Agrarische Brennstoffe - Ressourcen, Rohstoffeigenschaften, Pelletier- und Feuerungstechnologien

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1 Agrarische Brennstoffe - Ressourcen, Rohstoffeigenschaften, Pelletier- und Feuerungstechnologien Elisabeth Wopienka Fachtagung Energie, Graz

2 Projekt MixBioPells Ziele Hindernisse und Antriebsfaktoren für die Nutzung alternativer Pellets identifizieren Steigerung der Bedeutung am Europäischen Markt Projektinhalte Informationssammlung (Regionale Akteure Rohstoffe Technologien) Informationsverbreitung und Vernetzung (Dokumentation von Fallstudien, Datenbank, Kommunikationsplattform) Konzept für ein Kennzeichnungssystem und Empfehlungen für gesetzliche und wirtschaftliche Rahmenbedingungen

3 Energiebereitstellung durch agrarische (Misch-)brennstoffe Ressourcen/ Rohstoffproduktion Kosten Verfügbarkeit Verarbeitung Energieaufwand Produktqualität Therm. Nutzung Verbrennungseigenschaften Rohstoffe Pelletier- und Brikettiertechnologien Rohstoff- und Produkteigenschaften Feuerungstechnologien Brennstoffeigenschaften und Verbrennungsqualität

4 Rohstoffe Energiepflanzen (, Schilfgras, Hanf, Heu ) Nebenprodukte und Reststoffe aus Land- und Forstwirtschaft (Stroh, Rebschnitt, Maisspindel, Kleie ) Industrielle Nebenprodukte und Reststoffe (Trester, Gärreste, Fruchtkerne )

5 Technologien Pelletierung & Brikettierung Pelletpressen Flachmatrize Ringmatrize Zahnradpresse Brikettpressen Quelle: Strangpresse (mechanisch, hydraulisch) (Presskammer, Walzenpresse)

6 Technologien Pelletierung & Brikettierung Variablen & Einflussgrößen bei der Pelletierung Rohstoffart Rohstoff-Feuchte Mahlgrad des Rohstoffs Pressverhältnis Verweilzeit

7 Pelletierbarkeit Spezifischer Energiebedarf in kwh/kg 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 AK AK Matrizen-Temperatur AK Matrizen-Temperatur AK Heu + (50:50) Heu + (75:25) Maisspindel + (50:50) Rebschnitt + Heu (50:50) Temperatur in C

8 Brennstoffeigenschaften Rohstoff Holz, Fichte Stroh Gerste Heu Heizwert in MJ/kg (TS) 18,79 17,32 17,83 17,67 16,9 Asche in % (TS) 0,25 Aschegehalt 5,71 3,26 2,43 10x bis 20x 9,6 Erweichungspunkt in C 1360 Erweichungspunkt C C Stickstoff (N) in % (TS) 0,1 N-Gehalt 0,66 0,24 1,94 5x bis 10x 1,65 Schwefel (S) in mg/kg (TS) 40 S-Gehalt x bis x Chlor (Cl) in mg/kg (TS) 15 Cl-Gehalt x bis x Quelle: BIOENERGY2020+

9 Technologien Verbrennung Herausforderungen Große Aschemengen mit zumeist hoher Verschlackungsneigung Gas- und partikelförmige Emissionen Korrosionsschäden an der Anlage C O Low C O2 NO C O High Maßnahmen Bewegte Rostsysteme (meist Stufenrost oder ähnliche Ausführung) Aktiver Ascheaustrag Korrosionsbeständigere Materialien Quelle: Quelle:

10 Verbrennung Emissionen Maisspindel + Heu + Rebschnitt Heu + Heu im Brennstoff NOx-Emissionen in mg/mj Holz Diverse Nichtholz-Brennstoffe Mischpellets aus Nichtholz-Brennstoffen 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Brennstoff-N in % Staubemissionen in mg/mj Heu (2. Schnitt) Heu (kräuterreich) Heu + (50:50) Heu + (75:25)

11 Verbrennung Verschlackungsneigung Partikel > 5.6mm Partikel 5.6 < x < 4mm Rebschnitt Rebschnitt & Heu (50:50) & Heu (50:50) & Heu (25:75) & Maisspindel (50:50) Anteil der Schlacke in der Asche in % Deutliche Steigerung der Verschlackungsneigung durch Zumischung problematischer Brennstoffe!

12 Schlussfolgerungen Es steht eine Vielfalt an landwirtschaftlichen Roh- und Reststoffen zur Verfügung Mit den meisten untersuchten Rohstoffen sind unter geeigneten Einstellungen hochqualitative Presslinge herstellbar Die Einstellung geeigneter Rahmenbedingungen zur Presslingsproduktion ist nicht trivial Pelletier- /Brikettiereigenschaften sind sehr unterschiedlich können durch Mischen optimiert werden Herausforderungen bei der thermischen Nutzung: Emissionen, Verschlackungsneigung, Korrosion Einstellung bzw. Optimierung von Verbrennungseigenschaften durch Mischen verschiedener Rohstoffe nur begrenzt möglich

13 Zukünftige Herausforderungen Identifizierung geeigneter Anwendungsfelder Entwicklung entsprechender Prozess- bzw. Produktionsketten Bewerkstelligung technologischer Herausforderungen (v.a. Einhaltung von Emissionsrichtlinien) Schaffung entsprechender rechtlicher Rahmenbedingungen

14 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!