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1
Aigner 1
Technische und
wirtschaftliche Aspekte
AEA, 17. März 2016
Bild-Quelle [8]
Aigner 2
Qualitätsmerkmal Wichtigste Auswirkungen
Wassergehalt Lagerfähigkeit, Heizwert, Anlagenauslegung, Selbstentzündung
Heizwert, Brennwert Brennstoffausnützung, Anlagenauslegung
Elementgehalte Cl, N, S, K,
Mg, Ca, P
Schwermetalle
Emissionen, Korrosion
Ascheerweichungspunkt
Schadstoffemissionen, Ascheverwertung
Aschegehalt Partikelemission, Ascheverwertung, -entsorgung
Ascheerweichungspunkt Anlagentechnik, -regelung, Betriebssicherheit
(Lager-) Dichte Transport-, Lageraufwand, Logistikplanung
Abmessung, Form, Größenverteilung Förder-, Feuerungstechnik, Betriebssicherheit, …
Feinanteil (bei Preßlingen) Lagerdichte, Staubbildung
Abriebfestigkeit (bei Preßlingen) Qualitätsänderung beim Umschlag, Entmischung,
Biomasse
Unterscheidung in feste, flüssige und gasförmige Biomasse.
Feste BM - holzartige Biomassen: Hackgut, Pellets, Brennholz, etc.
- halmgutartige Biomassen: Stroh, Getreideganzpflanzen
- andere Biomassen: Gülle, Ölfrüchte (z.B. Raps, Sonnenblumen)
Charakteristika holzartiger Festbrennstoffe
2
Aigner 3
Definition
Quelle: Holzforschung Austria
Hackgut
Typische
Werte
A2.0, F15
A3.0, F15
A5.0, F25
A7.0, F25
ÖNORM C 4005
Aigner 4
Definition
ÖNORM M 7133 Klasse Grenzwert Bezeichnung
Wassergehalt
in Gew% FS
W 20
W 30
W 35
W 40
W 50
< 20
20 - 29
30 - 34
35 - 39
40 - 49
lufttrocken
lagerbeständig
beschränkt lagerbeständig
feucht
erntefrisch
Schüttdichte
in kg TS/m3
S 160
S 200
S 250
< 160
160 - 199
> 250
geringe
mittlere
hohe
Aschegehalt in %
Brennstoff TS
A 0,5
A 2
< 0,5
0,5 - 2
geringer
erhöhter
Größe
G 30
G 50
G 100
Feinhackgut
Mittelhackgut
Grobhackgut
ÖNORM EN ISO 17225-1, die sehr viele Eigenschaften auf Basis von Analysen
abbildet, ist für die meisten praktischen Anwendungen zu komplex und detailliert.
ÖNORM C 4005, nur für „Waldhackgut“, das in Anlagen > 500 kW Leistung
verfeuert wird. Es verwendet zur Beschreibung des Ausgangsmaterial nur vier Klassen
(C1 bis C4) und für diese Klassen typische Asche- und Feinanteilgehalte.
Folgendes sollte eine korrekte Bezeichnung des Hackguts aufweisen:
Handelsform Hackgut oder Schredderholz
Herkunft u. Quelle bei ÖNORM 4005 nur Wald- und Plantagenholz
sowie anderes erntefrisches Holz
Rohstoffgruppe
C1 bis C4, sagt aus ob Stammholz,
Ganzbaum mit oder Wurzeln,
Restholz wie Astwerk und Reisig usw.
Partikelgröße P16 (früher G30), P31 (früher G50),
P45, P63 (früher G100) usw.
Feinanteil F15, F25 (typische Werte der Klasse oder Schätzung)
Wassergehalt M35, M45, M55, M55+
Asche A2.0, A3.0, A5.0, A7.0, A7.0+
(typische Werte oder Schätzung)
Quelle: Biomasseverband OÖ
Hackgut
3
Aigner 5
Definition Pellets
Produktion
Lieferung
Quelle: propellets Austria
Aigner 6
Definition Pellets
4
Aigner 7
Einsatz von Biomasse
Nah-, Fernwärme,
Ortsversorgung
Verteilung
neu
bestehend
Wärme-Erzeugung
Neu / Sanierung / Substitution
Leistungsbedarf,
Winter- / Sommer- Betrieb
Brennstoff
Hackgut, Pellets,
Rinde, Stroh, …
Abnehmer / Verbraucher
Objektversorgung,
Mikronetz
Anlass ?
Motivation ?
Ziel ?
Ausgangslage
______________________________________________________
______________________________________________________
______________________________________________________
______________________________________________________
______________________________________________________
Aigner 8 Quelle: [7]
Technische
Aspekte
Wirtschaftliche
Aspekte
Zusätzliche
Aspekte
Randbedingungen Standort, Erschließung, Verkehrsanbindung,
Leistungsbedarf Spitze / Winter / Sommer,
Wärmebedarf, Temperaturniveau, …
versorgte Objekte, neu / bestehend, …
Kapitalbedarf & Förderungen Investkosten Maschinentechnik / E&MSR-
Technik / Gebäude, Planung,
Finanzierung (Eigenmittel, Kredit, Leasing,
Contracting), …
Organisation, -Struktur Projektbeteiligte, bei Errichtung, im
Betrieb, Eigentumsverhältnisse, …
Brennstoff & Bereitstellung Welche Biomasse, benötigte / verfügbare
Mengen, Eigenschaften,
Anlieferungsform, Lager, Aufbereitung,
Transport,
Fixkosten & Betriebskosten Tilgung, Zinsen, Wartung, Instandhaltung,
Versicherung, Personal, Betriebsmittel,
Brennstoffkosten, …
Behörden Prüfung der Genehmigungspflicht,
baurechtl, wasserrechtl. Aspekte,
Emissionen
Anlagenkonzept & Bautechnik Grundlast / Spitze / Reserve, vorhandene
Anlagen, erforderliche Verfügbarkeit,
Rauchgasreinigung, Verteilung, E-Technik,
Leittechnik, …
Gebäude, Außenanlagen, …
Wirtschaftlichkeit Varianten: Energieträger, Konzept
Wärmeverkauf, …
Akzeptanz Intern, extern
Risikobewertung , zukünftige Entwicklung
Gesamtbewertung , Entscheidung
Biomasse-Projekt Themen, Inhalte
5
Aigner 9
Projektstruktur
Projekt-Beteiligte
Biomasse-Projekt
Aigner 10 Quellen: [1]
Biomasse-Projekt
Monitoring, Betriebsoptimierung,
Berichtlegung, Instandhaltung
Projektphasen
6
Aigner 11 Quelle: [7]
Biomasse-Projekt 1. Projektskizze, wesentliche Inhalte
Aigner 12 Grafik-Quelle: [7]
• inakzeptable Deckungslücke, die weder durch geänderte Randbedingungen noch
durch Förderung geschlossen werden kann.
• nicht ausreichend Biomasse in erforderlicher Menge oder benötigter Qualität zur
Verfügung.
• Genehmigung problematisch bzw. ist mit unzumutbaren Auflagen verbunden.
• verfügbare Fläche bzw. das Bauvolumen des Standortes ist nicht ausreichend.
• Bei Anrainern fehlt eine ausreichende
Akzeptanz, so dass mit eventuell
unzumutbaren Erschwernissen bei der
Realisierung gerechnet werden muss.
• Keiner übernimmt die Federführung für die
weitere Realisierung und/oder es kann kein
Investor für das Vorhaben gewonnen werden.
• Anschlussdichte des erforderlichen
Nahwärmenetzes ist zu gering.
• zeitliche Verlauf der Anschlüsse der
potentiellen Abnehmer ist inakzeptabel lang.
Biomasse-Projekt Projektskizze, Ausschlusskriterien
7
Aigner 13
befürchtete negative Auswirkungen:
• erhöhte lokale Schadstoffemissionen
• Geruchsemissionen
• erhöhte Verkehrsbelastung
• optisches Erscheinungsbild
• Schwadenbildung
• tlw. schlechtes Image
• …
Biomasse-Projekt Akzeptanzproblematik
Maßnahmen zur Verbesserung der Akzeptanz:
• optimale Anlagenkonzeption
• Optimierung der Anlieferlogistik
• angepasste Architektur
• frühzeitige Einbindung betroffener
Institutionen
• gezielte Informations-/ Öffentlichkeitsarbeit
• …
Aigner 14
Brennstofflagerung
Aufbereitungsform d. Brennstoffes
(Hackgut grob, mittel, fein, Späne,
Pellets, etc.
Qualität (Feuchte) d. Brennstoffes
Pellets vor Feuchtigkeit schützen
Belüftung (CO !)
Aspekte
örtliche Gegebenheiten
ausreichende Bevorratung
Logistikkonzept
Preisverhalten d. Brennstoffes
Manipulationsaufwand, Befüllung
Austragungskonzept
Lagerfähigkeit d. Brennstoffes
Selbstentzündungsrisiko
Umsetzungsprozesse (Schimmel)
Hinweis:
TRVB H 118 Automatische Holzfeuerungsanlagen
ÖN M7137 …Pelletslagerung … - gültig bis 100 to
- ab 30 to Zwangsbelüftung od. Arbeitsorg. mit nat./mech. Lüftung
- > 100 to EX-Schutz-Konzept
8
Aigner 15 Quelle: Deutscher Energieholz- und Pellet-Verband e.V.
Brennstofflagerung
Freilagerung
oberirdische Lagerhalle
(teils aus Holz und gut
durchlüftet, Befüllung durch
Lkw bzw. Radlader)
oberirdischer Rundsilo
(oberhalb oder neben Kessel)
Gewebesilo (Pellets)
unterirdischer Lagerraum
(meist aus Stahlbeton,
Befüllung durch Lkw
bzw. Radlader)
Wechselcontainer
Grundkonzepte
Aigner 16 Quellen: [7]
Lager-Beschickung
Radlader
über Silodeckel
Pumptankwagen,
Einblasen
Siloverteiler
Hallenkran
Kratzkettenförderer
9
Aigner 17 Quellen: [7]
Lager-Austragung
Schubboden
Knickarm,
Federblatt
Zentrumsschnecke
Konusschnecke
Pendelschnecke
Nicht für Hackgut geeignet
Schnecke
mit
Schrägboden
Saugsysteme
Aigner 18 Quellen: TFZ im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Feuerungsbeschickung, Feuerung
Hydraulischer Einschieber
zyklische Beschickung,
Verdichtung des Brennstoffes
Schneckenförderer
kontinuierliche Beschickung
ohne Brennstoffverdichtung,
gleichmäßige Rostbelegung
Unterschubfeuerung
Abwurffeuerung
mit Kipprost
mit Schalenbrenner
mit Tunnelbrenner
Quereinschubfeuerung
mit Rost (starr, Vorschub)
mit Glutbettmulde
10
Aigner 19
Brennstoffqualität und Feuerungssystem
• http://www.qmholzheizwerke.at/uploads/tx_tcfaq/FAQ36_02.pdf
FAQ 36 Tabelle 4: Empfohlener Einsatzbereich der neuen Klassifizierung
für Feuerungssysteme und Leistungsgrößen
Aigner 20
Vorschubrost- Feuerung
11
Aigner 21
Staubabscheidung
Quellen: [1,7]
Multizyklon Gewebefilter Elektrofilter
Holz Holz, Halmgut Holz, Halmgut
Investkosten Betriebskost.
gering gering
mittel hoch
hoch mittel
Reingas mg/Nm3 100 - 200 < 25 (1–5) 5 - 50
Entstaubungsgrad bis 90% bis 99% bis 99%
Einsatzbereich ab 100 kW ab 500 kW
Aigner 22
Asche
Quellen: [1,7]
Grob- oder Rostasche:
überwiegend mineralischer Rückstand, oft mit
Sand, Erde und Steinen; beim Einsatz von Rinde
und Stroh, gesinterte Aschenteile und
Schlackebrocken enthalten.
Zyklonflugasche:
überw. anorganische Brennst.bestandteile.
Feinstflugasche:
In Elektro- oder Gewebefiltern bzw. als
Kondensatschlamm in Rauchgaskondensations-
anlagen anfallende Flugaschenfraktion.
12
Aigner 23
Ascheverwertung, -entsorgung
§, VO, RL:
sachgerechte Einsatz von Pflanzenaschen zur Verwertung auf land- und forstwirtschaftlich
genutzten Flächen, Richtlinien für sachgerechte Düngung, Kompostverordnung, Deponieverordnung,
Abfallwirtschaftsgesetz,
Deponie:
- (Bodenaushub.)
- (Baurestmassen.)
- Reststoff.
- Massenabfall.
- (untertägig)
- Aufbringung auf Acker- und Grünland
- Aufbringung auf Waldflächen
- Zugschlagstoff zu Kompostieranlagen
Abhängig von Inhaltsstoffe und Grenzwerte (v.a. Schwermetalle, TOC, PAK, PCDD/F)
Behandlung
pH-Wert-
Absenkung
Aigner 24
Konzeption Biomasseanlage
Kriterien:
Brennstoffangebot und -Qualität
Verfügbarer Platz,
vorgegebene Baulichkeiten
Ganzjahresbetrieb oder nur Heizperiode
Lastschwankungen, Bandlast
Vollbetriebsstundenzahl Biomassekessel
Versorgungssicherheit, Redundanz
Ausbaustufen
Brennstoffpreis
Invest- und Betriebskosten
…
Zielsetzung:
Optimale Wirtschaftlichkeit und
niedrige Emissionen
hoher Jahresnutzungsgrad
hoher Kesselwirkungsgrad
hohe Auslastung der BM-Anlage
wenig Glutbettunterhalt
Geringe Investkosten
geringe Betriebs- und Instandhaltungs-
kosten
günstige Brennstoffmanipulation und
-lagerung
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Aigner 25
Systemwahl & Auslegung Biomasseanlage
Fundierte Leistungs- und Wärmebedarfserhebung !!!
Wärmeleistungsbedarf kW
Raumwärme, Warmwasser, Prozesswärme
Jahreswärmebedarf MWh
Raumwärme, Warmwasser, Prozesswärme
Temperaturbedarf
Lastkennlinien, Tagesgänge & Jahresdauerlinie
Bilder: Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT
Quelle: Schriftenreihe QM Holzheizwerke
Aigner 26
Systemwahl & Auslegung Biomasseanlage
Festlegung:
max. notwendige Leistung
Wärmeerzeuger
Wärmeerzeugungssystem
monovalent / bivalent
Ein- / Mehrkesselanlage
mit / ohne Speicher
Aufteilung Wärmeleistung
Anlagenkomponenten
- Feuerungssystem
- Heizzentrale
- Kaminanlage
- etc.
Quelle: Q-Leitfaden
14
Aigner 27
Systembeispiel Biomasseanlage
Quellen: Schriftenreihe QM Holzheizwerke Band 2 – Standardschaltungen Teil I, 2010
Wärmespeicher /
Lastausgleichsspeicher
Rücklaufanhebung
bei nassen Brennstoffen
NICHT bei Brennwert-Kessel
Keine grundlegend andere Betrachtungsweise der Anlagenhydraulik von BM-Anlagen
gegenüber anderen Systemen; Spezifika sind zu berücksichtigen;
Nicht zwingend
erforderlich !
Aigner 28
Biomasse-Projekt Kosten & Wirtschaftlichkeit
Biomasseprojekte zeichnen sich durch hohe Investitionskosten
und in der Regel niedrige Brennstoffkosten aus.
Mit fundierter, qualitativ hochwertiger
Konzeption, Planung und Ausführung:
=> optimale Anlagenkonzepte
=> effizienter Anlagenbetrieb
=> technisch und wirtschaftlich
erfolgreiche Biomassenutzung
15
Aigner 29
Biomasse-Projekt Kosten & Wirtschaftlichkeit
FÖRDERUNGEN
WICHTIG: Immer aktuelle FÖ-Richtlinien beachten !
Bundesumweltförderung (UFI) KPC Kommunalkredit Public Consulting ODER
Österreichisches Programm für die
Entwicklung des ländlichen Raums
div. Landesförderungen
Hinweis: “de-minimis“ Regelung, KMU – Kriterien;
Aigner 30
Betrachtung Brennstoffpreis
Richtwerte:
Hackgutpreis Heizwerk: ± 20 - 30 €/MWh
Holzpellets: ± 40 - 48 €/MWh
Biomasse-Projekt
16
Aigner 31
a: erzeugte
Wärmemenge
b: Gewicht (mit
Berücksichtigung
des Wassergehalts)
c: Schüttvolumen
Abrechnung Hackgut Kosten & Wirtschaftlichkeit
Aigner 32
Biomasse-Projekt Kosten & Wirtschaftlichkeit
• Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
(selber durchführen oder überprüfen - mit Hausverstand)
ON M 7140
Betriebswirtschaftliche
Vergleichsrechnung
für Energiesysteme …
VDI 2067
Wirtschaftlichkeit
Gebäudetechnischer Anlagen
17
Aigner 33
qm heizwerke – Was ist das?
• Bundesweites QM-System (seit 2006!)
• Planung, Bau und Betrieb von Biomasseheizwerken und Wärmenetzen
• Summe der BM-Kesselnennleistung ≥ 400 kW und/oder
Trassenlänge ≥ 1000 m
• 50 Qualitätsbeauftragte begleiten die Projekte und sichern die Qualität
• AEE INTEC: Programmleitung
• Auftraggeber: Österreichische Energie Agentur / BMLFUW im Rahmen
des klimaaktiv-Programmes
• qm heizwerke ist Fördervoraussetzung (Umweltförderung
im Inland UFI)
Aigner 34
qm heizwerke – Zielsetzungen
• Steigerung der technischen Qualität und Effizienz von
Biomasseheizwerken und Nahwärmenetzen
• Betriebsoptimierung bestehender Anlagen
• Optimierter Einsatz von Fördermitteln
• Verbreitung der Erkenntnisse und Erfahrungsaustausch
unter (inter)nationalen Akteuren im Biomassebereich
• Steigerung des Images der effizienten Nutzung von
Biomasse
• Infos, Tools, Ansprechpartner http://www.klimaaktiv.at/qmheizwerke
18
Aigner 35
qm kompakt
• Vereinfachtes QM-System für Kleinanlagen
• < 400kW oder < 1000 lfm Trasse
• pdf-Formular mit automatischer Plausibilitätsprüfung
• Entwickelt von klimaaktiv qm heizwerke
• Abfrage technischer Daten
• Information über mögliche Mängel und Schwachstellen
• Kein Qualitätsbeauftragter erforderlich
• Seit 2012 Fördervoraussetzung (UFI)
• Für Anlagen mit Wärmeverkauf !
Tool ist frei verfügbar, und nutzbar !
http://www.umweltfoerderung.at/
Aigner 36
Technische Voraussetzungen
Qualitätskriterien von qm heizwerke
basieren auf der
„Schriftenreihe QM Holzheizwerke“ (Herausgeber: ARGE QM Holzheizwerke)
Außerdem:
“ÖKL Merkblatt Nr. 67”
(derzeit in Überarbeitung)
19
Aigner 37
Biomasse - Anlagencontracting
versorgte Objekte Hotel-Zentralgebäude
und 20 Chalets
Wärmebedarf 3.000 MWh/a für Raumheizung,
Lüftung, Pool, Warmwasser
Grundlast 1.000 kW Pelletkesselanlage
Spitzenlast & 1.200 kW Ölkesselanlage
Ausfallsicherung
Pufferspeicher 30.000 l
Brennstoffeinsatz 97 % Pellet, 3 % HEL
Pelletlager 300 m3
Trassenlänge 400 trm
Leading Family Hotel + Resort Dachsteinkönig
Aigner 38
Biomasse - Anlagencontracting
Feriendorf Obertraun Zentralgebäude mit Pool und Wellnessbereich,
und 75 (59) Wohneinheiten in 46 (38) Gebäuden
Wärmebedarf 1.500 (1.200) MWh/a Ganzjahresbetrieb
für Raumheizung u. Warmwasser
Trassenlänge 1.350 (1.160) trm
Übergabestationen mit
Systemtrennung Heizung und WW
Grundlast 390 kW Biomasse
Spitzenlast 700 kW Ölkessel
Pufferspeicher 12.000 l
Ausfallsicherung mobile Heizstation
Brennstoff 95 % Hackgut,
5 % HEL
Hackgutlager 250 m3
mit Fernwartung, Telenotsystem, …
20
Aigner 39
FRONIUS INTERNATIONAL GmbH
versorgte Objekte Bürogebäude,
Montage-, Lagerhallen,
Heizwerk zur Gänze unterirdisch angeordnet
Trassenlänge 130 m
Brennstoff Hackgut, SNP, Rinde
Brennstofflager 600 m3, Schubbodenaustragung,
Brennst.logistik lokale Lieferanten,
Brennstoffhandel
Biomasse - Anlagencontracting
Aigner 40
Inbetriebnahme 2006
Wärmebedarf 5.000 MWh/a, 3.200 kW,
für Raumheizung, Warmwasser
und Prozesswärme,
(Ganzjahresbetrieb)
Nennleistung 300 kW Biomasseanlage
1.200 kW Biomasseanlage
Spitzenlast 1.300 kW Erdgas
erzeugte Wärme zu 98 % aus Biomasse und
2 % aus Gas
Erweiterung 2010
Wärmebedarf 800 MWh/a, 650 kW
Biomasse - Anlagencontracting
Prinzipschema BM-Heizwerk
21
Aigner 41
Biomasse - Anlagencontracting
Inbetriebnahme 2007
versorgte Objekte Bürogebäude, Produktions-
und Lagerhallen,
Trockenkammern
Wärmebedarf 4.000 MWh/a
für Prozesswärme,
Raumwärme, Warmwasser,
(Ganzjahresbetrieb)
Nennleistung
Brennstoff
1.500 kW
Hackgut, Sägenebenprodukte
Spitzenlast &
Ausfallsicherung
1.000 kW bestehende
Ölkesselanlage
PRO PET Austria
Heimtiernahrung GmbH
Aigner 42
Erweiterung
(Firmenerweiterung
und Heizhauszubau)
2012
Wärmebedarf
gesamt:
7.100 MWh/a
Nennleistung 1.500 kW Bestand
+ 1.500 kW neu
Pufferspeicher 30 m3
Spitzenlast &
Ausfallsicherung
2.000 kW
neue Ölkesselanlage
Rauchgasreinigung Elektrofilter für
beide BM-Anlagen
PRO PET
Biomasse - Anlagencontracting
22
Aigner 43
Inbetriebnahme 2006 / 07
Abnehmer Bürogebäude, Fertigungshallen,
Lagerhallen
Wärmebedarf 2.100 MWh/a
Trassenlänge 50 m
Nennleistung,
Brennstoff
1.000 kW
Hackgut, SNP
Spitzenlast &
Ausfallsich.
550 kW bestehende
Ölkesselanlage
Plastic Products Innovation
Biomasse - Anlagencontracting
Aigner 44
Biomasse - Anlagencontracting
Weber Hydraulik GmbH
Inbetriebnahme 2005/2006
Wärmeversorgung für Bürogebäude, Montage-, Lager-
halle (9.000 m2 beheizte Fläche)
Wärmebedarf 720 MWh/a für Raumheizung,
Warmwasser und Prozesswärme,
(Ganzjahresbetrieb)
Nennleistung 85 kW + 500 kW
Pufferspeicher 5.000 l
Anmietung von Heizraum
und Brennstofflagerraum
Einbindung und Nutzung von
Kompressor-Abwärme
Brennstoff Waldhackgut
Brennstofflager 200 m3, Gelenkarmaustragung
Brennst.logistik örtliche
Liefergemeinschaft
23
Aigner 45
EA-NRW
Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit !
aigner energie contracting gmbh
ing.aigner wasser-wärme-umwelt gmbh
A-4501 Neuhofen, Kremstalstraße 18
Tel: +43 (0)7227 6081–0 Fax: -13
www.ing-aigner.at [email protected]
DI Siegfried Aigner
Kontakt:
Energiesparpartnerschaft
Dienstleistung
keine Investitionskosten
Energieeffiziente Systeme
Wirtschaftliche, Zukunftssichere, Innovative Lösungen
Modernisierung Erneuerbare Energieträger