Willkommen. Holz-Biomasse und Altholz im Kontext erneuerbare Energien - Masterplan Cleantech

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1 Sonderabfalltagung 9. Juni 2015 Willkommen Holz-Biomasse und Altholz im Kontext erneuerbare Energien - Masterplan Cleantech Beat Huber Geschäftsleitung Polytechnik Swiss AG swiss@polytechnik.ch

2 Schweizer Sonderabfalltag 9. Juni 15 Inhalt Cleantechstrategie des Bundes Waste Management Holz Energie im Kontext Moderne Biomasse Technologie Referenzen Beantwortung Fragen

3 Cleantech Strategie des Bundes Cleantech im Sinne Ressourceneffizienz und Erneuerbare Energien: strategischer Pfeiler Umwelt+Energiepolitik relevant für Wissenschaft, Bildung, Wirtschaft und Innovationspolitik. Energiestrategie 2050 beinhaltet: schrittweisen Ausstieg aus Kernenergie langfristiger Umbau des Energiesystems März 2013 Verabschiedung durch Bundesrat: Aktionsplan Grüne Wirtschaft zur Sicherstellung nachhaltiger Nutzung der natürlichen Ressourcen. Cleantech Wissensbasis in Forschung stärken und mit ausgewählten Kompetenzbereichen an die Weltspitze vorstossen.

4 Waste Management

5 ENERGIE AUS BIOMASSE. DIE SAUBERE ANTWORT AUF DIE BRENNENDE FRAGE

6 Energieholz Begriffe BAFU

7 Ende der Holzkaskade Kaskadenabwägung mit Wertschöpfungsketten Industrie und Energieholz Gesamte Holzmasse Stammholz Industrieholz Energieholz m m m m3 Produkte Baukonstruktionen Verpackung Holzwerkstoffe Möbel Papier und Karton Energieholz

8 Energieholz Aufbereitung

9 LRV Ziff. 72

10 POLYTECHNIK BIOMASS ENERGY

11 POLYTECHNIK BIOMASS ENERGY Maßgeschneiderte Lösungen für die Vergasung und Verbrennung von Holzabfällen und Biomasse Unterschiedlichste Verbrennungs- und Rosttechnologien Über 100 verschiedene Feuerungsausführungen Kessel von 300 kw bis 30 MW th (pro Einheit) Wärmeübertragungsmedium: Heißwasser Dampf Thermoöl Luft Rauchgas Heizwerke bis 60 MW th Kraftwerke von 200 kw e bis 20 Mw e Organic-Rankine-Cycle und Steam-Rankine-Cycle Kraft-Wärme-Kopplung Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung Systeme zur Emissionskontrolle Brennstofflager- und Brennstofftransportsysteme Aschefördereinrichtungen Ventilatoren Energie- und Wärmerückgewinnungssysteme

12 HOLZBRENNSTOFFE

13 Holzbrennstoffe BRENNSTOFFE BEI POLYTECHNIK HOLZPELLETS HOLZBRIKETTS HOBELSPÄNE SÄGESPÄNE HACKGUT SCHÄLSPANE SCHREDDERHOLZ SCHREDDERHOLZ WALD UND FORSTABFÄLLE RINDE TORF ALTHOLZ MISCANTHUS NUSSSCHALEN HÜHNERMIST

14 Brennstoffqualität Vorteil Biomass landfill site Kostengünstigere Kesselanlage Weniger Brennstoffverunreinigung geringerer Wartungsaufwand Nachteil Brennstoff teurer Brennstoffkosten steigen mit wachsender Nachfrage Begrenzte Verfügbarkeit des Brennstoffes Uncontrolled Uncontrolled Vorteil Billiger Brennstoff Nahezu unbegrenzte Verfügbarkeit Nachteil Kesselanlage teurer Höhere Brennstoffverunreinigung höherer Wartungskosten Wenige erfahrene Kesselhersteller weltweit

15 HOLZVERBRENNUNG

16 Verbrennungssystem für Holz / Biomasse Warmwasserkesselanlage Thermoölkesselanlage Heißdampfkesselanlage Heißgaserzeuger

17 Verbrennungssystem für Holz / Biomasse

18 Verbrennungssystem für Holz / Biomasse Beispiel: 16 MW Heißdampfkesselanlage eines von über einhundert verschiedenen Ofen- und Verbrennersystemen von Polytechnik

19 Verbrennungssystem für Holz / Biomasse T FGR TA T T Vergasung Verbrennung T FGR SA T Trocknung Pyrolyse Vergasung Holzkohle Verbrennung Aschebildung FGR PA vorgeheizt FGR PA vorgeheizt FGR PA vorgeheizt PA Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4 Asche Feuerung und Rost

20 Effiziente Verbrennung von Holz / Biomasse 4 Stufen Temperatur Luft- und Gasstufung Turbulenz Gasverweilzeit Luftanteil ausreichend Adiabatische Zustände Wärmebelastung Trocknung Vergasung Verbrennung Entaschung < 800 C in Vergasungszone und > 850 C in Verbrennungszone PA, SA, TA & FGR Zonen = niedriger NOx-Gehalt Beim Mischen von Gas mit Sauerstoff - Sekundär- und Tertiärluft, nicht Primärluft! > 2 Sekunden in Hochtemperaturzone > 850 C aber <1.000 C Sauerstoff / Lambda < 1 in Vergasungszone, und 1,2 bis 1,6 nach Verbrennung (niedriger CO-Gehalt) Keine kalten Oberflächen in Vergasungs- und Verbrennungszone Niedrige Wärmebelastung von Feuerraum und Rost

21 Verbrennungssystem für Holz / Biomasse Verweilzeit vor Eingang in den Überhitzer 3,4 bis 6 Sekunden! FGR TA Verbrennung Vergasung FGR SA FGR SA Brennstoff Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4 Asche FGR PA vorgeheizt Keine Wärmeentnahme bis die Gase vollständig verbrannt sind! FGR PA vorgeheizt Ash

22 Verbrennungssystem für Holz / Biomasse Vollständige Verbrennung Hoher Wirkungsgrad - Niedrige Emissionen: CO < 15 mg/m 3 N - Partikel/Staub am Feuerungsaustritt ~ 200 bis 300 mg/m 3 N - Vollständige Verbrennung Unverbrannter Kohlenstoff in der Asche bei 5% CO-Konzentration < 15 mg/m 3 N - Niedrigere Betriebskosten durch - geringeren Brennstoffverbrauch - hohe Verfügbarkeit - weniger Wartung und Ersatzteile - geringere Eigenverbrauch - niedrige Kosten für Ascheentsorgung

23 Brennstoff Kompost und LS-Pflegeholz Bis zu 20% Asche Bis zu 60% MC (wb) Größe bis 600mm Verbrennungssystem für Holz / Biomasse Verbrennungssteuerung Unterdruckregelung Sauerstoffregelung CO-Kontrolle (<10mg/m 3 ) 6 kontrollierte Temperaturzonen 9 Gebläse mit VSD und Regelklappe 1 Gebläse mit fester Geschwindigkeit 5 Brennstoffniveauregelung Verbrennungsluftvorwärmung 4 Rostbereiche 4 Rostantriebe Ober- und Unterrost-FGR Unterrostentaschung Wassererhitzte Brennstoffzuführung Wassergekühlter Rost Anfahrbrenner Videokontrolle (Kamera) Betreiber 5 km von Anlage BOSB 72 h. 1 Abschaltung pro Jahr

24 Verbrennung von Holz / Biomasse

25 Verbrennung von Holz / Biomasse

26 Verbrennung von Holz / Biomasse

27 Verbrennung von Holz / Biomasse Brennstoff - Feuchtigkeit O 2 -Überschuss Rauchgasrückführung Verbrennungslufttemperatur Rauchgastemperatur Strahlungsverluste Kohlenmonoxid ƞ Asche unverbrannter Kohlenstoff

28 Beispiel Feuerung & Automatische Reinigung Simpel vs. Technologie auf dem neuesten Stand

29 EMISSIONSKONTROLLE

30 Emissionskontrolle Beginn April 2000 Inbetriebnahme Dezember 2000 Program Fernwärme für Menschen 2001: 100 Gebäude 2004: 180 Gebäude 2010: 375 Gebäude verbunden 2004 CO: 50% SO 2 : 80 % CO 2 : 90% Emission PM10: 95% Umwelt - 3 Mio. Liter Diesel und 7 Mio Tonnen CO 2 pro Jahr!

31 Emissionskontrolle Hackschnitzel Rinde Altholz

32 Emissionskontrolle

33 WÄRMERÜCKGEWINNUNG

34 Wärmerückgewinnung

35 BRENNSTOFF- LAGERUNG UND -TRANSPORT

36 Brennstofflagerung und -transport Bunker Hydraulischer Schubboden Silos Schrägaustragung Waagerechtaustragung Federarmaustragung Im Freien Radladerbefüllung

37 Brennstofflagerung und -transport Hydraulische Systeme Querförderer Schubsender Förderschnecken Einschubschnecken Förderschnecken Förderanlagen Trogkettenförderer Band- und Vibrationsförderer Krananlagen

38 Brennstofflagerung und -transport

39 REFERENZANLAGEN

40 Kleine Fernwärmeanlage Heizanlage Für >80 Gebäude

41 900 kw Warmwasserkessel 400m 3 Wärmespeichertank

42 900 kw Warmwasserkessel

43 900 kw WW-Kessel - Leistungsregelung

44 900 kw WW-Kessel - Niveauregelung

45 900 kw WW-Kessel - Unterdruckregelung

46 900 kw WW-Kessel Feuerraum - TR

47 900 kw WW-Kessel - Sauerstoffregelung

48 900 kw WW-Kessel - Wirkungsgrad

49 900 kw Warmwasserkessel

50 2,0 MW WW Finnland

51 Gesundheitsindustrie Heizanlage für das KH

52 3 MW Warmwasserkessel

53 5 bis 10 MW WW-Kessel Aufstellungen

54 18 bis 21 MW WW-Kesselanlagen

55 Dampfkessel 3,75 MW

56 Luftfahrtindustrie

57 Dampfkessel 13,5 MW

58 Dampfkessel 13,5 MW

59 Dampfkessel 2 x 20 MW

60 Heißgas-Erzeuger 10,0 MW Heißgas-Erzeuger für Trockner

61 Organic-Rankine-Cycle

62 ORC-Anlage T max 330 C p max 13 bar g

63 ORC-Anlage 4,81 MW 620 kwe

64 ORC-Anlage 4,81 MW 620 kwe

65 ORC-Anlage 4,81 MW 620 kwe

66 ORC-Anlage 4,81 MW 620 kwe

67 ORC-Anlage 4,8 MW 900 kwe

68 Kraft-Wärme-Kopplung Österreich Kraft-Wärme-Kopplung & und Fernwärmeanlage

69 ORC-Anlage 6,5 MW kwe + 4 MW HW

70 ORC-Anlage 14 MW 2 MWe

71 ORC-Anlage 24 MW 4,2 MWe

72 KWK Dampf vs. ORC Dampfturbine ORC Elektrischer Wirkungsgrad (kwth/kwel) bis zu 38% bis zu 25% Eigenverbrauch Turbine / Generator Niedrig Umwälzpumpe Energieerzeugung > 100 MW max. 3 bis 7,5 MW pro Einheit Dampfqualität Überhitzer, Wasseraufbereitungsanlage, Abschlammanlage, etc. Geschlossener Kreislauf, keine Erosion, keine Korrosion, keine Wasseraufbereitung Komplexität hoch Mittel Kosten für Service und Wartung hoch große Überholung alle 5 Jahre, hohe Belastung durch Temperatur / Druck niedrig keine große Überholung, keine Belastung Turbinengeschwindigkeit hoch niedrig (Direktkupplung) Teillast 40 bis 45% des MCR 10 bis 25% des MCR Vorgehen und Zeit zum Hochfahren Komplex, langsam Einfach, schnell Zugelassene Betreiber und Vertragsunternehmen Ja Nein Kraft-Wärme-Kopplungs- Temperaturniveau Dampf / hohe Temperatur (>200 C) Max. 109 C Höchste Temperatur & Druck (Kessel) Dampf 520 C / 115 barg Thermoöl 330 C / 13 barg (ORC bis 30 bar) Verfügbarkeit 93 bis 96% 95 bis 98%

73 Kraft-Wärme-Kopplung Deutschland

74 Dampf KWK 12 MW 3 MWe

75 Dampf KWK 32.2 MW 7.5 MWe + 10 MW

76 Dampf KWK 32,2 MW 7,5 MWe + 10 MW

77 Turnkey Stadt Lebork (PL) Co 2 Reduktion durch Substitution Braunkohle mit Biomasse

78 Biomasse ersetzt Braunkohle

79 Projektcontrol Stadtverwaltung Empfang im Rathaus Stadt Lebork(P)

80 Feuerung / Thermoöl / ORC-Reaktor ORC Reaktor 1250 kwel. Feuerung/Thermoöl 7050 kwth.

81 Holz Heiz Kraftwerk Ilanz Technische Daten Holzfeuerung 2200 kwth ORC Reaktor 350 kwel Einsparung Fossil ltr. Öl CO 2 Substitution 1600 t/a Ökostrom 1.8 GWh (360 HH) Energiequelle 70% AH, 30% Wald

82 Emissionsmessung Sunden Mittelwerte Tages Mittelwerte Staub Grenzwerte 3.2 mg/nm 3

83 Operator Leitzentrale HKW Ilanz

84 Besucher von Surselva Ilanz

85 Altholz Heizkraftwerk Ilanz Gebäudedaten Landanteil Kubatur ca m2 ca m3

86 Ilanz Tag der offen Türen Mai 2015

87 DANKE FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT