Bio2Watt in Bronkhorstspruit: Biogasanlage für Mist aus einem Feedlot, die das BMW-Werk versorgt

Die Biogasanlage Bio2Watt in Bronkhorstspruit bei Pretoria wird als die erste kommerzielle Anlage in Südafrika beschrieben, die Rindermist im Maßstab mehrerer Megawatt zu Strom verarbeitet. Der erste Strom floss am 10. Oktober 2015 aus ihr an das BMW-Werk in Rosslyn. Einige Jahre nach der Inbetriebnahme ist sie eine nützliche Fallstudie: Sie zeigt, wie eine kleine, unabhängige Biogasanlage in einem Land funktionieren kann, in dem der Energiemarkt seit Jahrzehnten von einem dominierenden Betreiber gesteuert wird.

Anlagenparameter

Die Biogasanlage steht neben dem Rindermastbetrieb (Feedlot) Beefcor bei Bronkhorstspruit östlich von Pretoria. Engineering News (2015) beschrieb, dass der wichtigste Rohstoff der Mist aus dem Betrieb ist, auf dem ca. 20.000 Rinder und 12.000 Schafe gehalten werden. Die Anlage besteht aus zwei parallelen Linien, jeweils mit Haupt- und Nachfermenter, und die Verweilzeit beträgt 35 Tage; das Biogas enthält laut Planung 55–65% Methan. Die Leistung wurde mit 4,4 MW (Meldungen vor der Inbetriebnahme) und 4,6 MW (Juli 2016) angegeben. Das Projekt wurde im „Turnkey“-Modell von der Firma Bosch Projects realisiert, die die ausschließliche Lizenz für die dänische Technologie ComBigaS besitzt, und deren Schwestergesellschaft Bosch Munitech erhielt einen fünfjährigen Betriebsvertrag. Im Juli 2016 war bereits Anaergia Africa für den täglichen Betrieb zuständig.

Mist aus einem Feedlot ist für eine Biogasanlage ein stabiler und mengenmäßig vorhersehbarer Rohstoff, da sich die Tiere das ganze Jahr über an einem Ort aufhalten. Er hat jedoch ein verhältnismäßig niedriges Methanpotenzial pro Tonne Frischmasse, weshalb die Ergänzung mit Abfällen höherer Ausbeute ein typischer Weg zur Stabilisierung der Produktion ist. Die allgemeinen Grundsätze für die Zusammenstellung eines solchen Mixes beschreiben wir im Beitrag Kofermentation: Planung des Substratmixes einer Biogasanlage.

Geschäftsmodell: Strom für einen bestimmten Abnehmer

Das interessanteste Element des Projekts ist der Abnahmevertrag. Die Energie geht an einen bestimmten industriellen Abnehmer, BMW Rosslyn, im Rahmen eines 10-jährigen Vertrags über erneuerbare Energie (PPA); der erste Strom wurde am 10. Oktober 2015 geliefert. BMW teilte mit, dass die erneuerbare Energie aus der Biogasanlage 25–30% des Bedarfs des Werks decken soll. Laut Engineering News erklärte sich BMW bereit, einen Aufpreis für saubere Energie zu zahlen, im Gegenzug für einen vorhersehbaren Preispfad, und das Projekt erhielt von der Stadt Tshwane eine Lizenz für die Durchleitung der Energie über das städtische Netz („Wheeling“) zum Werk.

Der Weg bis dahin war kostspielig: Engineering News beschrieb, dass sich die Rechtskosten auf ca. 8 Mio. Rand beliefen, gegenüber den veranschlagten 2 Mio., und die Rechtsdokumentation über 1500 Seiten umfasste. Unter den Projektpartnern wurden u. a. BMW, die Stadt Tshwane, Beefcor, IDC und Norfund genannt. Das ist eine wichtige Lehre für Investoren in anderen Ländern: Die Biogaserzeugung selbst ist mitunter leichter als die Erlangung von Genehmigungen und Durchleitungsbedingungen.

Was daraus folgt

1. Mist aus großen Betrieben ist eine reale Rohstoffbasis, doch die Wirtschaftlichkeit hängt von der Ergänzung durch Substrate mit höherer Ausbeute sowie von der Lösung der Gärrestverwertung ab.
2. Ein direkter Vertrag mit einem industriellen Abnehmer kann ein Fördersystem ersetzen, wenn der Abnehmer eigene Klimaziele hat.
3. Das Betriebsmanagement ist wichtig: Der Betreiberwechsel im Jahr 2016 zeigt, dass in den ersten Betriebsjahren der Anlage die betriebliche Kompetenz entscheidend ist und nicht nur die Technologie selbst.
4. Eine Größenordnung von 4–5 MW ähnelt größeren landwirtschaftlichen Biogasanlagen in Europa, sodass ein Erfahrungstransfer (auch aus Polen) möglich ist.

Für polnische Mistanlagenbetreiber ist besonders der Vergleich des Abrechnungsmodells interessant: In Polen ergeben sich die Erlöse hauptsächlich aus EE-Auktionen und dem Fördersystem, in Südafrika aus einem bilateralen Vertrag. Beide erfordern jedoch eine stabile Substratlieferung und einen reibungslosen Betrieb.

Gärrest und Schließung des Nährstoffkreislaufs

Eine Biogasanlage für Mist hat noch ein weiteres, oft unterschätztes Produkt: den Gärrest, der Stickstoff und Phosphor aus dem Mist enthält. Engineering News (2015) berichtete, dass die feste und die flüssige Fraktion des Gärrests als Dünger verkauft werden sollen. Unter Feedlot-Bedingungen, wo der Mist an einem Ort anfällt und die Felder weit entfernt liegen, ist die Logistik des Gärrests ein erheblicher Kostenfaktor. Eine Lösung ist mitunter die Separation in eine feste Fraktion, die sich günstiger weiter transportieren lässt, und eine flüssige, die näher ausgebracht wird. Diese Fragen behandeln wir im Beitrag Gärrestseparation: Technologien, Fraktionen, Bilanz.

Risiken solcher Projekte

• Abhängigkeit von einem einzigen Substratlieferanten: Der Feedlot kann den Bestand verkleinern oder die Haltungstechnologie ändern.
• Abhängigkeit von einem einzigen Energieabnehmer: Ein 10-Jahres-Vertrag sichert die Einnahmen, doch eine Änderung des Bedarfs des Werks wirkt sich auf die Wirtschaftlichkeit aus.
• Anschluss und Durchleitung: Die Durchleitung von Energie zum Abnehmer über das städtische Netz erfordert die Zustimmung von dessen Betreiber, und eine neue Leitung (hier 13 km bis zum Umspannwerk von Eskom) verursacht zusätzliche Kosten.

Warum man sie kennen sollte

Die beschriebene Anlage bleibt eines der wenigen gut dokumentierten Beispiele einer kommerziellen Biogasanlage auf Basis tierischer Ausscheidungen im südlichen Afrika. Sie liefert einen Bezugspunkt für die Bewertung weiterer Projekte: Größenordnung, Vertragsstrukturen und Anforderungen an den Betreiber. Bei internationalen Vergleichen sind jedoch die Unterschiede bei den Vorschriften zum Gärrest, zu Netzanschlüssen und zu Energiegebühren zu beachten.