Energie aus Abfall 3 (2007)


Was kostet die Halbierung der Grenzwerte für Verbrennungsanlagen?
Prof. Dr. Ing. Wolf Schulteß
Das Thema bezieht sich auf die derzeit aktuellen Verbrennungsanlagen für Ersatzbrennstoffe und Biomassen im Geltungsbereich der 17. BImSchV. Der Einsatz der genannten Brennstoffe dient zur Substitution fossiler Brennstoffe sowie zur ökologischen – CO2-neutralen – und wirtschaftlichen Energiewandlung. Der Betrieb von EBS- oder Biomasse-Verbrennungsanlagen ist ein Beitrag zur immer wieder geforderten Dezentralisierung der Energieversorgung. Die genannten Brennstoffe sind in Deutschland durch die Umsetzung der TA Siedlungsabfall und die alternative mechanisch-biologische Abfallbehandlung (MBA) vorhanden und sollten nutzbringend verwertet (nicht entsorgt) werden.
Fünfzehn Jahre Betriebserfahrung mit DeNOx- sowie Dioxin- und Furanfiltern in Wien
A. Kirchner, Dipl.-Ing. Thomas Angerer
Aufgrund eines Gemeinderatsbeschlusses vom 25.10.1968 wurde am 22.01.1969 die Heizbetriebe Wien Gesellschaft m.b.H. (heutige Fernwärme Wien GmbH) gegründet. In den nachfolgenden Jahren gewann die thermische Behandlung von Abfällen – neben der Erzeugung und Verteilung von Wärme – im Unternehmen zunehmend an Bedeutung. Damit einher gingen die mehr und mehr im Blickpunkt der Öffentlichkeit stehenden luftseitigen Emissionen aus der thermischen Behandlung von Abfällen und deren Verminderung. Der folgende Beitrag soll einen Überblick über Geschichte und Technik der eingesetzten Abfallverbrennungsanlagen Wiens liefern sowie einen Einblick in die Erfahrungen der Fernwärme Wien GmbH in Bezug auf die eingesetzten Verfahren der Verminderung von Stickoxid-, Dioxin- und Furanemissionen mittels so genannter DeNOx-Anlagen ermöglichen. Als Betreiber einer thermischen Abfallbehandlungsanlage ist man laufend bemüht ökologische und ökonomische Optimierungen sowie verfahrenstechnische Verbesserungen anzustreben und umzusetzen. In diesem Zusammenhang soll der folgende Beitrag durch eine kurze Darstellung von ausgewählten zukunftsorientierten Aktivitäten auch einen Einblick in potenzielle Veränderungen gewähren.
Beeinflussung der Rohgaszusammensetzung und aktuelle Abgasreinigungskonzepte
Dipl.-Chem. Ruedi Frey
1. Bildung und Freisetzung von Schadstoffen – Beispiele 2. Schlussfolgerungen zu den Einflussfaktoren der Rohgaszusammensetzung 3. Zielkonflikt Schadstoffverteilung 4. Aktuelle Konzepte zur Abgasreinigung 5. Zusammenfassung 6. Quellen
Optimale Abgasreinigung für Abfallverbrennungsanlagen und Ersatzbrennstoff-Kraftwerke
Klaus Meyer, Dipl.-Ing. Reinhard Holste
Nach Umsetzung der Richtlinie 2000/76/EC sowie der aus der IVU-Richtlinie resultierenden BAT-Vorgaben sind EU-weit einheitliche Standards für die Abgasreinigung zu berücksichtigen. Dennoch gibt es landesspezifische und abfallspezifische Besonderheiten, die bei ansonsten gleichen Randbedingungen zu unterschiedlichen Lösungen führen können. Im folgenden Beitrag werden beispielhaft, ohne Anspruch auf Vollständigkeit, geeignete Konzepte in Abhängigkeit spezifischer Randbedingungen vorgestellt [5].
Investitionsbedarf in der Türkei
Professor Dr.-Ing. Oktay Tabasaran
Die Türkei, die 1923 das Erbe von rund siebenhundert Jahren osmanischer Geschichte antrat, und sich gemäß der Verfassung von 1982 als eine säkulare, demokratische, soziale und rechtsstaatliche Republik definiert, hatte bereits im Juli 1959 die Aufnahme in die damalige Europäische Wirtschaftsgemeinschaft beantragt. 1963 wurde sie durch ein Assoziierungsabkommen mit der Europäischen Union verbunden und im Dezember 1999 als Kandidat für eine Mitgliedschaft akzeptiert. Seit diesem Zeitpunkt hat das Land zum Zwecke einer Harmonisierung mit dem EU-Recht im Gesetzeswerk zahlreiche bedeutsame Änderungen und Neuerungen vorgenommen und nimmt sie weiterhin vor. Im Mai 2006 wurde ein neues Umweltgesetz erlassen. Im April 2007 veröffentlichte die Regierung eine Roadmap, in welcher über zweihundert verschiedene Novellen sowie etwa sechshundert neue Richtlinien zum Erreichen der EU-Reife bis zum Jahr 2014 dargelegt sind.
Was wäre die Entsorgungswirtschaft ohne die Abfallverbrennung?
Prof. Dr. rer. pol. Andreas Troge
Ohne Verbrennung ginge in der Abfallentsorgung heute nichts. Die Abfallverbrennung ist das Rückgrat der Entsorgungswirtschaft in Deutschland. Und ihre Bedeutung wird in einer – auf Ressourceneffizienz ausgerichteten – nachhaltigen Stoffwirtschaft noch wachsen.
Klimaschutz und aktuelle Entwicklungen in der Abfallpolitik
MinDir Dr. Thomas Rummler
Klimaschutz, Förderung neuer Energien, Steigerung der Ressourceneffizienz – das sind die aktuellen Stichworte der Umweltpolitik. Nur selten wird in den Medien mit diesen Stichworten die Abfallwirtschaft verknüpft. In der täglichen Berichterstattung findet sich die Abfallwirtschaft eher wenn es um das Aufdecken illegaler Verbringungen, das Verhindern von Giftmüllimporten oder um lokale Skandalgeschichten geht. Dies ist sehr zu bedauern. Denn zum einen ist die Abfallwirtschaft unmittelbar und aufs Engste verbunden mit den Themen Klimawandel, Energiepolitik und Ressourcenschonung. Und zum anderen können sich die Erfolge der Kreislaufwirtschaft in Deutschland durchaus sehen und auch im internationalen Dialog als Beispiel vorzeigen lassen.
Massen- und Energiebilanzen der Ersatzbrennstoffherstellung und -verwertung
Prof. Dr.-Ing. Sabine Flamme, Dipl.-Biol. Sigrid Hams
Die Herstellung und der Einsatz von Ersatzbrennstoffen bekommen im Zusammenhang mit aktuell diskutierten Fragestellungen ein zunehmendes Gewicht. Der originäre Einfluss und die Bedeutung für die Sicherstellung einer geordneten Abfallentsorgung liegen direkt auf der Hand. Hier stellt der Weg der Ersatzbrennstoffherstellung und -verwertung, spätestens seit der Beendigung der Ablagerung unbehandelter Abfälle, ein wesentliches Element dar.
Möglichkeiten der Ausschleusung von Ersatzbrennstoffen aus Restabf√§llen
o. Prof. Dr.-Ing. Martin Kranert, Dipl.-Ing. Gerold Hafner
Die Ausschleusung von Ersatzbrennstoffen (EBS) aus Restabfällen durch eine mechanische Stoffstromtrennanlage gewinnt vor dem Hintergrund begrenzter Restabfallbehandlungskapazitäten, eines gezielten Stoffstrommanagement mit energetischer Verwertung höherkalorischer Fraktionen und damit verbundener wirtschaftlicher Vorteile zunehmend an Bedeutung. So sind die Zuzahlungen für die Verwertung von EBS-Materialien i.d.R. niedriger als die Behandlungskosten für die Restabfallbehandlung.
Verbrennung ist unverzichtbarer Baustein einer ökologisch orientierten Abfallwirtschaft
Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h. c. Karl J. Thomé-Kozmiensky
Die deutsche Abfallwirtschaft konsolidiert sich nach zeitweilig stürmischer Entwicklung auf hohem Niveau. Wesentliche Grundsatzentscheidungen sind gefallen, ihre Implementierungen in die Praxis sind in den meisten Fällen auf gutem Weg. Die zukünftigen Entwicklungen werden durch Abläufe gekennzeichnet sein, wie sie aus anderen Branchen bekannt sind. Die Konzentrationen im Anlagenbau und in der Entsorgungswirtschaft werden weitergehen; gleichzeitig wird das eine oder andere Unternehmen vom Markt verschwinden, andere werden neu auf den Markt kommen. Während der letzten Jahre auf der Basis neuer Technologien errichtete Anlagen werden sich bewähren, anderenfalls werden sie geschlossen werden. Recyclingstrategien werden sich auf der Basis praktischer Erfahrungen und wissenschaftlicher Untersuchungen ändern, wie dies am Beispiel des zurzeit diskutierten Umgangs mit den Verpackungsabfällen beobachtet werden kann.
Industrie-Kraftwerke für die Verwertung eigener und fremder Ersatzbrennstoffe
Dipl. Ing. Nils Oldhafer, Daniel Depta, Dr.-Ing. Christoph W√ľnsch
Der nachfolgende Beitrag widmet sich der konzeptionellen Herangehensweise an die Planung von Industrie-Kraftwerken. Zunächst wird allgemein die in der Industrie benötigte Energiebedarfssituation in Relation zum Ersatzbrennstoffangebot gesetzt. Im Ergebnis kommen wir zu der Auffasung, dass bestenfalls maximal 4 % des Energiebedarfs der Industrie in Deutschland durch Ersatzbrennstoffe gedeckt werden können. Im Weiteren wird das hieraus resulierende CO2-Einsparpotenzial ermittelt. Entgegen zahlreichen anderen Veröffentlichungen, haben wir uns dafür entschieden, das Einsparpotential von ersatzbrennstoffbefeuerten Industrie-Kraftwerken im echten Vergleich zum deutschen Energiemix zu betrachten. Im dargestellten realen Beispiel (IHKW Korbach) wird somit nach unseren Berechnungen eine Einsparung von 41 % CO2-Äquivalenten erreicht. Im zweiten Teil des Beitrages gehen wir auf konkrete Planungsgrundsätze ein, die bei einem neuen ersatzbrennstoffbefeuerten Industrie-Kraftwerk zwingend zu beachten sind. Wir betrachten drei zentrale Säulen: - die Auswahl des geeigneten Verfahrens, - ie Kreislaufberechnung als ein Grundstein einer soliden Kraftwerksauslegung, - ie bau- und verfahrenstechnische Aufstellungsplanung, der insbesondere an Standorten mit vorhandener industrieller Nutzung ebenfalls eine zentrale Bedeutung zukommt. Wir betrachten bei der Planung von ersatzbrennstoffbefeuerten Kraftwerken die vorgenannten zentralen Säulen einer Planung gleichrangig und zeitgleich, um effiziente interdisziplinär geplante Lösungen anbieten zu können.
Wer kann es besser? – Ist die Rekommunalisierung der richtige Weg?
Prof. Dr.-Ing. R√ľdiger Ulrich Siechau
Die allgemeinen wirtschaftlichen Entwicklungen werden immer stärker durch Globalisierungsprozesse in unterschiedlichsten Branchen geprägt. Diese Entwicklungen sind auch in der Abfallwirtschaft zu beobachten. Ursprüngliche Maximen der Abfallwirtschaft wie Entsorgungssicherheit und ein hoher ökologischer Standard sind zwar immer noch beachtenswerte Tugenden, weichen jedoch immer mehr den Zielsetzungen teilweise weltweit agierender Finanzinvestoren. Langfristigkeit, Nachhaltigkeit und Kontinuität weichen zur Seite und werden ersetzt durch Begriffe wie: Shareholder Value, human capital, EBIT usw.
Charakterisierung von Ersatzbrennstoffen hinsichtlich brennstofftechnischer Eigenschaften
Professor Dr.-Ing. Michael Beckmann, Dr.-Ing. Martin Pohl, M.Sc. Sokesimbone Ncube
In dem hier gesteckten Rahmen werden Ersatzbrennstoffe, die aus mechanischen und mechanisch-biologischen Behandlungsverfahren von Restabfall aus Haushalten und zum Teil Restabfällen aus Industrie und Gewerbe stammen, betrachtet.
Optimierte Biogasgewinnung aus bioverfügbaren Stoffen
Prof. Dr.-Ing. habil. Günter Busch, Marko Burkhardt, Dipl.- Ing. Marko Sieber
Die Gewinnung von Biogas aus nachwachsenden Rohstoffen (NawaRo) – bevorzugt aus Maissilage, Gras und Getreide – ist durch die Wirkung der jüngsten Novellierung des EEG in Deutschland wirtschaftlich attraktiv geworden. Das führt zu einem rapiden Aufschwung der Biogasbranche. Die technologische hat allerdings mit der wirtschaftlichen Entwicklung nicht Schritt halten können. Die Technik der Vergärung nachwachsender Rohstoffe basiert im Wesentlichen noch auf der Vergärung von Gülle, wobei zerkleinerte NawaRo’s als sogenannte Co-Substrate zugemischt werden. Nur sehr zögerlich werden auch Anlagen für die ausschließliche Vergärung von NawaRo errichtet und betrieben (z.B. BEKON, LOOK, Schmack), jedoch wurden bei diesen Verfahren wesentliche Prozessparameter der konventionellen Nassvergärung beibehalten und bei näherer Analyse wird festgestellt, dass auch diese Anlagen zumindest in der Anfahrphase, oft aber auch während des Betriebes mit Gülle als Stütz- oder Basissubstrat betrieben werden.
Fünfundzwanzig Jahre Ersatzstoffe in der österreichischen Zementindustrie
Dipl.-Ing. Dr. Gerd Mauschitz, Prof. Dr. techn. habil. Dr.-Ing. E. h. Albert E. Hackl
Die österreichische Zementindustrie hat beispielgebend für andere Branchen der industriellen Produktion in Österreich, aber auch für die Zementindustrie in anderen Ländern es unternommen über ihre gasgetragenen Emissionen und die damit im ursächlichen Zusammenhang stehende Produktions- und Betriebsdaten von unabhängiger dritter Seite Jahresbilanzen erstellen und kommentieren zu lassen. Es liegt nunmehr eine geschlossene Zeitreihe von 1988 bis einschließlich 2005 vor. Dieser Beitrag soll über die Entwicklung der eingesetzten Ersatzstoffmengen, über ihren Brennstoffwärmebeitrag, über die Schadstofffreisetzungen der Branche und ihre gesetzliche Limitierung berichten.
Möglichkeiten und Grenzen der Trockensorption
Dr. J√ľrgen Gottschalk
Unter dem zunehmenden Kostendruck werden heute bei Abfallverbrennungsanlagen (Hausmüll, Ersatzbrennstoff, Altholz, Sondermüll) als Abgasreinigungstechnik keine vielstufigen Anlagen mehr gebaut. Die Zeiten von E-Filter – 3-stufige Wäsche – Wanderbettkoksfilter – DeNOx-SCR sind vorbei. Bevorzugt werden Trockensorptionsanlagen mit Kalk oder Natriumbicarbonat (BICAR‚) als Sorbens, wobei zur Abscheidung von Quecksilber und Dioxinen/Furanen Aktivkoks zugemischt wird. Dieser Trend wurde noch dadurch verstärkt, dass die Reststoffe relativ preisgünstig als Untertageversatz entsorgt bzw. verwertet werden können. Die Entstickung erfolgt als SNCR (Selective NonCatalytic Reduction) direkt im Kessel. Die kalkbasierten Verfahren benötigen im Allgemeinen eine Abgaskühlung (Konditionierung) und werden deshalb auch als konditionierte Trockensorption bezeichnet. Beim BICAR-Verfahren kann eine Abgaskühlung auch notwendig werden, wenn die Kesseltemperaturen für die Abscheidung von Quecksilber und Dioxinen/Furanen zu hoch sind. Im Folgenden wird die Leistungsfähigkeit der am Markt bekannten Verfahren bewertet und die Grenzen der Verfahren abgesteckt. Die Möglichkeiten, diese Grenzen zu überschreiten, werden ebenfalls dargestellt. Ein Vergleich der Verfahren hinsichtlich Betriebs- und Investitionskosten sowie eine allgemeine Einschätzung wird vorgenommen.
Stand und Perspektiven der mechanisch-biologischen Abfallbehandlungsanlagen in Österreich
Mag. Dr. Wolfgang Staber, Em.o.Univ.-Prof. Dr.-Ing. Karl E. Lorber
In Österreich können ab 01.01.2004 nur mehr reaktionsarme Abfälle abgelagert werden (§ 76 Abs. 1 Z 1a AWG). In bestimmten Fällen kann der Landeshauptmann diesen Stichtag verlängern, längstens jedoch bis zum 31.12.2008 (§ 76 Abs. 7 AWG). Die Bundesländer Niederösterreich, Oberösterreich, Salzburg und Steiermark haben mit 01.01.2004 und das Bundesland Burgendland mit einer Übergangsfrist von einem Jahr mit 01.01.2005 diese Gesetzesvorgabe erfüllt. Die restlichen vier Bundesländer Kärnten, Tirol, Vorarlberg und Wien bewirkten eine Verlängerung bis zum 31.12.2008, wobei nur die im eigenen Bundesland anfallenden Siedlungsabfälle ohne Behandlung abgelagert werden dürfen. Als Parameter zur Beurteilung ob ein zu deponierender Abfall reaktionsarm ist, wird der gesamte organisch gebundene Kohlenstoff (Total Organic Carbon = TOC) herangezogen. Der TOC-Grenzwert ist, je nach Deponietyp, unterschiedlich hoch, wobei für die Massenabfalldeponie der strengste Grenzwert gegeben ist. So dürfen Abfälle auf dieser Deponie erst abgelagert werden, wenn der TOC-Wert ≤ 5 Ma.-% ist (Anlange 2 Deponie-VO). Die TOC-Grenzwerte machen eine Vorbehandlung der Abfälle insbesondere der Siedlungsabfälle (= Haushaltsabfälle und haushaltsähnliche Gewerbeabfälle) unumgänglich. Zur Vorbehandlung der Siedlungsabfälle Wolfgang Staber, Karl E. Lorber vor der Deponierung hat sich in Österreich, neben der thermischen Behandlung, auch die mechanisch-biologische Abfallbehandlung (MBA) etabliert. Für MBA-Anlagen ist, entsprechend der Deponieverordnung, der TOC-Grenzwert nicht heranzuziehen.
Berechnung der Emissionen aus Abfallverbrennungsanlagen
Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h. c. Karl J. Thomé-Kozmiensky, Dipl.-Ing. Ernst Thomé, Dr.-Ing. Stephanie Thiel
Für die Genehmigung von Anlagen zur Verbrennung von Abfällen – Restabfällen, Ersatzbrennstoffen, Klärschlämmen und Sonderabfällen – müssen die Schadstoffkonzentrationen im Reingas berechnet werden. Für die Berechnung im Rahmen der Genehmigungsverfahren bedient man sich eines Modells, dessen Inputdaten auf Erfahrungen mit vergleichbaren Anlagen beruhen, da gemessene Werte für in der Planung befindliche Anlagen noch nicht vorliegen können. Aufgrund der langjährigen Erfahrungen mit Abfallverbrennungsanlagen mit Rostfeuerung und mit Abgasreinigungsanlagen unterschiedlicher Konzepte werden belastbare Ergebnisse erzielt, die nach Inbetriebnahme regelmäßig verifiziert wurden. Das Gleiche gilt inzwischen auch für Verbrennungsanlagen mit Wirbelschichtfeuerungen und für Anlagen, in denen z.B. Ersatzbrennstoffe verbrannt werden, wenngleich die Datenbasis hier noch nicht so umfangreich ist.
Produktion von Biomasse aus kommunalem Sperrmüll
, Prof. Dr.-Ing. Thomas Pretz
In Deutschland hat in den letzten Jahren die energetische Nutzung von Biomasse deutlich zugenommen. Diese Entwicklung wurde intensiv durch gesetzliche Maßnahmen, wie etwa das Erneuerbare-Energien-Gesetz, gefördert. Die Nutzung von Energie aus Biomasse hilft, den Einsatz fossiler Energieträger und den Ausstoß von Treibhausgasen zu verringern [2]. Neben den gängigen Nutzpflanzen bieten sich auch Gebrauchthölzer, wie beispielsweise Holzanteile aus kommunalem Sperrmüll, als Rohstoffquelle für die energetische Nutzung als Biomasse an und sind unter Einhaltung festgelegter Anforderungen auch als Biomasse anerkannt. Im Jahr 2004 fielen in Deutschland etwa 2,6 Millionen Tonnen Sperrmüll an [1], wobei unterschiedliche Untersuchungen des I.A.R. ergaben, dass im Mittel ein Holzanteil von deutlich über 50 Ma.-% im kommunalen Sperrmüll zu finden ist (Bild 1). Eine Hochrechnung auf die Zusammensetzung des gesamten deutschen Sperrmüllanfalls ist aufgrund der unterschiedlichen regionalen Organisationen der Abfallwirtschaft nicht zulässig. Aufgrund des hohen Gehalts an Holz sowie der derzeitigen hochpreisigen Abfallverbrennung in Deutschland, wird der Sperrmüll in der Regel für eine Verwertung in einem Biomassekraftwerk aufbereitet.
Erfahrungen aus dem zweij√§hrigen Betrieb von mechanisch-biologischen Restabfallbehandlungsverfahren – Herstellung und Verwertung von heizwertreichen Fraktionen –
Dr. Bernd E. M√ľller
Im Abfallwirtschaftsraum Berlin/Brandenburg hat die MEAB seit dem 1. Juni 2005 im Marktsegment Restabfallbehandlung mit anschließender Deponierung eine marktführende Position. Im Rahmen des MEAB-Anlagenverbundes gewährleistet sie für neun öffentlich-rechtliche Entsorgungsträger (ÖRE) Entsorgungssicherheit(Bild 1). Die von den ÖRE gelieferten Restabfälle werden in drei eigenen Umladestationen (Bernau, Rüdersdorf und Forst), landkreiseigenen oder entsorgereigenen Stationen umgeschlagen und von dort zu den beiden MEAB-Entsorgungszentren Vorketzin und Schöneiche transportiert. Die Berliner Restabfälle werden per Bahn von der Umladestation Gradestraße aus geliefert.
Karlsruher Konzepte zur stofflichen und energetischen Nutzung von Biomasse
Prof. Dr.-Ing. Helmut Seifert
Feste Energieträger werden in unterschiedlichen Branchen wie Kraftwerke, Verkehr, Chemie, Grundstoffindustrie und Hüttenwesen zur Erzeugung von Strom und Wärme, aber auch zur Herstellung von stofflich genutzten Produkten wie Synthesegas eingesetzt. Der Energieträger Biomasse gewinnt dabei zunehmend an Bedeutung.
Einordnung von Müllverbrennungsanlagen im Hinblick auf die energetische Verwertung
Professor Dr.-Ing. Michael Beckmann, Ferdinand Kleppmann, Dipl.-Ing. Johannes J. E. Martin, Prof. Dr.-Ing. Reinhard Scholz, Prof. Dr.-Ing. Helmut Seifert
In der jüngsten Vergangenheit hat es zum Teil heftige Diskussionen darüber gegeben, wann einer Müllverbrennungsanlage aus politisch/juristischer Sicht der Status einer energetischen Verwertung zuzuordnen ist oder nicht. Dabei sind die Irritationen u.a. auch dadurch entstanden, dass beide vorgenannte Betrachtungsweisen und damit zusammenhängende Argumente miteinander vermischt wurden. Trennt man beide Sichtweisen sorgfältig, ist auch insgesamt ein Weg vorgezeichnet, wie das Problem zur Einordnung zu beheben ist. Dazu soll im Folgenden ein Beitrag geliefert werden.
Sicherung der Energieversorgung für den Industriestandort Premnitz durch die Energetische Verwertungsanlage für Ersatzbrennstoffe (EVE)
Holger Heinig
Die BKB Premnitz GmbH errichtet derzeit auf einer Freifläche neben einem gasbefeuerten Industriekraftwerk ein EBS-Kraftwerk mit Rostfeuerung. Diese Anlage ist eine Ergänzung zur benachbarten zirkulierende Wirbelschichtfeuerung die ebenfalls mit Ersatzbrennstoff betrieben wird und die Energieversorgung der Industrie- und Gewerbekunden absichert.
Katalytische Gasaufbereitung von Brenngas aus der Biomassevergasung
Dipl.-Ing. Dorith Böhning
Die Beschäftigung mit der Problematik des Einsatzes von nachwachsenden Rohstoffen in zahlreichen Anwendungsgebieten hat aus vielen verschiedenen Gründen aktuell einen sehr hohen Stellenwert. Im Vordergrund steht die Schonung der Umwelt durch den Einsatz von Biomassen zur Energieerzeugung, um somit einen Beitrag zur Reduzierung der CO2-Emissionen zu leisten. Gerade in jüngster Zeit ist das Thema des Klimawandels sehr oft in der Diskussion. Eine wesentliche Rolle als Emittent von Treibhausgasen nimmt der Straßenverkehr durch den Ausstoß der Abgase der Kraftfahrzeuge ein. Auch in diesem Bereich gewinnt der Einsatz von nachwachsenden biogenen Rohstoffen immer mehr an Bedeutung. Ein weiterer Grund ist das seit Juni 2005 in der TA Siedlungsabfall festgeschriebene gültige Verbot der Verbringung von Materialien mit einem Organikanteil von mehr als 5 Gew.-% auf die Deponie. Weiterer Anlass ist durch finanzielle Anreize gegeben, so z.B. das Erneuerbare- Energien-Gesetz oder Prämien für die Nutzung von landwirtschaftlichen Stilllegungsflächen für den Anbau schnellwachsender Energiehölzer und -pflanzen. Für die energetische Verwertung von biogenen Brennstoffen stehen u.a. die Verbrennungs- und die Vergasungstechnologie zur Verfügung.
Vergasung von Biomassen in einer zirkulierenden Wirbelschicht
Dr.-Ing. Stefan Vodegel, Michael Schindler
Für die thermische und stoffliche Nutzung von Biomassen besteht zurzeit eine hohe Euphorie. Unter dem Stichwort Vom Landwirt zum Energiewirt leitete die Regierung Schröder weitreichende politische Maßnahmen ein, um den gesellschaftlichen Umbruch zu unterstützen. Zu nennen sind das modifizierte EEG [5], die Steuerbefreiung von Biodiesel oder Forschungsprogramme zur Züchtung von Energiepflanzen und Konzeptionierung neuer Anbaukonzepte [z.B. 9]. Neben der ökologischen Motivation unterstützen handfeste ökonomische Interessen den Boom: Begleitet durch hohe und absehbare weiter steigende Energiepreise versuchen etliche Unternehmen, eigene organische Reststoffe zur Energieerzeugung einzusetzen. Von der Funktionsfähigkeit der Umsetzung hängt der Bestand vieler Betriebe ab.
Dezentrale Vergasung von Biomasse
Egon Erich
Zur Minderung des Treibhauseffektes ist die Begrenzung der CO2-Emissionen eine wirkungsvolle Maßnahme. Aus diesem Grund wird der Einsatz nachwachsender Rohstoffe zur Energieerzeugung verstärkt diskutiert. Die energetische Verwertung nachwachsender Rohstoffe nutzt die während des Wachstums durch Photosynthese gebundene Energie, wobei das zuvor assimilierte CO2 wieder freigesetzt wird. Insofern sind nachwachsende Rohstoffe CO2-neutral, im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen, bei deren Einsatz das über viele Jahrtausende aus dem atmosphärischen Gleichgewicht entzogene CO2 auf einmal freigesetzt wird. Ein weiterer Gesichtspunkt ist die Schonung der Ressourcen an fossilen Brennstoffen durch den Einsatz erneuerbarer Energieträger.
Sand im Getriebe der Vergärung?
Dipl.-Biol. Kirsten Schu
Vergärungsverfahren haben sich neben der Kompostierung in den letzten zwanzig Jahren zunehmend etabliert. Die vergorenen Substrate reichen von Klärschlamm bis zu Restabfall. Der technische Aufwand steigt dabei in Abhängigkeit vom Störstoffanteil: Verfahren zur Abscheidung von Störstoffen wie Sand, Kies, Glas, Steine und Kunststoffe werden im Zusammenhang mit Vergärungsverfahren von Bio- und Restabfall vorrangig zum Schutz von Anlagentechnik eingesetzt. Dies trifft vor allem auf Nassvergärungsverfahren, in letzter Zeit vermehrt auch für Trockenvergärungsverfahren zu. Bei der Vergärung von Suspensionen mit Feststoffanteilen, also im Bereich der Restabfallvergärung, stoßen die bisher etablierten Verfahren der Störstoffabtrennung jedoch vielfach an ihre Grenzen und es kommt sehr häufig zu Störungen. Die Bildung von Schwimmschichten ist ein weiteres, typisches Problem von Nassvergärungsverfahren, von dem auch die in letzter Zeit entstandenen Vergärungsanlagen für nachwachsende Rohstoffe (NAWARO) betroffen sind. Mit der Ausweitung von Problemen durch Sandablagerungen und Schwimmschichtbildung in Vergärungsanlagen ist die Vergärung von Suspensionen mit Feststoffanteilen generell als geeignete Verfahrenstechnik kritisch zu hinterfragen.
Ersatzbrennstoffherstellung mit mechanisch-physikalischen Stabilisierungsverfahren
Dr. Doris Michalski, Andreas Wendt, Dipl.-Ing. Uwe Büll
Bei den mechanisch-physikalischen Stabilisierungsverfahren handelt es sich um eines der alternativen Verfahren zur Müllverbrennung, mit denen Siedlungsabfälle schadlos entsorgt werden können. Ziel ist nicht nur die Behandlung und Entsorgung des Abfalls, sondern vorrangig die Herstellung von Ersatzbrennstoffen aus Restabfällen und damit deren Verwertung. Der Abfall wird in den Behandlungsanlagen in mehreren Schritten im Wesentlichen in die Bestandteile Eisenmetall- und Nichteisenmetallschrott, Inerte und Ersatzbrennstoff aufgetrennt bzw. überführt. Das Prinzip der Aufbereitung zu Ersatzbrennstoffen basiert auf einer Trocknung des vorher mechanisch aufbereiteten Abfalls in einer beheizten Trockentrommel. Die nach verschiedenen Sichtungsstufen hergestellten Ersatzbrennstoffe können dann energetisch verwertet werden. In Deutschland produzieren derzeit drei Anlagen mittels mechanisch-physikalischer Stabilisierung Ersatzbrennstoffe. Zwei dieser Anlagen wurden in Berlin errichtet und in den Jahren 2005 bzw. 2006 in den Betrieb genommen (Lage s. Bild 1). Es handelt sich um die MPS Reinickendorf und die MPS Pankow mit einer Kapazität von jeweils durchschnittlich 160.000 Mg/a. Beide Anlagen werden von der MPS Betriebsführungsgesellschaft mbH, einer gemischtwirtschaftlichen Gesellschaft, betrieben.
ZAK-Technik zur Erzeugung von Ersatzbrennstoff
Prof. Dr.-Ing Gerhard Rettenberger
Der Zweckverband Abfallbehandlung Kahlenberg (ZAK) hat von Oktober 2004 – Grundsteinlegung – bis März 2006 – Beginn Kalt-Inbetriebnahme – eine MBA nach dem vom ZAK entwickelten ZAK-Verfahren für einen Durchsatz von 100.000 Tonnen pro Jahr errichtet. Die Warm-Inbetriebnahme der MBA erfolgte ab Mai 2006. Die MBA Kahlenberg liegt im Süd-Westen Deutschlands in der Nähe von Freiburg. Aufgrund der innovativen und bisher großtechnisch noch an keinem anderen Standort umgesetzten Technologie wurde der Bau besonders innovativer Bestandteile der MBA Kahlenberg finanziell durch das Finanzierungsinstrument der Europäischen Union, LIFE-Environment gefördert. Hierfür wurde zwischen Dezember 2003 und November 2006 ein die Planung, den Bau und die Inbetriebnahme der MBA Kahlenberg begleitendes Projekt durchgeführt. Das Projekt wird vorgestellt.
Niedertemperatur-Tunneltrockner zur optimierten Wertstoffgewinnung
Dipl.-Ing. Reinhard Schu, Dipl.-Biol. Kirsten Schu
Die energetische Verwertung stand bisher im Vordergrund der Diskussion über Abfallwirtschaftskonzepte und Biomasseverwertung. EEG, Kraftstoffquotengesetz und der CO2-Handel subventionieren direkt oder indirekt die energetische Verwertung. Die stoffliche bzw. werkstoffliche Verwertung wird nicht oder kaum subventioniert. Das Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz von 1994 hatte nach langen politischen Diskussionen nicht der stofflichen Verwertung den klaren Vorrang gegenüber der energetischen Verwertung eingeräumt. Dennoch bekannte sich das Duale System Deutschland mit Inkrafttreten des KrW-/AbfG in einer freiwilligen Selbstverpflichtung dazu, der werkstofflichen Verwertung die höchste Priorität beizumessen. Erst in der EU-Abfallrahmenrichtlinie, die aktuell vor der Verabschiedung steht, wird der Vorrang der stofflichen Verwertung in der 5-stufigen-Abfallhierarchie festgeschrieben.
Energieeffizienz – Wohin geht der Trend?
Dipl.-Phys. Ph.D. Edmund Fleck
Der sorgfältige Umgang mit unseren Ressourcen, u.a. den energetischen, ist ein Thema von immer größerer Bedeutung. Mit dem rasanten Wachstum der Wirtschaft in China und anderen Ländern, einhergehend mit einem Wachstum des Wohlstands, ist der Bedarf an fossilen Energieträgern – Kohle, Öl, Gas – in den letzten Jahren stark gestiegen. Da die derzeitigen Förderkapazitäten diesem Wachstum nur begrenzt folgen können, sind die Preise für diese Energieträger teilweise drastisch nach oben gegangen und sie unterliegen einer hohen Fluktuation. Die Ressourcen an Energieträgern sind begrenzt, sowohl was die absoluten Vorräte als auch die wirtschaftlich sinnvoll abbaubaren Vorkommen angeht. Darüber hinaus liegen die größten Energiereserven, speziell von Öl, in politisch nicht sehr stabilen Regionen dieser Erde.
Korrosions-Früherkennung bei Abfall-, Biomasse- und Ersatzbrennstoff-Kraftwerken
Dr. Wolfgang Spiegel, Dr. rer. nat. Thomas Herzog, Renate Jordan, Dr. Gabriele Magel, Dr.-Ing. Wolfgang M√ľller
Die gutachterliche Arbeit der Autoren (CheMin GmbH) auf dem Feld der Korrosion beinhaltet typischerweise die Aufgabe, das Unvermeidliche, Unvorhersehbare bzw. Vertragswidrige vom Vermeidbaren, Vorhersehbaren bzw. Vertragskonformen zu trennen und dabei zwischen schwarz und weiß möglichst klar und präzise zu differenzieren. Die historischen Daten, Informationen und Befunde vergangener Betriebszeiträume spielen dabei eine wesentliche Rolle. Dieser schadensbezogene Blick in die Vergangenheit ist mitunter durch Informationsmangel soweit getrübt, dass die Angemessenheit von Art und Umfang der üblicherweise betriebsbegleitend erfassten Informationsbestände in Frage zu stellen ist. Im korrosionsbedingten Schadensfall wird häufig offenkundig, dass die betrieblichen Aufzeichnungen nicht ausreichen, um Ursache(n) und Vermeidungsstrategie(n) zielführend und zügig erarbeiten zu können.
W√§rmestromdichtemessung an Membranw√§nden zur Charakterisierung von Bel√§gen in Dampferzeugern für schwierige Brennstoffe
Dr.-Ing. Sascha Kr√ľger, Professor Dr.-Ing. Michael Beckmann
Hausmüll und Biomasse sind als schwierige Brennstoffe einzuordnen. Die bei der Verbrennung entstehenden staub- und gasförmigen Produkte führen u.a. zu Belägen an abgasseitigen Dampferzeugerbauteilen. Diese Beläge haben einen negativen Einfluss auf die Effizienz und die Verfügbarkeit der Anlage, da sie zum einen Korrosionen von Verdampfer- und Überhitzerbauteilen auslösen und darüber hinaus durch isolierende Schichten auf Wärmeübertragerflächen zur Erhöhung von abgasbedingten Wärmeverlusten führen. In diesem Beitrag wird speziell auf die Anwendung der Wärmestromdichtemesstechnik zur Charakterisierung von Belägen insbesondere im Hinblick auf die Funktion eines Signalgebers für die Online-Kesselreinigung eingegangen. Vor diesem Hintergrund wird zunächst der Zusammenhang zwischen der Belagssituation und der Wärmestromdichte theoretisch dargestellt. Die theoretischen Überlegungen werden durch Messergebnisse in der Praxis validiert. Darüber hinaus erfolgt eine Betrachtung der Ansprechzeiten des Messsignals auf Änderungen der Wärmestromdichte z.B. durch veränderte Last- oder Belagssituationen. Aus den Ergebnissen in der Praxis lassen sich darüber hinaus durch die Analyse des Frequenz- und Amplitudenspektrums der Signale weitere Informationen zu den Belägen ableiten.
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