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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.

Leitfaden fuer eine bedarfsgerechte und systemintegrierende Planung kleiner und mittlerer Waermeverteilungssysteme

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

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.

Thermische Nutzung Köferinger Straße 20

Am Standort Köferinger Straße 20, Fl. Nrn. 3553, 3549/1 und 3541/16, Gemarkung Aubing betreibt die Helfende Hände gGmbH eine Brunnenanlage zu Wärme- und Kühlzwecken. Beantragt wurde mit Unterlagen vom 20.12.2024 eine jährliche Grundwasserentnahme-/ Versickerungsmenge von 126.671 m³.

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.

Entwicklung eines Referenzkonzeptes für eine hocheffiziente Energieanlage auf Basis eines neuartigen, integrierten Gas-Dampf-Prozesses

Vorhabensziel ist die Entwicklung und Bewertung eines Referenzkonzeptes für eine hocheffiziente Energieanlage auf Basis eines integrierten Gas-Dampf-Prozesses. Der Prozess verfügt über eine hohe Wärmelastvariabilität und bietet die Möglichkeit zur Nutzung industrieller Abwärme. Zugleich ist er wirtschaftlicher gegenüber heutigen ausgeführten KWK-Anlagen. Der Prozess nutzt die Möglichkeit, Wasserdampf, der im Abhitzekessel erzeugt wird oder in einem externen Prozess anfällt, an geeigneten Stellen vor dem Turbineneintritt zu injizieren. Die Möglichkeit, zwischen Wärmeauskopplung und innerer Wiedereinspeisung zu wechseln, ist ein wesentlicher Vorteil des Prozesses. Prozessanalyse und -simulation sollen effektive Schaltungen und Variationsmöglichkeiten aufzeigen. Es werden für einzelne Komponenten technische Lösungen erarbeitet, wobei der Schwerpunkt auf der Gasturbine liegt. Die energiewirtschaftliche Bewertung vergleicht Konkurrenztechnologien und bewertet die ökonomische Einsatzfähigkeit. Die Ergebnisse sollen bei dezentralen und hybriden Energieanlagen umgesetzt werden. Zwischenschritte sind eine Versuchsanlage an der TUD (kleiner als 1 MW) und eine Demoanlage größerer Leistung.

Energetische Nutzung biogener Reststoffe mit AER-Technologie

Ziel des Vorhabens der TBM Technologieplattform Bioenergie und Methan GmbH & Co. KG ist es, die wirtschaftliche und nachhaltige Erzeugung von elektrischer Energie und Wärme aus Biomasse mit Hilfe der neu entwickelten AER (Absorption Enhanced Reforming)-Vergasungstechnologie in einer Anlagengröße von 10 MW Brennstoffwärmeleistung zu demonstrieren. Das neue Verfahren wurde vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung Baden-Württemberg (ZSW) entwickelt. Im Vergleich zu bereits existierenden Biomasseanlagen kommen ein neuartiges Bettmaterial und eine veränderte Betriebsweise zur Anwendung, bei der ein wasserstoffreiches Gas erzeugt wird. Das als Bettmaterial eingesetzte Kalziumoxid bewirkt, dass das entstehende Produktgas weniger unerwünschtes CO2 und Teer enthält. Geringere Vergasungstemperaturen erlauben außerdem den Einsatz von holzartigen Biomassereststoffen aus der Landschaftspflege. Dies trägt den hohen Anforderungen an den Standort in der Nähe des Biosphärenreservats Schwäbische Alb Rechnung. Das Produktgas soll in einem Gasmotor in elektrische Energie umgewandelt werden. Die Prozessabwärme soll zum einen in einem ORC-Prozess zur zusätzlichen Erzeugung elektrischer Energie dienen und zum anderen als Fernwärme abgegeben werden. Bei optimalem Betrieb und gleichzeitiger Wärmenutzung können insgesamt rund 26.000 Tonnen CO2 pro Jahr und Anlage eingespart werden.

Thermische Nutzung Fürkhofstraße 28

Am Standort Fürkhofstraße 28 ist ein Erweiterungsbau der Helen-Keller Realschule vorgesehen. Die Landeshauptstadt München beabsichtigt hierfür den Betrieb einer Brunnenanlage zu Wärme- und Kühlzwecken. Beantragt wurde mit Unterlagen vom 10.12.2024 eine jährliche Grundwasserentnahme-/ Versickerungsmenge von 250.000 m³ (davon Heizen: 140.000 m³ und Kühlen 110.000 m³).

Thermische Nutzung Hanns-Seidel-Platz 4

Am Standort Hanns-Seidel-Platz 4 beabsichtigt die Firma Madon s.á.r.l., den Weiterbetrieb der bestehenden Brunnenanlage zu Wärme- und Kühlzwecken. Beantragt wurde mit Unterlagen vom 20.02.2026 eine jährliche Grundwasserentnahme-/ Versickerungsmenge von 415.000 m, davon Heizen 315.000 m³ und Kühlen 100.000 m³.

Thermische Nutzung Freisinger Landstraße 187

Am Standort Freisinger Landstr. 187 beabsichtigt die Münchner Stadtentwässerung den Betrieb einer Brunnenanlage zu Kühlzwecken. Beantragt wurde mit Unterlagen vom 20.08.2024 eine jährliche Grundwasserentnahme-/Versickerungsmenge von 2.000.000,00 m³. Davon sind zum Kühlen 2.000.000,00 m³/a vorgesehen. Die maximale Förderleistung beträgt 320,00 l/s. Im Durchschnitt sollen täglich 4.000,00 m³, jedoch maximal 8.000,00 m³ bzw. versickert werden.

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