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Heizwert und Sauerstoffbedarf von Flüchtigen inklusive Teer

Der thermischen Nutzung fester biogener Brennstoffe kommt heutzutage eine wesentliche Bedeutung für die Bereitstellung von Energie zu. Weiters werden Abfallstoffe (zB Kunststoffe) zunehmend thermisch entsorgt bzw. genutzt, nicht zuletzt wegen der neuen Deponieverordnung in Österreich. Daher ist es von entscheidender Bedeutung diese Anlagen möglichst effizient und umweltfreundlich zu betreiben. Einerseits wird dadurch ein möglichst hoher Energiegewinn erzielt, andererseits eine möglichst geringe Umweltbelastung durch die entstehenden Abgase angestrebt. Die Kenntnis über den Ort der Energiefreisetzung und den Sauerstoffbedarf abhängig vom Pyrolysefortschritt bzw. vom Ort sind daher von großer Bedeutung. Die Pyrolyse spielt bei jeder thermischen Umwandlung fester Brennstoffe eine entscheidende Rolle, insbesondere bei Biomasse, da Biomasse einen hohen Anteil an Flüchtigen (zum Beispiel Fichte mit ca.85 Prozent Flüchtige, davon ca. 70 Prozent Teere) aufweist, welche bei der Pyrolyse freigesetzt werden und daher den Verbrennungsablauf besonders beeinflussen. Da der Heizwert von Flüchtigen (inklusive Teer) und der Sauerstoffbedarf derselbigen von Bedeutung für die Prozessführung von Vergasungs- und Verbrennungsanlagen sind, sollen diese Parameter eingehender untersucht werden. In Vorprojekten wurde bereits auf den Einfluss von zum Beispiel Partikelgröße und Feuchtegrad von Biomasse auf die Flüchtigenausbeute bei der Pyrolyse eingegangen. In der Praxis bereiten vor allem die Teere immer wieder Probleme und sollen daher in dieser Arbeit eingehender untersucht werden. Die Untersuchung ihrer Zusammensetzung ist auf Grund der komplexen chemischen Struktur sehr aufwendig und teuer. Die in diesem Projekt vorgestellte, neu konzipierte Versuchsanlage, welche eine Kombination einer thermogravimetrischen Apparatur und eines differentiellen Durchfluss-Kalorimeters darstellt, ermöglicht es den Heizwert und den Sauerstoffbedarf der Teere und der Flüchtigen zu untersuchen, ohne deren Zusammensetzung analysieren zu müssen. Dadurch wird eine einfache, rasche und kostengünstige Möglichkeit geschaffen, den Heizwert der Flüchtigen und des Teers abhängig von der Zeit bzw. des Umwandlungsfortschritts experimentell zu ermitteln und somit auch Rückschlüsse auf die Crackreaktionen ermöglicht. usw.

Betrieb einer Grundwasserwärmepumpe auf den Grundstücken Flur Nr. 137/7 und 137/22, Gemarkung Blaichach

Die Antragstellerin beabsichtigt, für den Betrieb des Lebensmittelgroßhandels „C&C Großmarkt Oberallgäu“ Grundwasser zu entnehmen und nach thermischer Nutzung wieder in den Untergrund einzuleiten. Hierzu sollen auf den Grundstücken Flur Nrn. 137/7 und 137/22, Gemarkung Blaichach, zwei Entnahmebrunnen (EB 1/25 und EB 2/25) sowie zwei Schluckbrunnen (SB 1/25 und SB 2/25) betrieben werden. Die beantragte wasserrechtliche Erlaubnis umfasst: • Entnahme von Grundwasser zur thermischen Nutzung (Kühlzwecke), • Wiedereinleitung des chemisch unveränderten, lediglich erwärmten Grundwassers über zwei Schluckbrunnen in den Untergrund. Die Entnahme erfolgt mit einer maximalen Förderrate von 34,7 l/s (124,8 m³/h), einem Tagesbedarf von 3.000 m³ und einem Jahresbedarf von bis zu 640.000 m³. Die Erwärmung des geförderten Grundwassers beträgt ca. 5 Kelvin. Die Anlagen dienen ausschließlich der Kälteversorgung des Gewerbebetriebs.

Wärmenutzung im Kontext der Flexibilisierung von Biogasanlagen - Entwicklung eines Software-Werkzeugs zur intelligenten und automatisierten Definition und Optimierung von Wärmekonzepten, Teilvorhaben 3: Software-Entwicklung

Das übergeordnete Projektziel besteht in der Entwicklung eines freiverfügbaren Software-Tools (BIOHEATING) für die standortspezifische Generierung von Wärmenetzkonzepten und für die Berechnung von erzielbaren Mehrerlösen des Wärmenetzbetriebs. Dabei richtet sich die Bereitstellung des Tools vor allem an Gemeinden/Bürgermeister aber auch Biogasanlagen- (BGA) Betreiber, welche schnell und unkompliziert einen Überblick über die Potentiale eines von einer BGA gespeisten Wärmenetzes in ihren Gemeinden haben möchten. Der Tool-Anwender soll ohne großen Aufwand und mit wenigen Eingabeparametern abschätzen können, welche Wirtschaftlichkeit ein geplantes Wärmenetz hat. Zudem sollen BGA-Betreiber Vorschläge erhalten, inwiefern ihre Anlage dem Wärmenetz anzupassen ist, um flexibel und wirtschaftlich Wärme zu erzeugen. Das BIOHEATING-Tool verbindet dazu die Stärken der bestehenden Open Source-Anwendungen THERMOS und SOPHENA zu einer Komplettlösung. Das in THERMOS integrierte Netzoptimierungsmodell wird zur Ermittlung eines kostenoptimalen Netzdesigns genutzt. Gleichzeitig wird THERMOS als Schnittstelle zu individuellen GIS-Daten sowie für die Identifizierung von Wärmequellen und Senken eingesetzt. Die technische, ökonomische Planung der Wärmeversorgung wird mit SOPHENA durchgeführt. Die vorhandenen Funktionen werden hinsichtlich der Anwendbarkeit im ländlichen Bereich und der Integration von Wärme aus BGA ergänzt. Im Fokus dieser Betrachtung stehen dabei die Methoden zur Bestimmung von Wärmeerzeugung- und Lastgänge sowie die Auslegung von Großwärmespeicher und weiterer erneuerbarer Erzeugungsquellen. Zusätzlich ermöglicht ein BGA-Konfigurator die Integration von BGA in Wärmenetze. BGA-Betreiber bekommen so die Möglichkeit, ihre bestehende Anlagentechnik entsprechend zu analysieren und anzupassen. Abschließend wird das BIOHEATING-Tool in einer Modellregion angewendet. Die Ergebnisse werden in einer Informationsveranstaltung veröffentlicht.

Thermische Nutzung von oberflächennahem Grundwasser für die Beheizung und Kühlung einer Logistikhalle durch die Bovensiepen Logistik und Verwaltung GmbH und Co. KG in Buchloe

Die Bovensiepen Logistik und Verwaltung GmbH & Co KG, Buchloe, beantragte die beschränkte wasserrechtliche Erlaubnis nach § 10 WHG i. V. m. Art. 15 BayWG zur Entnahme von Grundwasser auf dem Grundstück Flur-Nr. 2293/5 der Gemarkung Buchloe für die thermische Nutzung zu Heiz- und Kühlzwecken und Wiedereinleitung des thermisch veränderten Wassers über einen Schluckbrunnen auf demselben Grundstück in den Untergrund. Die Grundwasserbenutzung soll der Beheizung und Kühlung der Logistikhalle Ferdinand-Porsche-Straße 19 in 86807 Buchloe dienen. Die beantragte max. jährliche Entnahmemenge liegt bei 153.600 m³.

Wärmenutzung im Kontext der Flexibilisierung von Biogasanlagen - Entwicklung eines Software-Werkzeugs zur intelligenten und automatisierten Definition und Optimierung von Wärmekonzepten, Teilvorhaben 2: Eigenwärmebedarf und Wirtschaftlichkeitsberechnungen

Das übergeordnete Projektziel besteht in der Entwicklung eines freiverfügbaren Software-Tools (BIOHEATING) für die standortspezifische Generierung von Wärmenetzkonzepten und für die Berechnung von erzielbaren Mehrerlösen des Wärmenetzbetriebs. Dabei richtet sich die Bereitstellung des Tools vor allem an Gemeinden/Bürgermeister aber auch Biogasanlagen- (BGA) Betreiber, welche schnell und unkompliziert einen Überblick über die Potentiale eines von einer BGA gespeisten Wärmenetzes in ihren Gemeinden haben möchten. Der Tool-Anwender soll ohne großen Aufwand und mit wenigen Eingabeparametern abschätzen können, welche Wirtschaftlichkeit ein geplantes Wärmenetz hat. Zudem sollen BGA-Betreiber Vorschläge erhalten, inwiefern ihre Anlage dem Wärmenetz anzupassen ist, um flexibel und wirtschaftlich Wärme zu erzeugen. Das BIOHEATING-Tool verbindet dazu die Stärken der bestehenden Open Source-Anwendungen THERMOS und SOPHENA zu einer Komplettlösung. Das in THERMOS integrierte Netzoptimierungsmodell wird zur Ermittlung eines kostenoptimalen Netzdesigns genutzt. Gleichzeitig wird THERMOS als Schnittstelle zu individuellen GIS-Daten sowie für die Identifizierung von Wärmequellen und Senken eingesetzt. Die technische, ökonomische Planung der Wärmeversorgung wird mit SOPHENA durchgeführt. Die vorhandenen Funktionen werden hinsichtlich der Anwendbarkeit im ländlichen Bereich und der Integration von Wärme aus BGA ergänzt. Im Fokus dieser Betrachtung stehen dabei die Methoden zur Bestimmung von Wärmeerzeugung- und Lastgänge sowie die Auslegung von Großwärmespeicher und weiterer erneuerbarer Erzeugungsquellen. Zusätzlich ermöglicht ein BGA-Konfigurator die Integration von BGA in Wärmenetze. BGA-Betreiber bekommen so die Möglichkeit, ihre bestehende Anlagentechnik entsprechend zu analysieren und anzupassen. Abschließend wird das BIOHEATING-Tool in einer Modellregion angewendet. Die Ergebnisse werden in einer Informationsveranstaltung veröffentlicht.

Schanzer Fleisch GmbH - Entnahme von Grundwasser zur thermischen Nutzung auf der Fl.-Nr. 4624/35 der Gemarkung Ingolstadt sowie Wiederversickerung des benutzten Wassers in das Grundwasser auf der Fl.-Nr. 4430/6 der Gemarkung Ingolstadt

Beim Umweltamt der Stadt Ingolstadt wurde eine Grundwasserentnahme zu thermischen Zwecken mit Wiederversickerung des benutzten Wassers ins Grundwasser beantragt. Zur Rückkühlung des Ammoniaks wird über einen bestehenden Brunnen Grundwasser aus dem obersten Grundwasserleiter entnommen und über eine Kälteanlage geführt. Anschließend wird das erwärmte Grundwasser über eine naturnahe Versickerungsanlage vor Ort auf dem Grundstück mit der Flur-Nr. 4430/6, Gemarkung Ingolstadt, wiederversickert. Im Rahmen einer allgemeinen Vorprüfung des Einzelfalles war festzustellen, ob die Verpflichtung zur Durchführung einer Umweltverträglichkeitsprüfung nach dem Gesetz über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG) besteht (§ 5 Abs. 1 i. V. m. § 7 Abs. 1 UVPG und Nr. 13.3.2 der Anlage 1 zum UVPG).

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.

Wärmenutzung im Kontext der Flexibilisierung von Biogasanlagen - Entwicklung eines Software-Werkzeugs zur intelligenten und automatisierten Definition und Optimierung von Wärmekonzepten

Das übergeordnete Projektziel besteht in der Entwicklung eines freiverfügbaren Software-Tools (BIOHEATING) für die standortspezifische Generierung von Wärmenetzkonzepten und für die Berechnung von erzielbaren Mehrerlösen des Wärmenetzbetriebs. Dabei richtet sich die Bereitstellung des Tools vor allem an Gemeinden/Bürgermeister aber auch Biogasanlagen- (BGA) Betreiber, welche schnell und unkompliziert einen Überblick über die Potentiale eines von einer BGA gespeisten Wärmenetzes in ihren Gemeinden haben möchten. Der Tool-Anwender soll ohne großen Aufwand und mit wenigen Eingabeparametern abschätzen können, welche Wirtschaftlichkeit ein geplantes Wärmenetz hat. Zudem sollen BGA-Betreiber Vorschläge erhalten, inwiefern ihre Anlage dem Wärmenetz anzupassen ist, um flexibel und wirtschaftlich Wärme zu erzeugen. Das BIOHEATING-Tool verbindet dazu die Stärken der bestehenden Open Source-Anwendungen THERMOS und SOPHENA zu einer Komplettlösung. Das in THERMOS integrierte Netzoptimierungsmodell wird zur Ermittlung eines kostenoptimalen Netzdesigns genutzt. Gleichzeitig wird THERMOS als Schnittstelle zu individuellen GIS-Daten sowie für die Identifizierung von Wärmequellen und Senken eingesetzt. Die technische, ökonomische Planung der Wärmeversorgung wird mit SOPHENA durchgeführt. Die vorhandenen Funktionen werden hinsichtlich der Anwendbarkeit im ländlichen Bereich und der Integration von Wärme aus BGA ergänzt. Im Fokus dieser Betrachtung stehen dabei die Methoden zur Bestimmung von Wärmeerzeugung- und Lastgänge sowie die Auslegung von Großwärmespeicher und weiterer erneuerbarer Erzeugungsquellen. Zusätzlich ermöglicht ein BGA-Konfigurator die Integration von BGA in Wärmenetze. BGA-Betreiber bekommen so die Möglichkeit, ihre bestehende Anlagentechnik entsprechend zu analysieren und anzupassen. Abschließend wird das BIOHEATING-Tool in einer Modellregion angewendet. Die Ergebnisse werden in einer Informationsveranstaltung veröffentlicht.

Wärmenutzung im Kontext der Flexibilisierung von Biogasanlagen - Entwicklung eines Software-Werkzeugs zur intelligenten und automatisierten Definition und Optimierung von Wärmekonzepten, Teilvorhaben 1: Wärmenetzkonzepte und Biogasanlagenkonfiguration

Das übergeordnete Projektziel besteht in der Entwicklung eines freiverfügbaren Software-Tools (BIOHEATING) für die standortspezifische Generierung von Wärmenetzkonzepten und für die Berechnung von erzielbaren Mehrerlösen des Wärmenetzbetriebs. Dabei richtet sich die Bereitstellung des Tools vor allem an Gemeinden/Bürgermeister aber auch Biogasanlagen- (BGA) Betreiber, welche schnell und unkompliziert einen Überblick über die Potentiale eines von einer BGA gespeisten Wärmenetzes in ihren Gemeinden haben möchten. Der Tool-Anwender soll ohne großen Aufwand und mit wenigen Eingabeparametern abschätzen können, welche Wirtschaftlichkeit ein geplantes Wärmenetz hat. Zudem sollen BGA-Betreiber Vorschläge erhalten, inwiefern ihre Anlage dem Wärmenetz anzupassen ist, um flexibel und wirtschaftlich Wärme zu erzeugen. Das BIOHEATING-Tool verbindet dazu die Stärken der bestehenden Open Source-Anwendungen THERMOS und SOPHENA zu einer Komplettlösung. Das in THERMOS integrierte Netzoptimierungsmodell wird zur Ermittlung eines kostenoptimalen Netzdesigns genutzt. Gleichzeitig wird THERMOS als Schnittstelle zu individuellen GIS-Daten sowie für die Identifizierung von Wärmequellen und Senken eingesetzt. Die technische, ökonomische Planung der Wärmeversorgung wird mit SOPHENA durchgeführt. Die vorhandenen Funktionen werden hinsichtlich der Anwendbarkeit im ländlichen Bereich und der Integration von Wärme aus BGA ergänzt. Im Fokus dieser Betrachtung stehen dabei die Methoden zur Bestimmung von Wärmeerzeugung- und Lastgänge sowie die Auslegung von Großwärmespeicher und weiterer erneuerbarer Erzeugungsquellen. Zusätzlich ermöglicht ein BGA-Konfigurator die Integration von BGA in Wärmenetze. BGA-Betreiber bekommen so die Möglichkeit, ihre bestehende Anlagentechnik entsprechend zu analysieren und anzupassen. Abschließend wird das BIOHEATING-Tool in einer Modellregion angewendet. Die Ergebnisse werden in einer Informationsveranstaltung veröffentlicht.

Optimierung des Wärmemanagements flexibler Biogasanlagen - Entwicklung und Umsetzung adaptiver Lösungskonzepte zur effizienten Wärmenutzung bei hoher strommarktorientierter Flexibilität und vermehrtem Rest- und Abfallstoffeinsatz, Teilvorhaben: Gesamtkonzepte und Optimierung

Die zukünftige Energieversorgung in Deutschland wird zum großen Teil auf fluktuierenden erneuerbaren Energien basieren. Dabei sind Flexibilitätsoptionen wie Biogasanlagen (BGA) unerlässlich. Ein nachhaltiger Beitrag von BGA zur Energieversorgung ist allerdings nur mit hohem Reststoffeinsatz und hohen Wärmenutzungsgraden gewährleistet. Das Ziel des Vorhabens FlexWasteHeat ist die technische und konzeptionelle Optimierung der Wärmeversorgungssysteme und deren Einsatzplanung von stromnetzdienlichen BGA unter Betrachtung eines zukünftig gesteigerten Einsatzes von Rest- und Abfallstoffen. Flexibel betriebene BGA sollen in die Lage versetzt werden, bei einer hohen erlösorientierten Fahrweise zuverlässig und hocheffizient Wärme zu liefern. Um individuelle Lösungen für den flexiblen Anlagenbestand zu entwickeln, wird zunächst der Ist-Stand des Wärmemanagements von repräsentativen Praxisbeispielen ermittelt und anhand von detaillierten Modellen in enger Zusammenarbeit mit allen Projektpartnern optimiert. In die Optimierungen sollen neben den internen Prozessen, Energieströmen und Komponenten der BGA auch Schnittstellen zu übergeordneten Energiesystemen implementiert werden. Die Bewertung der Lösungskonzepte erfolgt im Hinblick auf die technische Umsetzbarkeit, die Wirtschaftlichkeit und die möglichen THG-Reduktionen. Die anschließende Umsetzung der erarbeiteten Lösungsstrategien an Praxisbeispielen ermöglicht die Gegenüberstellung der erreichten und theoretischen Optimierungsergebnisse. Auf Basis der repräsentativen Praxisanlagen und der Optimierungsmodelle lassen sich, durch eine erarbeitete Umsetzungsmethodik, konzeptspezifische Optimierungsstrategien für den allgemeinen flexiblen Anlagenbestand in Deutschland ableiten. Am Ende der Projektlaufzeit werden die Ergebnisse der Forschungsarbeit in einem Leitfaden und einem Software-Tool gebündelt.

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