6. Rostocker Bioenergieforum
| Nährstoffaufnahme von Mais und Bodenatmung nach Zufuhr von Gärresten im Praxisversuch M.Sc. Silvia Bachmann, Dipl. agr. Ing. Markus Gropp, PD Dr. habil. Bettina Eichler-Löbermann Die Entwicklung in der Biogasbranche ist in den letzten 20 Jahren von einer enormen Dynamik gekennzeichnet. In Deutschland gab es 1992 etwa 140 Biogasanlagen. Im Jahr 2011 waren bereits ca. 6000 Anlagen in Betrieb. Die am häufigsten in landwirtschaftlichen Biogasanlagen verwendeten Substrate sind Rindergülle und Silomais. |
| Art- und sortenabhängige Biogasproduktion aus Beta-Rüben Dipl.-Ing. (FH) Robert Böttcher, Prof. Dr.-Ing. Christian Stollberg, Prof. Dr. habil. Horst Gerath, Prof. Dr. Norbert Kanswohl Die Nutzung von Futter- und Zuckerrüben für die Biogaserzeugung gewinnt kontinuierlich an Bedeutung. Hohe Ernteerträge und ein schneller Biomasseumsatz im Biogasfermenter machen die Beta-Rüben für die Biogasproduktion interessant. Allerdings wurde bisher nur unzureichend die Biogasproduktion aus den Beta-Rüben sortenabhängig betrachtet. Aus diesem Grund wurden verschiedene Futter- und Zuckerrübensilagen auf ihren spezifischen Methanertrag im semi-kontinuierlichen Laborversuch untersucht und die Wirtschaftlichkeit dieser Sorten frei Fermenter ermittelt. |
| Ansätze zur Ermittlung regionaler Wertschöpfung durch Biomasse am Beispiel der technisch-ökonomischen Begleitforschung im Wettbewerb Bioenergie-Regionen Dipl.-Geogr. Sebastian Bohnet, M.Sc. Karina Bloche, Prof. Dr. Ing. Daniela Thrän Erneuerbare Energien leisten nicht nur einen Beitrag zur Einsparung von Treibhausgasen und zur Erhöhung der Versorgungssicherheit, sondern haben auch positive Effekte auf die Entwicklung ländlicher Räume z.B. durch die Schaffung von Arbeitsplätzen und alternativer Einkommensquellen. In diesem regionalen Kontext spielt vor allem die Bioenergie eine bedeutende Rolle, da hier regelmäßig biogene Ausgangsstoffe für den Energieerzeugungsprozess bereitgestellt werden müssen. Im Rahmen des Wettbewerbs „Bioenergie-Regionen“ werden 25 Regionen in Deutschland seit 2009 über einen Zeitraum von drei Jahren durch das Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) gefördert. |
| Die THG-Bilanz moderner Bio-Erdgasanlagen am Beispiel der Bio-Erdgasanlage Einbeck Dr. Claus Bonsen, Dr. Harald von Canstein, Dr. Christian Böse Im Gegensatz zur klassischen Direktverstromung am Ort der Biogaserzeugung weist die Aufbereitung von Biogas zu Bio-Erdgas mit anschließender Einspeisung in das Erdgasnetz mehrere Vorteile auf. Während bei den derzeit ca. 7.000 Biogasanlagen (ohne Gasaufbereitung) trotz aller Anstrengungen bei der Erstellung von Wärmekonzepten und Satelliten-BHKWs heute immer noch der größte Teil der bei der Stromerzeugung aus Biogas anfallenden Wärme ungenutzt an die Umgebung abgegeben wird, ermöglicht der Transport des aufbereiteten Biogases über das Erdgasnetz den hocheffizienten Einsatz in wärmegeführten KWK-Anlagen, Brennwertthermen und Erdgasfahrzeugen. Darüber hinaus fungiert das Erdgasnetz als Speicher, der eine räumliche und zeitliche Entkopplung der Biogaserzeugung von einem bedarfsgerechten Verbrauch ermöglicht, ohne dass ein zusätzliches Invest für Speicherinfrastruktur erforderlich ist. |
| Verbesserung der N-Effizienz und Umweltverträglichkeit von Gärresten durch Anwendung von Nitrifikationshemmstoffen Dr. Klaus Brenner Für eine nachhaltige Biogasproduktion gewinnt die N-Effizienz bei der Düngung mit Gärresten immer mehr an Bedeutung. So wurden in den letzten Jahren viele Versuche mit Nitrifikationshemmstoffen zur Düngung von Gärresten durchgeführt. Ziel dieser Versuche war es, die Ertragswirkung, die N-Ausnutzung aber auch die Reduzierung von N-Verlusten aus der Nitratverlagerung oder von Lachgasemissionen zu erfassen. |
| Variabilität des Korn-Stroh-Index auf landwirtschaftlichen Praxisschlägen und in Feldversuchen Dipl. Geoökol. Sybille Brozio, Dr. Thomas Schatz Für die Abschätzung von Getreidestrohmengen zur Humusbilanz oder zur alternativen energetischen Verwertung werden fruchtartspezifische Korn-Stroh-Indizes verwendet. Für eine regionale, räumlich differenzierte Betrachtung wird untersucht, ob Sortenwahl und Standortunterschiede nicht nur den Kornertrag, sondern auch das Korn-Strohverhältnis beeinflussen. Erste Ergebnisse zeigen sorten- und standortspezifische Variabilitäten, die durch weitere Analysen statistisch belegt werden müssen. |
| Optimierung eines Pellet-Solar-Kombisystems für Heizung und Warmwasser in einem Einfamilienhaus M. Eng. Dipl.-Ing. (FH) Daniel Büchner Mit dem integrierten Energie- und Klimaprogramm hat sich die Bundesregierung 2007 in Meseberg das Ziel gesetzt, den Anteil erneuerbarer Energien an der Wärmebereitstellung bis zum Jahr 2020 auf 14 % zu steigern. Im Jahr 2001 betrug ihr Anteil bereits über 10 %. Durch bessere Dämmstandards lässt sich der Gesamtwärmebedarf weiter senken und der Anteil erneuerbarer Energie noch zusätzlich steigern. |
| Pilotprojekte zur Nutzung von Biomasse aus Paludikultur in integrierten Biomasseheizwerken in Mecklenburg-Vorpommern Dipl.-Landsch.-Ökol. Tobias Dahms, Christian Schröder, Dr. Wendelin Wichtmann Die ambitionierten Ziele der Bundesregierung hinsichtlich des Anteils an Energie aus erneuerbaren Energieträgern werden zu einem starken Wachstum des Biomasseeinsatzes führen. Die EuWood-Studie prognostiziert eine Deckungslücke von 20 bis 40 Mio. m3 für Holz für das Jahr 2020. Die Nutzung von nachwachsenden Energieträgern erfolgt mit dem Ziel der Reduktion von Treibhausgasemissionen, führt jedoch oft nur zu geringen Einsparungen im Vergleich zu fossilen Energieträgern und kann auch mit höheren Treibhausgasemissionen als beim fossilen Pendant verbunden sein. Diese Entwicklungen erfordern die Erschließung und Nutzung alternativer Biomassepotenziale und innovative Ansätze, die den gesamten Lebensweg der Biomasse nachhaltig realisiert. |
| Einsatz und Entwicklung von alternativen Brennstoffen – Stand der Technik und Innovationen Dr.-Ing. Luigi Di Matteo, Dipl.-Ing. Ulrich Strotkamp Die Zement- und Kraftwerksindustrie stellt aufgrund der sehr energieintensiven Prozesse grundsätzlich ein enormes Potenzial zur Substitution von Primärbrennstoffen durch nachhaltige und umweltschonende alternative Brennstoffe dar. Der Zementherstellungsprozess bietet aus verfahrenstechnischen Gründen in der Regel die besten Voraussetzungen für eine hohe Substitutionsrate dar. |
| Heizen mit Stroh – Kostenstruktur der landwirtschaftlichen Wärmeerzeugung Dr. Matthias Dietze, Dr. Hubert Heilmann Die Wärmebereitstellungskosten sind abhängig von der Höhe der Anlageninvestition und den Brennstoffkosten. Bei gleicher Leistungsklasse unterscheidet sich die Kostenstruktur einer Ölheizung diametral von der einer Strohheizung. Während der Anteil der Kapitalkosten an den Wärmegestehungskosten bei einer Heizölfeuerung vergleichsweise niedrig und der Anteil der Brennstoffkosten hoch ist, verhält es sich bei einer Strohfeuerung umgekehrt. Auf der Basis dieser unterschiedlichen Kostenstruktur lässt sich die Vermutung ableiten, dass die Wirtschaftlichkeit einer Stroh- gegenüber einer Ölheizung primär von dem Grad der Anlagenauslastung abhängen dürfte. Im Gegensatz zu einer Ölheizung ist die Wartung und Pflege sowie die Brennstoffversorgung einer Strohheizung aufwendiger und die Störungsanfälligkeit höher. Je nach Auslastung kann die Strohheizung jedoch wirtschaftlicher sein. Ihre THG-Bilanz ist sehr günstig. |
| HVO Anwendungen und Praxiserfahrungen Dipl.-Ing. Sebastian Dörr, Markku Honkanen, Seppo Mikkonen Seid 2007 produziert Neste Oil in Finnland einen Diesel Kraftstoff auf Basis erneuerbarer Rohstoffe, der durch Hydrierung von Pflanzenölen gewonnen wird. Prozess und Produkteigenschaften werden kurz vorgestellt. Welche Anwendungen sind bisher für diese als HVO = Hydrotreated Vetable Oil (Hydrierte Pflanzenöle) bezeichneten Produkte bekannt und welche Praxiserfahrungen liegen vor? |
| Klimagasbilanzen von Biogas und ihre Aussagekraft Dr. Daniela Dressler, Prof. Dr.-Ing. Achim Loewen, Prof. Dr. Michael Nelles In den letzten Jahren sind zahlreiche Klimagas- und Ökobilanzen zur Energiepflanzenbereitstellung, Biogaserzeugung und -nutzung erstellt worden. In diesen sind verschiedene Parameter als Stellschrauben identifiziert worden, mit denen das Ergebnis von Klimagasbilanzen verschoben werden kann. Hier werden neben dem eingesetzten Substrat (z.B. Maissilage, Wirtschaftsdünger) und der Art der Biogasnutzung (z.B. effiziente Wärmenutzung) auch die Anlagentechnik (z.B. offene oder geschlossene Gärrestelager) diskutiert. Weiterhin stehen auch die so genannten direkten und indirekten Landnutzungsänderungen im Fokus des Interesses. |
| Lachgasemissionen im Energiemaisanbau unter Einsatz von Gärrestsubstrat M. Sc. Sebastian R. Fiedler, Dr. Uwe Buczko, Prof. Dr. Stephan Glatzel Emissionen von Treibhausgasen (THG) aus dem Landwirtschaftssektor haben einen beträchtlichen Anteil an den globalen Flüssen von Kohlendioxid (CO2), Distickstoffoxid bzw. „Lachgas“ (N2O) sowie Methan (CH4) (Robertson et al. 2000). Weltweit verursachen die Nutzung landwirtschaftlicher Böden, die Haltung von Tieren sowie Landnutzungsänderungen zusammen fast 30 % der gesamten THG-Emissionen. In Deutschland haben Emissionen aus der Landwirtschaft einen Anteil von 7,7 % an den Gesamtemissionen in CO2-Äquivalenten. Hier sind stickstoffhaltige Dünger eine der Hauptquellen für N2O-Emissionen. N2O hat aufgrund seines hohen spezifischen Treibhausgaspotenzial (GWP) eine besondere Relevanz. Auf einen Zeithorizont von 100 Jahren betrachtet, beträgt das GWP von N2O 310 CO2-Äquivalente. |
| Optimierung der Fließfähigkeit von Fermenterinhalten in Biogasanlagen durch Enzymeinsatz Dr.-Ing. Thomas Fritz, Dipl.-Ing. Dirk Banemann, Dr.-Ing. Harald Lindorfer, Kay Rostalski, Dipl.-Ing. Claudia Demmig Im täglichen Betrieb von Biogasanlagen zeigt sich häufig eine zunehmend schlechtere Fließfähigkeit der Fermenterinhalte. Diese kann auf unterschiedliche Ursachen zurückgeführt werden. So führt der im EEG 2004 vergebene Innovationsbonus für die so genannte „Trockenfermentation“ dazu, dass ein Teil der Biogasanlagen ohne eine Zugabe von Flüssigkeiten (Gülle oder Wasser) auskommen muss. Wissenschaftler, die das Biogasmessprogramm durchgeführt haben, zeigen darin, dass bei Inputstoffen mit hohen Faser- sowie Pektin-Anteilen (Gras, GPS, Stroh) der TM-Gehalt im Fermenter ansteigt und damit verbunden die Fließfähigkeit sinkt. Ziel des Beitrags ist es, den Hintergründen dieser Störungen auf den Grund zu gehen und Lösungen zur Verbesserung der Fließfähigkeit aus dem Hause Schaumann Bioenergy GmbH darzustellen. Schwerpunkte sind hierbei die Darstellungen der Erfolge beim Einsatz des Enzym-Produktes im Labor-, Technikums- sowie Praxismaßstab. |
| Bioenergieregion Rügen – Die Energiewende regional meistern! Dr.-Ing. Sarah Gehrig Die Bundesregierung hat die Energiewende – die Abkehr von einer zentralen hin zu einer dezentralen und regenerativen Energieerzeugung – beschlossen. Im Jahr 2050 soll dieser Prozess vollendet sein. Die dazu benötigten Strukturen und Potenziale finden sich jedoch nicht in den pulsierenden und wirtschaftsstarken Großstädten, sondern vielmehr im bis dato wirtschaftlich schwachen ländlichen Raum. |
| Produktion von durchwachsener Silphie sowie Getreideganzpflanzen als Alternativen zu hohen Maiskonzentrationen Dr. Jana Peters, Dr. Andreas Gurgel An der Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft und Fischerei Mecklenburg-Vorpommern werden auf der Suche nach maisalternativen Subtraten für die Biogasanlagen zahlreiche Projekte bearbeitet. |
| Aktueller Stand der Kompaktierung von Stroh in Deutschland Dipl.-Ing. Thomas Hering Studien über das Strohaufkommen in Deutschland und das sich daraus ergebende Potenzial für eine energetische Nutzung sind zahlreich und verdeutlichen die herausragende Bedeutung im Bereich der halmgutartigen Brennstoffe. Nach heutigem Kenntnisstand ist davon auszugehen, dass etwa 7 bis 13 Mio. t des Strohaufkommens in Deutschland unter Berücksichtigung der Humusbilanz als technisches Potenzial nutzbar sind. |
| Stadt mit Energieeffizienz – SEE – Stuttgart: Leuchtturmprojekt „Wilhelma“ M. Sc. Annika Hilse, Dr.-Ing. Dipl.-Chem. Klaus Fischer, o. Prof. Dr.-Ing. Martin Kranert Im Rahmen des Gesamtprojekts Stadt mit Energieeffizienz – SEE werden Energieströme der Stadt Stuttgart analysiert, um Ressourcen effizienter verwenden zu können und ein nachhaltiges Energiekonzept für die Stadt aufzubauen. In diesem Zusammenhang wird am Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte und Abfallwirtschaft (ISWA) eine Studie für Biomassepotenziale der Stuttgarter Wilhelma durchgeführt. |
| Neue Möglichkeiten für die Integration der Stromerzeugung mittels Biogas in regionalen Bioenergiekonzepten mittels der Einführung der Flexibilitätsprämie durch das EEG 2012 Prof. Dr.-Ing. Uwe Holzhammer, Prof. Dr.-Ing. Frank Scholwin, Prof. Dr. Michael Nelles Das Erneuerbaren-Energien-Gesetz 2012 ist am 1. Januar 2012 in Kraft getreten. Es beinhaltet viele Neuerungen, insbesondere auch für Biogasanlagen (BGA). Die Bundesregierung und das Parlament forcieren nun eine erneuerbare Stromerzeugung, die sich zunehmend mit dem Strommarkt, der Stromübertragung, dem Stromhandel und dem Strombedarf auseinandersetzt. Dies wird mit unterschiedlichen Anreizinstrumenten erreicht, die es ermöglichen, den produzierten Strom direkt zu vermarkten. Auch der Stromerzeugung aus Biogas steht der Weg der Direktvermarktung frei. |
| Erzeugung qualitativ hochwertiger Heupellets für eine energetische Nutzung Dipl.-Ing. Claudia Kirsten, Andreas Pilz Gegenwärtig werden über 70 % der erneuerbaren Wärme in Deutschland in Holzfeuerungen kleiner und mittlerer Leistung erzeugt. Durch politische Forderungen, den Anteil der erneuerbaren Energien an der Wärmeversorgung bis 2020 von 6,6 % (2007) auf 14 % nahezu zu verdoppeln, gerät die bislang favorisierte Nutzung hochqualitativer Holzbrennstoffe aus ökologischer und ökonomischer Sicht an ihre Grenzen. Die Erweiterung der Rohstoffbasis durch den Einsatz alternativer biogener Brennstoffe kann in diesem Zusammenhang einen bedeutenden Beitrag leisten, um die regionale und nationale Versorgungssicherheit zu erhöhen. |
| Primärseitige Emissionsminderung an Biomasse-Kleinfeuerungsanlagen Dipl.-Uwt. Mario König, Dr. Ingo Hartmann In Deutschland wird der größte Anteil der aus erneuerbaren Energien bereitgestellten Wärme unter Verwendung biogener Festbrennstoffe in Kleinfeuerungsanlagen erzeugt. Bei einem Großteil der am Markt angebotenen Kleinfeuerungsanlagen besteht im Hinblick auf die Emissionen noch Optimierungspotenzial. Aus den durch die Novellierung der 1. BImSchV stufenweise verschärften Emissionsgrenzwerten ergibt sich zudem für verschiedene Anlagen die Notwendigkeit des Einsatzes von Emissionsminderungsmaßnahmen. Da der Einsatz sekundärer Maßnahmen häufig mit einem hohen technischen und finanziellen Aufwand verbunden ist, müssen vor allem bei Anlagen im kleinen Leistungsbereich zunächst alle Möglichkeiten einer primären Emissionsminderung ausgeschöpft werden. Um die Wirksamkeit verschiedener feuerungsseitiger Primärmaßnahmen zu ermitteln, wurden am DBFZ Untersuchungen an einem manuell beschickten Scheitholzkessel und einer automatischen Kleinfeuerungsanlage durchgeführt. |
| Biokraftstoffe verstehen – Ein Überblick über einen Begriffsdschungel Dr. Georg Konrad, Dipl.-Ing. (FH), Hubert Maierhofer Die Bezeichnungen der einzelnen Alternativen zu fossilen Kraftstoffen geben in der Regel einen Hinweis darauf, welche konventionellen Kraftstoffe mit dem regenerativen bzw. biogenen Pendant substituiert werden können. Als übergeordnete Bezeichnung ist im deutschsprachigen Raum zumeist die Bezeichnung Biokraftstoff üblich. Laut Duden ist dies ein „vorwiegend aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugter Kraftstoff (z.B. Bioalkohol)“. Umgangssprachlich werden auch die Worte Bio- oder Ökosprit bzw. -treibstoff verwendet. |
| Trockenvergärung – neue Erkenntnisse zur optimalen Prozessführung Dr.-Ing. Gerhard Langhans, Prof. Dr.-Ing. habil. Hartmut Grothkopp, Norbert Scholten, Josef Rothe, Sven-Uwe Selignow Die industriellen Trockenvergärungstechnologien der Bioabfallbehandlung sind für große Verarbeitungsleistungen und kontinuierlichen Betrieb bei Einsatz vorwiegend schüttfähiger Substrate entwickelt worden und damit grundsätzlich auch zur Methanerzeugung für Bio-Kraftwerke großer Leistungen geeignet. |
| BioWaste-to-Liquid: Ökologisch-ökonomische Betrachtung von Pyrolyseöl auf Basis biogener Rest- und Abfallstoffe Dipl.-Ing. Franziska Liemen, Dipl.-Wi.-Ing. Konstantin Zech, Dipl.-Ing. (FH) Michael Kröger Die Ergebnisse der Schnellpyrolyseversuche sowie die Nutzung des Pyrolyseproduktes Bioöl für die KWK-Nutzung wurden bereits im letzten Jahr unter dem Titel „Ergebnisse des Projektes BioWtL zum Einsatz von biogenen Rest- und Abfallstoffen in der Schnellpyrolyse zur Kraftstoffbereitstellung“ auf dem 5. Rostocker Bioenergieforum vorgestellt. Die Ergebnisse der Pyrolyseversuche sind unter anderem in der für das Projekt geschaffenen Datenbank http://bioprocdb.dbfz.de abrufbar. Im Folgenden wird daran anknüpfend die ökologische und ökonomische Betrachtung der Prozesskette mit den dazugehörigen Modellfällen beschrieben. |
| Bildung von Schaum in Biogasanlagen und seine Bekämpfung Dr.-Ing. Lucie Moeller, Dr. Kati Görsch, Prof. Dr.-Ing. Andreas Zehnsdorf Üblicherweise werden von Betreibern zwei Schaumarten unterschieden, die sich in der Blasengröße und Hartnäckigkeit unterscheiden. Großblasige Schäume werden als ungefährlich bezeichnet, da sie mit einfachen Mitteln wie Unterrühren oder Zugabe von Pflanzenöl problemlos zu bekämpfen sind. Auf der anderen Seite gibt es Schäume mit kleinen Blasen, die schwierig zu beseitigen sind. Diese Art von Schaum wird von Anlagenbetreibern als „der böse Schaum“ bezeichnet. Wie diese Schäume entstehen und wie sie sich chemisch unterscheiden, ist der Gegenstand unserer derzeitigen Forschung. |
| Entwicklung des Biokraftstoffsektors im Kontext nationaler und internationaler politischer Rahmenbedingungen Dipl.-Ing. Karin Naumann Die globale Biokraftstoffproduktion wuchs von 16 Milliarden Litern im Jahr 2000 auf über 100 Milliarden Liter in 2010. Damit werden etwa 3 % des globalen Energiebedarfs im Straßenverkehr abgedeckt. Bereits 2008 erreichte Brasilien beispielsweise einen Anteil von etwa 21 %, die USA etwa 4 % und die EU etwa 3 %Biokraftstoffen im Straßenverkehr. |
| Aktuelle Entwicklung bei der Konversion von minderwertigen Energieträgern
in die so genannte Biokohle – ein Vergleich von Pyrolyse- und HTC-Verfahren Diana Neudeck, Dipl.-Wi.-Ing. Jan-Markus Rödger, Prof. Dr.-Ing. Achim Loewen Vor dem Hintergrund der Notwendigkeit der Versorgung einer wachsenden Weltbevölkerung mit Lebensmitteln und Energie, bei knapper werdenden fossilen Rohstoffen, einem problembewussten Umgang mit abbauresistenten oder toxischen Abfallprodukten und der mit alldem verbundenen Problematik des Klimawandels eröffnet die Erzeugung und Nutzung von Kohle aus rezenter Biomasse beachtenswerte Möglichkeiten. An der Hochschule für angewandte Wissenschaften und Kunst in Göttingen (HAWK) im Fachgebiet Nachhaltige Energie- und Umwelttechnik (NEUTec) werden in den beiden langfristig angelegten Forschungsprojekte "Biochar: Climate saving Soils“ (EU-INTERREG) und „Hydrothermale Carbonisierung für Niedersachsen“ (EFRE) zwei verschiedene Pfade der Erzeugung von „Biokohle“ und deren potenzielle Einsatzbereiche untersucht und verglichen. |
| Suche nach neuen Wegen zur Gewinnung von Dieselkraftstoffen aus Fetten und Ölen auf der Basis von Nachwachsenden Rohstoffen Dr. Eckhard Paetzold, Prof. Dr. Udo Kragl, Dr. rer. nat. Ulrike Schümann Das Energieproblem der Menschheit ist nicht gelöst. Zwar wird in zunehmendem Maße Energie aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt, aber derzeit wird noch immer der größte Teil durch fossile Energieträger wie Erdöl, Erdgas und Kohle gedeckt. Einher geht diese Problematik mit der Zusatzentwicklung von Kohlendioxid durch den Menschen. Die überwiegende Kohlendioxidmenge ist natürlichen Ursprungs und liegt in der Größenordnung von 203 Gt pro Jahr, während durch die Menschheit ca. 7 Gt pro Jahr freigesetzt werden, was etwa drei Prozent beträgt. |
| Micro-gas grids – an innovative approach for bio-methane production? Dr.-Ing. Olga Panic-Savanovic, B. Sc. Arunee Tan, Dr.-Ing. Dipl.-Chem. Klaus Fischer, o. Prof. Dr.-Ing. Martin Kranert Bio-methane production makes spatial and temporal decoupling of biogas production and utilization possible allowing for optimized use of energy from biogas. Nevertheless the technology is usually not applicable in regions characterized by small-scale agriculture due to heavy reliance on large inputs of energy crops. The overall objective is to investigate under which technical framework conditions the concept features of micro-gas grids can energetically optimize the bio-methane utilization pathway and how this insight can be used to speed up the integration of smallscale plants into the bio-methane market. In a first research step the Cumulative Energy Demand (CED) approach is to be applied. The parameters of the micro-gas grid model to be used in the CED have been calculated on the basis of literature data and information gained from expert interviews. |
| Der Weg der Zuckerrübe zum wirtschaftlichen Biogasbetrieb ‒ Eine betriebswirtschaftliche Betrachtung Bernd Peters Als Alternative zum Mais kann (und wird) die Biogas-Zuckerrübe eine wichtige Rolle spielen, weil Ertragspotenzial und ein hoher Züchtungsforstschritt vorhanden ist und insbesondere auch die Vergärungseigenschaften positiv sind. |
| Konzepte und Pilotprojekte für innovative Verfahren zur Biomethanbereitstellung Dipl.-Ing. Diana Pfeiffer, Dr. Elena Angelova, Sebastian Fendt, Dr.-Ing. Volker Heil Biomethan, das in das Erdgasnetz eingespeist wird, bietet große Anwendungspotenziale, wenn andere Alternativen nicht zur Verfügung stehen, sowohl zur gekoppelten Strom- und Wärmeerzeugung als auch im Kraftstoffbereich. Aus diesem Grund fördert das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) seit April 2009 mit dem Programm zur „Förderung von Forschung und Entwicklung zur klimaeffizienten Optimierung der energetischen Biomassenutzung“ („Energetische Biomassenutzung“) u.a. auch Vorhaben zur Einspeisung von Biomethan in Deutschland. |
| Herstellung standardisierter Miscanthuspellets zum Einsatz in Kleinfeuerungsanlagen Andreas Pilz, Dipl.-Ing. Claudia Kirsten, Nadja Weller, Lysann Pflugradt Die Energiepflanze Miscanthus kann in einigen Regionen einen positiven Beitrag zur Erweiterung der Rohstoffbasis leisten. Aufgrund seiner spezifischen Eigenschaften zur Erzeugung eines genormten und hochqualitativen sollte Miscanthus pelletiert werden um einen, zu Holzpellets vergleichbaren, komfortabel einsetzbaren biogenen Brennstoff bereitzustellen. In den Versuchen konnten durch eine gezielte Einstellung ausgewählter Parameter, eine Verbesserung der mechanischen Festigkeit und Schüttdichte erreicht werden. Somit konnte gezeigt werden, dass es bei der Herstellung von Miscanthuspellets möglich ist, mit deren physikalisch-mechanischen Eigenschaften die normativen Vorgaben der DIN EN 41961-6 zu erfüllen. |
| Verfahren zur Aufbereitung von Biogas in Kraftstoffqualität Dipl.-Ing Sascha Prehn, Dr.-Ing. Volker Wichmann, Prof. Dr.-Ing. Horst Harndorf Biogas wurde in den letzten 20 Jahren hauptsächlich für Strom- und Wärmeerzeugung in Blockheizkraftwerken (BHKW) verwendet, welche direkt an die Biogasanlagen angeschlossen sind. Aufgrund der teils dezentralen Lage der Biogasanlagen kann die freiwerdende Wärmeenergie aus den BHKWs nur in geringem Umfang genutzt werden. Mit der Aufbereitung von Biogas zu Biomethan ist es möglich, den gasförmigen Energieträger in das vorhandene Erdgasnetz einzuspeisen. Dies erlaubt es, die Energienutzung an den Ort des Energiebedarfs zu verlegen. Dadurch besteht die Möglichkeit, die gesamte Energiemenge zu nutzen. Durch die Einspeisung in das Erdgasnetz kann das Biomethan auch als Brenngas für Kraftfahrzeuge zur Verfügung gestellt werden. Der Einsatz von Biomethan als Kraftsoff im Straßenverkehr kann dazu beitragen, den Ausstoß an Kohlenstoffdioxid um bis zu 97 %, bezogen auf ein Benzinfahrzeug, zu reduzieren. |
| Bioenergie in Österreich – Entwicklungen, Stand und Perspektiven Prof. Dr. Arne Michael Ragoßnig Der vorliegende Beitrag analysiert die historische Entwicklung der Bioenergienutzung sowie deren aktuellen Stellenwert in der Energieversorgung Österreichs. In weiterer Folge werden auf Basis von Prognosen die zukünftige Entwicklung der Bioenergienutzung in Österreich sowie die damit einhergehenden Herausforderungen umrissen. Aktuelle Leuchtturmprojekte im Bioenergiesektor und Aspekte aus der österreichischen Bioenergieforschung ergänzen den Beitrag. |
| Analyse von internen Ablagerungen in Common-Rail-Injektoren Dr. Beate Richter, Dr.-Ing. Christian Fink, Dr. rer. nat. Ulrike Schümann, Dr. Thorsten Streibel, Prof. Dr.-Ing. Horst Harndorf Ziel des Forschungsthemas ist die Durchführung einer Studie zur Ablagerungsbildung in Dieseleinspritzkomponenten. Das Projekt soll wichtige Grundlagen in Bezug auf einzusetzende Analyseverfahren, relevante chemische Vorgänge und Mechanismen sowie notwendige Prozessrandbedingungen bereitstellen. |
| Dezentrale Stromerzeugung aus fester Biomasse im Rahmen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) M. Sc. Philipp Sauter, MSc Dipl.-Ing. Janet Witt, M. Eng. Dipl.-Ing. (FH) Eric Billig Erneuerbare Energien erlangen in der deutschen Energiepolitik und am Energiemarkt zunehmende Bedeutung. Bis 2020 ist das nationale Ziel entsprechend des Integrierten Energie- und Klimaprogramms der Bundesregierung und des Nationalen Aktionsplans für erneuerbare Energien, mit 18 %1 verankert (derzeit ca. 12 %). Etwa 70 % der von erneuerbaren Energieträgern bereitgestellten Endenergie werden durch Biomasse gedeckt. Zur Erfüllung der Ziele wird die Biomasse auch in Zukunft eine tragende Rolle spielen, da hierfür bereits etablierte Technologien und Nutzungspfade bestehen. Trotzdem sind die Einsatzmöglichkeiten der Biomassenutzung kontinuierlich zu überprüfen um einen effizienten Einsatz gewährleisten zu können. Als Basis dafür, soll dieser Beitrag die Bedeutung und Entwicklung der Nutzung fester Biomasse für die Stromerzeugung aufzeigen. |
| Vergleichende Untersuchungen zur Mutagenität von Dieselabgasen Karl-Werner Schramm, Josie Kunze, Dr. Jürgen Blassnegger, Dr. Michael Urbanek Zur Mutagenität von Dieselabgasen existieren intensiv diskutierte Studien. So zeigte unter anderem die gemeinsame Untersuchungen der Forschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL), der FH Coburg – FB Physikalische Technik und Allgemeinwissenschaften und der Universität Göttingen - Zentrum für Arbeits- und Sozialmedizin an einem Mercedes Benz OM 906 Motor der Emissionsklasse EURO III für Rapsöl eine deutliche Zunahme der Mutagenität der partikulären Phase für Rapsöl gegenüber Dieselkraftstoff. Um zukünftig Ergebnisse einheitlich bewerten und vergleichen zu können, ist die Standardisierung der Probennahme inkl. Ort der Messstelle, etwa in Anlehnung an dem hier bereits durchgeführten Verfahren, unabdingbar. |
| Paludikultur – Ein regionales Bioenergiekonzept für Mecklenburg-Vorpommern Christian Schröder, Dipl.-Landsch.-Ökol. Tobias Dahms, Sabine Wichmann, Prof. Dr. Hans Joosten Paludikultur („palus“ – lat.: Sumpf) ist die nasse Bewirtschaftung von wiedervernässten Mooren. Ziel von Paludikultur ist die nachhaltige Bewirtschaftung von Moorböden bei gleichzeitigem Erhalt des Torfkörpers bzw. einer erneuten Torfbildung. |
| Best-Practice-Projekte für eine intelligente und effiziente Biogasnutzung Vera Schürmann, Dr. Helmut Kern Der Biogas Pool ermöglicht Stadtwerken einen langfristig gesicherten Bezug von Bioerdgas, ohne selbst in die Rohbiogas-Produktion zu investieren. Die Investition in die Biogasanlage tätigen Landwirte, die sich auf diesem Weg als „Energiewirte“ ein dauerhaftes und sicheres Geschätsfeld erschließn. Die Technologie der Gaswirtschaft ist nicht Kernkompetenz der Landwirtschaft, von daher wird eine klare Schnittstelle zwischen Rohgasproduktion und Gasaufbereitung definiert. Die Landwirte sorgen für die langfristige Substratbereitstellung und betreiben die Biogasanlage zur Erzeugung von Rohbiogas. |
| Regionale Bioenergiekonzepte als Beitrag zur Energiewende Dr.-Ing. Andreas Schütte Die Bundesregierung ist bestrebt, den Anteil erneuerbarer Energien an der Energieversorgung Deutschland langfristig deutlich zu erhöhen. Im Jahre 2007 wurden für das Jahr 2020 im Zuge des Energie- und Klimaprogramms (IEKP) erstmals durch die Bundesregierung konkrete Ziele für den Ausbau der Nutzung erneuerbarer Energien formuliert. 2010 wurde dann das Energiekonzept veröffentlicht, welches die Leitlinien der Energiepolitik Deutschlands bis zum Jahre 2050 beinhaltet. Beschlüsse des Bundeskabinetts von 2011 als Reaktion auf die Havarie in Fukushima konkretisieren den Weg der Energiewende unter anderem durch den geplanten Verzicht auf die Kernkraft. |
| Unterstützung des Betriebs einer landwirtschaftlichen Biogasanlage mit dynamischer Simulation M.Sc. Dipl.-Ing. (FH) Ingolf Seick, Dr.-Ing. Ralf Tschepetzki, Dipl.-Ing. (FH) Sebastian Gebhardt Für die Unterstützung des Anlagenbetriebs durch Analyse der komplexen biologischen Prozesse in Biogasanlagen, Prognosesimulationen und zur Optimierung (z.B. von Prozessstabilität und Gasertrag) wurde ein neues Software- System entwickelt. Einhergehend mit den Entwicklungsarbeiten wurde ein dynamisches Simulationsmodell einer typischen landwirtschaftlichen Biogasanlage erstellt sowie mit den relevanten Anlagendaten parametriert. Das Modellverhalten wurde anschließend mit Messdaten abgeglichen. Der vorliegende Beitrag stellt Anlage, Modell bzw. Modellabgleich kurz vor und beschreibt darüber hinaus ein praktisches Anwendungsbeispiel für betriebsbegleitende Prognosesimulationen zur Stabilisierung der Prozessbiologie auf der Beispielanlage. |
| Biogasaufbereitung mit hochselektiver Membran Jürgen Tenbrink Die Gasaufbereitung mittels Hohlfasermembranen ist eine effiziente und einfache Methode, Gase für die Einspeisung in das Erdgasnetz aufzubereiten. Der Aufbau ist modular. Ein upscale ist durch Multiplikation möglich sowie eine Anpassung der Gasqualität durch Anpassung der Modulzahl und Betriebsdrücke. |
| Öffentlichkeitsarbeit und Konfliktmanagement bei regionalen Bioenergieprojekten Dipl.-Ing. Thomas Turk Sowohl der Ausbau der Erzeugungsanlagen für erneuerbare Energien als auch der damit zusammenhängende Netzausbau betreffen das Lebensumfeld vieler Menschen unmittelbar. In diesem Zusammenhang zeigt sich ein alarmierender Rückgang der Akzeptanz von Erneuerbare-Energien-Anlagen in der Nachbarschaft. Dieser Beitrag beleuchtet die Ursachen und nennt Abhilfemöglichkeiten, die seitens der Investoren vor Ort, der Genehmigungsbehörden und der Kommunalpolitik anzuwenden sind, um die Diskussion zu versachlichen. Hierzu gehören neben einer zielgerichteten Kommunikationsarbeit auch Maßnahmen wie die Erstellung von Standortgutachten, wie sie von deutlich unpopuläreren Vorhaben, z.B. dem Deponiebau, bekannt sind. |
| Substratausnutzung in Biogasanlagen mit und ohne gasdichtem Gärrestbehälter Prof. Dr. agr. habil. Friedrich Weißbach, Dipl.-Ing. Nils Engler, Dipl.-Ing. Stefanie Wesseling Es wurden zwei Biogasanlagen ohne und mit gasdicht abgedecktem Gärrestlagerbehälter untersucht. Durch die Einbeziehung des Gärrestlagers in das gasdichte Fermentersystem verlängerte sich die hydraulische Verweilzeit von 40 auf rund 110 Tage. Als Folge davon konnten die Ausnutzung des Gasbildungspotenzials der Substrate und die Energieproduktion um jeweils rund 3 % verbessert werden. Die Menge an Methan, die dadurch vor der Freisetzung in die Umwelt aus einem unbeheizten Gärrestlager bewahrt wird, ist jedoch bedeutend geringer. Sie beträgt im Sommer 1,5 % und auf das ganze Jahr berechnet weniger als 1 % des Gasbildungspotenzials der Substrate. |
| Production of biomass in wet peatlands (paludiculture).
The EU-AID project ‚Wetland energy‘ in Belarus – solutions for the substitution of fossil fuels (peat briquettes) by biomass from wet peatlands Dr. Wendelin Wichtmann, Andreas Haberl, Dr. Franziska Tanneberger Based on earlier successfully implemented peatland rewetting projects in Belarus and biomass-related expertise of Michael Succow Foundation and Greifswald University, this project deals with the sustainable utilisation of wet or rewetted peatlands (paludiculture). |
| Production of Solid Sustainable Energy Carriers from Biomass by Means of TORrefaction (SECTOR) MSc Dipl.-Ing. Janet Witt, M. Sc. Dipl.-Wirt.-Ing. Kathrin Bienert, Robin Zwart, Jaap Kiel, Dr. Martin Englisch SECTOR ist ein großes Europäisches Forschungsprojekt eines Konsortiums bestehend aus 21 Partnern aus Industrie und Wissenschaft. Der Schwerpunkt des Projektes liegt auf der Entwicklung und Optimierung von Torrefizierungstechnologien für die Herstellung von festen Bioenergieträgern. Das Projekt unterstützt damit die Markteinführung von Energieträgern aus torrefizierter Biomasse als erneuerbarer Festbrennstoff. |
| MixBioPells: Verbesserung der Marktrelevanz alternativer und gemischter Biomassepellets in Europa - Rahmenbedingungen, Maßnahmen und geeignete
Nutzungskonzepte Thomas Zeng, Annett Pollex, Volker Lenz, Eija Alakangas, Anna Sager In den meisten europäischen Staaten gibt es Bemühungen alternative Festbrennstoffe auf der Basis minderwertiger Holzsortimente (z.B. Waldrestholz, Rinde usw.) und Stroh in den Brennstoffmarkt zu integrieren. Allerdings verläuft die Einführung bisher zum Teil noch sehr zögerlich. Um die bestehenden Hemmnisse zu überwinden und positive Entwicklungen zu verstärken wurde der Einfluss der nationalen und europäischen Rahmenbedingungen untersucht und bewertet. Daraus konnte abgeleitet werden, welche Rahmenbedingungen und regionalen Konzepte besonders günstig sind. Da die Verbrennung alternativer Pellets insbesondere im kleinen Leistungsbereich zu Problemen führen kann, sind Produktnormen und die entsprechende Qualitätssicherung besonders wichtig. Aus diesem Grund wurde in Zusammenarbeit mit dem European Pellet Council der Entwurf eines Zertifizierungssystems entwickelt, welcher ebenfalls hier vorgestellt wird. |
| Wirtschaftliche Konkurrenzfähigkeit von Biokraftstoffen – Kosten ausgewählter Biokraftstoffoptionen Dipl.Wi.Ing. (FH) Martin Zeymer Einer der größten Vorteile von Biokraftstoffe ist deren nahezu problemlose Integration in die derzeitige Energieinfrastruktur des Verkehrssektors. Zugleich spielen bestehende „carbon lock-in“-Effekte im Transportsektor, die eine plötzliche Umstellung von einer fossilen zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft (z.B. durch Elektromobilität) erschweren, bei dem Einsatz von Biokraftstoffe nur noch eine vernachlässigbare Rolle. Jedoch muss für eine nachhaltige Nutzung der limitierten biogenen Ressourcen der weitere Ausbau der biogenen Kraftstoffbereitstellung besonders effizient, ökologisch und sozialverträglich erfolgen. Wegen der großen Bandbreite biogener Rohstoffe erforderlich ist es notwendig verschiedene Biokraftstoffrouten zu analysieren, diese untereinander und mit der jeweiligen fossilen Referenz zu vergleichen. Dazu werden nachfolgend typische modellhafte Anlagenkonzepte für ausgewählte Biokraftstoffe hinsichtlich ihrer jeweiligen Gestehungskosten untersucht. Diese auf realen Anlagendaten basierende Querschnittsanalyse marktrelevanter Biokraftstoffe deckt dabei sowohl dezentrale als auch zentrale Konzepte auf Basis unterschiedlicher Roh- und Reststoffe ab. |
| Sorghum für Biogas – Mehrjährige Versuchsergebnisse aus Bayern Dr. Karen Zeise Das Technologie- und Förderzentrum (TFZ) in Straubing führt seit 2005 ein Screening von Sorghumsorten in bester Gäulage (Parabraunerde, schluffiger Lehm, Az 73-76) durch und konnte für etliche von ihnen die prinzipielle Anbaueignung für bayerische Bedingungen konstatieren. So kamen die besonders massewüchsigen Futtersorten von S. bicolor, wie Herkules, Goliath und Biomass 150, auf Erträge, die an die von zeitgleich gesätem Mais aus dem frühreifen Sortiment (Fabregas S210) heranreichten. Allerdings blieben ihre TS-Gehalte häufig unter der angestrebten Marke von mindestens 28 %. Zum Hauptfruchtmais (Agrogas 280) tat sich dagegen eine große Ertragslücke auf, die der höheren Kälteempfindlichkeit von Sorghum und der erforderlichen Verschiebung des frühest möglichen Saattermins in die zweite Maidekade geschuldet ist. |
| Abgasuntersuchungen an Kraftstoffen/ Biokraftstoff-Blends im Rahmen des Helmholtz Virtual Institute for Complex Molecular Systems in Environmental Health Dr. Thorsten Streibel, Dr.-Ing. Jürgen Adam, Jana Grabowsky, Dr. Martin Sklorz, Prof. Dr. Ralf Zimmermann Die große Bedeutung der Luftverschmutzung für die menschliche Gesundheit ist heutzutage eine weithin akzeptierte Tatsache. Der sogenante London Killer- Smog von 1952 sorgte zum ersten Mal für eine wissenschaftlich fundierte Aufmerksamkeit auch bei der breiten Bevölkerung. In den folgenden Jahrzehnten folgten zahlreiche epidemiologische Untersuchungen wie die “Harvard six cites study“ oder die “Utah Valley investigation”, welche herausstellten, dass anthropogen erzeugte Aerosole für die beobachteten Gesundheitseffekte verantwortlich sind. In diesem Zusammenhang bedeutet Aerosole feste oder flüssige Partikel suspendiert in der Gasphase (z.B. Emissionen aus einem Verbrennungsmotor oder auch die Umgebungsluft). Bisher liegt der Fokus bei den Untersuchungen aber weitgehend auf der partikulären Phase. |
| Einfluss von Biokraftstoffblends auf moderne Dieselmotoren und deren Abgasnachbehandlungssysteme Dipl.-Ing. Thomas Sadlowski, Dr. Beate Richter, Dr.-Ing. Volker Wichmann, Dr. rer. nat. Ulrike Schümann, Prof. Dr.-Ing. Horst Harndorf Ziel des Projektes war die systematische Analyse und Bewertung der Langzeitstabilität von Biokraftstoffblends und deren Auswirkungen auf den Betrieb eines Common-Rail PKW-Dieselmotors, der in seiner Ausführung den aktuellsten Abgasemissionsnormen (EURO VI) entspricht. Neben den Einflüssen der Biokraftstoffblends auf die Verbrennungsführung und die damit verbundenen Rohemissionen, sollten vor allem die Effekte in den komplexen Abgasnachbehandlungssystemen erstmalig detailliert bewertet werden. Die generelle Zielstellung war es, die Potenziale und Optimierungsmöglichkeiten bei der Applikation von DK/Biokraftstoffblends an modernste Dieselmotoren zu analysieren. |
| Methanol als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren Dr.-Ing. Volker Wichmann Die knapper werdenden Erdölvorräte führen seit Jahren zur Suche nach weiteren möglichen Kraftstoffen. Um eine sinnvolle Fahrzeugreichweite zu erreichen, sollten es bei den heutigen bekannten Lagertechnologien, als Alternativen zum Dieselkraftstoff und Benzin, ebenfalls flüssige Kraftstoffe sein. Derzeit noch allgemein als ungeeignet empfundene Kraftstoffe, werden in Zukunft eine steigende Bedeutung auch für den Einsatz in Kraftfahrzeugen gewinnen. |
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