Download ppt - Möglichkeiten und Grenzen der Energiebereitstellung durch Strohfeuerungsanlagen in der gewerblichen Produktion Anwendungsbeispiel landwirtschaftliche Getreidebrennereien

„Möglichkeiten und Grenzen der Energiebereitstellung durch Strohfeuerungsanlagen in der gewerblichen Produktion“

Anwendungsbeispiel landwirtschaftliche Getreidebrennereien

Diplomkolloquium Andre Gerstenberg

Betreuer:

Prof. Dr. rer. nat. Reiner Malessa, FH Brandenburg

Dr.-Ing. Ernst-Peter Jeremias, tetra ingenieure GmbH, Neuruppin

Datum:

15.11.2007

© Andre Gerstenberg, FH Brandenburg 15.11.20072 / 16

Motivation für die Diplomarbeit

Quelle: EurObservER 2006

Aktionsplan Biomasse der EU

Angaben in Mio. Tonnen Öläquivalent

Ausbau der Bioenergie führt zu einer größeren Nachfrage und folglich zu Preissteigerungen Erschließung ungenutzter Biomassepotenziale zur Reduzierung von Nutzungskonflikten


Zielstellungen der Diplomarbeit

1 Potenziale für die Wärmeerzeugung aus Stroh

2 Stand der Technik Strohverbrennung Bereitstellung Verbrennung

3 Anwendungsbeispiel Brennerei Erweiterung und Optimierung

des Brennereibetriebes Strohfeuerungskonzepte Wirtschaftlichkeit


1 Strohpotenziale

Stoffliche Nutzung

Einstreu in Tierställen, Einarbeitung in die

Ackerkrumme zur Bodenverbesserung

Mittelwert Min/Maxca. 89 TWh

Verdopplung des Anteiles fester Biobrennstoffe

Getreideanbaufläche

Deutschland: 6,7 Mio. ha

Brandenburg: 0,5 Mio. haStrohmenge

Deutschland: 40,2 Mio. t

Brandenburg: 3,1 Mio. t

Quelle: Daten für Endenergie und feste Biobrennstoffe aus AGEE-S, Stand 03/07


2 Stand der Technik Strohverbrennung Bereitstellung

Großballen quaderförmig

Ballendichte: 139 – 170 kg/m³

Preis: ca. 70 €/t

Häcksel

Schüttdichte: 45 – 80 kg/m³

Preis: ca. 77 €/t

Quelle: http://www.videncenter.dk/uk/index.htm Quelle: http://www.videncenter.dk/uk/index.htm



Quelle: www.asket.pl/ de/brikette.php

Briketts


Preis: 140 €/t

Pellets


Preis: 150 €/t

Quelle: http://www.videncenter.dk/uk/index.htm



Bsp.: Lieferung von 25 t Stroh durch Transport-Lkw mit max. 100 m³ Ladevolumen und max. Nutzlast von 25 t

0

25

50

75

100

125

150

175

200

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Entfernung in km

Bez

ugs

pre

is in

€/t Ballen: 2 Fahrten bei 100 m³

Häcksel: 5 Fahrten bei 100 m³

Pellets: 1 Fahrt bei 45 m³

Briketts: 1 Fahrt bei 60 m³

Ballen: 4 Fahrten bei 50 m³


2 Stand der Technik Strohverbrennung Verbrennung

Rostfeuerungen dominierende Technologie meist modifizierte Holzfeuerungen Beschickung mit Pellets, Häckseln oder aufgelösten Ballen

Quelle: http://www.binder-gmbh.at/Deutsch/Heizanlagen/Feuerungssysteme/SRF-S.html


Emissionsrelevante Bestandteile

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Stroh Holz

An

teil

in %

d. T

M

Stickstoff

Asche

Kalium

Chlor

2 Stand der Technik Strohverbrennung Verbrennung

Vergleich der Heizwerte

0

2

4

6

8

10

12

Stroh Holz Steinkohle Erdgas Heizöl

Hei

zwer

t in

kW

h/kg

Aschegehalt: Grenzwerte für Staubemissionen schwer einzuhalten,starke Verschmutzung der Feuerungskomponenten, höhereAufwendungen zur Entaschung

Kaliumgehalt: geringer Ascheschmelzpunkt (Verschlackung der Asche),Rostkühlung erforderlich


Soll-Zustand

5.313

86

19.250

7.590

17

39

3 Anwendungsbeispiel Brennerei Erweiterung und Optimierung des Brennereibetriebes

Maßnahmen:

Wärmerückgewinnung und Wärmedämmung

Austausch von ausgedienter oder unzureichender Anlagentechnik

Investitionskosten 330.900 €

Ist-Zustand

Jährliche Getreidemenge in t 336

Ethanolgehalt in Vol. % 86

Jährliche Ethanolmenge in hl: 1.217

Jahresbetriebsstunden: 480

Heizölverbrauch in l/hl Ethanol: 34

Strohverbrauch in kg/hl Ethanol: 77


3 Anwendungsbeispiel Brennerei Strohfeuerungskonzepte

Dampfkessel

StrohfeuerungStroh ECO

Wasser

Luft

Asche

Rauchgas

Zur Brennerei

Dampf

Konzept 1

Leistung: 390 kWth

Dampfleistung: 590 kg/h

Jährliche Brennstoffmenge:

- Strohballen 750 t

Investitionskosten: 617.600 €

Kostenersparnis gegenüber

Heizöl: 119.000 €



Heißwasserkessel

Dampfkessel

HauptfeuerungHeizöl

ECO

Stroh

Wasser

Rauchgas

Zur Brennerei

Zusatzfeuerung

Luft

Luft

Asche

Rauchgas

Dampf

Konzept 2

Leistung:

- Heizölfeuerung: 340 kWth

- Strohfeuerung: 29 kWth

Dampfleistung: 540 kg/h

Brennstoff:

- Strohpellets 50 t

- Heizöl 278.000 l

Investitionskosten: 128.800 €

Kostenersparnis Heizöl

20.000

€



Schlempetrocknung, Prozesswärme,Nah- und Fernwärme

Dampfkessel

Strohfeuerung

G

ECO

Wasser

Rauchgas

Schlempe

Zur Brennerei

Dampfmotor2-stufig

Stroh

Asche

Luft

Dampf

Konzept 3

Leistung: 2.400 kWth

Dampfleistung: 3.500 kg/h

Brennstoff:

- Strohballen 3.352 t

- Schlempe 1.075 t

Investitionskosten: 3.019.500 €

Kostenersparnis:

- Brennstoff 75.000 €

- el. Energie 90.000 €

Wärmeverkauf: 460.000 €


3 Anwendungsbeispiel Brennerei Wirtschaftlichkeit

Verkaufspreise 99 Vol. % Ethanol mit Variation der Betriebskosten (+/- 20 %)

Konzept 1 Konzept 2 Konzept 3 Heizöl35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Ver

kau

fsp

reis

in €

/hl

PreisspanneMarktpreis


3 Anwendungsbeispiel Brennerei Wirtschaftlichkeit


Konzept 1 Konzept 2 Konzept 3 Heizöl35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Ver

kau

fsp

reis

in €

/hl



Konzept 1 (Förderung)

Konzept 2 Konzept 3 Heizöl35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Ver

kau

fsp

reis

in €

/hl



Fazit

Stroh kann als nachwachsendes und CO2-neutrales Nebenprodukt in nennenswerten Mengen zur Energieversorgung beitragen

durch den niedrigen Brennstoffpreis von Strohballen und die Beschränkung auf den ländlichen Raum kann die Grenze zur Wirtschaftlichkeit bereits überschritten werden

für eine stärkere Verbreitung des Brennstoffes Stroh muss eine preisgünstige Aufbereitung zu Strohpellets oder Strohbriketts etabliert werden

Feuerungsanlagen für Stroh sind vorhanden (vor allem in Dänemark), müssen aber für die Einhaltung der deutschen Emissionsgrenzwerte weiterentwickelt werden

für die Brennerei liegt das größte Potenzial in der Reduzierung des Energiebedarfes