A plant‐specific model approach to assess effects of repowering measures on existing biogas plants: the case of Baden‐Wuerttemberg

Up to the latest versions of the German renewable energy act (EEG), there had been a constant growth of new biogas plants (BGPs). After reaching a stagnation in the last years, today the focus has shifted to improving the existing BGPs. Assuming that most plants have not reached the technical end of life, the question arises on how an operation can be realized beyond the initial EEG support period of 20 years. In addition, new legal and economic conditions require the implementation of adjustments, that is, “repowering measures.” Based on a method review, a plant‐specific model approach is presented to assess repowering measures for a wide range of BGPs differing in capacity, substrate mixture and agricultural structures. The techno‐economic model includes different performance indicators like levelized cost of electricity (LCOE) and temporal aspects like technical progress. Using a data set for BGPs in the state of Baden‐Wuerttemberg (Germany), results are illustrated for the different model modules and three repowering scenarios of an extended operation period of ten years. The scenarios regard different options to meet the requirements of the current EEG, namely the flexibilization and restrictions on energy crops, in comparison with a reference case. While in repowering scenarios, the number of plants decreases between 54% and 69% and the overall power capacity changes between -48% and 13% until 2035. The results further show a reduction potential in the specific area demand and GHG emission up to 12% and 24%, respectively. Technical progress, additional revenues and capacity premiums are shown to be an important factor for efficient substrate utilization, low LCOE and thereby the enabling of an extended operation period. The scenario results indicate that the agricultural areas for energy crop cultivation and the amount of manure used in BGPs will be reduced considerably, inducing new chances and challenges in the future

CNG und LNG aus biogenen Reststoffen – ein Konzept zur ressourcenschonenden Kraftstoffproduktion

Es wurde ein Verfahren entwickelt, das die Umwandlung von Reststoffen zu methanbasierten Kraftstoffen unter höchstmöglichem Erhalt des biogenen Kohlenstoffs mithilfe von elektrischer Energie aus erneuerbaren Quellen ermöglicht. Waldrestholz, Stroh und Klärschlamm wurden als besonders relevante Einsatzstoffe identifiziert. Durch die hochintegrierte Kopplung von Vergasung, Hochtemperaturelektrolyse und Methanisierung wird der biogene Kohlenstoff aus den Edukten nahezu vollständig in das Produkt Methan überführt. Die Gestehungskosten sind dabei mit denen gegenwärtig eingesetzter Technologien vergleichbar und liegen bei Großanlagen im Bereich üblicher Werte der Biomethanerzeugung

Energy balance and outlook of wood use in Baden-Württemberg

Für Baden-Württemberg mit rund 14.000 km² Wald auf etwa 39 % der Landesfläche kann die energetische Nutzung von Holz aus ökologischen, ökonomischen und strukturellen Gründen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung einer nachhaltigen Forst- und Energiewirtschaft spielen. Die Analyse der Potentiale, die für die Holzenergienutzung in Baden-Württemberg zur Verfügung stehen, hat ergeben, dass ausreichende Mengen des Rohstoffes Holz zur Verfügung stehen. Die Gesamtmenge an Waldholz hat sich nach den Ergebnissen der Waldinventur 2002 trotz verstärkter Nutzung und Sturmkalamitäten sogar weiter vergrößert. Die Berechnungen der vorliegenden Untersuchung haben darüber hinaus deutlich gemacht, dass die Menge an frei verfügbarem Holz in Baden-Württemberg derzeit nicht limitierend ist, um z.B. den Anteil der Holzenergie am Ausbauziel der Verdoppelung des Anteils Erneuerbarer Energien am Primärenergiebedarf in Baden-Württemberg sicherzustellen

Land substitution effects of biofuel side products and implications on the land area requirement for EU 2020 biofuel targets

The provision of biofuels today is based on energy crops rather than residual biomass, which results in the requirement of agricultural land area. The side products may serve as animal feed and thus prevent cultivation of other feedstock and the use of corresponding land area. These effects of biofuel provision have to be taken into account for a comprising assessment of land area requirement for biofuel provision. Between 18.5 and 21.1 Mio. hectares (ha) of land area is needed to meet the EU 2020 biofuel target depending on the biofuel portfolio when substitution effects are neglected. The utilization of the bioethanol side products distiller's dried grain and solubles (DDGS) and pressed beet slices may save up to 0.7 Mio. ha of maize cultivation area in the EU. The substitution effect due to the utilization of biodiesel side products (oil cakes of rape, palm and soy) as animal feed may account for up to 7.1 Mio. ha of soy cultivation area in Brazil. The results show that the substitution of land area due to use of side products might ease the pressures on land area requirement considerably and should therefore not be neglected in assessing the impacts of biofuel provision worldwide.Land area use Substitution effects Oil cake (meal)

A confusion of tongues or the art of aggregating indicators--Reflections on four projective methodologies on sustainability measurement

To achieve consensus on the broad term sustainability abstractness is required. In turn, to take sustainability as an action guiding mandate for implementation it needs to be concrete. The paper seeks to bridge the gap from theory of sustainability to practical application by implementing four different methods, i.e. social cost analysis, ecological footprint analysis, exergy approach and multi criteria decision analysis (MCDA). These methods will be exemplarily applied for sustainability analysis of household heating technologies focusing on wood pellet boilers, wood chip fired district heating stations and natural gas fired condensing boilers. Based on the integrated assessment of exemplary heat supply technologies a critical outlook on the four projective approaches is given.Sustainability measurement Indicators Integration Aggregation Projection

CNG und LNG aus biogenen Reststoffen – ein Konzept zur ressourcenschonenden Kraftstoffproduktion

Es wurde ein Verfahren entwickelt, das die Umwandlung von Reststoffen zu methanbasierten Kraftstoffen unter höchstmöglichem Erhalt des biogenen Kohlenstoffs mithilfe von elektrischer Energie aus erneuerbaren Quellen ermöglicht. Waldrestholz, Stroh und Klärschlamm wurden als besonders relevante Einsatzstoffe identifiziert. Durch die hochintegrierte Kopplung von Vergasung, Hochtemperaturelektrolyse und Methanisierung wird der biogene Kohlenstoff aus den Edukten nahezu vollständig in das Produkt Methan überführt. Die Gestehungskosten sind dabei mit denen gegenwärtig eingesetzter Technologien vergleichbar und liegen bei Großanlagen im Bereich üblicher Werte der Biomethanerzeugung