchG wurden diverse Verordnungen zur Durchführung sowie Verwaltungsvorschriften erlassen, von denen die nachfolgenden für Feuerungsanlagen von besonderer Bedeutung sind: 1. BImSchV (Verordnung über Kleinfeuerungsanlagen, /1. BImSchV 2003/): Anforderungen an Feuerungsanlagen, die nicht genehmigungspflichtig sind 4. BImSchV (Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen, /4. BImSchV 2003/): Beschreibung der Anlagen, die genehmigungspflichtig sind 9. BImSchV (Grundsätze des Genehmigungsverfahrens, /9. BImSchV 2003/): Regelungen über die Durchführung von Genehmigungsverfahren sowie Anforderungen an die Antragsunterlagen 13. BImSchV (Verordnung über Großfeuerungsanlagen, /13. BImSchV 2000/): Anforderung an Großfeuerungsanlagen 17. BImSchV (Verordnung über Verbrennung von Abfällen, /17. BImSchV 2003/): Anforderung an Feuerungsanlagen zur Verbrennung von Abfällen TA Luft (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft, /TA Luft 2002/): Festlegung von Immissionswerten für bestimmte Luftschadstoffe und von Emissionsgrenzwerten für genehmigungspflichtige Anlagen. Eine immissionsschutzrechtliche Genehmigung nach dem BImSchG ist für alle Anlagen erforderlich, die „auf Grund ihrer Beschaffenheit oder ihres Betriebes in besonderem Maße geeignet sind, schädliche Umwelteinwirkungen hervorzurufen oder in anderer Weise die Allgemeinheit oder die Nachbarschaft zu gefährden, erheblich zu benachteiligen oder erheblich zu belästigen“ (BImSchG 2003). Die Genehmigungspflicht ist im Anhang zur 4. BImSchV (Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen, (4. BImSchV 2003) konkretisiert. Die immissionsschutzrechtliche Genehmigung schließt aufgrund der so genannten „Konzentrationswirkung“ andere, die Anlage betreffende behördliche Entscheidungen ein. Das bedeutet, dass z.B. bau- und denkmalschutzrechtliche Aspekte innerhalb dieses Verfahrens geprüft werden und kein separates Verfahren erforderlich ist. 39 Abbildung 12: Übersicht über den Zusammenhang ausgewählter Verordnungen, Verwaltungsvorschriften und Technische Regeln zum BImSchG; Quelle: BMU 2003 In Abbildung 12 werden die Zusammenhänge der Regelwerke dargestellt. Auf Gesetzesebene wird z. B. die Genehmigungsbedürftigkeit geregelt, während in den nachgeordneten Verordnungen Ausführungsvorschriften festgelegt werden. So werden in der 4. BImSchV die Kriterien des Genehmigungsverfahrens und in der 9. BImSchV der Ablauf dieses Verfahrens beschrieben. In den Verwaltungsvorschriften sind die allgemein gültigen Grenzwerte enthalten und schließlich sind noch eine Reihe von technischen Regeln zu beachten. Für spezielle Brennstoffe oder Leistungsklassen sind teilweise gesonderte Vorschriften in den dafür erlassenen Verordnungen (13. und 17. BImSchV) enthalten. Ist eine Anlage nicht genehmigungspflichtig, werden die einzuhaltenden Regeln in der 1. BImSchV erläutert. Nicht im BImSchG-Verfahren eingeschlossen sind u. a. Planfeststellungen, Verfahren nach dem Energiewirtschaftsgesetz, Entscheidungen aufgrund wasserrechtlicher Vorschriften sowie Prüfungen entsprechend dem Gesetz über die Umweltverträglichkeitsprüfung. Eine Übersicht über die je nach Brennstoff und Feuerungswärmeleistung gültigen Verordnungen. Ist in Abbildung 13 Abbildung 13 und Tabelle 15 enthalten. 40 Naturbelassenes Holz Holz gestrichen, lackiert, beschichtet, Sperrholz, Spanlatten, Faserplatten 1. BImSchV sowie deren Reste ohne halogenorg. Beschichtungen und Holzschutzmittel a TA Luft 13. BImSchV Stroh oder ähnliche pflanzliche Stoffe Holz oder Holzwerkstoffe mit halogenorganischen Beschichtungen 17. BImSchV Holz oder Holzwerkstoffe mit Holzschutzmittel Feuerungswärmele istung (MW) 0,015 0,05 0,1 1 10 50 100 Einsatz nicht zulässig a unter 1 MW nur zulässig in Betrieben der holzbe- und –verarbeitenden Industrie Abbildung 13 Emissionsrechtliche Grundlagen in Abhängigkeit von Brennstoff und Feuerungswärmeleistung Für Anlagen, die nach dem BImSchG nicht genehmigungspflichtig sind, ist in vielen Fällen eine baurechtliche Prüfung (Baugenehmigung) erforderlich. Die Bestimmungen für die Errichtung von Feuerungsanlagen unterliegen den entsprechenden Vorschriften der einzelnen Bundesländer (insbesondere Landesbauordnung, Feuerungsverordnung). 41 Brennstoff O2Genehmigungs Altholz- relevante BezugsStaub wert -verfahren kategorie Vorschrift Anlagenleistung Emissionsgrenzwerte CO Ges.NOX C Vol.-% SO2 HF Dioxine/ Quecksi Cd/ HCl Furane lber Thall. mg/Nm³ ng/Nm³ andere Schwerm etalle mg/Nm³ FWL < 1 MW NWL 15 - ≤ 50 kW c NWL 50 - ≤ 150 kW NWL 150 - ≤ 500 kW NWL > 500 kW unbehandeltes Holz nicht keine 1. genehmigungs oder A I BImSchV pflichtig FWL < 2,5 MW vereinf. Verf. (§ 19 BImSchG) förml. Verf. (§ 10 BImSchG) FWL < 1 MW Holz, gestrichen, lackiert, beschichtet, NWL 50 - 100 kW Sperrholz, NWL 150 - ≤ 500 kW Spanplatten, NWL > 500 kW Faserplatten sowie FWL 1 - 50 MW deren Reste ohne FWL 1 - < 2,5 MW halogenorganische FWL 2,5 - < 5 MW Beschichtungen und FWL 5 - < 50 MW Holzschutzmittel Holz mit Holzschutzmitteln 13 150 2.000 - - - - - - - - - 150 10 250 - - - - - - - 50 250 - 800 400 30 b 200 b - - - - 150 800 500 300 - - - - - - - - - 150 10 400 - - - - - - - 50 10 200 50 1 10 0,1 0,03 0,05 0,5 1.000 500 FWL 1 - 50 MW FWL 2,5 - < 5 MW Holz mit halogenorg. Beschicht. 4.000 alle Anlagengrößen nicht genehmigungs pflichtig keine oder A I 100 TA Luft 1. BImSchV 5-7a 13 vereinf. Verf. (§ 19 BImSchG) A II förml. Verf. (§ 10 BImSchG) A III 50 20 keine 13. oder A I BImSchV A II 11 TA Luft 11 50 50 20 A IV 17. BImSchV 11 42 10 Brennstoff Anlagenleistung O2Genehmigungs Altholz- relevante BezugsStaub wert -verfahren kategorie Vorschrift Emissionsgrenzwerte CO Ges.NOX C Vol.-% nicht FWL 15 - < 100 kW d FWL 0,1 - 1 MW Stroh genehmigungs pflichtig vereinf. Verf. (§ 19 BImSchG) FWL 1 - 50 MW förml. Verf. (§ 10 BImSchG) - 1. BImSchV SO2 Dioxine/ Quecksi Cd/ HCl Furane lber Thall. HF mg/Nm³ ng/Nm³ andere Schwerm etalle mg/Nm³ 13 150 4.000 - - - - - - - - - - TA Luft 11 50 250 50 500 350 - 30 0,1 - - - - TA Luft 11 20 250 50 400 350 - 30 0,1 - - - - 13. BImSchV 5-7a 50 250 - 800 400 30 b 200 b - - - - FWL: Feuerungswärmeleistung NWL: Nennwärmeleistung a abhängig von der Art der Feuerung b bis 300 MW Feuerungswärmeleistung c unter 15 KW keine Staub- und CO-Grenzwerte d unter 15 kW Einsatz verboten Tabelle 15 Übersicht über die Vorschriften nach BImSchG und AltholzV sowie über die Emissionsgrenzwerte für Biomasse-Brennstoffe. Wird entsprechend der Novellierungen der 43 13. und BIMSchV überarbeitet 3.9. Beispielhaftes Vorgehen zur Identifikation von geeigneten Neubaugebieten in der Stadt Stuttgart Zur Standortanalyse bietet es sich an Nutzwertverfahren angelehnte Analysen anzuwenden. Für die Standortwahl von Großkraftwerken sind solche systematischen Standortuntersuchungen mit (multiattributiven) Nutzwertverfahren z.B. von Volwahsen und Friedrich vorgenommen worden (vgl. Volwahsen et al. 1979; Friedrich 1979). Hierbei können vorteilhafte Standortbedingungen separat quantifiziert und anschließend mit Hilfe von Gewichtungsfaktoren aggregiert werden. Auf dieses Weise ist es möglich zu einem Gesamturteil über einen bestimmten Standort zu kommen. Andere Studien greifen auf das sogenannte Restflächenverfahren zurück. Es gehört auch in Bezug auf erneuerbare Energien vor allem bei der Ermittlung von Windenergiepotenzialen zu den gängigen methodischen Herangehensweisen (vgl. Krewitt et al. 2002). Im Vergleich mit dem Nutzwertverfahren weist es den Nachteil auf, dass bestimmte Standorte sofort ‚eliminiert’ werden, auch wenn sie z.B. mit Ausnahme eines Faktors in allen Bereichen sehr gut abschneiden. Die Restflächenanalyse kann der Nutzwertanalyse aber auch vorgeschaltet werden. Mit ihr können Gebiete ausgeschlossen werden, die den Anforderungen nicht bzw. nur teilweise gerecht werden (vgl. IER 2001; Stäbler 1979). Beide Verfahren können theoretisch auch für die Standortanalyse von Bioenergie-Anlagen angewandt werden. Wichtigste Vorrausetzung für ein solch idealtypisches Vorgehen ist, dass hoch aufgelöste Geobasisdaten vorliegen. Sind diese vorhanden, ist eine anschließende Verschneidung und Berechnung mit Hilfe eines Geoinformationssystems relativ einfach durchzuführen. In Bezug auf die Datenbasis sind im Verlauf des Projektes allerdings vielfältige Schwierigkeiten aufgetreten, die letztendlich dazu geführt haben, von diesem idealtypischen Verfahren abzusehen und eine Analyse konkreter Neubaugebiete vorzunehmen. Für eine oben beschrieben Bearbeitung wäre es z.B. notwendig gewesen, über räumlich hoch aufgelöste Angaben des Wärmebedarfs, bestehende Wärmenetze, Alter der Konversionsanlagen, Infrastrukturanbindung und mögliche Potenzialflächen der Bioenergie für das gesamte Untersuchungsgebiet zu verfügen. Dies konnte mit zeitlich aktuellen Daten sowie flächendeckend für das gesamte Stadtgebiet (bzw. bei der Ermittlung von Potenzialen für die Region Stuttgart) nicht sichergestellt werden. Eine eigene Erhebung bzw. Berechnung hätte den Rahmen der vorliegenden Vorstudie gesprengt und wäre innerhalb der vorgegebenen Anzahl an Personenmonaten im Rahmen nicht leistbar gewesen. 44 Auf Grundlage dieser Erfahrungen haben sich die Projektteilnehmer schließlich gegen das skizzierte idealtypische Vorgehen und für eine praxisnahe Untersuchung am Beispiel des Wohnsektor entschieden. Die Grundlage für die Identifikation möglicher Untersuchungsgebiete stellt deshalb ein iterativ-prozessuales Verfahren zwischen der Stadtverwaltung der Stadt Stuttgart und dem IER dar. Zunächst wurde vom IER eine Liste mit 19 Neubaugebieten innerhalb der Gemarkung der Stadt Stuttgart erarbeitet. Diese Liste wurde vom Amt für Stadtplanung und Stadterneuerung überprüft und um 17 zusätzliche Vorschläge erweitert. Zusammengeführt umfasst dieses Grobscreening somit 36 Wohnbaugebiete, die in alphabetischer Reihenfolge im Anhang aufgeführt sind und entsprechend der aufgeführten Kriterien bewertet werden. Folgende Kriterien wurden von den Projektpartnern festgelegt: 1. Es muss ein Versorgungsfall vorliegen, bei dem die Abnahme der erzeugten Bioenergie realistischerweise ohne größere Restriktionen hergestellt werden kann. Dies impliziert, dass Gebiete, in denen bereits andere bzw. konkurrierende Versorgungssysteme bestehen oder geplant sind, nicht berücksichtigt werden (Kriterium 1a). Um möglichen Schwierigkeiten in Bezug auf notwendige Vertragsabschlüsse mit den Endkunden zu vermeiden bzw. eine günstige Auslastung der Konversionsanlage zu ermöglichen, werden im Folgenden zudem nur Versorgungsfälle im Neubausektor betrachtet (Kriterium 1b). 2. An den Standorten sollte in Bezug auf Auswahl geeigneter Grundstücke für die Konversionsanlage sowie Bau und Genehmigung von Anlage und Wärmenetz ein hohes Maß an Freiheitsgraden bestehen. In Bezug auf planungsrechtliche Vorraussetzungen bestehen zu Beginn eines Verfahrens die größten Gestaltungsmöglichkeiten. Aus diesem Grund werden von den Stuttgarter Neubaugebieten nur jene betrachtet, deren Planung- bzw. Realisierung sich noch in der Anfangsphase befindet. D.h., dass Gebiete, für die bereits ein Bebauungsplan fertig gestellt wurde oder die schon (teilweise) aufgesiedelt sind, nicht näher betrachtet werden (Kriterium 2). Zwar kann auch in diesen Wohngebieten noch eine Versorgung mit Bioenergie realisiert werden, allerdings ist dies in höherem Maße einzelfallgebunden, da insbesondere bei der Findung eines geeigneten Grundstückes für die Konversionsanlage Schwierigkeiten auftreten können. Gleichzeitig werden nur konkrete Neubauvorhaben weiterverfolgt. Gebiete, die derzeit nur den Status einer Prüffläche inne haben, werden für eine nähere Analyse nicht herangezogen. 45 3. Um die Skaleneffekte einer großen Bioenergieanlage nutzen zu können werden nur Neubaugebiete mit einer Größe über 3,5 ha einbezogen (Kriterium 3). 4. Mit der Kategorie Sonstiges werden zudem Aspekte, wie z.B. Erfordernisse des Natur-, Landschafts- oder Denkmalschutzes, besonders geringe Siedlungsdichten, Hanglagen und andere lokale Besonderheiten berücksichtigt (Kriterium 4). Nach der Bewertung verbleiben die in Tabelle 15 aufgeführten sieben Wohngebiete „Böckinger Straße“ (8), „EnBW-Hackstraße“ (11), „Güterbahnhof Bad-Cannstatt“ (15), „Hallschlag“ (16), „Killesberg“ (22), „Langenäcker-Wiesert“ (23) und „Stuttgart 21“ (35), für die in einem Anschlussprojekt eine Detailplanung (Wrmebedarfsabschätzung, Technologieauswahl, Dimensionierung und Auslegung) vorgenommen werden könnte in den folgenden Arbeitsschritten ausgewählte, marktreife Bioenergietechnologien ausgewählt, auf Grundlage einer Wärmebedarfsabschätzung dimensioniert und in Bezug auf ihre Kosten analysiert werden. Weitere drei Gebiete – „Bottroper Straße/Travertinerpark“ (9), „Europaplatz/Fasanenhof“ (12) und „Mittlere Wohlfahrt“ (26) – werden lediglich aufgrund der Gebietsgröße nicht weiter berücksichtigt. Die Gebietsgröße stellt aber kein zwingendes Kriterium im engen Sinne dar, sondern wurde gewählt, um Wohnbaugebiete ermitteln zu können, in denen Anlagen mittlerer Größe installiert werden können. Diese Gebiete können als Umsetzungsgebiete zweiter Priorität aufgefasst werden. Geplante Wohneinheiten Baustandard Gebäudetypen Fernwärmeversorgung angrenzend? Nr. Name Gebietsgröße 8 Böckinger Straße 3,7 120 k.A. k.A. Ja 11 EnBW-Hackstraße 4,2 450-650 k.A. k.A. Nein 15 Güterbahnhof Bad-Cannstatt mind. 5, max. 22 ha 400-600 k.A. k.A. Nein 16 Hallschlag k.A. ca. 400 k.A. k.A. Ja 22 Killesberg 6,2 650-800 k.A. k.A. Ja 23 LangenäckerWiesert 8,8 260 k.A. k.A. Nein 43 2.700 k.A. k.A. Ja Stuttgart 21 35 (insbesondere Rosensteinviertel „B“ und „C1“) Tabelle 15: 4. Wohngebiete Auswertung zur Detailanalyse und Schlussfolgerungen Quelle: Eigene Darstellung 46 Abgleichung der des Brennstoffbedarfs mit den freien technischen Potenzialen wie viele Holzheizkraftwerke mit welcher Anlagengröße sind in der Stadt Stuttgart umsetzbar? Priorisierung von Standortanforderungen Erfahrungen bei der Standortanalyse: Schwierigkeiten und Möglichkeiten? 47 5. Literaturverzeichnis BMU 2007: Erneuerbare Energien in Zahlen – nationale und internationale Entwicklung. Berlin: Selbstverlag /BMU 2003/ – „Nutzung von Biomasse in Kommunen – Ein Leitfaden“, Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Berlin, 2003 Bundesregierung 2002: Perspektiven für Deutschland. Berlin: Selbstverlag der Bundesregierung DLR (Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt) 2004: Ökologisch optimierter Ausbau der Nutzung erneuerbarer Energien in Deutschland. Forschungsvorhaben im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit. Stuttgart et al. 2004 EU-Kommission 2004: Der Anteil erneuerbarer Energien in der EU. Brüssel: Mitteilung der Kommission an den Rat und das europäische Parlament FDF (Forstdirektion Freiburg) 2000: Herleitung des Energieholzpotentials in Baden-Württemberg auf Forsteinrichtungsplanung. Freiburg: Selbstverlag verfügbaren Waldder Basis der /Fichtner 2000/ - Fichtner GmbH & Co. KG, Stuttgart. In FNR (Hrsg.), „Leitfaden Bioenergie, Sonderpublikation des Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten (BML) und Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR), Gülzow, 2000 FNR 2005 (Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.): Basisdaten Biogas. Gülzow: Selbstverlag Friedrich, Rainer 1979: Ein Verfahren zur ortsabhängigen Planung und seine Anwendung bei der Standortvorauswahl für thermische Kraftwerke. Dissertation an der Universität Stuttgart, Institut für Kernenergetik und Energiesysteme /Good 2004/ – „QM- Holzheizwerke Planungshandbuch“ /Hartman 2001/ - Hartmann, H.: „Energie aus Biomasse – Grundlagen, Techniken und Verfahren“, Springer, Berlin, 155-196. 2001 Hepperle, Friederich; Teuffel Frhr. v., Konstantin 2007: Nachhaltige Waldwirtschaft und Holzenergie in Deutschland und Europa. Vortrag im Rahmen des BioenergieKolloquiums der Universität Stuttgart, gehalten am 01.02.2007 Holm-Müller, Karin; Breuer, Thomas 2006: Potenzialkonzepte für Energiepflanzen. In: BBR (Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung) 2006: Bioenergie: Zukunft für ländliche Räume. In: Informationen zur Raumentwicklung. Heft 1/2: 7-13 48 /IER 2004/ - Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieumwandlung (IER), Universität Stuttgart, 2004 IER (Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung ) 2001: Standortsuche für solarthermische (Aufwind-)Kraftwerke. Stuttgart: Projektbericht im Auftrag von Schlaich, Bergermann und Partner (SBP) ITAS (Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse) 2007: Energie aus dem Grünland – eine nachhaltige Entwicklung? Rösch, C.; Raab, K.; Sharkva, J.; Stelzer, V. In: Wissenschaftliche Berichte FZKA 7333. Karlsruhe: Forschungszentrum Karlsruhe Kaltschmitt, Martin; Wiese, Andreas; Streicher, Wolfgang 2003: Erneuerbare Energien. Systemtechnik, Wirtschaftlichkeit, Umweltaspekte. Berlin, Heidelberg: Springer Verlag Kaltschmitt, Martin; Hartmann, Hans 2000: Energie aus Biomasse. Berlin: Springer Verlag Kaltschmitt, Martin 1997: Systemtechnische und energiewirtschaftliche Analyse der Nutzung erneuerbarer Energien in Deutschland. Habilitationsschrift, Stuttgart: Forschungsbericht des Instituts für Energiewirtschaft und rationelle Energieanwendung, Band 38 Krewitt, Wolfram; Nitsch, Joachim 2002: Bestimmung ökologisch Windenergiepotenziale für einen ökologisch optimierten Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland. Vortrag anlässlich der 6. Deutschen Windenergiekonferenz, Wilhelmshaven, 23.-24. Oktober 2002 LFU (Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg) 2004: Anlagen zur Aufbereitung von Altholz in Baden-Württemberg. Stand August 2003 Stuttgart: Selbstverlag Mantau, Udo 2004: Holzrohstoffbilanz Deutschland. Bestandsaufnahme 2002. Hamburg; Universität Hamburg Meinhardt, N.J. (2000): Energieholz in Baden-Württemberg. Potenziale und derzeitige Verwertung. Diplomarbeit, FH Nürtingen /Obernberger 2007/ - Obernberger I., Thek G., “Cost Assessment of Selected Decentralised CHP Applications Based on Biomass Combustion”, 15 th European Biomass Conference & Exhibition, 7- 11 May 2007, Berlin, Germany /Obernberger und Hammerschmid 2001/ - Obernberger I., Hammerschmid A., „Biomasse-Kraft-Wärme-Kopplungen auf Basis des ORC- Prozesses – EU-THERMIE – Projekt Admont (A)“, Tagungsband zur VDI- Tagung „Thermische Nutzung von fester Biomasse“, Mai 2001, Salzburg 49 Regierungspräsidien Freiburg 2007: Einschlagsdaten in Baden-Württemberg von 2000-2007. Regierungspräsidium Tübingen 2007: Waldflächen in BadenWürttemberg. Unveröffentlichte Statistik der Abteilung 8, Forstdirektion Regierungspräsidium Tübingen 2007: Waldflächen Unveröffentlichte Statistik der Abteilung 8, Forstdirektion in Baden-Württemberg. /Schmitt 2003/ – „Ganzheitliche Betrachtung der energetischen Holznutzung in Luxemburg“ B. Schmitt, P. Jung, November 2003 /Spliethoff 2000/ - Spliethoff H, „Verbrennung fester Brennstoffe zur Strom- und Wärmeerzeugung. Fortschritt Bericht VDI, Reihe 6, Nr. 443, 2000 Stäbler, A 1979: Standortanforderungen aus der Sicht der Elektrizitätsversorgung. In: Ministerium für Wirtschaft, Mittelstand und Verkehr Baden-Württemberg 1979: Symposium Kraftwerkstandorte. Stuttgart: Selbstverlag Stadt Stuttgart 2007 Klär- und Deponiegasanfall und Hackschnitzelbedarf städtischer Heizwerke. Persönliche Mitteilung des Amt für Umweltschutz STALA (Statistisches Landesamt Baden-Württemberg) Regionaldatenbank, Stand 31.12.2004 2007: Struktur- und STALA (Statistisches Landesamt Baden-Württemberg) 2006 Ernte der Hauptfeldfrüchte in Baden-Württemberg. In: Statistische Berichte BadenWürttemberg. Stuttgart: Selbstverlag STALA (Statistisches Landesamt Baden-Württemberg) 2004: Agrarstrukturerhebung in Baden-Württemberg. Daten-CD. Stuttgart: Selbstverlag Taumann 2003: Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen und Finanzierungsformen für Biogasanlagen sowie Potenzialanalyse für Biogas aus Biomasse in der Region Stuttgart. Kempten: Fachhochschule Volwahsen, Andreas; Heide, Rudolf; Eberhard, Jost; Stolarz Holger; Winken, Renate 1979: Kraftwerksstandorte aus der Sicht der Raumordnung. Schriftenreihe „Raumordnung“ des Bundesministeriums für Raumordnung, Bauwesen und Städtebau Nr. 06.036, Bonn 1979 VRS 2000 (Verband Region Stuttgart): Stand und Perspektiven erneuerbarer Energien in der Region Stuttgart. Erstellt von IER (Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung); IWS (Institut für Wasserbau); DWD (Deutscher Wetterdienst). Stuttgart: Selbstverlag Wolff, Folke 2005: Biomasse in Baden-Württemberg – ein Beitrag zur wirtschaftlichen Nutzung der Ressource Holz als Energieträger. Dissertation. Karlsruhe: Universitätsverlag 50 Anhang 51 Nr. Name Stadtbezirk bestehendes Versorgungskonzept Bestand/ Neubau Planungs-/ Entwicklungsstand Gebietsgröße <3,5 ha Sonstiges 1a 1b 2 3 4 Detailanalyse Beschreibung 1 Am Rohrer Weg Möhringen - N X - X Nein Die Fläche wurde aus dem FNP wieder herausgenommen und anstelle der Wohnnutzung ein Landschaftsschutzgebiet dargestellt. 2 Am Römerkastell Bad Cannstatt - N X - - Nein Das Gebiet ist schon bebaut und es stehen keine zusätzlichen Entwicklungsflächen zur Verfügung. 3 Aulendorfer Straße Birkach - B - X - Nein 4 Äußere Nürnberger Straße Bad Cannstatt - N X - X Nein 5 Bernsteinstrasse Sillenbuch - N X X - Nein Politisch derzeit nicht umsetzbar. 6 Bettfedernfabrik Bad Cannstatt X N o X - Nein Voraussichtlich wird ein alternatives Versorgungskonzept verfolgt (Nutzung von Abwasserwärme), zudem handelt es sich um ein kleines Gebiet. 7 Birkacher Feld Birkach - N X - - Nein Die Fläche ist nicht im aktuellen FNP 2010 enthalten und derzeit nicht durchsetzbar. 8 Böckinger Straße Zuffenhausen - N - - - Ja 9 Bottroper Straße / Travertinerpark Bad Cannstatt - N - X - Nein X = Ausschlusskriterium erfüllt - = Ausschlusskriterium nicht erfüllt Planungsverfahren wird neu begonnen und mit der SWSG steht ein gesprächsbereiter Entwickler bereit. Allerdings handelt es sich um ein ziemliches kleines Wohngebiet. Die zukünftige Nutzung ist nicht absehbar, die Fläche hat den Status einer "Prüffläche". Die bisherigen Überlegungen sahen eine relative geringe Siedlungsdichte vor. Beschluss zur Aufstellung eines B-Plans im Mai 2007 gefasst. Das Wohngebiet liegt innerhalb des Versorgungsbereichs der Stuttgarter Fernwärme bzw. grenzt daran an: ob eine Integration technisch machbar ist, muss überprüft werden. Sehr kleines Wohngebiet, das möglichwerweise zusammen mit dem Gebiet Hallschlag (16) versorgt werden könnte. Das Wohngebiet liegt innerhalb des Versorgungsbereichs der Stuttgarter Fernwärme bzw. grenzt daran an: ob eine Integration technisch machbar ist, muss überprüft werden. B = Bestandsgebiet (Ausschlusskriterium erfüllt) N = Neubaugebiet (Ausschlusskriterium nicht erfüllt) Tabelle 5: Bewertung der Neubaugebiete Quelle: Eigene Darstellung auf Grundlage der Angaben des Amtes für Stadtplanung und Stadterneuerung der Stadt Stuttgart 52 Nr. Name 10 ehemalige Klinik Feuerbach 11 EnBW Hackstraße 12 Europaplatz/Fasanenhof 13 Frauenklinik (Obere Straße/ Karl-Schurz-Str.) 14 Mönchfeldstr. 15 Stadtbezirk bestehendes Versorgungskonzept Bestand/ Neubau Planungs-/ Entwicklungsstand Gebietsgröße <3,5 ha Sonstiges 1a 1b 2 3 4 Detailanalyse Beschreibung Für dieses Gebiet wurde ein städtebaulicher Wettbewerb durchgeführt, den das Siedlungswerk gewonnen hat. Maßgeblicher Bestandteil war das Versorgungskonzept mit Nahwärme sowie Holzpelletes oder Holzhackschnitzeln, es besteht also schon ein alternatives Versorgungskonzept. Zudem ist Gebiet ist relativ klein. Es liegen keine Information darüber vor, ob bei der EnBW ein Interesse für einer Bioenergieanlage besteht. Feuerbach X N - X - Nein Stuttgart-Ost - N - - - Ja Möhringen - N - X - Nein Das Gebiet fällt mit 2,1 ha unter die definierte Midestgröße. S-Ost - N X X - Nein Mit dem Bau des zweiten Bauabschnitts wird gerade begonnen, Änderungen sind also kaum mehr möglich. Mühlhausen - N X X - Nein Güterbahnhof BadCannstatt Bad Cannstatt - N - - - Ja 16 Hallschlag Bad Cannstatt - B+N - - - Ja 17 Hoffeld-West Degerloch - N X - X Nein 18 Hohlgrabenäcker Zuffenhausen - N X - - Nein 53 Dieses Gebiet hat den Status einer "Prüffläche", die zukünftige Nutzung ist also ungeklärt bzw. kommt erst langfristig in betracht. Zudem beträgt die Gebietsgröße nur 2ha. Hier soll ein ökologischer Wohnungsbau mit 800-900 Wohneinheiten realisiert werden. Wird zusammen mit einem EU-Projekt durchgeführt. Das Wohngebiet liegt innerhalb des Versorgungsbereichs der Stuttgarter Fernwärme bzw. grenzt daran an: ob eine Integration technisch machbar ist, muss überprüft werden. Pilotprojekt, bei dem Neubau und Nachverdichtungen von insgesamt 400 WE in geplant sind. Die SWSG als Planungsträger ist gegenüber innovativen Versorgungskonzepten grundsätzlich aufgeschlossen. Dieses Gebiet ist eine "Prüffläche", die frühestens langfristig einer baulichen Nutzung zugeführt wird. Es befindet sich in der Nähe eines LSG und zudem besteht hier eine Bürgerinitiative. Entwicklungsstadium sehr weit fortgeschritten: Bebauungsplan hat Rechtskraft und Umlegungsverfahren ist abgeschlossen. Nr. Name Stadtbezirk bestehendes Versorgungs -konzept Bestand/ Neubau Planungs-/ Entwicklungsstand Gebietsgröße <3,5 ha Sonstiges 1a 1b 2 3 4 Detailanalyse Beschreibung 19 Honigwiesen, Katzbach./Büsnauerstraße Vaihingen - N X - X Nein Entwicklungsstadium ist relativ weit fortgeschritten, zudem handelt es sich mit 2,1ha um ein sehr kleines Entwicklungsgebiet. Weitere Entwicklungspotenziale kommen erst langfristig in Frage. Das Wohngebiet liegt innerhalb des Versorgungsbereichs der Stuttgarter Fernwärme bzw. grenzt daran an: ob eine Integration technisch machbar ist, muss überprüft werden. 20 Im Frauenholz/Köstlinstr. Weilimdorf - N X - X Nein Entwicklungsstadium zu weit fortgeschritten: schon aufgesiedelt, u.A. bestehen auch Passivhäuser. 21 Im Köpfert/Schießhausäcker Plieningen - N X X - Nein B-Plan seit 3/2006 in Kraft, sehr kleines Wohngebiet. Stuttgart-Nord - N k.A. - - Ja B-Plan fast schon im Vortrag. Das Wohngebiet liegt innerhalb des Versorgungsbereichs der Stuttgarter Fernwärme bzw. grenzt daran an: ob eine Integration technisch machbar ist, muss überprüft werden. Stammheim - N - - - Ja Städtebaulicher Wettbewerb wurde 2004 durchgeführt S-Süd - N X X X Nein Planung und Genehmigung sind abgeschlossen mit baldigem Baubeginn ist zu rechnen. Änderung kaum mehr möglich, zudem ist das Gebiet sehr klein (50 WE) und befindet sich in einer Hanglage. Feuerbach - N X - - Nein B-Plan ist bereits aufgestellt. Allerdings bestehen mit der SWSG sehr offene Gesprächspartner. Mühlhausen - N - X - Nein Mit 1,7 ha ein sehr kleines Wohngebiet. Neoplan/Seepark (Wohnpark Probstsee) Möhringen - N X - - Nein Relativ weit fortgeschrittenes Planungsstadium. Pfeningäcker/ Paprikastraße Sillenbuch - B - - X Nein Teilabriss und Bestandserneuerung. Mit Siedlungswerk bestünde allerdings ein Partner, der auch innovative Konzepte umsetzt. 22 Killesberg 23 Langenäcker-Wiesert (Teil von StammheimOst) 24 Lehenstr./Mühlrain 25 Maybachstr./Rolandstr. 26 Mittlere Wohlfahrt 27 28 54 Nr. Name Stadtbezirk Nr. Name Stadtbezirk 29 Poststr./Am Mühlkanal (ehem. Familie Baur) 30 Rappenäcker/ Kremmlerstr. 31 Schafhaus bestehendes Versorgungs -konzept bestehendes Versorgungs -konzept Bestand/ Neubau Bestand/ Neubau Planungs-/ Entwicklungsstand Planungs-/ Entwicklungsstand Gebietsgröße <3,5 ha Sonstiges Detailanalyse Beschreibung Gebietsgrö ße <3,5 ha Sonstiges Detailanalyse Beschreibung Befindet sich in einem weit fortgeschrittenen Entwicklungsstadium, Bauantrag wurde bereits genehmigt, insofern sind Änderung kaum mehr möglich. Das Gebiet verfügt nur über 1,75ha. Befindet sich im Status einer "Prüffläche" wird also erst langfristig überplant. Zudem ist das Gebiet sehr klein (maximal 35 WE bzw. 1,2 ha) - N X X - Nein Möhringen - N X X - Nein Mühlhausen X N - - - Nein Vermutlich wird ein anderes Versorgungskonzept umgesetzt (Nutzung Klärschlamm, Pellets) S-Ost 32 Schießhausäcker Plieningen - N X X - Nein Das Planungsstadium ist relativ weit fortgeschritten, der Bebauungsplan ist seit 2006 in Kraft, zudem handelt es sich um ein sehr kleines Baugebiet. 33 Solferino-/Kreisauer Weg Möhringen - N X - - Nein Entwicklungsstadium zu weit fortgeschritten, das Gebiet wird bereits bebaut. 34 Stammheim-Ost Stammheim - N X - - Nein Bebauungsplan für ein Teilgebiet besteht bereits, zusätzliche Erweiterung zurzeit nicht vorgesehen. 35 Stuttgart 21 36 Wasserwerk Berg S-Mitte - N - - - Ja S-Ost - N X X X Nein 55 Speziell für das Rosensteinviertel soll ein Energiekonzept erarbeitet werden. Das Wohngebiet liegt innerhalb des Versorgungsbereichs der Stuttgarter Fernwärme bzw. grenzt daran an: ob eine Integration technisch machbar ist, muss überprüft werden. Unterliegt dem Denkmalschutz, ist relativ klein (1,5ha) und wird zudem kurz- bis mittelfristig nicht beplant/realisiert.
