Wärme aus Gras und Grünschnitt. Energetische Verwertung von halmgutartiger Biomasse nach dem -Verfahren

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1 Wärme aus Gras und Grünschnitt Energetische Verwertung von halmgutartiger Biomasse nach dem B E -Verfahren

2 Bioenergie hat Zukunft Der Klimawandel und die Endlichkeit fossiler Energien begründen die Notwendigkeit einer Energiewende. Erneuerbare Energien spielen bei der Sicherstellung einer zuverlässigen, wirtschaftlichen und umweltverträglichen Energieversorgung die zentrale Rolle. Dabei sind Wind und Sonne für die Bereitstellung von elektrischer Energie unverzichtbar. Auch die Bioenergie und vor allem die Bereitstellung von Wärme mittels Festbrennstoffen werden einen bedeutenden Anteil an der Energieversorgung der Zukunft haben. Wärmeenergie Die Energiewende ist viel mehr, als nur die Produktion von Strom aus erneuerbaren Energien. Der weitaus größere Teil des Energieverbrauchs findet sich in der Bereitstellung von Wärme. In Privathaushalten in Deutschland wird mehr als 3/4 des Energieverbrauchs für Raumwärme verwendet* und hiervon ca. 70% durch die Verbrennung von Gas und Öl erzeugt. Um auch in diesem Bereich eine Energiewende zu erreichen, ist neben Einsparmaßnahmen auch ein Wechsel zu erneuerbaren Energien wie biogenen Brennstoffen erforderlich. Als biogener Brennstoff wird überwiegend Holz verwendet. Holzartige Brennstoffe als Pellets lassen sich gut lagern, transportieren und dosieren und haben somit erhebliche Vorteile gegenüber Scheitholz und Holzhackschnitzeln. Holz steht aber nur begrenzt zur Verfügung. Daher werden zukünftig andere Arten von Biomasse wie beispielsweise die halmgutartige Biomasse benötigt. Gegenwärtige Verfahren zur energetischen Nutzung nachwachsender Rohstoffe Die gängigen Verfahren zur energetischen Verwertung halmgutartiger Biomasse basieren im Wesentlichen darauf, Methangas zu produzieren. Das Biomethan wird in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) zur Erzeugung von Strom und Wärme verwendet. Da die Erlöse aus dem Stromverkauf jedoch deutlich höher sind als die Erlöse aus dem Verkauf der Wärme, werden die BHKW s möglichst das ganze Jahr über mit voller *Quelle: Umweltbundesamt. Die privaten Haushalte benötigten im Jahr 2011 ca. 66 % der Energie für das Heizen und 16 % für das Warmwasser.

3 Stromleistung gefahren. Die Wärme kann in den meisten Fällen nur zur Gebäudebeheizung und Warmwasserzubereitung eingesetzt werden. Sie ist aus wirtschaftlichen Gründen über längere Zeit nicht speicherbar und kann daher im Sommerhalbjahr nur in einem geringen Umfang genutzt werden. Dies ist im Wesentlichen der Grund dafür, dass der Gesamtwirkungsgrad - selbst bei einer vollständigen Verwertung der 100 Wärme - selten mehr als 40% beträgt. 80 Jahreswärmebedarf Aufgrund der guten Vergärbarkeit und hohen Gaserträge werden für gängige Verfahren zur energetischen Nutzung nachwachsender Rohstoffe Energiepflanzen (überwiegend Mais) angebaut, mit der Folge ökologisch nicht unbedenklicher Monokulturen und einem zunehmenden Wettbewerb zur Nahrungsund Futtermittelproduktion. Wärmeleistung Q in % Heizung Warmwasserbereitung Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Quelle: Wikipedia Monate Das BtE -Verfahren B E Das BtE -Verfahren (Biomass to Energy) ist ein neues, effizientes Verfahren zur energetischen Verwertung von halmgutartiger Biomasse. Bei diesem Verfahren wird die Biomasse nach einer Konditionierung mechanisch in eine flüssige und eine feste Phase getrennt. Die flüssige Phase mit einem hohen Anteil leicht vergärbarer Pflanzeninhaltsstoffe wird einem Fermenter zur Erzeugung von Biogas zugeführt und das so erzeugte Biogas in einem Blockheizkraftwerk verstromt. Die an mineralischen Pflanzeninhaltsstoffen abgereicherte feste Phase wird mit der Abwärme des BHKW s getrocknet und zu Pellets oder Briketts gepresst. Beim BtE -Verfahren werden kaum Anforderungen an die Qualität der Substrate gestellt. Es ist daher besonders für die Verwertung von Rest- und Abfallstoffen wie Grünschnitt und Landschaftspflegematerial geeignet. Zudem kann das Entsorgungsproblem dieser Rest- und Abfallstoffe gelöst werden, da statt einer Kompostierung die Herstellung eines werthaltigen Produkts erfolgt.

4 Die nach dem BtE -Verfahren hergestellten Brennstoffe aus halmgutartiger Biomasse unterscheiden sich von Brennstoffen aus naturbelassenen Pflanzen dadurch, dass ihr Gehalt an Mineralstoffen wesentlich reduziert ist. Der Chlor- und Kaliumgehalt in der festen Phase entspricht in etwa dem von hochwertigen Holzbrennstoffen. Außerdem wird der Ascheerweichungspunkt angehoben. Somit werden Probleme mit der Verschlackung von Feuerungsanlagen vermieden. Mit Pellets aus teilverholzten Gräsern aus der Landschaftspflege sind Verbrennungsversuche durch das Deutsche Biomasseforschungszentrum (DBFZ) in Leipzig mit vielversprechenden Ergebnissen durchgeführt worden. Die Ergebnisse lassen erkennen, dass mit dem BtE -Verfahren Brennstoffe mit ähnlichen Verbrennungseigenschaften wie Holz produziert werden können. Schematische Darstellung des BtE-Verfahrens zur energetischen Verwertung von Biomasse Flüssige Phase Speicherung Fermentation Gärrest Lagerung Gras, extensiv / Grünschnitt etc. Verwiegung Silo Dosierung Vorwärmung Sandabscheidung Konditionierung Separierung Biogas Stand By Pelletkessel Frischwasser (optional) Feste Phase Trocknung Vermahlung Pelettierung Kühlung Siebung Zwischenlager Lagersilos Verladesilo Stand: Juni 2014 Sand Dünger Strom Pellets Vorteile des BtE -Verfahrens sind: Nutzung einer großen Bandbreite an Pflanzenarten Erschließung bisher kaum genutzter Ressourcen Herstellung eines werthaltigen Produktes aus Rest- und Abfallstoffen Schonung der Ressourcen durch eine hohe Konversionseffizienz Vermeidung einer Konkurrenzsituation zur Nahrungsmittelproduktion Energie in Form lagerfähiger Festbrennstoffe für eine bedarfsgerechte Verwertung Hochwertige Brennstoffe aus halmgutartiger Biomasse können Holzpellets ersetzen

5 Die BtE -Versuchsanlage zur Produktion von Brennstoff aus halmgutartiger Biomasse in Borgstedt Bi.En GmbH & Co. KG hat eine Versuchs- und Demonstrationsanlage nach dem BtE -Verfahren auf dem Gelände der Abfallwirtschaftsgesellschaft Rendsburg-Eckernförde mbh in Borgstedt/Schleswig-Holstein errichtet. Die Inbetriebnahme war im Herbst 2013, die offizielle Einweihung erfolgte im April Während eines 2-jährigen Forschungs- und Entwicklungsprogrammes mit Demonstrationscharakter sollen folgende Bereiche des BtE -Verfahrens für die Markteinführung untersucht, optimiert und demonstriert werden: Die Trennung von halmgutartiger Biomasse in eine feste und eine flüssige Phase Die Entwicklung und Erprobung eines nicht durchmischten Fermenters und eines Verfahrens für die thermophile Vergärung von Pflanzensäften Die Optimierung der Verbrennungseigenschaften und die Sicherstellung der Qualität von Brennstoffen aus halmgutartiger Biomasse Als Ausgangsmaterial sollen Bioabfälle in Form von halmgutartiger Biomasse von Naturschutzflächen und Grünschnitt aus der Pflege von Parks und Gärten verwendet werden. Projektförderung und Kooperation: Um die Biomasse richtig aufzubereiten, müssen geeignete Prozesse entwickelt werden. Seit 2004 hat Bi.En in die Entwicklung des BtE -Verfahrens mehrere Millionen Euro investiert. Für die Entwicklung und Erprobung des Kernprozesses des Verfahrens mit dem Titel Trennung von halmgutartiger Biomasse zur Produktion von Strom und Brennstoff erhielt Bi.En im November 2011 einen Zuschuss zur Förderung von Umweltinnovationen (UI) aus dem Zukunftsprogramm Wirtschaft des Landes Schleswig-Holstein. Zudem haben Bi.En und die Hochschule für angewandte Wissenschaften in Hamburg (HAW) aus dem Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie Mitte 2013 einen Zuschuss für die Entwicklung und Erprobung eines nicht durchmischten Fermenters für eine thermophile Vergärung der flüssigen Phase des BtE -Verfahrens erhalten. Hierbei werden die Vermeidung des Substratschlupfes und die gleichzeitige Hygienisierung der verwendeten Abfallstoffe gemäß Bioabfallverordnung angestrebt. Die Durchführung des Vorhabens erfolgt in Kooperation mit der HAW. Unter der Leitung von Prof. Paul Scherer werden die erforderlichen analytischen Untersuchungen durchgeführt und ein neuartiges Quantitatives Mikroskopisches Fingerprinting (QMF) zur Optimierung des Fermentationsprozesses angewendet.

6 Bi.En GmbH & Co. KG Bi.En GmbH & Co. KG wurde 2009 als 100-prozentige Tochtergesellschaft der seit vielen Jahren im Bereich regenerative Energien tätigen getproject GmbH & Co. KG gegründet. In Zusammenarbeit mit Prof. Scheffer von der Universität Kassel hat getproject seit 2004 das Verfahren zur Energieerzeugung aus halmgutartiger Biomasse entwickelt. Die weitere Entwicklung und Vermarktung dieses Verfahrens ist inzwischen unter dem Markennamen BtE auf die Tochtergesellschaft Bi.En übertragen worden. Das Europäische Patentamt hat für das BtE -Verfahren das Patent EP Trennung von Biomassen erteilt. Darüber hinaus hat das Patentamt die Erteilung eines Patentes für den nichtdurchmischten Fermenter zur Vergärung von Pflanzensäften angekündigt. Für weitere Komponenten des BtE -Verfahrens sind Patentanträge gestellt worden. Auch diverse Markennamen und Gebrauchsmuster sind von Bi.En angemeldet worden. Bi.En GmbH & Co. KG Russeer Weg 149a Kiel Telefon

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