Miscanthusstroh als Heizstoff

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1 Miscanthusstroh als Heizstoff Dipl.-Ing. agr. Mario Rampérez und Priv.-Doz. Dr. Ralf Pude Forschungsbereich Nachwachsende Rohstoffe Universität Bonn

2 Campus Klein-Altendorf, Universität Bonn Science-to-Business Center AgroHort: Start am Freilandanbau Energiepflanzen Geschützter Anbau Gewächshauskomplex Campus Klein-Altendorf Freilandanbau Nahrungspflanzen AgroHort energy (Pude) AgroHort solar (Pude) AgroHort med (Noga, Schurr) AgroHort phäno (Goldbach, Léon) AgroHort rainout (Léon, Goldbach) Nachhaltige Energieversorgung Anpassung an Klimawandel

3 Anbau von low-input Pflanzen Miscanthus Mehrjähriges Landschilf aus Asien C4-Gras (wie Mais) Wuchshöhe 3-4 Meter Überwinterungsorgan: Rhizom Düngebedarf Stickstoff: 50 kg/ha *a Ernte März-April (Maishäcksler) <18 % Feuchte (lagerfähig) Erträge: 15 bis 25 t TM/ha+a etwa l HÄ/ha (17,5 MJ/kg) =>

4 Umweltwirkungen Energetische Nutzung: - CO 2 neutral - bis l HÄ/ha Stoffliche Nutzung: - dauerhafte Bindung von 30 t CO 2 pro ha*a - Minderung Energieverbrauch unterirdisch: Organische Substanz Miscanthus: + 8,5 t/ha*a Luzerne: + 6,5 t/ha*a Switchgrass: + 5,8 t/ha*a Gerste + Stroh: + 4,8 t/ha*a Weizen -- Stroh: - 3,0 t/ha*a Silomais: - 3,0 t/ha*a

5 Miscanthus-Genotypenpool am Campus Klein-Altendorf (seit 2002) M. x giganteus M. sacchariflorus M. sinensis M. robustus =>Ziel: Qualitätsverbesserung abhängig von - Standort / Düngung - Ernte / Erntetermin - Herkunft

6 Miscanthus-Genotypenpool Einfluss Genotyp Einfluss Düngung

7 Verbrennungsqualität Wahl des Erntetermines: t TM ha -1 Standardabweichung Blätter Stängel Stengel Dez Feb Mrz Dez Feb Mrz Dez Feb Mrz 10 % Asche in der TM % Wasser in der FM Verbrennungseigenschaften von Miscanthus-Herkünften: Dez Feb Mrz Dez Feb Mrz Dez Feb Mrz % N in - der Inhaltsstoffe TM der Biomasse und Asche - Asche, Schmelzverhalten, - Agglomerationsverhalten - Freisetzungsverhalten % K in der TM 0.8 % Cl in der TM Dez Feb Mrz Dez Feb Mrz Dez Feb Mrz Dez Feb Mrz Dez Feb Mrz Dez Feb Mrz I. Lewandowski, 2002

8 Herkünfte und ihre Erträge: Miscanthus sinensis 2, 21, 25 Miscanthus x giganteus 17, 35, 34 Miscanthus Robustus 24 Switchgrass Panicum virgatum Cave-in-Rock Erträge in t TM/ha ,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 Erträge in t TM/ha 2006 M.sinensis M. sinensis M. sinensis M. giganteus M. giganteus M. giganteus M. Robustus Switchgrass Misc. 2 Misc. 21 Misc. 25 Misc. 17 Misc. 34 Misc. 35 Misc. 24 St6b Erträge Miscanthus Campus Klein-Altendorf, Pflanzung 2002 nach Pude (unveröffentlicht)

9 HT-Rotationsviskosimeter Ascheschmelz-, Agglomerationsverhalten 1 g Probe in Zylinder Rampe 2 Grad/ Minute 200 C 800 C Md [mnm] T [ C] Miscanthus 24 22_08_07 Miscanthus 24 23_08_07 Miscanthus 24 28_08_07 1gramm Diagramm HT Rotationsviskosimetrie Misc C Asche

10 Erhitzungsmikroskopie Erweichungstemperatur Zylinder gepresst 10x2 mm Bis auf 1200 C Kamera mit Vergrößerung Aschepressling vor Erhitzen Ofen mit Kamera und Vergrößerung Aschepresslinge nach Erhitzen

11 Beispiel Ergebnis Erhitzungsmikroskopie Erhitzen des Aschepresslings Misc 24 bis auf 1130 C

12 Ascheanalyse: Probe Aschegehalt [%] atro 550 C-Ascheanalyse (Miscanthus/Switchgrass) der Ele mente Ca, K, Mg und Si Misc. 2 Misc. sinensis 2,6 Misc. 21 Misc. sinensis 3,7 Misc. 25 Misc. sinensis 4,0 Misc. 17 Misc. giganteus 3,1 Misc. 34 Misc. giganteus 2,3 Misc. 35 Misc. giganteus 1,9 Misc. 24 Misc. Robustus 2,8 ST 6b Switchgrass 5,8

13 Netzwerkwandler Sauerstoff Silizium K / Na Aluminium Links: Struktur eines SiO2 Kristalls. (Erweichungstemperatur 1430 C) Rechts: Silikatisches Glas/Schmelze mit Netzwerkwandlern (Alkalien) und dem Netzwerkbildner Aluminium. 2-Phasendiagramm K/Si

14 Ergebnisse gut Ergebnisse aus Erhitzungsmikroskopie, DTA und Viskosimeter schlecht

15 Anwendung in der Praxis: Bauen und Heizen Lohnunternehmen Freudiger, Gals, CH Fröling-Miscanthus-Heizung Wand mit/ohne Miscanthus-Putz