Bericht aus der AG Qualitätssicherung und Normung

Transkript

1 Bericht aus der AG Qualitätssicherung und Normung Lenkungsausschuss Feste Biobrennstoffe Ergebnisse und weiterer Handlungsbedarf am 13. November 2018 in Hannover Daniel Kuptz

2 Gliederung 1. Abgeschlossene Forschungsprojekte in der AG Qualitätssicherung und Normung inkl. ausgewählter Highlights der Arbeiten 2. Laufende Forschungsprojekte in der AG Qualitätssicherung und Normung 3. Veröffentlichungen aus den Projekten 4. Zusammenfassung und Ausblick zu zukünftigem Forschungsbedarf Kuptz 18 B Ku 165 Folie 2

3 Abgeschlossene Projekte Entwicklung eines Zertifizierungsprogramms für Holzhackschnitzel (HackZert) Projektpartner: DEPI, TFZ Brennstoff-Qualifizierung und Qualitätsmanagement in der Hackschnitzelproduktion (QualiS) Projektpartner: BBE, TFZ, DBFZ, HAWK, LWF Optimierung der Emissionen von Holzhackschnitzel-Kleinfeuerungsanlagen durch geeignete Brennstoffauswahl und Verbrennungsführung (OptiChip) Projektpartner: HAWK, Ostfalia, 3N, TFZ Deutschlandweites Holzpelletscreening (HoPeS) Projektpartner: DBFZ, DEPI, Eurofins, TFZ Kuptz 18 B Ku 166 Folie 3

4 Handbuch zum Qualitätsmanagement von Holzhackschnitzeln Inhalt: Energiepolitischer Hintergrund / Rechtliche Rahmenbedingungen Hackschnitzelmarkt in Deutschland, Nachfrage und Marktpotential QHS Brennstoffqualität von HHS, Brennstoffproduktion (allg.), mechanische Aufbereitung (Siebung & Trocknung in Fallstudien), Einfluss auf Feuerung Qualitätsmanagement mit technische Aufbereitung, ohne technische Aufbereitung / Selbstversorger Download: Kuptz 17 B Ku 124 Folie 4

5 Fallstudie zur Aufbereitung von Holzhackschnitzeln (Beispiel) Aufbereitet mit Containertrocknung (Biogasabwärme) und Sternsieb Kuptz 18 B Ku 167 Folie 5

6 Fallstudie zur Aufbereitung von Holzhackschnitzeln (Beispiel) Aufbereitet mit Containertrocknung (Biogasabwärme) und Sternsieb Ausgangsmaterial Endprodukt Wassergehalt (m-%) 51,0 (± 3,0) 13,1 (± 2,7) Partikelklasse (ISO ) Nicht klassifizierbar P45S Feinanteil (m-%) 17,7 (± 6,6) 2,5 (± 1,9) Aschegehalt (m-%, wf) 7,38 (± 4,33) 1,86 (± 0,70) Heizwert (MJ/kg, wf) 18,53 (± 0,80) 19,05 (± 0,14) Heizwert (MJ/kg, ar) 7,84 (± 0,40) 16,25 (± 0,12) Kuptz 18 B Ku 168 Folie 6

7 Empfehlungen zum Qualitätsmanagement von HS Qualitätsmanagement bei der Hackschnitzelproduktion: Definition kritischer Kontrollpunkte und deren Einfluss auf die Hackschnitzelqualität o Bereitstellung der Rohstoffe o Herstellung der Hackschnitzel o Auslieferung Empfehlungen zur Probenahme Vereinfachte Analysemethoden Kapitel 9 und 10 im Handbuch Kuptz, Zelinski 17 B Ku 127 Folie 7

8 Empfehlungen zum Qualitätsmanagement Kontrollpunkte und Einfluss auf die Hackschnitzelqualität aus dem Handbuch zum Qualitätsmanagement von Holzhackschnitzeln (Auszug) Kuptz, Zelinski 17 B Ku 128 Folie 8

9 ENplus-Hackschnitzel Kernelemente: Festlegung marktfähiger Produktklassen in Anlehnung an DIN EN ISO Anforderungen an Produkte und Unternehmen (u.a. Beschwerdemanagement) Anforderungen an externe Überwachung Infos auf der Homepage: Zertifizierungshandbuch Empfehlungen zur Probenahme Entgeltordnung Zertifizierungsantrag Schmersahl, Kuptz 17 B Ku 120 Folie 9

10 ENplus-Hackschnitzel Volgmann, Kuptz 17 B Ku 121 Folie 10

11 ENplus-Hackschnitzel Zertifizierte Unternehmen 1. Brennpunkt Energie GmbH, HS-DE Dettendorfer Rohstoff GmbH, HS-DE BayWa Energie Dienstleistungs-GmbH, HS-DE biotherm Services GmbH, HS-DE Holzenergie Schulte Fecks e.k., HS-DE Brüning-Megawatt GmbH, HS-DE Biomassehof Achental GmbH & Co. KG, HS-DE Vilsmeier Dienstleistungs GmbH, HS-DE Joa GmbH & Co. KG, HS-DE Fallert Ortenauer Holzenergie GmbH & Co. KG, HS-DE energie 2.0 GmbH, HS-DE Kohl Energy GmbH & Co. KG, HS-DE Olde Bolhaar Eco-Service GmbH, HS-DE Präg Energie GmbH & Co. KG, HS-DE Zentrum für Energieholz - Bayerische Staatsforsten, HS-DE-015 Volgmann, Kuptz 18 B Ku 020 Folie 11

12 Wassergehalt: BMA Schnellbestimmung des Wassergehalts (Projekt Hackzert) 70 m-% Energierundholz Fichte Energierundholz Buche Waldrestholz Nadelholz Waldrestholz Laubholz KUP Pappel lineare Regression Sollwertgerade (x = y) VDI (Vorversion) y = 0,85 x + 3,65 R 2 = 0,95 d e f m-% 70 Referenzwassergehalt g h i TFZ-Bericht 52: Schnellbestimmung des Wassergehalts von Holzhackschnitzeln Neun manuelle Messverfahren Wöhler HF550/FW550 Vier Online-Messverfahren Download: Kuptz, Mendel 17 B Ku 167 Folie 12

13 NO X -Emissionen NO X -Emissionen zu Stickstoffgehalt (3 Projekte) 500 mg/nm 3 13% O 2 Energierund- & Sägerestholz Waldrestholz KUP nur Kessel A Kessel A, B & C (ohne KUP) Kessel A (50 kw) Kessel B (30 kw) Kessel C (100 kw) ,0 0,1 0,2 0,3 0,4 m-% 0,6 Stickstoffgehalt 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 m-% 0,6 NO X -Emissionen direkt abhängig vom Stickstoffgehalt im Brennstoff Niveau der NO X -Emissionen abhängig von Feuerung Kuptz, Mack, Rist, Schön 17 B Ku 113 Folie 13

14 Gesamtstaubemissionen Gesamtstaub zu aerosolbildenden Elementen (3 Projekte) 200 mg/nm 3 13% O 2 Energierund- & Sägerestholz Waldrestholz KUP nur Kessel A Kessel A, B & C (ohne KUP) Kessel A (50 kw) Kessel B (30 kw) Kessel C (100 kw) mg/kg mg/kg Summe aerosolbildende Elemente (K + Na + Pb + Zn) Gesamtstaub abhängig vom Gehalt aerosolbildender Elemente im Brennstoff Niedrigste Emissionen bis 1000 mg/kg Aerosolbildner Kuptz, Mack, Rist, Schön 17 B Ku 114 Folie 14

15 Emissionen Voll- und Teillast eines 50 kw HS-Kessels (OptiChip) mg/nm 3 13% O Brennstoff 1 (M = 6,6 m-%, A = 0,5 m-%) Brennstoff 2 (M = 22,8 m-%, A = 0,3 w-%) Brennstoff 3 (M = 12,6 m-%, A = 0,5 m-%) Brennstoff 4 (M = 12,9 m-%, A = 0,5 m-%) CO Vollast CO Teillast NO X Volllast NO X Teillast PM Volllast PM Teillast Kuptz, Mack, Rist, Schön 17 B Ku 100 Folie 15 Schön et al. (2017): Influence of wood chip quality on emission behaviour in small-scale wood chip boilers. Biom. Conv. Bioref., DOI /s

16 Gesamtstaub CO-Emissionen Unterschiedliche Einstellungen eines 50 kw HS-Kessels (OptiChip) 400 mg/nm 3 13 % O mg/nm 3 13 % O Brennstoff 1 (M = 6,6, A = 0,5) Brennstoff 2 (M = 22,8, A = 0,3) 0 Standard Primärluft +5% Primärluft -5% O 2 Soll +2% O 2 Soll -2% O 2 Soll -2% Primärluft +5% O 2 Soll -2% Primärluft -5% O 2 Soll +2% Primärluft +5% O 2 Soll +2% Primärluft -5% Kuptz, Mack, Rist, Schön 18 B Ku 011 Folie 16

17 Messgeräte für die Emissionsmessung (Projekt HackZert) Test der Genauigkeit von Messgeräten für das deutsche Kaminkehrerhandwerk für die Bestimmung gasförmiger Emissionen und Staub Kuptz, Hartmann, Schön 17 B Ku 144 Folie 17

18 Holzpelletscreening (Projekt HoPeS) Schwankung aerosolbildender Elemente in A1 Holzpellets Kuptz 18 B Ku 169 Folie 18 Pollex et al. (2018): Content of potassium and other aerosol forming elements in commercially available wood pellet batches. Fuel, Nr. 232, S , DOI /j.fuel

19 Laufende Projekte Innovative Verfahrensketten für Holzbrennstoffe (InnoFuels) Projektbearbeiter: TFZ, HFR, Alvatec GmbH & Co. KG, Bohnert-Technik GmbH Laufzeit: Oktober 2018 bis September 2021 Ziel des Vorhabens InnoFuels ist es, zwei innovative Verfahren zur Produktion und Aufbereitung von Holzbrennstoffen (Alvatec Schneckenhacker Effiter 20.30, Hackschnitzel- Pressverfahren der Bohnert-Technik GmbH) in konventionelle Prozessketten zu integrieren und die dadurch entstehenden neuen Verfahrensketten und Brennstoffe im Praxisversuch zu bewerten. Kuptz 18 B Ku 170 Folie 19

20 Effits und gepresste Hackschnitzel (InnoFuels) Optimierte Lagerung Optimierte technische Trocknung Gutes Verbrennungsverhalten aufgrund geringer Feinanteile, v.a. in Holzgas-BHKWs Optimierte Pelletierung (Vermahlung, Trocknung) Gutes Verbrennungsverhalten aufgrund geringerer kritischer Inhaltsstoffe Kuptz 18 B Ku 171 Folie 20

21 Veröffentlichungen aus den Projekten - Schön et al. (2017) Influence of wood chip quality on emission behaviour in smallscale wood chip boilers BCAB - Pollex et al. (2018) Content of potassium and other aerosol forming elements in commercially available wood pellet batches Fuel - 2 Paper zum Projekt qualis aktuell eingereicht in BCAB - FNR-Broschüre Hackschnitzelheizungen (Überarbeitung) - FNR-Handbuch zum QM in der HS-Produktion - ENplus-Zertifizierungshandbuch - TFZ-Bericht Nr. 52 zu Schnellmessmethoden des Wassergehalts - Zahlreiche Tagungsbandbeiträge auf Konferenzen (u.a. EU BC&E, CEBC) - Alle Endberichte frei verfügbar Kuptz 18 B Ku 172 Folie 21

22 Aktuelle Fragestellungen und Ausblick Schnellbestimmungsmethoden (physikalisch, inhaltsstofflich) z.b. NIR, RFA Optimierung des Qualitätsmanagements / Evaluierung der Zertifizierung Neue Verfahrensketten / Optimierung bestehende Verfahrensketten - Neue Brennstoffe und optimierte Brennstoffqualität - Energie- und THG-Einsparung (Stichwort: EU RED II) - Positive Nebeneffekte (Boden- und Gewässerschutz, Nährstoffnachhaltigkeit, Koppelprodukte) Agrarbrennstoffe / Reststoffe (z. B. Holzasche, Additiv-Verwendung) Unbekannte Brennstoffparameter Überschneidung von AG Qualitätssicherung und Normung mit AG Technik Prüfmethoden für Real-Life-Emissionen (z.b. Prüfbrennstoffe) Messmethoden für Emissionen Kuptz 18 B Ku 173 Folie 22

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dr. Daniel Kuptz Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe (TFZ) Schulgasse 18, Straubing Internet: Tel.: /