Feuer ohne Flamme: Deponiegasbehandlung und -verwertung für PTJ-Projekte

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1 Feuer ohne Flamme: Deponiegasbehandlung und -verwertung für PTJ-Projekte Roland Haubrichs, LAMBDA Gesellschaft für Gastechnik mbh 25. Karlsruher Deponie- und Altlastenseminar 1

2 Einleitung Aktionsprogramm Klimaschutz 2020 NEUES Merkblatt Projekte 2016 und 2017 NEUE Förderrichtlinie Bundesanzeiger Voraussetzung für die Förderung ist: die Treibhausgasemissionen der Deponie durch die Stabilisierung gegenüber einem Vergleichsszenario mit klassischer Deponiegasfassung und Behandlung (entsprechend Anhang 5, Nr. 7 der Deponieverordnung) werden um mindestens 50 Prozent gemindert; dabei sind die über den gesamten Bilanzzeitraum bis zum vollständigen Abklingen der durch Methanbildung zu erwartenden Emissionen einzubeziehen; Die gefasste Abluft ist über eine Abluftreinigungsanlage nach dem Stand der Technik zu behandeln. 2

3 Anforderungen an die Anlagentechnik Betrieb über mehrere Jahre im oberen Leistungsbereich Hohe Anlagenverfügbarkeit Behandlung von Methangehalten > 2 Vol.-% (langfristig) Niedriger Energieverbrauch Langfristige Ersatzteilverfügbarkeit Standzeit (Spurenstoffe, Ablagerungen, Verschmutzung) Bedien- und Wartungsfreundlichkeit Stufenlose Regelung (Methangehalte 70-5 Vol.-%) Modifikation Brennertausch (Methangehalte bis 2 Vol.-%) Langfristiges Emissionsverhalten der Behandlung 3

4 Übersicht Referenzen LAMBDA Deponie Landkreis Schwachgas FWL Inbetriebnahme 1 Titisee-Neustadt Breisgau-Hochschwarzwald 100 m³/h 300 kw Ringgenbach Sigmaringen 50 m³/h 150 kw Dörpen Emsland 100 m³/h 400 kw Neuenburg Breisgau-Hochschwarzwald 100 m³/h 300 kw Ramsklinge Esslingen 250 m³/h 250 kw Leonberg Böblingen 500 m³/h 500 kw Tuningen/Talheim Schwarzwald-Baar-Kreis 600 m³/h kw Litzholz Alb-Donau-Kreis 250 m³/h 250 kw KW42/ Hüfingen Schwarzwald-Baar-Kreis 250 m³/h 250 kw KW47/2015 4

5 Gasbehandlung LAMBDA Schwachgasmenge 250 m³/h Druckerhöhung max. 250 mbar Leistung kwth Methangehalt 5-15 (60) Vol.-% Regelbetrieb der Anlage bei 200 m³/h und CH4 < 10 Vol.-% Container 9,12 x 3,14 x 2,80 m 5

6 Gasbehandlung LAMBDA Schwachgasmenge 250 m³/h Druckerhöhung max. 250 mbar Leistung kwth Methangehalt 5-10 (60) Vol.-% Gutgasmenge 150 m³/h Druckerhöhung max. 100 mbar Verwertung im Bestands-BKW Container 12,2 x 3,0 x 2,8 m Verwertung und Belüftung gleichzeitig sind förderfähig! Die Belüftung mehrerer Deponieabschnitte nacheinander ist förderfähig! 6

7 Gasbehandlung LAMBDA Schwachgasmenge 600 m³/h Druckerhöhung max. 250 mbar Leistung kwth Methangehalt 5-10 (60) Vol.-% Regelbetrieb Schwachgas bei 500 m³/h und CH4 < 10 Vol.-% Gutgasmenge 250 m³/h Druckerhöhung max. 500 mbar Verwertung im Bestands-BHKW Container 12,2 x 3,0 x 3,11 m Verwertung und Belüftung gleichzeitig sind förderfähig! 7

8 Gasbehandlung LAMBDA IBN KW42/2015 Schwachgasmenge 250 m³/h Druckerhöhung max. 250 mbar Leistung kwth Methangehalt 5-10 (60) Vol.-% Regelbetrieb Schwachgas bei 200 m³/h und CH4 < 10 Vol.-% Nutzung der Abwärme zu Heizzwecken Container 12,2 x 3,0 x 3,0 m 8

9 Gasbehandlung LAMBDA IBN KW47/2015 Schwachgasmenge 250 m³/h Druckerhöhung max. 250 mbar Leistung kwth Methangehalt 5-10 (60) Vol.-% Regelbetrieb Schwachgas bei 200 m³/h und CH4 < 10 Vol.-% Kombination mit Stirling-BHKW zur Eigenstromdeckung Container 12,2 x 3,0 x 3,0 m 9

10 Gasbehandlung LAMBDA Betriebsdaten pro Brenner: 50 m³/h bzw. 50 kwth unter Deponiebedingungen > 5,0-5,5 Vol.% Methan keramischer Rekuperator Brennerdüse Brenngaszuführung Abgasaustritt (Ringspalt) 10

11 Gasbehandlung LAMBDA Betriebsdaten pro Brenner: 50 m³/h bzw. 50 kwth unter Deponiebedingungen > 2,0-2,5 Vol.% Methan metallischer Rekuperator Brennerdüse 11

12 Gasbehandlung LAMBDA Ablagerungen nach drei Monaten Betrieb Aktivierung von Gasbrunnen, die im Verwertungsbetrieb nur schwach oder gar nicht abgesaugt wurden 12

13 Gasbehandlung LAMBDA Ablagerungen nach drei Monaten Betrieb Aktivierung von Gasbrunnen, die im Verwertungsbetrieb nur schwach oder gar nicht abgesaugt wurden 13

14 Gasbehandlung LAMBDA Ablagerungen nach drei Monaten Betrieb Aktivierung von Gasbrunnen, die im Verwertungsbetrieb nur schwach oder gar nicht abgesaugt wurden 14

15 Gasbehandlung LAMBDA Ablagerungen von drei Monaten Betrieb in wenigen Minuten gereinigt -> ohne Funktionseinschränkung Ablagerungen nach drei Monaten Betrieb Aktivierung von Gasbrunnen, die im Verwertungsbetrieb nur schwach oder gar nicht abgesaugt wurden 15

16 Emissionsverhalten Auszug aus Bericht zur Emissionsmessung 16

17 Niedriger Energieverbrauch Vermeidung indirekter Emissionen durch Strombezug (ca. 569 g CO2-Eq./kWh (UBA 09/2015)) kwh/a erzeugen ca. 34 to CO2-Emissionen pro Jahr Reduzierung der Betriebskosten ,20 /kwh sind pro Jahr Drehzahlregelung aller Elektro-Motoren Energieeffiziente Elektro-Motoren (z.b. IE3) Frostschutz, LED-Beleuchtung?! Eigenstromerzeugung mittels Stirling-Motoren 17

18 Stirling-BHKW als Hilfsaggregat der Stabilisierung ab 2016 förderfähig! (Merkblatt S ) Zuwendungsfähig im Einzelnen sind: die anfallenden Ausgaben für Investitionen und Installationen von einem oder mehreren Hilfsaggregaten, mit denen unter Nutzung von ggf. im ersten Projektjahr noch zur Verfügung stehenden Deponiegases Strom zur Eigennutzung erzeugt werden kann, mit einer max. Leistung von 15 kw, mit dem Ziel der Treibhausgasneutralität der Maßnahme; Erforderlich: Plausibilitätsberechnung zum Hilfsaggregat, mit Gegenüberstellung des Energieverbrauchs der geplanten Anlage und der Energiebereitstellung mit dem Aggregat zum Nachweis, dass das Hilfsaggregat den Eigenenergieverbrauch der Anlage deckt, darüber hinaus jedoch keine Gasverwertung stattfindet;

19 CLEANERGY Stirling-Motor 19

20 CLEANERGY Stirling-Motor 1 Gasbrenner 2 Generator 3 Ausdehnungsgefäß 4 Abgaswärmetausche 5 Steuerung 6 Nachfüllung Arbeitsgas 7 Arbeitsgasventile 8 Ölfilter 9 Ölwanne 10 Abdeckung 11 Generator 12 Verbrennungsluftgebläse 13 Umwälzpumpe 14 Plattenwärmetauscher 20

21 Stirling-BHKW Doppelmotoren-Anlage Deponie Göritz IBN: Stromerzeugung für Deponieentgasung Erzeugung: 14,2 kw Verbrauch: 2,2 kw Bis heute Bh und kwh (Mittel: 7,3 kw/bh) Methan zwischen 23 und 45 Vol.-% 21

22 Stirling-BHKW Doppelmotoren-Anlage Deponie Göritz IBN: Stromerzeugung für Deponieentgasung Erzeugung: 14,2 kw Verbrauch: 2,2 kw Bis heute Bh und kwh (Mittel: 7,3 kw/bh) Methan zwischen 23 und 45 Vol.-% 22

23 Stirling-BHKW Doppelmotoren-Anlage Deponie Göritz IBN: Stromerzeugung für Deponieentgasung Erzeugung: 14,2 kw Verbrauch: 2,2 kw Bis heute Bh und kwh (Mittel: 7,3 kw/bh) Methan zwischen 23 und 45 Vol.-% 23

24 Emissionsverhalten Auszug aus Bericht zur Emissionsmessung 24

25 Stirling-BHKW 2 Anlagen im Bau für PTJ-Projekte Deponie Hüfingen LAMBDA-eflox-Anlage mit 1 Stirling-Motor IBN: KW47/2015 Erzeugung: maximal ca kwh/a Verbrauch: ca kwh/a (Gesamtanlage) Methan > 18 Vol.-% für Betrieb nötig 25

26 Stirling-BHKW 2 Anlagen im Bau für PTJ-Projekte Deponie Bengelbruck Schwachgasbehandlung mit 2 Stirling-Motoren IBN: KW47/2015 Erzeugung: ca kwh/a Verbrauch: unbekannt Methan > 18 Vol.-% für Betrieb nötig 26

27 Feuer ohne Flamme: Deponiegasbehandlung und -verwertung für PTJ-Projekte Roland Haubrichs, LAMBDA Gesellschaft für Gastechnik mbh 25. Karlsruher Deponie- und Altlastenseminar