Das EDZ-Trocknungsverfahren eröffnet neue Chancen. Vom Nassschlamm zum Brennstoffgranulat. Verwertung in Zementwerken und Kohlekraftwerken.

Transkript

1 Das EDZ-Trocknungsverfahren eröffnet neue Chancen Vom Nassschlamm zum Brennstoffgranulat. Verwertung in Zementwerken und Kohlekraftwerken. Richard Zizmann im Mai 2006

2 Klärschlamm energetisch verwerten, nicht nur thermisch beseitigen Wenn alle biogenen Reststoffe, die in Deutschland regelmäßig anfallen, mit geeigneten technischen Verfahren energetisch genutzt werden könnten, dann könnten diese mit rund 10% zur Deckung unseres Primärenergiebedarfs in Deutschland beitragen. Wissenschaftlicher Bericht FZKA 6882 Unser kommunaler Klärschlamm, mit Sonne und verlorener Abwärme auf 90% TR getrocknet, kann als biogener Ersatzbrennstoff jährlich mit Tonnen SKE zur Energiewende und zum Klimaschutz beitragen. R. Zizmann, Erfinder des EDZ-Verfahrens

3 Nassschlamm oder Vorentwässerung Filterkuchen Trocknung Brennstoffgranulat

4 Heizwert 0,6 1,2 MJ/kg Heizwertanhebung Heizwert 8,6 11,6 MJ/kg 950 kg Entwässerung 150 kg EDZ-Trocknung mit Sonne + Abwärme 5,6 kg 50 kg 50 kg Massenreduzierung 50 kg kg Nassschlamm 5% TR 200 kg Filterkuchen 25% TR 55,6 kg Brennstoffgranulat > 90% TR

5 Das Produkt der EDZ-Trocknung: Ein biogener Kohle-Ersatzbrennstoff Aus Klärschlamm-Filterkuchen ab 2 % bzw. 18% TR wird ein biogener Ersatzbrennstoff > 90% TR. Dieser Brennstoff ist blasfähig und gut lagerbar. Für diesen Brennstoff gibt es einen wachsenden Markt. Der Heizwert liegt zwischen 8,6 11,6 MJ/kg, bei 45% 60% organische Substanz in der Trockenmasse. Mit Klärschlamm als Brennstoff können Zementwerke und Kohlekraftwerke zum Klimaschutz beitragen: 1 Tonne Trockenschlamm ersetzt 0,3 0,4 Tonnen Steinkohle; hierdurch wird die Emission von ~ 1 Tonne CO 2 aus fossiler Verbrennung vermieden.

6 Das EDZ-Sonnenhaus

7 Innenansicht der EDZ-Trocknung

8 Eindeckung mit Doppelfolie, alternativ in Glas Glashaus Bauweise Folienhaus Fußbodenheizung Lüftung Wendetechnik System (EDZ)

9 Vollautomatischer Materialeintrag über Vorlagebunker LKW Anlieferung + Direktbefüllung Vollautomatischer Trockenschlammaustrag in unterfahrbares Silo zur Staubfreien LKW Verladung

10 Vollautomatischer Materialeintrag Aufgabebunker mit Schubbodenaustrag (>18% TS) Es sind folgende Alternativen möglich: Aufgabebunker für LKW Anlieferung Förderschnecken (> 18% TS) Dickstoffpumpen (<35 %TS) Exzenterpumpen (<25% TS) Förderbänder (>18% TS) Integrierter Bandeindicker Integrierte Entwässerung Filterboden (ohne Gewährleistung)

11 Aufgabebunker mit Schubboden

12 Wendetechnik System EDZ Wendewerkzeugträger Räumbalken mit Förderkamm Föderkette Förderketten

13 Räumbalken mit Förderkamm Ablage des Klärschlamms in Wellen, dadurch 19% größere Oberfläche und - auch rein solar - höhere Trocknungsleistung

14 Fußbodenheizung betrieben mit Abwärme Vor- und Rücklauf Beton-Bodenplatte mit Heizschlangen

15 Wärmequellen Vorlauftemperatur 55 C 95 C und Sonnenenergie Abwärme aus Blockheizkraftwerken Erdwärme / Erdgekoppelte Wärmepumpen Restwärme aus dem Abwasser / Wärmepumpen im Auslauf von Kläranlagen Abwärme von Gebläsen Wärme aus Abfallverwertungsanlagen Abwärme aus industriellen Anlagen, z.b. Zementwerken

16 Wärmequellen Sonnenwärme und... Abwärme aus Blockheizkraftwerken Klärgas aus Faulbehältern Biogas aus der Landwirtschaft, Holzgas, Palmöl, Rapsöl, betrieben mit:

17 Verfahrensmerkmale SPS-gesteuerter Vorschub, Eintrag und Austrag Minimaler logistischer Aufwand Geringer Personalbedarf Kontinuierliches, langsames Wenden Keine Verleimung Staubarme Trocknung Trocknung durchgängig im aeroben Bereich Keine organischen Zersetzungsprodukte Geruchsarme Trocknung (Keine Kompostierung)

18 Energiebilanz Das Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz und der Europäische Gerichtshof setzten die Maßstäbe: Die Verwertung hat Vorrang vor der Beseitigung Mit Trockenschlamm > 90% TR kann Kohle ersetzt werden Hierfür gibt es einen wachsenden Markt Die Energiebilanz aus Trocknung + Verwertung weist einen hohen Energieüberschuss auf, wenn für die Filterkuchentrocknung freie Sonnenenergie und ansonsten verlorene Abwärme genutzt werden das energetische Verwertungsverfahren effektiv ist der Stromverbrauch insgesamt niedrig bleibt

19 Die EDZ-Trocknung im Überblick Vollautomatisierter logistischer Ablauf, kein Radlader, keine Verschmutzung, geringer Personalbedarf Flexible Nutzung von Sonne und Abwärme mit 55 C - 95 C Verdunstungsleistung von ca. 2,5 bis 3,0 Tonnen Wasser pro Quadratmeter Trocknungsfläche Kontinuierliches Wenden, dadurch keine Verleimung Trocknungsvorgang durchgängig im aeroben Bereich Geruchsarme Trocknung, kein Ärger mit den Nachbarn Langsames Wenden verursacht keine Staubbelastung Niedriger Stromverbrauch: < 25 kwh/t H 2 O-Verdunstung Einfache, wartungsarme Technik, geringer Verschleiß

20 Energetische Klärschlammverwertung Trocknung mit Sonne + Abwärme CO 2 10 MJ/kg Filterkuchen 364 kwh EDZ Trocknung kwh ZW Klinkerofen Klinker Zement Brennstoff Niedriger Stromverbrauch Hoher Energieüberschuss, da Trocknung mit freier Energie und wenig Strom Kohle Energetische Verwertung: Erzeugung Kohle-Ersatzbrennstoffs mit freier Sonnenenergie und Abwärme und mit wenig Stromverbrauch.

21 Energiekennzahlen Wasserverdunstungsleistung: ca. 2,5-3,0 Tonnen pro m 2 Trocknungsfläche/Jahr abhängig von der Verfügbarkeit der Abwärme Wärmebedarf: ca. 960 kwh pro Tonne Wasserverdunstung Abwärme 75% Sonne 25% Strombedarf: ca kwh pro Tonne Wasserverdunstung

22 Kosten der Klärschlammtrocknung Mit der (EDZ) Klärschlammtrocknung ist es erstmals möglich, die zur Zeit am Markt gängigen Entsorgungskosten von 40 bis 80 Euro je Tonne Filterkuchen ab Kläranlage zu unterschreiten.

23 Passavant Geiger bietet Ihnen die folgenden Leistungen aus einer Hand: Individuelle Planung einer Trocknungsanlage Schlüsselfertige Ausführung der Trocknungsanlage Erdarbeiten Roh- und Ausbauarbeiten Sonnenhaus mit Wendetechnik und Steuerung Vorratsbunker, Silos und zugehörige Fördertechnik Serviceverträge Finanzierung und Anlagenbetrieb

24 Kontakt Vielen Dank!! Passavant Geiger GmbH Business Unit Roediger Kinzigheimerweg D Hanau Ihr Ansprechpartner: Richard Zizmann Bereichsleiter Biomassetrocknung Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) GSM: +49 (0) richard.zizmann@passavant-geiger.de Internet:

25 Datenerfassungsblatt "Kommunaler Projektträger" / Projektlaufzeit, AfA und Finanzierung über 15 Jahre Projektträger Kommunaler Zweckverband Klärschlammverwertung Zeitplanung Erteilung des Bauauftrags: offen Start des Trocknungsbetriebs: offen Erläuterung Dateneingabefelder Berechnungsergebnisse grün Besonders wichtige Ergebnisfelder Filterkuchenentsorgung (t/a) Tonnen TR-Gehalt 27% Eingangswert 91% nach der Trocknung Betriebsauslastung 75% Jahr 1 90% Jahr 2 bis 15 Jahr 1-10 Jahr Jahr 1-15 Entsorgungspreis brutto ohne die Kosten des Filterkuchentransports zur Trocknung 46,00 46,00 Liquiditätsstatus am Periodenende Trockenrückstand (TR) Tonnen Wasserentzug durch Trocknung Tonnen Heizwertmenge im Trockenschlamm Trockenschlamm (Brennstoff) Tonnen 10,0 MJ/kg kwh Organischer Anteil im TR 52% 21,6 MJ/kg GJ 638 Tonnen SKE Wärmetechnische Auslegung Verfügbarkeit der Abwärme Betr.stunden 342 Betriebstage 398 kw Anschlussleistung Bei Nutzung der nachfolgend ausgewiesenen Reservefläche erhöht sich diese Anschlussleistung auf 489 kw Maximalleistung Investitionsaufstellung in Euro Trocknungshaus schlüsselfertig m 2 Tr.fläche Reservefläche in m 2 und in % ,06% Verladesilo inkl. Fördertechnik inkl Kornbrecher inkl Wärmeauskoppelung inkl Fernwärmeleitung inkl Erdarbeiten und Fundamente Wege-/Straßenbau Kostenreserve / Nebenkosten Investitionsausgaben netto AfA-Dauer A: Investitionsausgaben + MWSt. 16% brutto Jahre brutto Projektplanung/-management inkl Sonstige Startkosten Disagio Investitionsdarlehen 0 Bauzeitzinsen B: Sofort abziehbare Kosten aus der Bauphase Keine Aktivierung und Abschreibung, sondern Startverlust C: Bedarf an Betriebskapital 0 Es wird unterstellt, dass keine Vorfinanzierung notwendig ist Gesamtfinanzierungsbedarf: A + B + C Planung der Finanzierung Eigenkapital (für die Deckung von Pos. B + C - siehe Seite 1) für die Deckung der Startaufwendungen und des Betriebskapitals Investitionsdarlehen (Pos. A) 0,00% Disagio Auszahlung Nominal Finanzierungsdauer 15 Jahre ab Darlehensauszahlung Darlehenstilgung 1 Tilgunsfreies Jahr 14 Tilgungsraten/Jahresraten Darlehensverzinsung 4,10% Festzinssatz für 15 Jahre Berechnung des KWK-Bonus Leistungsdaten des BHKW (in kw) 0,0 elektr. Leistg 0,0 therm. Leistung Bonus, bezogen auf die Stromeinspeisevergütung 0,02 /kwh Bonus bezogen auf die Wärme, die abgesetzt wird #DIV/0! /kwh kwk-bonus bezogen auf Wärme 0,000 /kwh Laufende Betriebskosten Mehrwertsteuersatz 19,0% zu erwarten ab Inflationsrate 2,00% Jahr 1-15 durchgängig gleichmäßig Trockenschlammabnahme 30,00 netto 35,70 brutto Trockenschlammtransport 10,00 netto 11,90 brutto Stromverbrauch 25 kwh/t H2O 0,13 /kwh netto 0,1547 /kwh brutto Wärmebezugspreis 0,80 Ct/kWh netto 0,95 Ct/kWh brutto Haftpflichtversicherung 0,00% vom Jahresumsatz Sachversicherung 0,30% von den AK nur eine minimale Deckung, keine Feuerversicherung Betreuung der Anlage 1,00 Stunden/Tag 36,00 /Stunde inkl. Unternehmensgemeinkosten Austausch der Eindeckfolie 5,0 Jahre netto brutto Reparaturen & Instandhaltung 1,00% vom Anschaffungswert der Anlage Geländekosten/-pacht 0 /Jahr Sonstige Betriebskosten für: Verwaltungskosten Filterkuchenmenge 6300 (t)/a Filterkuchenvergleichspreis 46 die Tonne 25% TS inkl. MwSt Wasserverdunstung 4431 (t)/a Brennstoffaustrag 1823 (t)/a Steinkohleersatz 638 (t)/a Anschlussleistung 396 kw Investitionskosten 1,4 Mil. (Brutto) Trockenschlammverwertung inkl. Transport 47,60 (Brutto) Wärmebezugspreis 0,8 Cent / kwh Anlagenbetreuung 36 / h Versicherung, Reparatur, Geländekosten, Verwaltung usw.

26 Verwertung im Zementwerk Finanzielle Vorteile für Zementwerke aus dem Einsatz von Klärschlamm als Sekundärbrennstoff Der Klärschlamm wird im CO 2 -Qutoensystem als biogener Sekundärbrennstoff anerkannt; für ihn muss das Zementwerk 0,003 Mg/GJ anrechnen. Die Quotenfestlegungen gelten zunächst bis Ende 2007, für den nachfolgenden Zeitraum werden neue Quoten festgelegt. Es wird erwartet, dass die neuen Quoten wesentlich niedriger ausfallen und auf diese Weise zu einer Reduzierung der CO2-Emissionen zwingen. Daten zum Zementwerk Aktuelle Klärschlammkapazität 1,5 t/h h/a t/a Ausbau geplant auf t/h im Jahr Sofern das Zementwerk als Abnehmer ausfällt, kommen folgende Abnehmer in Frage: /t /t Durch den Einsatz von resultierend aus der Trocknung von Tonnen getrocknetem Klärschlamm Tonnen Filterkuchen Steinkohleersatz in 20 Euro/(t) TS 90% Steinersatz 3,5 Euro(t) TS 90% ersetzt das Zementwerk 1) Steinkohle 719 Tonnen 80,00 Okt ) Stein / Mineralik 816 Tonnen 3,50 Okt und erhält Gutschriften 3) CO 2 -Gutschriften Tonnen 26,00 Mrz ) Entsorgungseinnahmen Tonnen 30,00 Okt Finanzieller Gesamtvorteil (*) 87,00 pro Tonne Trockenschlamm im Jahr (*) auf Basis der heute geltenden Preise. Mit steigenden Preisen erhöht sich der ausgewiesene Vorteil. CO ² -Gutschrift 26 Euro(t) TS 90 % Finanzvorteil für Zement und Kohlekraftwerke 87 Euro(t) Trockenschlamm Bei den Zementwerken führt die Realisierung von Kostenvorteilen und Zusatzeinnahmen aufgrund des Einsatzes von Abfällen als Sekundärbrennstoffen nicht ausschließlich zu höheren Gewinnen; aufgrund der gegebenen Wettbewerbssituation muss ein Teil des Finanzvorteils über einen niedrigeren Zementpreis an den Markt weitergegeben werden, um die Marktanteile halten zu können.