Perspektiven der Klärschlamm-Mitverbrennung in Kohlekraftwerken der Vattenfall Europe Generation AG

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1 Perspektiven der Klärschlamm-Mitverbrennung in Kohlekraftwerken der Vattenfall Europe Generation AG Tagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015 Frank Mielke, Vattenfall Europe Generation AG 15. Mai 2014

2 Inhalt 1 Gesamtüberblick zu den Aktivitäten der Mitverbrennung 2 Technische und genehmigungsrechtliche Rahmenbedingungen 3 Politische Rahmenbedingungen 4 Energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen 5 Entwicklung der Entsorgungskapazitäten 6 Zusammenfassung 2 KS-MV VE-G Frank Mielke

3 1. Übersicht Mitverbrennung: Aktivitäten innerhalb der VE-G AG Kraftwerk Jänschwalde MW Sekundärbrennstoff DB seit 02/ t/a Jänschwalde Schwarze Pumpe Schwarze Pumpe MW Mischbrennstoff DB seit 06/ t/a Faserschlamm DB seit 12/ t/a Sekundärbrennstoff DB seit 08/ t/a Lippendorf Boxberg Boxberg MW Klärschlamm DB seit 03/ t/a Tiermehl, KS (TS) DB seit 10/ t/a Lippendorf (VE-G Anteil) 920 MW Klärschlamm DB seit 08/ t/a Summe t/a Vattenfall verfügt über Mitverbrennungskapazitäten von ca. 1,3 Mio. t Die Kapazität für Klärschlamm beträgt ca t/a. 3 KS-MV VE-G Frank Mielke

4 1. Durchsatzmengen Mitverbrennung von Klärschlamm erfolgt auf konstant hohem Niveau Kapazitätsreserven zur Genehmigungsmenge ergeben sich aus Revisionen und Stillständen 4 KS-MV VE-G Frank Mielke

5 1. Herkunft nach Bundesländern 5 KS-MV VE-G Frank Mielke

6 Inhalt 1 Gesamtüberblick zu den Aktivitäten der Mitverbrennung 2 Technische und genehmigungsrechtliche Rahmenbedingungen 3 Politische Rahmenbedingungen 4 Energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen 5 Entwicklung der Entsorgungskapazitäten 6 Zusammenfassung 6 KS-MV VE-G Frank Mielke

7 2. Technische/ organisatorische Randbedingungen KW Boxberg KW Lippendorf Tägliche Annahmekapazität max. 650 t /d max. 750 t/d (VE-G) Klärschlammkonsistenz % TS % TS Stündlicher Durchsatz 2 x 16 t/h 2 x 22 t/h Annahmezeiten täglich 0-24 Uhr täglich 0-24 Uhr Bahnanlieferung möglich möglich genehmigte AVV-Nummern , , Tägliche Entsorgungsmenge beträgt ca Tonnen 7 KS-MV VE-G Frank Mielke

8 2. KS-Mitverbrennung: Kraftwerke Boxberg & Lippendorf Technische Daten KW Boxberg Klärschlammlagerung und -förderung erfolgt in einem geschlossenen System Vermeidung von Verschmutzungen und Geruchsemissionen Konzipierter jährlicher Durchsatz: t/a Klärschlamm mit ca % Trockensubstanzgehalt vier LKW-Entladeplätze, zwei Annahmebunker (80 m³) Abförderung durch zwei Dickstoffpumpen (10-40 t/h) auf die zwei Tagessilos oder die zwei Kessel mit je 16 t/h Zwischenlagerung in zwei Tagessilos (je 300 m³) Aufgabe in das Feuerungssystem über Kohlefallschacht der sechs Zuteiler pro Kessel Dosierung der Klärschlamm-Menge über Taktventile Aushaltung von Fremdkörpern > 25 mm über zwei gegenläufige Walzen Technische Daten KW Lippendorf Klärschlammlagerung und -förderung erfolgt in einem geschlossenen System Vermeidung von Verschmutzungen und Geruchsemissionen Konzipierter jährlicher Durchsatz: t/a Klärschlamm mit ca. 30 % Trockensubstanzgehalt. sechs LKW-Entladeplätze, drei Annahmebunker (200 m³) Abförderung durch drei Dickstoffpumpen (10-44 t/h) auf die zwei Tagessilos oder die zwei Kessel mit je 22 t/h Zwischenlagerung in zwei Tagessilos (je 850 m³) Aufgabe in das Feuerungssystem über Kohlefallschacht der acht Zuteiler pro Kessel Dosierung der Klärschlamm-Menge über Taktventile Aushaltung von Fremdkörpern > 40 mm über Fremdkörpergitter 8 KS-MV VE-G Frank Mielke

9 2. Annahmekriterien Richtwert Richtwerte - Annahmekriterien Benennung DüMV KW Boxberg KW Lippendorf Cadmium (Cd) 1,5 mg/kg TS 15 mg/kg TS 15 mg/kg TS Thallium (Tl) 1,0 mg/kg TS - 50 mg/kg TS Antimon (Sb) mg/kg TS Arsen (As) 40 mg/kg TS - 50 mg/kg TS Blei (Pb) 150 mg/kg TS mg/kg TS mg/kg TS Chrom (Cr) mg/kg TS mg/kg TS Kobalt (Co) mg/kg TS Kupfer (Cu) 900 mg/kg TS mg/kg TS mg/kg TS Mangan (Mn) mg/kg TS Nickel (Ni) 200 mg/kg TS 300 mg/kg TS 300 mg/kg TS Vanadium (V) mg/kg TS Zinn (Sn) mg/kg TS PCDD / PCDF ng/kg TS 500 ng/kg TS PCB mg/kg TS Quecksilber (Hg) 1 mg/kg TS 10 mg/kg TS 10 mg/kg TS Zink (Zn) mg/kg TS mg/kg TS mg/kg TS Qualitätsvorgaben ermöglichen breites Einsatzspektrum - Abweichungen im Einzelfall sind möglich 9 KS-MV VE-G Frank Mielke

10 Inhalt 1 Gesamtüberblick zu den Aktivitäten der Mitverbrennung 2 Technische und genehmigungsrechtliche Rahmenbedingungen 3 Politische Rahmenbedingungen 4 Energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen 5 Entwicklung der Entsorgungskapazitäten 6 Zusammenfassung 10 KS-MV VE-G Frank Mielke

11 3. Politische Rahmenbedingungen I. Verschärfung der Anforderungen zur landwirtschaftlichen Klärschlammverwertung aus Gründen der Bodenqualitätsvorsorge Einschränkungen der landwirtschaftlichen Verwertbarkeit aufgrund der Anforderungen aus dem Düngemittelrecht, insbesondere hinsichtlich der Schadstoffgehalte des Klärschlamms sowie der Aufbereitung mit Flockungsund Konditionierungsmitteln Prognose Vattenfall: die Menge des thermisch zu verwertenden Klärschlamms wird zukünftig steigen, in Abhängigkeit von den derzeitigen Verwertungswegen werden die Zuwachsraten regional stark schwanken II. Koalitionsvertrag von CDU/ CSU und SPD der aktuellen Legislaturperiode sieht ein Ende der Klärschlammaufbringung zu Düngezwecken vor und gleichzeitig soll zukünftig der Phosphor aus dem Klärschlamm zurückgewonnen werden. 11 KS-MV VE-G Frank Mielke

12 3. Mengenaufkommen Klärschlamm und Verteilung auf Entsorgungswege Verschärfung Dünge- und Düngemittelgesetz: Erhöhung des Bedarfes an thermischer Entsorgung um rd. 50 % Zementindustrie % MVA % Stoffliche Verwertung % Verbrennung % Monoverbrennung % Kraftwerke % Quelle: Studie, ICU, 2013 zusätzliche Verbrennungskapazitäten werden erforderlich bestehenden Kapazitäten sind unentbehrlich 12 KS-MV VE-G Frank Mielke

13 3. Mengenaufkommen Klärschlamm und Verteilung auf Entsorgungswege Quelle: Entwicklung der Klärschlammentsorgung von 1991 bis 2010 (UBA Destatis F2012) 13 KS-MV VE-G Frank Mielke

14 3. Abwägung der Relevanzen von Ressourcen- und Klimaschutz kg CO2-Äq/Mg - /10 kg P - /Mg Klärschlamm Vergleich der Szenarien - THG, Kosten Phosphor und Gesamtkosten THG-Wirkung netto kg CO2-Äq/Mg FS Kosten P-Rückgew. /10 kg P Kosten /Mg Klärschlamm (26% TS) Co-Verbr. ohne P-Rec. Co-Verbr. mit 37% P-Rec. Mono-V mit 90% P-Rec. Kein P- Gewinn P-Gewinn 2,9 kg/mg 66 P-Gewinn 7,0 kg/mg KS-MV VE-G Frank Mielke

15 3. Abwägung der Relevanzen von Ressourcen- und Klimaschutz Monoverbrennung und Mitverbrennung leisten BEIDE zur Klärschlammentsorgung einen wesentlichen Beitrag, der künftig steigen wird. Vorteil der Monoverbrennung ist die höhere Rückgewinnungsrate von Phosphor aus Klärschlamm Vorteile der Mitverbrennung in Kraftwerken sind geringeren Treibhausgas-emissionen und Kosten. Nach den jeweiligen lokalen Gegebenheiten können beide Verfahren ihre Potenziale weiter ausbauen. Vattenfall plädiert für eine Rückgewinnung von Phosphor aus der Schlammphase aufgrund des geringeren Aufwandes auf der Kläranlage bei minimaler Mehrbelastung des Klimas Die von der Bundesregierung vorgesehenen Übergangsfristen sind aus Sicht von Vattenfall ausreichend um wirtschaftlich geeignete Verfahren zu entwickeln und zu optimieren 15 KS-MV VE-G Frank Mielke

16 Inhalt 1 Gesamtüberblick zu den Aktivitäten der Mitverbrennung 2 Technische und genehmigungsrechtliche Rahmenbedingungen 3 Politische Rahmenbedingungen 4 Energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen 5 Entwicklung der Entsorgungskapazitäten 6 Zusammenfassung 16 KS-MV VE-G Frank Mielke

17 4. Blick in die 50Hertz Regelzone Sturmtief Xaver 50Hertz Regelzone KS-MV VE-G Frank Mielke

18 4. 50Hertz Regelzone Xaver ( ) [MW] Braunkohle-KW reduzierten ihre Erzeugung um 4 GW bzw. 53 % (+ zusätzliche negative Regelleistungsvorhaltung) Xaver mit mehr als 10 GW Wind-Erzeugung; teilweise mehr als die Regelzonenlast % : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : :00 Min. / max. Erzeugung Braunkohle: / MW zus. negative Regelleistung Braunkohle : Ø 746 MW Min. / max. EE-Einspeisung: 99 / MW : : : : : : : : : : :00 Regelzonenlast [MW] zusätzliche negative Regelleistungsvorhaltung Wind Erzeugung [MW] PV Erzeugung [MW] Nettostromerzeugung Braunkohle KW [MW] 18 KS-MV VE-G Frank Mielke

19 4. Auswirkungen der Energiewende auf die Merit Order Vorrangige Einspeisung der Erneuerbaren verschiebt die Angebotskurve nach rechts und senkt damit den Börsenpreis für Strom, gleichzeitig werden konventionelle Kraftwerke aus dem Markt gedrängt und verlieren Einsatzstunden. Beispiel: heute Nachfrage Beispiel: zukünftig Pheute Grenzkosten [ /MWh] Pzukünftig 19 KS-MV VE-G Frank Mielke verfügbare Kapazität [MW] Erneuerbare KWK (must-run) Kernenergie Kernergie Braunkohle Steinkohle GuD GuD PSW PSWGT GT

20 4. Zukünftige Anforderungen: Was bedeutet Flexibilisierung? 1. Reduzierung der technischen Mindestlast Reduzierung der fahrbaren Mindestlast von gegenwärtig ca. 50 % auf zukünftig ca % schnelles Hochfahren der Kraftwerke Vergrößerung des Regelbereiches 2. Erhöhung der fahrbaren Lastgradienten Erhöhung der Laständerungsgeschwindigkeiten innerhalb des fahrbaren Lastbereiches flexiblere Reaktion auf volatile Einspeisung der EE verbesserter Beitrag zur Systemstabilität 20 KS-MV VE-G Frank Mielke

21 4. Zukünftige Anforderungen: Lösungsansätze Braunkohle Ziele: P min = 20% P Laständerung je min = 5-6% Einsatz von Trockenbraunkohle (TBK) als Anfahr- und Stützfeuerungsbrennstoff Optimierung der Feuerung Verbesserung der Blockregelung und Mühlensteuerung Optimierung der An- und Abfahrprozesse 21 KS-MV VE-G Frank Mielke

22 4. Beitrag der Braunkohle zur Energiewende 1 Versorgungssicherheit Stabilisierung des Systems durch Sicherung von Spannung und Frequenz 2 Flexibilität Ermöglichung hoher und volatiler EEG Einspeisung 3 Preisstabilität Begrenzung der Kostensteigerung durch niedrige Erzeugungskosten 4 Innovation Neue, innovative Lösungen in Technik und Technologie unserer Kraftwerke Braunkohle ist langfristiger Partner der Erneuerbaren Mitverbrennung von Abfällen wird zukünftig weiter fortgeführt 22 KS-MV VE-G Frank Mielke

23 Inhalt 1 Gesamtüberblick zu den Aktivitäten der Mitverbrennung 2 Technische und genehmigungsrechtliche Rahmenbedingungen 3 Politische Rahmenbedingungen 4 Energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen 5 Entwicklung der Entsorgungskapazitäten 6 Zusammenfassung 23 KS-MV VE-G Frank Mielke

24 5. Entwicklung der Entsorgungskapazitäten Für eine zukünftige Sicherung der Entsorgungssicherheit sollte die Entwicklung von regionalen Entsorgungskonzepten in Abhängigkeit von der KS-Aufkommenssituation und den vorhandenen Entsorgungsmöglichkeiten unter Berücksichtigung der KS-Qualität im Fokus stehen. Die Errichtung von neuen Verwertungsanlagen, wie z.b. Monoverbrennungsanlagen, ist im Einzelfall zu prüfen. Ausbau der Wochenendfahrweise (plus t OS/a mit % TR), Optimierung der Betriebsführung (plus t OS/a mit % TR) und Portfoliobereinigung im Vertragsmanagement (plus t OS/a mit % TR). Substitution von Tiermehl durch getrockneten Klärschlamm ( t OS/a mit % TR) Errichtung neuer Mitverbrennungskapazitäten am Standort Boxberg sind technisch möglich, jedoch unter den vorgenannten Randbedingungen wirtschaftlich nicht vertretbar Vattenfall wird zukünftig die Zusammenarbeit mit den regionalen Partnern intensivieren 24 KS-MV VE-G Frank Mielke

25 Inhalt 1 Gesamtüberblick zu den Aktivitäten der Mitverbrennung 2 Technische und genehmigungsrechtliche Rahmenbedingungen 3 Politische Rahmenbedingungen 4 Energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen 5 Entwicklung der Entsorgungskapazitäten 6 Zusammenfassung 25 KS-MV VE-G Frank Mielke

26 6. Zusammenfassung Die thermische Klärschlamm-Verwertung bei VE-G ist gekennzeichnet: 18-jährige Erfahrungen bei der Mitverbrennung von Abfällen sichern eine hohe Kompetenz bei VE-G Zuverlässigkeit und Entsorgungssicherheit im Ausfallverbund der Kraftwerke und mit Dritten Schaffung von zusätzlichen Kapazitäten für zusätzlichen Entsorgungsbedarf über die Nutzung von Verfügbarkeitsreserven und Neustrukturierung der Vertragsportfolios Energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen erfordern zukünftig eine stärkere Kooperation mit regionalen Partnern zu Sicherstellung der Entsorgungssicherheit 26 KS-MV VE-G Frank Mielke

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!