Kehrichtverbrennungsanlagen im Kanton Zürich Jahresbericht 2004 Aus dem Inhalt: Zusammenfassung Abfallmengen Feste Rückstände Energienutzung Luftemissionen Abwasser Kapazitäten Oekonomische Kennzahlen
Kehrichtverbrennungsanlagen im Kanton Zürich Jahresbericht 2004 Herausgeber und redaktionelle Leitung: Baudirektion des Kantons Zürich AWEL Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft Abteilung Abfallwirtschaft und Betriebe Hansruedi Schmid Autoren: T. Irzan, TBF + Partner AG, Turnerstrasse 25, 8006 Zürich Matthias Lehmann, Kommunale Finanzberatung, Bahnhofplatz 9, 8001 Zürich Foto Titelblatt: TBF + Partner AG, Zürich Die sechs Zürcher Kehrichtverbrennungsanlagen Layout: ssg. Spalinger Satzbau GmbH Hans Spalinger, Kupfergasse 5, 4310 Rheinfelden Bezugsquelle: AWEL, Abt. Abfallwirtschaft und Betriebe, Walcheplatz 2, Postfach, 8090 Zürich www.abfall.zh.ch / Dokumente
Inhalt Zusammenfassung 3 Umweltdaten 5 Abfallmengen 5 Rückstände 5 Abwasser 6 Energienutzung 7 Emissionen in die Luft 8 Kapazität und Auslastung der Anlagen 10 Ökonomische Kennzahlen 10 Kehrichtverbrennungsanlagen im Kanton Zürich 10 Auszug aus den Kostenrechnungen für das Jahr 2004 10 AWEL Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft 1
2 AWEL Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft
Zusammenfassung Zusammenfassung KHKW Zürich Hagenholz KHKW Zürich Josefstrasse KVA Winterthur KVA Dietikon KVA Hinwil KVA Horgen Das Jahr 2004 zeichnete sich für die sechs Zürcher Kehrichtverbrennungsanlagen (KVA) durch eine hohe Auslastung aus. Insgesamt wurden leicht mehr (0.6 %) Abfälle verbrannt als im Vorjahr. Das Ziel einer vollständigen Verwertung des in der Schlacke zurückbleibenden Eisenschrottes wurde erreicht. Im Jahr 2004 wurde die gesamte Schlacke vor der Einlagerung entschrottet. Einige KVA betreiben hierzu eine eigene Entschrottungsanlage. Die Schlacken der anderen KVA werden grösstenteils auf der Deponie entschrottet. Pro Tonne Abfall konnten bei der Verbrennung durchschnittlich 1.6 MWh Energie in Form von Wärme und Strom genutzt werden. Die kontinuierlichen Emissionsmessungen der Zürcher KVA im Jahr 2004 zeigen, dass die Schadstoffkonzentrationen in der KVA-Abluft bis auf wenige Tage im Jahr weit unter den Grenzwerten der Luftreinhalteverordnung liegen. Die KVA arbeiteten im Jahr 2004 ohne grössere Zwischenfälle. AWEL Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft 3
Zusammenfassung Abbildung 1: Total der 6 KVA des Kantons Zürich 2004: Abfallmengen, Rückstände und Energienutzung mit prozentualer Veränderung gegenüber 2003 4 AWEL Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft
Umweltdaten Umweltdaten Abfallmengen Im Kanton Zürich wurden im Jahr 2004 insgesamt 740 495 t Abfälle verbrannt. Die bei den KVA angelieferte Abfallmenge ist mit 744 033 t leicht gesunken. (2003: 760 587). Die Menge der kommunalen Anlieferungen nahm um 2 481 t resp. 0,7 % auf 342 111 t zu, die der Direktanlieferungen hat jedoch um 4 % abgenommen. Wiederum zugenommen hat die in den KVA verbrannte Klärschlamm-Menge. Mit dem Ausstieg aus der landwirtschaftlichen Verwertung von Klärschlamm wird die in den KVA zu entsorgende Menge wahrscheinlich auch in den kommenden Jahren noch zunehmen. Im Unterschied zu den vorangegangen Jahren wird seit 2003 die Klärschlammenge erfasst, die in den Einfülltrichter gelangt. Dieser Klärschlamm ist teils trocken, teils mechanisch entwässert. Die Differenz der Gesamtmengen zwischen Anlieferung und Verarbeitung (3538 t) entspricht der Abfallmenge, die an andere KVA abgegeben resp. vom Bunker zusätzlich verbrannt bzw. darin zwischengelagert wurde. Rückstände Bei der Verbrennung von Abfällen werden etwa 75 Gewichtsprozente der Abfälle in Wasserdampf, CO 2 und andere Gase umgewandelt. Ein Viertel des Abfalls bleibt als Schlacke (213 kg/t Abfall) und Asche (25 kg TS/t Abfall, inkl. weitere Rückstände aus der Rauchgasreinigung) zurück. Im Kanton Zürich fielen im Jahr 2004 rund 158 400 t Schlacke an. 53 % der Schlacke wurde direkt im Kanton Zürich auf verschiedenen Schlackedeponien abgelagert und 45% auf ausserkantonalen Deponien. Nach Deutschland wurden 2 824 t Schlacke (2%) a) in die KVA angelieferte Abfälle 100 % =744 033 t / a Kommunaler Sammeldienst 46 % a) in KVA verbrannte Abfälle 100 % =740 495 t / a Hagenholz 147 200 t; 20 % Josefstrasse 131 327 t; 18 % Winterthur 158 827 t; 21 % Dietikon 81 153 t; 11 % von anderen Anlagen 0,2 % Klärschlamm 4,6 % Sonderabfälle 3,1 % Direktanlieferungen 46,1 % Hinwil 158 254 t; 21 % Horgen 62 734 t; 9 % Abbildung 2 : In den KVA des Kanton Zürichs entsorgte Abfälle a) nach Abfallfraktionen (Anlieferung); b) nach KVA (Verarbeitung). AWEL Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft 5
Umweltdaten exportiert, im Austausch gegen ca. 7 700 t Siedlungsabfälle, die die KHKW Hagenholz und Josefstrasse aus dem süddeutschen Raum annahmen. Bei der Entsorgung der Verbrennungsrückstände wird eine vollständige Verwertung des in der Schlacke zurückbleibenden Eisenschrottes angestrebt. Im Jahr 2004 wurde die gesamte Menge der Schlacke entweder direkt auf der KVA oder auf der belieferten Deponie entschrottet. Dabei fielen ca. 9 700 t Schrott (davon 8 800 t eisenhaltige Metalle) an, die der Verwertung zugeführt wurden. (Die auf den Deponien abgetrennten Schrottmengen wurden teilweise geschätzt). Die effektiv in der Deponie abgelagerte Schlackenmenge reduzierte sich dadurch auf 148 700 t. Aus der Reinigung der Rauchgase fielen im Jahr 2004 rund 18 300 t TS Rückstände (Filterasche und Rückstände der weitergehenden Rauchgasreinigung) an, von denen 27 % im Kanton Zürich und 45% in ausserkantonalen Deponien abgelagert wurden. 2 640 t (28 %) der Rückstände wurden nach Deutschland und Frankreich exportiert, wo sie einer weiteren Behandlung zur Abreicherung der Metalle zugeführt werden. a) Schlackendeponierung Total 148 716 t BE, ZG, SH, SG 32.1 % UR 7.5 % b ) Rückstände der Rauchgasreinigung Total 24 321 t Frankreich 17 % Deutschland 11 % Diverse 5.3 % Deutschland 1.9 % ZH 53.2 % ZH 27 % Abwasser Bei der weitergehenden Rauchgasreinigung und der Asche-Behandlung fällt stark belastetes Abwasser an. Zur Behandlung des Abwassers verfügen die KVA über eigene Abwasserbehandlungsanlagen, bei welchen Schwermetalle und andere Schadstoffe aus dem Wasser entfernt werden. Die Qualität des gereinigten Abwassers wird kontinuierlich überwacht. Beim Überschreiten eines Grenzwertes wird das Abwasser wieder in den Reinigungsprozess zurückgeleitet. UR 4 % ZG 31 % BE 10 % Abbildung 3: Entsorgung der Rückstände der 6 KVA im Jahr 6 AWEL Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft
Umweltdaten Im Jahr 2004 fielen in den Züricher KVA (ohne KVA Hinwil) insgesamt 157 667 m 3 Abwasser zur Reinigung an. Dies entspricht 270 l Wasser pro Tonne Abfall. Bezüglich Abwasser stellt die KVA Hinwil eine Besonderheit dar. Da sich in unmittelbarer Umgebung der KVA kein Gewässer befi ndet, welches das gereinigte KVA-Abwasser aufnehmen könnte, wurde hier eine abwasserfreie Anlage realisiert. Das anfallende Abwasser wird eingedampft. Dabei wurden im Jahr 2004 691 t Salz und 1 935 t Sole zurückgewonnen (verkaufte Mengen). Energienutzung Die brennbaren Abfälle besitzen einen durchschnittlichen Heizwert von 3.4 MWh/t. In der KVA wird die Abwärme aus dem Verbrennungsprozess genutzt, um Dampf zu erzeugen. Dieser wird über eine Turbine in Strom umgewandelt und eine Teilmenge gleichzeitig als Fernwärme genutzt. In den sechs Zürcher KVA konnten im Jahr 2004 pro verbrannter Tonne Abfall 1.29 MWh Wärme und 0.44 MWh Strom genutzt werden. Die gesamte genutzte Energie aus 745 157 t Abfall betrug rund 1.3 Mio. MWh. Die Energienutzung erfolgt in den verschiedenen KVA unterschiedlich und ist abhängig vom Anteil Fernwärme. Da bei der Umwandlung von Wärme in Strom Verluste in Kauf genommen werden müssen, liegt der spezifische Energiekennwert bei Anlagen mit geringem Anteil Fernwärme tiefer. Die abwasserfreie KVA Hinwil nutzt einen Teil der Abwärme für die Verdampfung ihrer Abwässer. Die dabei genutzte Energie erscheint im Energiekennwert nicht, weshalb dieser tief liegt. Abbildung 4: Energienutzung bei den KVA: a) Energieproduktion in MWh (Nutzenergie = abgegebene Energie + Eigenbedarf), b) spezifi sche Energiekennwerte pro Tonne Abfall [MWh / t] AWEL Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft 7
Umweltdaten Emissionen in die Luft Beim Verbrennungsprozess werden aus den Abfällen verschiedene Schadstoffe freigesetzt, die in der anschliessenden Rauchgasreinigung entfernt werden müssen. Dank der guten technischen Ausrüstung der Anlagen des Kantons Zürich liegen die Emissionen an Luftschadstoffen in der Regel weit unter den Grenzwerten der Luftreinhalteverordnung (LRV) und überschreiten diese nur an ganz wenigen Tagen (vgl. Abb. 5a und 5b). Bei der KVA Hinwil werden keine SO 2 - Messungen durchgeführt. Der Ersatz der Endmessung ist im Jahr 2005 vorgesehen. Bei der KVA Dietikon wird SO 2 nicht gemessen bzw. indirekt über Wäscherdruck und ph angegeben. Die Anlagen der Rauchgasreinigung (Elektrofilter, Entstickung (DeNO x ) und Rauchgaswäscher) waren im Durchschnitt aller KVA während mehr als 98 % der gesamten Betriebszeit der einzelnen Ofenlinien verfügbar. a) b) Abbil dung 5: a)kva-betriebstage inkl. Tage mit Überschreitung der LRV b )Detaillierte Darstellung der Betriebstage mit Überschreitung der Tagesmittelwerte für NO x ( 80 mg/m 3 ), CO ( 50 mg/m 3 ) und SO 2 ( 50 mg/m 3 ) 8 AWEL Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft
Umweltdaten a) b) Abbildung 6: Betriebsausfälle der Rauchgasreinigung: Rauchgaswäscher, Entstickung (DeNO x ) a ) Gesammtübersicht b ) detaillierte Darstellung AWEL Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft 9
Ökonomische Kennzahlen Kapazität und Auslastung der Anlagen Die Verbrennungskapazität der sechs KVA des Kantons Zürich betrug im Jahr 2004 etwa 813 000 t/ a und wurde mit 740 495 t verbrannter Abfälle zu fast 92 % ausgeschöpft. Eine hundertprozentige Ausnutzung ist nur möglich, wenn der Betrieb ohne unerwartete Unterbrüche erfolgen kann, und die Anlage über einen genügend grossen Bunker verfügt, mit dem sie die Unregelmässigkeiten in der Anlieferung von Abfällen ausgleichen kann. Bis 2007 bleibt die Verbrennungskapazität im Kanton Zürich auf 800 000 t/a. Ab 2008 ist mit einem Rückgang der Kapazität zu rechnen, sofern nicht rechtzeitig Ersatzmassnahmen für alte Anlagen geplant werden. Für die Abfallplanung ist deshalb neben den Prognosen für die Entwicklung der Abfallmengen stets auch die Berücksichtigung der Lebensdauer der Verbrennungsanlagen bzw. die Planung der Anlagenerneuerungen wichtig. Abbildung 7: Verbrennungskapazität und Auslastung der 6 KVA im Kanton Zürich in Tonnen pro Jahr (2008 / 2009 inkl. geplante Erneuerung bei KHKW Hagenholz). Ökonomische Kennzahlen Kehrichtverbrennungsanlagen im Kanton Zürich Auszug aus den Kostenrechnungen für das Jahr 2004 1. Verarbeitete Mengen (gemäss Jahresstatisik) Jährliche Menge (in Tonnen) Dietikon Hinwil Horgen Winterthur Zürich Kanton Verbrannte Menge total 81 153 158 842 62 734 158 827 278 527 740 495 Sammeldienste Zürcher Gemeinden 22 772 46 720 15 968 51 262 120 365 257 087 Anteil Sammeldienste Zürcher Gemeinden 28 % 29.0 % 25.5 % 32.3 % 43.2 % 34.7 % 10 AWEL Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft
Ökonomische Kennzahlen 2. Kosten je Tonne verbrannter Kehricht Franken / Tonne Dietikon Hinwil Horgen Winterthur Zürich Personalkosten 32 42 44 21 39 Betrieb und Unterhalt 50 51 29 30 35 Entsorgung und Diverses 30 22 54 62 83 Kapitalkosten 1) 102 61 78 42 77 Bruttokosten 214 176 205 155 234 Energieerlöse - 56-34 - 36-33 - 25 Nettokosten 158 142 169 122 209 Legende 1) = Die Kapitalkosten bestehen aus Abschreibung und Verzinsung. Die Abschreibungen berechnen sich nach betriebswirtschafl tichen Grundsätzen (BAV). Somit kommt ein lineares Abschreibungsverfahren unter Berücksichtigung der Nutzungsdauer zur Anwendung. Die Verzinsung erfolgt gemäss Buchwerten; eine Ausnahme bildet Zürich, wo kalkulatorische Restwerte verzinst werden. Die Bildung von Reserven für den Werterhalt der Anlagen gem. Art. 32a USG ist noch nicht berücksichtigt worden. 3. Einlieferpreise für kommunale Anlieferer am 31. Dezember 2005 Franken/Tonne Dietikon Hinwil Horgen Winterthur Zürich Einlieferungsgebühr 200 165 270 160 195 Für die Einlieferung anderer Kehrichtfraktionen (Marktkehricht, Bauabfälle, Spezielle Abfälle etc.) bestehen teilweise nach oben oder unten abweichende Tarife. 4. Grafische Übersicht Die obenstehende Grafik zeigt, dass KVA s mit hohen Kosten grundsätzlich auch höhere Preise verrechnen. Die erwirtschafteten Überschüsse (Gesamterlöse höher als Kosten) werden zur schnelleren Schuldentilgung eingesetzt. Die Grösse des Punktes zeigt die jährliche Gesamtmenge des verarbeiteten Kehrichts. AWEL Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft 11
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