TECHNISCHE HACKGUTTROCKNUNG ALS ENABLER FÜR EIN NACHHALTIGES ENERGIESYSTEM

Transkript

1 TECHNISCHE HACKGUTTROCKNUNG ALS ENABLER FÜR EIN NACHHALTIGES ENERGIESYSTEM EnInnov2012 Graz, A. Kraußler EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 1

2 Inhalt 1. Hintergrund der Technischen Hackguttrocknung 2. Problemstellung 3. Zielsetzung 4. Vorgehensweise 5. Ergebnisse & Schlussfolgerungen 6. Ausblick EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 2

3 Hintergrund Etablierung eines Hackgutmarktes für den kleineren Leistungsbereich Besondere Brennstoffqualität erforderlich Technische Hackguttrocknung sinnvolle Alternative zur Natürlichen Trocknung EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 3

4 Problemstellung Fehlendes Know-how Optimierungsempfehlungen für Betrieb & Anlagendesign erforderlich EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 4

5 Zielsetzung Material- und betriebsbedingte Einflussfaktoren der Technischen Trocknung Integrationsmöglichkeiten nachhaltig bereitgestellter Trocknungsenergie EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 5

6 Vorgehensweise 1. Durchführung und Analyse von umfassenden Trocknungsserien im Labormassstab EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 6

7 Vorgehensweise 2. Durchführung und Analyse von umfassenden Trocknungsserien an einem Biomasseheizwerk 3. Breiter Diskurs mit Heizwerkbetreibern und Anlagenhersteller; 4. Simulation verschiedener Szenarien und Erstellung von Benchmarks; 5. Ableiten von Empfehlungen und Erkenntnissen der Technischen Hackguttrocknung; 6. Anwendungsgerechte Ergebnisaufbereitung für Heizwerkbetreiber und Anlagenhersteller; EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 7

8 Ergebnisse Verlauf der Temperaturen und der relativen Luftfeuchtigkeit 25,0 Temperatur_Abluft Temperatur_Zuluft Temperatur Sensorenreihe 1 Temperatur Sensorenreihe 3 Feuchte Sensorenreihe 1 Luftfeuchte Sensorenreihe 3 Feuchte_Zuluft Feuchte_Abluft 100 Temperatur [ C] 22,5 20,0 17,5 15,0 12,5 10,0 7,5 5,0 2,5 0, Trocknungsdauer [hh] Relative Luftfeuchtigkeit [%] EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 8

9 Ergebnisse Verlauf der Wasseraufnahme 4,5 Gesamt Sensorreihe 1 Sensorreihe 2 Sensorreihe 3 4,0 3,5 3,0 2,5 Δx [g/m3] 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0-0,5-1, Trocknungsdauer [hh] EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 9

10 Ergebnisse Sektorale absolute Trocknungsdauer bei verschiedenen Betriebszuständen Trocknunsgdauer [min/kg/ts] Trocknungsdauer von 40 bis 35 % je kg/ts [min] Trocknungsdauer von 35 bis 30 % je kg/ts [min] Trocknungsdauer von 30 bis 25 % je kg/ts [min] Trocknungsdauer von 25 bis 20 % je kg/ts [min] 0 20 C / 500 m3 20 C / 500 m3 20 C / 500 m3 20 C / 40 C / 500 m3 40 C / 500 m3 40 C / Trocknungsparameter 40 C / 40 C / 40 C / 60 C / 60 C / EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 10

11 Ergebnisse Sektorale rel. Trocknungsdauer in % der Gesamttrocknungsdauer 100 Trocknungsdauer von 40 bis 35 % je kg/ts [%] Trocknungsdauer von 35 bis 30 % je kg/ts [%] Trocknungsdauer von 30 bis 25 % je kg/ts [%] Trocknungsdauer von 25 bis 20 % je kg/ts [%] Trocknungsdauer [%] C / 500 m3 20 C / 500 m3 20 C / 500 m3 20 C / 40 C / 500 m3 40 C / 500 m3 40 C / Trocknungsparameter 40 C / 40 C / 40 C / 60 C / 60 C / EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 11

12 Ergebnisse Praxiserfahrungen: Kegelförmige Trocknung bewirkt Inhomogenität EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 12

13 Ergebnisse Praxiserfahrungen: Gleichmäßige Trocknung EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 13

14 Ergebnisse Abschätzung eines Potentials an überschüssiger Wärme zur Hackguttrocknung am Beispiel eines Heizwerks 3.000, , ,00 Lastgänge des Heizwerks Kessel Rauchgaskondensation Solaranlage Leistung [kw] 1.500, ,00 500,00 0, Stunden EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 14

15 Ergebnisse Jahresverlauf der Kessellast zur Identifikation von Schwachlast 100,00 90,00 80,00 Kessellast 70,00 60,00 [%] 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0, Stunden EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 15

16 Schlussfolgerungen 1. Ausgeprägte Kondensationszonen benötigen unverhältnismäßig hohen Energieeinsatz 2. Schichtung / Inhomogenität des Trocknungsmaterials 3. Es besteht kein signifikanter Materialeinfluss 4. Siebung des Materials vor der Trocknung empfehlenswert EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 16

17 Schlussfolgerungen 1. Investitions- und Betriebskosten für Wärmetransport und einbindung / der Trocknung dem erwarteten höheren Erlösen für ein qualitativ höherwertiges Hackgut 2. Art der Abwärmelieferung ist ein wichtiges Kriterium (stationär, volatil, Temperaturniveau etc.) 3. Temperaturniveau hat größeren Einfluss auf den Trocknungsvorgang als der Luftmassenstrom 4. Hoher Luftmassenstrom verursacht signifikante Strom- und Betriebskosten -> Unwirtschaftlicher Betrieb auch bei günstiger Wärmeverfügbarkeit EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 17

18 Schlussfolgerungen Monitoring & Regelung des Trocknungsprozesses sinnvoll (z. B. über Knickpunkt-Methode ) Einführung eines QM-Systems sinnvoll Praxisempfehlungen: geringer Luftmassenstrom hoher Isolationsgrad optimierte Strömungsführung mittleres Niedrigtemperaturniveau (40 [C] ) mäßige & gleichmäßige Schüttungshöhe geringe Hackgutmanipulation uvm. EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 18

19 Schlussfolgerungen Technische Hackguttrocknung ermöglicht einen höherwertigen Brennstoff: Höhere Energiedichte Keine gesundheitlichen Auswirkungen Lagerfähig Geringes Selbstentzündungsrisiko Verbrennung in Klein- bzw. Haushaltsanlagen Pellets-Alternative (auch für Haushalte) EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 19

20 Ausblick Steigende Anwendung der Hackguttrocknung : Auslaufende Ökostromabnahmeverträge Strengere Bestimmungen für die Ökostromproduktion Wachsende Hackgutabnahmemärkte (insbesondere für Haushalte) Effizienzdruck auf verfügbare Abwärmequellen Steigende Alternativbrennstoffpreise Gute Kombinationsmöglichkeiten zwischen gas- und holzbetriebene Biomasse-Anlagen Neue Einsatzbereiche an Heizwerken EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 20

21 Ausblick Weitere Entwicklungsarbeiten für Monitoring, Regelung, Anlagendesign und Einsatzbereiche vorgesehen / notwendig. EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 21

22 Fazit: Durch bessere Verwertung der verfügbaren Primärenergie, ohne Erhöhung der forstlichen Mobilisierungsrate und ohne Energiepflanzenproduktion ist eine effiziente Technische Hackguttrocknung ein wesentlicher ENABLER eines nachhaltigen Energiesystems. EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 22

23 Dieses Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert und im Rahmen des Programms NEUE ENERGIEN 2020 durchgeführt. EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 23

24 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Alois Kraußler Tel.: FH JOANNEUM GmbH Studiengang Energie-, Verkehrsund Umweltmanagement Werk-VI-Straße Kapfenberg EnInnov2012, Graz, Alois Kraussler, , 24