Emissionen zur Stromerzeugung

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1 Lutz Rafflenbeul m³/h Abluft produzieren 800 kw Strom und kw Wärme Fachtagung Stand der Technik und Neuentwicklungen November 2015 in Ittigen Rafflenbeul Anlagenbau GmbH, Langen

2 Historie einer guten Idee Die Müllerstochter und das Rumpelstilzchen, Walter Crane (1886) 2

3 Laufzeit: 13 Jahre 1 Reparatur (Zylinderkopf) P el = 950 kva Einsparung: ~ DM/M Ca. 1,5 MW thermisch Betrieb: 14h * 6d* 50w 3

4 Anwendungsfall Bei Fa. EOT fallen m³/h Abluft an Lösemittelnaphta und Titantetrabutanolat (<0,8g/m³) Geplant war eine RTO-Anlage mit Wärmerückgewinnung Stattdessen Einsatz von erdgasbetriebenen BHKW 4

5 Agenda Einleitung Grundlagen und Markt der BHKW Blockheizkraftwerke zur Abluftreinigung in einem Beschichtungsbetrieb Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Genehmigungsverfahren Fazit 5

6 RAFFLENBEUL ANLAGENBAU Heiße Luft Eine Temperaturerhöhung um 1 K entspricht bei m³/h rund 14 kw Neben dem Wärmebedarf werden ~ 1MW elektrische Energie benötigt 6

7 Konzept der BHKW-Nutzung zur Abluftreinigung 7

8 Kennwerte eines Blockheizkraftwerks < 1: fettes Gemisch > 1: mageres Gemisch ö ä ä Stromkennzahl: 8

9 staubfrei ohne veraschbare Substanzen homogene Lösemittelganglinie Temperatur < 50 C Grenzwerte: Silikone Säurebildner Halogene Anforderungen an die Verbrennungsluft Druckstabilität 9

10 Glättung der Lösemittelganglinie am Molekularsieb homogene Lösemittelganglinie 10

11 Versuchsaufbau 11

12 Glättung der Lösemittelganglinie nach 3 Wochen vor Molsieb 1 nach Molsieb Konzentration org. C [mg/m³] :30 12:35 12:40 12:45 12:50 12:55 13:00 13:05 13:10 13:15 13:20 13:25 13:30 Uhrzeit 12

13 Prozesstechnische Elemente Prozesstechnik BHKW Ganglinienglättung Vorfiltration Temperaturbegrenzung 13

14 Technische Dimensionierung BHKW, 2 2 ä, 1,57 ä Bei einem Primärenergieeinsatz von 2 MW können ca m³ Abluft zugeführt werden. 14

15 RAFFLENBEUL ANLAGENBAU Prinzip des Duplexverfahrens Wärmetauscher zur Aufheizung der Desorptionsluft Gereinigte Abluft (< 50 mg/m³ org. C) Hochkonzentrierte Desorptionsluft Prozessabluft Produktionsabluft zur Kühlung (ca. 10%) Molekularsieb zur Glättung von Konzentrationsspitzen 15

16 Prozesstechnische Elemente Prozesstechnik BHKW Ganglinienglättung Vorfiltration Temperaturbegrenzung Prozesstechnik Duplex-Station Ganglinienglättung Vorfiltration Aufkonzentration m³/h Duplex-Station (x16) m³/h 16

17 RAFFLENBEUL ANLAGENBAU Marktübersicht BHKW bis 5 MW 5'000 kw primär elektrisch thermisch 4'000 kw 3'000 kw 2'000 kw η 90% 1'000 kw Pel 0 kw 17

18 Gesamtwirkungsgrad über Einsatz von Primärenergie 96% 94% Hersteller 1 Hersteller 2 Hersteller 3 92% 90% 88% 86% 84% 0 kw 1'000 kw 2'000 kw 3'000 kw 4'000 kw 5'000 kw 6'000 kw Erdgaseinsatz 18

19 Gesamtwirkungsgrad über elektrischem Wirkungsgrad 96% 94% 92% 90% 88% 86% 84% 30% 32% 34% 36% 38% 40% 42% 44% 46% elektrischer Wirkungsgrad 19

20 Wirtschaftlichkeit RTO konventionell 2x BHKW Investition Wärmebedarf kwh kwh Wärmerückgewinn (inkl. BHKW) kwh kwh Gasverbrauch BHKW-Wärme kwh Gasverbrauch BHKW-Strom kwh Kosten Gas 4 Cent / kwh Strombedarf kwh kwh Stromerzeugung kwh Kosten Strom 13,75 Cent / kwh Wartung Summe Betriebskosten Einsparung gegen Istzustand Bedarfswerte gelten pro Jahr bei h/a 20

21 Wirtschaftlichkeit II Was kostet der Strom? (I) K P,, 5, (II) K, K ü 8,4 (III) K, K ü K 6 P : Preis für elektrische Energie 21

22 Fördermöglichkeiten Anschaffungsbezuschussung Für den Betrieb hauptsächlich gemäß KWK-Gesetz ( 2,1 ct/kwh bis 2,4 ct/kwh 22

23 Einordnung in der TA-Luft Feuerungsleistung <1MW nicht genehmigungsbedürftig TNV Allg. 20 mg/m³ (50 mg/m³) org. C Frischluftbetrieb Mischbefeuerung Genehmigung als BHKW Befeuerung mit Erdgas und Lösemitteln 23

24 Erfahrungen in der Genehmigung Genehmigung mit Grenzwerten des BHKW nach Leistung BHKW separat i.d.r. ohne Genehmigung betreibbar Gesamtnutzen höher als bei Parallelbetrieb einer TNV Einstufung als TNV nicht praktikabel Methanschlupf verhindert die sichere Einhaltung des Grenzwerts für org. C Genehmigungspflichtig als Motor gem. TA-Luft Stickstoffmonoxid und dioxid als NO2: < 500 mg/m³ Kohlenmonoxid: < 300 mg/m³ Schwefeloxide: < 9 mg/m³ Ggf. weitere stoffbezogene Grenzwerte (Formaldehyd) 24

25 Leitsätze 1. BImSchV kann nicht zur Anwendung kommen, da kein reiner Regelbrennstoff [ ] eingesetzt werden soll, sondern ein Gemisch aus Erdgas und [ ] verschiedenen [ ] Lösemittelbestandteilen Die Anwendung der 17. BImSchV scheidet aus, da 1 Abs. 1 nicht zutrifft. (kein fester oder aus Abfallvergasung gewonnener Brennstoff) zur Anwendung kommt die TA Luft, da es sich um eine Nebeneinrichtung [der] genehmigungsbedürftigen BImSchG handelt. Aufgrund der überwiegenden Befeuerung mit Erdgas (90%) sind die Regelungen nach TA Luft, Mischbefeuerungen anzuwenden. 25

26 Installation der BHKW mit Schalldämpfern 26

27 Zusammenfassung Abluftreinigung und Stromerzeugung gelingt synergetisch Erforderliche Schlüsseltechnologien (BHKW- Module, Molekularsiebe, Radadsorber) sind marktreif verfügbar Investition Wärmeverbund Investition ARA Investition BHKW 27

28 Zusammenfassung Die Verfahrenskombination aus Duplex-Anlage und BHKW ermöglicht die Reinigung von m³/h i. N. über zwei weitgehend standardisierte BHKW Die Eigenstromerzeugung kostet 6-7 ct. Weiterhin wird jede kwh mit 2,1ct staatlich gefördert Ersparnis: ~

29 Für Ihre Fragen stehe ich gerne zur Verfügung Stand der Technik und Neuentwicklungen November 2015 in Ittigen Rafflenbeul Anlagenbau GmbH, Langen RAFFLENBEUL ANLAGENBAU Lutz Elektrizitätswerk Budapest 1895, Quelle: Wikimedia Commons 29

30 Heizung, Strombezug EVU Betriebsaufwand Heizung ä Heizung + BHKW Betriebsaufwand Heizung Betriebsaufwand BHKW ä???? 30