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Errichtung eines mit Altholz befeuerten Biomasse-Heizkraftwerks mit optimierter Wärmenutzung

Das Unternehmen wird in Dresden-Niedersedlitz ein mit Altholz befeuertes Biomasse-Heizkraftwerk errichten. Stündlich werden dort etwa 6 Tonnen Altholz aus dem städtischen Altholzaufkommen, den Altholzfraktionen des Sperrmüllaufkommens und dem örtlichen Bauabbruchholzes eingesetzt werden. Die Anlage ist so konzipiert, dass sie auf den Altholzanfall der Stadt Dresden zugeschnitten ist. Unnötige Transporte über größere Strecken unterbleiben. Die Energieerzeugung erfolgt in Kraft-Wärme-Kopplung. Der erzeugte Strom soll auf Basis des Erneuerbare-Energien-Gesetz ins Stromnetz des örtlichen Netzbetreibers eingespeist werden. Fernwärme wird für ein Industrie- und Gewerbegebiet und für das Stadtgebiet von Heidenau ausgekoppelt. Der Modellcharakter der Anlage besteht darin, dass die Errichtung des Biomasseheizkraftwerks und die Sanierung des bestehenden (Alt-)Wärmenetzes ein energetisches Gesamtkonzept darstellen. Dadurch soll der spezifische Energiebedarf für die Wärmebereitstellung um 35 Prozent gesenkt werden. Kraft-Wärme-Kopplung spielt bisher bei Altholzanlagen vergleichbarer Größenordnung außerhalb der Holzwerkstoffindustrie i.d.R. eine untergeordnete oder gar keine Rolle. Mit dem Vorhaben soll erstmals in Deutschland in einem Altholzheizkraftwerk eine Rostfeuerung mit einem Horizontalkessel errichtet werden. Die vorgesehene Bauart verspricht deutlich höhere Verfügbarkeit als bei herkömmlichen Anlagen mit vertikal aufgesetztem Kessel und höhere Nutzungsgrade. Eine ebenfalls erstmals für Holzfeuerung eingesetzte spezielle Bauart der Rostfeuerungstechnik ermöglicht es, Holzstücke mit einer Kantenlänge von bis zu 500 mm zu verwenden. Dies reduziert den energetischen Aufwand für die Zerkleinerung des eingesetzten Holzes sowie die Staub- und Lärmbelastung. Mittels aufwendiger Simulationsrechnungen konnten Feuerraumgeometrie sowie Luftdüsenanordnung optimiert und dadurch die Entstehung von Stickoxiden und Kohlenmonoxid reduziert werden. Durch die Nutzung von jährlich 47.000 Tonnen Altholz können 32.000 Tonnen CO2-Emissionen pro Jahr vermieden werden. Daher trägt das Vorhaben insbesondere zur Erreichung des im nationalen Klimaschutzprogramm der Bundesregierung formulierten CO2-Minderungsziels und des dort festgeschriebenen Verdopplungsziels für den Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung und am Energiemix bis 2010 bei. Darüber hinaus kann ein ansonsten anfallender Frischwasserbedarf von etwa 250.000 m3 und ein Abwasseranfall von etwa 150.000 m3 durch ein Luftkühlerkonzept eingespart werden. Der erforderliche Strombedarf wird durch die eingesetzte Technik minimal gehalten.

Beurteilung und kritische Wuerdigung der 'Untersuchung der Ersatz- und Standortmoeglichkeiten einer thermischen Abfallnutzung fuer das Gebiet der Stadt Moenchengladbach und des Kreises Viersen' des Bueros Dr. Born-Dr. Ermel GmbH

Das Oeko-Institut ueberpruefte im Auftrag der Kreistagsfraktion der GRUENEN in Viersen ein Gutachten ueber die 'Einsatz- und Standortmoeglichkeiten einer Muellverbrennungsanlage fuer das Gebiet der Stadt Moenchengladbach und des Kreises Viersen'. Die wichtigsten Ergebnisse dieser Ueberpruefung waren: Der Anteil an Hausmuell, der einer endgueltigen Beteiligung zugefuehrt werden muss, ist wesentlich geringer, als in dem Gutachten angenommen wird. Die konventionelle Rostfeuerung wurde durch methodisch fehlerhafte Wertung zu vorteilhaft dargestellt. Die Emissionen der vorgeschlagenen Anlage wurden aufgrund nicht korrekten Vergleichs mit Kohlekraftwerken bagatellisiert. Es wird vorgeschlagen, ein neues mengen- und schadstoffbezogenes Gutachten zu verlangen

Mechanische und thermische Konditionierung von Rostaschen

Modellierung und Entwicklung der Dekarbonisierung einer Abfallverbrennungsanlage durch Rauchgasaufbereitung mit CO2-Bereitstellung

Modellierung und Entwicklung der Dekarbonisierung einer Abfallverbrennungsanlage durch Rauchgasaufbereitung mit CO2-Bereitstellung, Teilvorhaben: Experimentelle Entwicklung des Verbundes Verbrennung - Gasreinigung - Gasaufbereitung

Erfassung und Bewertung von Analysedaten zu Aschen und Schlacken aus Abfallverbrennungsanlagen

Im Rahmen des Vorhabens sollen die verfügbaren Daten (z. B. chemische Zusammensetzung) über Aschen und Schlacken aus Abfallverbrennungsanlagen von den zuständigen Behörden der Länder und den Anlagenbetreibern in Deutschland abgefragt werden. Dazu können auch vorhandene Studien und eigene Untersuchungen des Auftragnehmers herangezogen und ausgewertet werden und dies insgesamt in eine vergleichende Betrachtung eingebunden werden.Anschließend soll in einer ersten Bewertung die Einflüsse verschiedener Parameter, z. B. unterschiedliche Arten der Probenahme, Zeitpunkt der Probenahme (in Abhängigkeit von der Jahreszeit; Rohasche/-schlacke oder abgelagerte Asche), Art der Anlage (Drehrohrofen, Rostfeuerung, Wirbelschichtfeuerung etc.) auf die Analysenergebnisse untersucht werden. Weiterhin ist die Vergleichbarkeit der Daten hinsichtlich der o.g. Parameter zu beurteilen. Auch der Frage einer möglichen Clusterbildung (z. B. regional, zeitlich) soll nachgegangen werden. Aufgrund dieser Ergebnisse sollen dann ggf. ergänzend Untersuchungen durchgeführt werden, um fehlende Daten für eine umfassende Bewertung zu ergänzen. Der Untersuchungsrahmen ist im Detail zwischen dem Auftragnehmer und dem UBA abzustimmen. Grundsätzlich sollte der Betrachtungshorizont alle Abfallverbrennungsanlagen abdecken. Ein zentraler Punkt ist dabei der Nachweis der Zusammensetzung insbesondere der fest gebundenen Metalle (z. B. in Spinellen), um daraus abzuleiten, wie sich diese bei Alterung und Wasserzutritt verhalten können. Die eingehendere Untersuchung über die Höhe des pH-Wertes zur Bestimmung der löslichen Metalle sowie die Betrachtung der Wahl des Extraktionsmittels soll dabei Teil des Vorhabens sein. Untersuchung verschiedener Mahlverfahren, um die gediegenen Metalle und Legierungen (die man vor der Gefährlichkeitsbestimmung abziehen darf) möglichst zuverlässig und vollständig zu separieren. Auswertung der gediegenen Metalle und Legierungen sowie die gebundenen Metalle mittels Metallographie.

Emissionsarme kleinskalige Wirbelschichtfeuerungen zur Verbrennung von biogenen Reststoffen, Teilvorhaben 2: Charakterisierung des lastabhängigen Emissionsverhaltens für verschiedene Brennstoffe und Anforderungen an die Abgasnachbehandlung

Die hohe Nachfrage nach Feuerungen zur Nutzung von bisher ungenutzten Reststoffen erfordert die Entwicklung von innovativen und gleichzeitig emissionsarmen Lösungen, um den teils speziellen Eigenschaften dieser Brennstofffraktionen zu begegnen. Im Leistungsbereich bis 250 kW sind kaum brennstoffflexible Feuerungssysteme vorhanden, welche sich zudem leicht auf neue Brennstofffraktionen adaptieren lassen. Gerade im Bereich der Biomasseverbrennung begegnet man dabei stets Problemen, die sich aus deren teils hohen Aschegehalten sowie -zusammensetzungen ergeben. Konventionelle Rostfeuerungen haben aufgrund ihrer Verbrennungsbedingungen und den höheren Spitzentemperaturen vermehrt mit Anbackungen und Verschlackungen zu kämpfen. In der Vergangenheit stellten Wirbelschichtfeuerungen bisher nur im größeren Leistungsbereich eine Alternative dar, da deren typische Bauform auch bei der Skalierung für kleinere Feuerungsleistungen noch einen hohen Aufwand an die Peripherie stellt. Aus diesem Grund wurden derartige Konzepte stets als unwirtschaftlich betrachtet. Das Ziel des vorgeschlagenen Projekts ist es, kleinskalige und flexible Wirbelschichtfeuerungen für die Verbrennung von landwirtschaftlichen Reststoffen bezüglich dem Emissionsverhalten weiterzuentwickeln, im Labormaßstab zu erproben, sowie wirtschaftliche Einsatzszenarien zu identifizieren und mit dem zu entwickelnden Anlagenkonzept zu adressieren.

Emissionsarme kleinskalige Wirbelschichtfeuerungen zur Verbrennung von biogenen Reststoffen, Teilvorhaben 1: Verfahrenstechnische Optimierung des Emissionsverhaltens und wirtschaftliche Evaluierung kleinskaliger Wirbelschichtfeuerungen

Das Ziel des vorgeschlagenen Projekts ist es, kleinskalige und flexible Wirbelschichtfeuerungen für die Verbrennung von landwirtschaftlichen Reststoffen bezüglich dem Emissionsverhalten weiterzuentwickeln, im Labormaßstab zu erproben, sowie wirtschaftliche Einsatzszenarien zu identifizieren und mit dem zu entwickelnden Anlagenkonzept zu adressieren. Die Motivation für die Entwicklung dieser Technologie ist die hohe Verfügbarkeit von bisher ungenutzten biogenen Festbrennstoffen unterschiedlichster Form, Konsistenz und Zusammensetzung, die in den momentan verfügbaren Rostfeuerungen große Probleme bereiten. In brennstoffflexiblen Wirbelschichtfeuerungen hingegen bedeutet dies überwiegend nur eine Adaption der Anlagensteuerung und des Bettmaterialmanagements. Das vorgeschlagene Projekt wird vom Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg koordiniert; Projektpartner sind die Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH und die eta Energieberatung GmbH. Der Ansatz, kleinste Wirbelschichtfeuerungen mit einer Wärmeauskopplung aus der Wirbelschicht zur Kühlung der Feuerung bei nahstöchiometrischen Betriebspunkten zu nutzen, erlaubt den Betrieb mit hohen Feuerungswirkungsgraden aufgrund geringerer Luftüberschüsse ohne eine unzulässige Überschreitung von Ascheschmelztemperaturen bei gleichzeitiger Brennstoffflexibilität. Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik wurde das Potential von Wirbelschichtfeuerungen für die Kraft-Wärme-Kopplung im 30 kW-Maßstab mit einem als Tauchheizfläche integrierten Wärmeübertrager eines Stirlingmotors bereits erfolgreich demonstriert. Die Herausforderung besteht nun in der Skalierung der Anlage in verschiedenste Leistungsbereiche größer als 100 kW, um damit das Brennstoffband auch auf (landwirtschaftliche) Reststoffe zu erweitern, gleichzeitig aber auch den dann gültigen - und gegenüber der 1. BImSchV verschärften - Emissionsgrenzwerten der TA-Luft zu entsprechen.

Erweiterung Wärmenetz Weil am Rhein

Reduzierung der C02 Emissionen, Reduktion des Einsatzes von fossilen Energieträgern und Erhöhungder lokalen Wertschöpfung. Durch die Erschließung des benachbarten Baugebietes 'Hohe Straße', der Bebauung des Bereichs 'Messeplatz' und der geplanten Erweiterung des Wärmenetzes in den Westteil der Stadt Weil am Rhein können in erheblichem Maße neue Wärmekunden erschlossen werden. Parallel zum Ausbau der Wärmeleitungen, welche in den Jahren 2017 und 2018 erfolgen sollen, ist in den Folgejahren mit einem erheblichen Zuwachs an Wärmekunden zu rechnen. Für die Heizperiode 2017/18 kann der zu erwartende Zubau an Wärmekunden durch das erneuerte, leistungsstärkere BHKW und den zusätzlichen Pufferspeicher abgedeckt werden. Zur Heizperiode 2018/19 ist der Bau und die Inbetriebnahme einer zusätzlichen Heizzentrale auf der Basis von Biomasse geplant. Diese Biomassezentrale wird verkehrsgünstig an der Zufahrtstraße von Westen errichtet. Die Anlage ist als Rostfeuerung konzipiert, um auch qualitativ schlechteres Material (Landschaftspflegeholz, holziges Material Grünschnittsammelplätze) zu verwerten. Die Anlage wird neben einem qualitativ hochwertigen Elektrofilter mit einer Abgaskondensation und einer Entschwadungsanlage ausgestattet. Wesentliches Ziel ist es, die Rücklauftemperaturen des Wärmenetzes auf ein absolut technisches Minimalniveau abzusenken. Mit dieser Vorgehensweise kann die Spreizung zwischen Vor- und Rücklauf optimiert werden und damit die Rohrdimensionen minimiert werden. In der Folge sind die Netzverluste durch die geringen Rohroberflächen sehr tief werden und die Ausbeute der Abgaskondensation kann maximiert werden.

SETLaub - Systematische Ermittlung von Emissionsdaten bei der thermischen Umsetzung unterschiedlicher Laubabfallfraktionen, Teilvorhaben: Experimentelle Unterstützung

Innerhalb des Vorhabens soll Laub in unterschiedlichen Mischungsanteilen mit einem konventionellen, holzartigen Brennstoff in einer Rostfeuerung thermisch untersucht werden. Mit der Untersuchung soll grundsätzlich die Eignung des Laubs zur energetischen Nutzung in Feuerungsanlagen und das Emissionsverhalten geklärt werden. Dazu soll der Einfluss des Sammelorts (Straßenlaub, Parkpflege etc.), der Expositionsdauer (Früh- und Spätlaub im Herbst), der Kompaktierung (Brikettierung und Pelletierung) und der Lagerungsart (Silierung und Ballierung) auf das Emissionsverhalten des potentiellen Brennstoffs untersucht werden. Zum Projektende soll mit dem kostengünstigen Brennstoff Laub eine höherwertige Wertschöpfungskette und eine energieeffiziente Nutzung für die Wärmebereitstellung geschaffen werden. In AP1 wird zusammen mit der NETZ GmbH eine Studie zum Laubpotential, zu derzeitigen technischen Lösungen und rechtlichen Rahmenbedingungen durchgeführt. Auf Basis der in AP2 analysierten Anfallorte und Sammelmethoden trägt UMSICHT vor allem durch Untersuchung der Brennstoffeigenschaften in Abhängigkeit der Zusammensetzung und der Kompaktierung von Laub zum Projektfortschritt bei. Dabei werden in AP3 das kompaktierte frische Spätlaub, in AP4 das gelagerte Spätlaub und in AP6 das frische kompaktierte Frühlaub im Technikum durch UMSICHT auf ihr Zünd- und Ausbrandverhalten untersucht. Bereits in AP5 erfolgt zusammen mit der NETZ GmbH eine Gegenüberstellung der Untersuchungen aus AP2-AP4, um eine Optimierung der Versuche in AP6 zu erreichen. Die Verbrennung der Laubfraktionen in der Rostfeuerung und die Emissionsmessungen in den zuvor genannten APs werden durch UMSICHT wissenschaftlich begleitet. Auf Basis der Versuchsergebnisse werden in AP7 Handlungsempfehlungen abgeleitet, wobei bei beiden Projektpartnern die Energiebilanz zur Betrachtung der gesamten Wertschöpfungskette und ökologische Bewertung der Ergebnisse und die Öffentlichkeitsarbeit im Vordergrund steht.

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