Energieeffizienz thermischer Anlagen und von Abfallverwertungssystemen

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1 Energieeffizienz thermischer Anlagen und von Abfallverwertungssystemen Obwohl bei MBA mit der heizwertreichen Fraktion nur eine Teilmenge energetisch verwertet wird, können... höhere Energieanteile in Strom und Wärme überführt werden, als bei der Verbrennung der Gesamtabfälle in MVA. ASA (Arbeitsgemeinschaft Stoffspezifische Abfallbehandlung): MBA und das Ziel 2020, Abfallverwertung energ. Wirkungsgrad in % Nutzenergieausbeute MWh/1.000 Mg MBA mit Rotte 20 bis bis MVA 20 bis bis Im Vergleich zur Müllverbrennung... ist die MBA kombiniert mit entsprechend hochwertigen Verwertungsanlagen für die HWR-Fraktion aus energiepolitischen Gesichtspunkten als nahezu gleichwertig zu betrachten (Wallmann u.a.:müll und Abfall 07/08) 1. Thermische Abfallbehandlungsanlagen Methode der Wirkungsgradsberechnung bedarf (Eigen- + Zusatzenergie) Energie aus Abfall η netto =. ges. Abfallbehandlungsverfahren. Eigenenergie Verluste (nicht quantifizierbar) Nutzenergie Wärme/Strom/ Nettonutzenergie Wärme/Strom/ erzeugte Nutzergie - Eigenenergie Abfallenergie + Zusatzenergie Basis: VDI-Richtlinie 3460: Energieeffizienz in Anlagen zur thermischen Abfallbehandlung,

2 Wirkungsgrade der untersuchten thermischen Anlagen MVA (nur Strom) EBS-KW (nur Strom) Kohle-KW (nur Strom) Strom 9, ,3 20 Wärme Fernwärme 18 26,3 MWh/ Mg Prozesswärme ,8 Fernwärme 35,2 35,5 Summe 20,0 37,3 26,3 43,6 35,2 52,5 65 ASA: 85 EBS-Einsatz in Zementwerken: bei Hu < ca. 22 MJ/kg η geringer als Kohle-KW durch Energieaustauschverhältnis bedarf (Eigen- und Zusatzenergie) (MWh/ Abfallmenge) Energie aus Abfall 2. Abfallbehandlungssysteme Methode der Wirkungsgradberechnung Energie aus Zwischenprodukt (EBS) (MWh/EBS-Menge) Verluste (nicht quantifizierbar) Nutzenergie Wärme/Strom Nettonutzenergie (MWh/ EBS-Menge) Abfallvorbehandlungsverfahren Eigenergie (MWh/ EBS-Menge) Eigenenergiebedarf (MWh) η netto =. ges. Verluste (z.b. Deponie) energetisches Verwertungs - verfahren erzeugte Nutzergie - Eigenenergie Abfallenergie + Zusatzenergie 2

3 2.1 Mechanisch- biologische Abfallvorbehandlung (MBA: mit Nachrotte, vereinfacht) Mg Abfall 61 % Restabfall 39 % diverse Abfälle Hu = 10,0 MJ/kg MWh Strom: 52,3 MWh Erdgas: 20,9 MWh Wärme: 0,8 MWh 138 Mg EBS Hu = 15,2 MJ/kg 581 MWh Wertstoffe, Inertes, Störstoffe mechan. Aufbereitung 318 Mg EBS Hu = 13,7 MJ/kg MWh Wasser Intensivrotte Nachrotte Deponiefraktion 337 Mg Energieausbeute aus dem Abfall in den EBS: 64 % Wirkungsgrade des Anlagensystems MBA energet. Verwertung im Vergleich zur MVA Wirkungsgradverhältnis im Vergleich zur MVA ,85 Schlussfolgerung: In der MVA: Einsatz der gesamten Abfallmenge die MBA-Vorbehandlung ist energetisch nicht effizient In den Kraftwerken: Einsatz der EBS-Menge 3

4 2.2 Mechanisch- biologische Abfallvorbehandlung (MBS: biolog. Trocknung, vereinfacht) Mg Abfall 96 % Restabfall 4 % Gewerbeabfall Hu = 8,5 MJ/kg MWh Strom: 128,5 MWh Erdgas: 31,0 MWh Zerkleinerung biolog. Trocknung mechan. Aufbereitung 527 Mg EBS Hu = 13,8 MJ/kg MWh Wasser Wertstoffe, Inertes, Störstoffe Energieausbeute aus dem Abfall im EBS: 86 % Wirkungsgrade des Anlagensystems MBS energet. Verwertung im Vergleich zur MVA Wirkungsgradverhältnis im Vergleich zur MVA ,05 MVA (nur Strom) EBS-KW (nur Strom) Kohle-KW (nur Strom) 0,85 1,22 Schlussfolgerung: die In MBS-Vorbehandlung der MVA: Einsatz der gesamten ist energetisch Abfallmenge nur effizient, wenn In den der Kraftwerken: EBS im Kohlekraftwerk Einsatz der EBS-Menge eingesetzt werden kann. 4

5 2.3 Mechanisch- physikalischen Abfallvorbehandlung (MPS: therm. Tocknung, vereinfacht) Mg Abfall 86 % Restabfall 14 % Gewerbeabfall Hu = 9,2 MJ/kg MWh Strom: 108,3 MWh Erdgas: 324,1 MWh mechan. Aufbereitung therm. Trocknung mechan. Aufbereitung 495 Mg EBS Hu = 14,5 MJ/kg MWh Wertstoffe, Inertes, Störstoffe Wasser Inertes, Störstoffe Energieausbeute aus dem Abfall im EBS: 78 % Bei Einsatz des Gesamtabfalls in einer MVA kann das Erdgas energetisch genutzt werden. Wirkungsgrade des Anlagensystems MPS energet. Verwertung im Vergleich zur MVA Wirkungsgradverhältnis im Vergleich zur MVA 0,71 0,87 MVA (nur Strom) EBS-KW (nur Strom) Kohle-KW (nur Strom) 0,72 1,03 In den Kraftwerken: Einsatz der EBS-Menge In der MVA: Einsatz der gesamten Abfallmenge 5

6 Energiegewinn aus EBS und Erdgas nach mechanisch-physikalischen Abfallvorbehandlung (MPS) im Vergleich zur MVA Strom Wärme Summe EBS-KW (nur Strom) Kohle-KW (nur Strom) MVA (nur Strom) Nutzung des Erdgases Energiegewinn MWh Schlussfolgerung: die MPS-Vorbehandlung ist energetisch nicht effizient Mg Abfall 100 % Restabfall Hu = 8,5 MJ/kg MWh Strom: 3,4 MWh 2.3 Mechanische Abfallvorbehandlung (MA, vereinfacht) 21,2 Mg Wertstoffe Zerkleinerung, Siebung * Nettoausbeute - Stromerzeugung - KWK 723,4 Mg EBS Hu = 10,17 MJ/kg 2.043,6 MWh 742,8 Mg 236,0 Mg 148,4 Mg EBS Hu = 4,0 MJ/kg Kompostierung 164,9 MWh MVA oder EBS- Verbrennung 19,4 Mg EBS Hu = 10,17 MJ/kg 54,8 MWh 87,6 Mg EBS Hu = 4,0 MJ/kg 97,3 MWh Strom: 5,6 MWh Nettoausbeute* Strom: 419,2 (554,1) MWh Strom: 404,2 (200,8) MWh Wärme: 385,4 (723,6) MWh 24,2 Mg EBS Hu = 14,5 MJ/kg 97,3 MWh MBA, 64 % Energieausbeute 6

7 Wirkungsgrade des Anlagensystems MA energet. Vewertung im Vergleich zur MVA Wirkungsgradverhältnis im Vergleich zur MVA EBS-KW (Strom) Hu < 11 MJ/kg (1,05) (1,18) MVA (Strom) erzeugte EBS in MVA 0,90 0,89 Schlussfolgerung: die MA-Vorbehandlung ist energetisch nicht effizient, die energet. Verwertung der EBS ist unsicher. 3. Zusammenfassung und Schlussfolgerungen 1. Die Kombination MBA EBS-Anlage ist im Betrachtungsgebiet energetisch erheblich ungünstiger als die Verbrennung des Gesamtabfalls in einer vergleichbaren MVA. 2. Die Schlussfolgerungen der ASA sind bei realer Auswertung: (Strom gegen Strom und KWK gegen KWK) nicht haltbar. 3. Für MVA und EBS-Anlagen ist die KWK unbedingt umzusetzen. 4. Die Kombination MBA Kohlekraftwerk kann Vorteile haben, die Potenziale sind aber gering. 5. Die Nutzung von Regelbrennstoffen (Erdgas) zur Abfallaufbreitung ist energetisch unbefriedigend. 6. Die MBA-Technik hat ihre Ziele zur Verbesserung der Energieeffizienz nicht erreicht. 7

8 4. Anmerkungen 1. MBA ermöglichen eine intensivere stoffliche Verwertung. 2. MBA ermöglichen die energetische Nutzung bedarfsorientiert, nicht anlagenorientiert. Dafür sind Zwischenlager notwendig. 3. MBA benötigen immer nachfolgende thermische Verfahren, ab 2020 auch MVA für das Deponiegut. Freie Presse 4. MBA erzeugen hochwertige Ersatzbrennstoffe Dem Verfasser sind in den letzten 6 Jahren zertifizierte Brennstoffe unter die Augen gekommen, die an vieles erinnern, nur nicht an zertifizierte Brennstoffe.... Im Realfall wird das verfeuert, was verfügbar ist. F.W. Albert, Tagung Dampferzeugerkorrosion, Freiberg, Sekundärbrennstoffe enthalten einen vergleichsweise hohen Anteil an biogenem Kohlenstoff... durch ihre Mitverbrennung wird somit ein wichtiger Beitrag zur CO 2 -Minderung... geleistet ASA (Arbeitsgemeinschaft Stoffspezifische Abfallbehandlung): Dezember 2008: Erste MBA mit Gütezeichen für den Klimaschutz ausgezeichnet 8

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