Erprobung der Power-to-Gas-Technologie in der Praxis
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (12/2015)
Kann man Wind tanken? Kann man durch erneuerbare Energien Heizungen oder Großkraftwerke von Erdgasimporten unabhängiger machen und somit umweltfreundlich Strom und Wärme erzeugen? Können Windkraftwerke Autos und Busse antreiben? Auch dann, wenn es absolut windstill ist und keine Sonne scheint? Vier Partner aus der Industrie, der Versorgungswirtschaft und der Wissenschaft sind überzeugt davon, dass dies schon heute möglichist. Deshalb haben Siemens, die Linde Group, die Hochschule Rhein-Main und die Stadtwerke Mainz gemeinsam ein außergewöhnliches Projekt entwickelt. Im neuen „Energiepark Mainz“ erzeugt umweltfreundlicher Strom aus Windenergie Wasserstoff.

Thermische Veredelung von Biomassen im PYREG®-Verfahren
© Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH (11/2015)
Eine nachhaltige und wirtschaftliche Verwertung von Biomassen wird künftig nur durch die vollständige Verwertung der wertvollen biogenen Einsatzstoffe möglich sein. Das PYREG®-Verfahren zur thermischen und stofflichen Verwertung von Biomassen setzt daher zunehmend auf Veredelungsprozesse, bei denen die Biomasse bei konsequenter Nutzung der Gesamtenergie zu hochwertigen Sekundärprodukten, wie Futtermittelkohlen, Aktivkohlen oder Phosphordünger, veredelt wird.

Erdwärmegewinnung durch Weiternutzung stillgelegter Altrohrleitungen am Beispiel von Gasleitungen
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (11/2015)
Das Institut für Angewandte Bauforschung Weimar (IAB) führt seit dem Jahr 2003 eine Messreihe mit Erdtemperaturen durch, aus der hervorgeht, dass die Temperaturen in 1,7 m Tiefe unter einer Straßendecke über längere Zeit im Jahr, bis in den Herbst hinein, über 25 °C liegen. In Deutschland befinden sich im öffentlichen Bauraum ca. 900.000 km Trinkwasser- und Gasleitungen. Interne Auswertungen von Bestandsdaten deutscher Versorgungsunternehmen haben ergeben, dass durchschnittlich rund 16 Prozent der Leitungen mit relevantem Nutzungspotenzial in den Nennweitenklassen DN 80 bis DN 300 dauerhaft stillgelegt worden sind. Bei einer durchschnittlichen Energieleistung von 2,5 bis 5 kW pro 100 m Leitungswärmesonde entspräche dies einem Energiepotenzial von ca. 3.600 bis 7.200 MW.

Maschineller Tunnelvortrieb für Wasserkraftanlagen
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (10/2015)
Die Erzeugung von Elektrizität aus Wasserkraft ist ein Wachstumsmarkt. Bei der Herstellung der für Wasserkraftwerke benötigten unterirdischen Infrastruktur hat sich der maschinelle Tunnel- und Schachtvortrieb als schnelle, wirtschaftliche und sichere Lösung bewährt. Die Herrenknecht AG liefert leistungsfähige und innovative Technologielösungen für den Bau von Tunneln und Schächten mit unterschiedlichen Durchmessern und Baugrundbedingungen. Anhand mehrerer Projektreferenzen sollen im nachfolgenden Beitrag die zahlreichen Vorteile des maschinellen Vortriebs bei der weltweiten Erstellung von Großanlagen und Kleinkraftwerken erläutert werden.

Nährstoffrückgewinnung aus Gärresten im Rahmen des GoBi-Vorhabens
© Institut für Abfall- und Kreislaufwirtschaft - TU Dresden (9/2015)
Die Anzahl der Biogasanlagen in Deutschland stieg zwischen 2000 und 2013 von 1050 auf 7850 an (Statista 2015). Damit einher geht eine immer größer werdende Menge an entstehenden Gärresten, welche verwertbare Anteile an Phosphor und Stickstoff enthalten. Die bisherige Verwertung dieser nährstoffreichen Gärreste erfolgt durch Ausbringung auf landwirtschaftliche Nutzflächen als Wirtschaftsdünger.

Optimierter Gärresteinsatz in Energiepflanzenfruchtfolgen – Ergebnisse aus dem Verbundvorhaben EVA
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Rostock (6/2015)
Im Rahmen des vom BMEL über die FNR geförderten Verbundvorhabens EVA wird der Einsatz von Biogasgärresten in zwei Versuchen untersucht. Diese Versuche werden bundesweit an sechs Standorten in Niedersachsen, Mecklenburg-Vorpommern, Sachsen (nur Kleiner Gärrest), Thüringen, Baden- Württemberg und Bayern durchgeführt. Im Kleinen Gärrest werden drei Varianten (mineralische Düngung, reine Gärrestdüngung und gemischte 50/50-Düngung) verglichen. Die Varianten werden über eine insgesamt vierjährige Energiepflanzen- Fruchtfolge (Mais – Winterroggen – Sorghum – Wintertriticale – einjähriges Weidelgras) ausgewertet. Im Abschlussjahr wird Winterweizen als Marktfrucht angebaut. Im Großen Gärrest ist die Bestimmung des optimalen Düngezeitpunktes einer Hauptfrucht (Mais, Sorghum und Triticale) das Ziel. Neben der Ertragsauswertung wird die angestrebte Risikominimierung von Nitratauswaschung über den Winter anhand einer Winterzwischenfrucht untersucht. Die Versuche zeigten, dass alle angebauten Pflanzen Gärreste gut verwerten können. Auch die gemischte Düngung wurde gut verwertet und wies Einsparpotenziale in der Energiebilanz aus. Das angesetzte Mineraldüngeräquivalent von 70 % des Gesamtstickstoffs ohne Anrechnung von Verlusten erwies sich für die Düngung einer Fruchtfolge als gut geeignet. Allerdings zeigte sich die Gärrestdüngung stärker witterungsabhängig als mineralische Düngung, bei widrigen Witterungsbedingungen besteht eine größere Wahrscheinlichkeit von Emissionen und Auswaschungen.

Klimaschutz und Energiepflanzenanbau – Potenziale zur Treibhausgasemissionsminderung durch Fruchtfolge- und Anbauplanung
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Rostock (6/2015)
Das EVA-Projekt vergleicht bundesweit Energiepflanzenfruchtfolgen und Bewirtschaftungsregime auf standortbezogene Produktivität. Neben pflanzenbaulicher Anbaueignung werden ökonomische und ökologische Leistungen und Folgen analysiert und bewertet. Als Teil der Nachhaltigkeitsbewertung der geprüften Anbauoptionen werden Ökobilanzen aufgestellt. Das im Projekt entwickelte Modell MiLA verwendet empirische Versuchsdaten und Standortparameter zur Erstellung der Sachbilanzen. An ausgewählten Standorten werden vergleichend verschiedene Anbauregime, sowie Düngungsregime geprüft.

Das TCR®-Verfahren – Chancen und Möglichkeiten der Effizienzsteigerung von Biogasanlagen
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Rostock (6/2015)
Durch die geplante Novellierung der Düngeverordnung (DüV) soll die Ausbringungsobergrenze für Stickstoff auch auf Gärreste pflanzlicher Herkunft ausgeweitet werden. Dies führt zu einer Verknappung der Flächen für die Ausbringung von Wirtschaftsdüngern und Gärresten vor allem in Gebieten mit einer hohen Dichte an Biogasanlagen und Viehzuchtbetrieben. Dies kann wiederum zu einer Erhöhung der Kosten für die Ausbringung der Gärreste in Nährstoffüberschussgebieten führen.

Betriebsstrategien für Biogasanlagen – Zielkonflikt zwischen netzdienlichem und wirtschaftlich orientiertem Betrieb
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Rostock (6/2015)
In einem intelligenten Energiesystem müssen „Smart Grid“ und „Smart Market“ Hand in Hand gehen (Aichele et. al, 2014). Änderungen am rechtlichen Rahmen, insbesondere im Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG) haben zum Ziel, die Anforderungen zur Erhöhung der Erzeugung erneuerbarer Energien (EE) sowie zur Markt- und Systemintegration von EE in Einklang zu bringen (siehe hierzu Schwarz, 2014). Dies entscheidet, ob der Betrieb einer modernen EE-Anlage sowohl die Maximierung eigener Gewinne (Smart Market) als auch die Entlastung der übergeordneten Netze (Smart Grid) zum Ziel haben kann oder auf nur einen Aspekte ausgerichtet ist.

Analytische Untersuchung der thermischen Optimierung von Biogasanlagen
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Rostock (6/2015)
Eine Wirtschaftlichkeit von Biogasanlagen ist mit den neuen gesetzlichen Rahmenbedingungen schwieriger darstellbar als mit den Bonussystemen der vorangegangen Novellierungen des EEG. Um diese zu steigern ergeben sich mehrere Varianten, die oftmals mit weiteren Investitionen verbunden sind. Direkte technische Verbesserungen, aus denen schnelle ökonomische Erfolge resultieren, bedürfen daher einer genaueren Analyse der Randbedingungen. Im Rahmen dieses Beitrages wird der Wärmebereich landwirtschaftlicher Biogasanlagen untersucht, insbesondere die Optimierung des Eigenwärmebedarfs, die in der Vergangenheit kaum berücksichtigt wurde und somit einiges an Potential erwarten lässt. Als Datengrundlage dienen 10-jährige Dokumentationen von Eigenwärmeverbräuchen, Fütterungsprotokolle sowie Temperaturmessungen verschiedener Wärmebilanzparameter wie Substrat, Biogas, Umgebung etc. Nach Auswertung der Messungen und erster Bilanzierungen wurde festgestellt, dass die Aufrechterhaltung der Fermentertemperatur die meiste Wärmeenergie verbraucht und gleichzeitig auch das größte Optimierungspotenzial aufweist. Erste Optimierungsmöglichkeiten im Substratbereich wurden identifiziert, wie passive und aktive Dämmung der Substrat-Einbringsysteme und Wärmerückgewinnung aus dem Nachgärablauf. Dabei wurden Einsparpotenziale von mehreren hundert Megawattstunden im Jahr kalkuliert, je nach Menge und Temperaturanhebung der eingesetzten Substrate.

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