1) Geeignete Biomasse-Heizkesseltechnik für die Verwertung von Rohstoffen aus landwirtschaftlicher Produktion Energieeffizienzen der verschiedenen Nutzungspfade 8 ALB Hessen, Baulehrschau 3.2.21, Eichhof Energieeffizienz in % 4 2 Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Wärme KWK Kraftstoff Strom (Quelle: Biomasseaktionsplan der Bundesregierung) E Wirtschaftlichkeit und Ausblick E Wirtschaftlichkeit und Ausblick Anteile Erneuerbarer Energien an der Energiebereitstellung in Deutschland (Stand Juni 29) Anteile erneuerbarer Energien an der Energiebereitstellung in Deutschland Rechtliche Rahmenbedingungen für Halmgutfeuerungsanlagen 35 3 mind.3 1) 1998 2 22 24 Anlagengröß e relevante Bezugs - Emiss ionsgrenzwerte [%] 26 27 28 25 22 Ziele der Bundesregierung 2 18 2) 15,1 14 15 1) 12 4) 9,5 1 7,4 7, 3) 5,9 4,8 5 3,1 3,5 2,1,2 Anteile EE am gesamten Anteile EE am gesamten Anteile EE an der gesamten Anteile EE am gesamten Anteile EE am gesamten Endenergieverbrauch Bruttostromverbrauch Wärmebereitstellung Kraftstoffverbrauch Primärenergieverbrauch (Strom, Wärme, Kraftstoffe) Quellen: Erneuerbare-Energien-Gesetz, (EEG 29) vom 25.1.28 und Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) vom 7.8.28; 2) Quelle: Neue EU-Richtlinie zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen Vors chrift s auers toff CO S taub Ges.-C NO x SO 2 Vol. % g/m 3 n mg/m 3 n mg/m 3 n mg/m 3 n g/m 3 n Emis sionsgrenzwerte bei der Verfeuerung von unbehandeltem Ho lz < 15 kw keine Emissions bes chränkungen 15-5 kw 1.BImSchV 13 4 15 - - - 5-15 kw 1.BImSchV 13 2 15 - - - 15-5 kw 1.BImSchV 13 1 15 - - - 5 - kw 1.BImSchV 13,5 15 - - - 1-2,5 MW TA-Luft 11,15 1 25 2, 2,5-5 MW TA-Luft 11,15 5 1 25 2, 5-5 MW TA-Luft 11,15 2 1 25 2, Besondere Regelung beim Einsatz von Stroh und ähnlichem pflanzlichen Material < 15 kw kein Einsatz von Halmgut erlaubt 15 - kw 1.BImSchV 13 4 15 - - - - kw TA-Luft 11,25 5 5 5 2, 1-5 MW TA-Luft 11,25 2 5 4 2, 3) Anteil Primärenergieverbrauch berechnet nach (der offiziellen) Wirkungsgradmethode; nach Substitutionsmethode: 9,2 %; 4) Ziel: 12 % energetisch; Quelle: Nationaler Biomasseaktionsplan für Deutschland EE: Erneuerbare Energien; Quelle: BMU Publikation "Erneuerbare Energien in Zahlen nationale und internationale Entwicklung", KI III 1; Stand: Juni 29; Angaben vorläufig 1
CO [g/nm³, tr.; 13 % O 2] Grenzwerte für Brennstoffe nach 3 Nr. 8 der 1. BImSchV 5,,2 CO Staub 4,,15 FNR-Projekt 3, Energetische Verwertung von Getreide und Halmgut,1 2, Staub [g/nm³, tr.; 13 % O2] DEULA SH Paul Künzel GmbH Prisdorf TU Hamburg-Harburg FNR Gülzow WKI Braunschweig FBZ e.v. Merseburg FH Köln TLL Dornburg ILK Dresden FH Bingen Koordination FNR/TLL weitere Felduntersuchungen TLL/TLUG/ILK (5 Anlagen) FH Köln (5 Anlagen), DEULA (1), FBZ (1) Zwischenergebnisse! FuE-Vorhaben primäre/sekundäre Emissionsminderungen 1,,5 Grimm GmbH Amberg FH Amberg-Weiden ATZ Sulzbach Rosenberg Koordination F&E, 1988 1989 199 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 211 212 213 214 215 216 217 218, IVD Stuttgart TFZ Straubing s Voraussichtliche Entwicklung der Grenzwerte für Brennstoffe nach 3 Nr. 8 der 1. BImSchV CO [g/nm³, tr.; 13 % O 2] 5, 4, 3, 2, 1,, CO Staub FNR-Projekt Energetische Verwertung von Getreide und Halmgut 1 FNR-Projekte zur Genehmigungsfähigkeit von Halmgutanlagen 1988 1989 199 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 211 212 213 214 215 216 217 218,2,15,1,5, Staub [g/nm³, tr.; 13 % O2] Untersuchte Feuerungsanlagen (s) Brennstoffe Leistung Hersteller Typ Feuerungsprinzip Getreide Stroh Institution [kw th] Pellet Ballen/Häcksel Reka HKRST 3 3 Vorschubrostfeuerung X X TLL Reka HKRST Vorschubrostfeuerung X TLL Reka HKRST 98 Vorschubrostfeuerung X X DEULA Passat C4 4 Brennmuldenfeuerung X X FH Köln Biokompakt AWK 45 SI 45 Unterschubfeuerung X X FBZ, FH Köln Heizomat HSK-RA Kettenumlaufrost X X FH Köln Ökotherm C1L 12 Brennmuldenfeuerung X X FH Köln Agroflamm Agro 4 4 Unterschubfeuerung X X TLL, FH Köln, IVD/TFZ Guntamatic Powercorn 3 3 Rostfeuerung X TLL, FH Köln, TFZ Linka Linka-H 4 4 Brennmuldenfeuerung TLL X Herlt HSV 145 145 Ganzballenvergaser X TLL Untersuchte Brennstoffe Getreidekörner Stroh Pellet Ballen/Häcksel Sonstige Winterweizen (Referenz) Winterweizen (Referenz) Winterweizen (Referenz) Holzpellets Wintergerste (Referenz) Winterroggen (Referenz) Winterweizen (grau) Triticale-GP Pellets Winterweizen Triticale Triticale Grüngutpellets Wintergerste GNP Pellets Winterroggen Rapspresskuchen Pellets Triticale Neuartige und konventionelle Feuerungsanlagen E Wirtschaftlichekit und Ausblick 2
Vorschubrostfeuerung Fa. REKA - Reka-HKRST, 54 kw th E Wirtschaftlichkeit und Ausblick Ballenvergaser 145 kw/herlt und Brennmuldenfeuerung kw/linka Brennstoffe nach Nr. 8 3 der 1. BImSchV (NEU) Kontinuierliche Messung von: O 2, CO, CO 2, SO 2, NO x, N 2 O, Ges-C Diskontinuierliche Messung von: Staub, Feinstaub PCDD/F, HCl PAK (Benzo(a)pyren) BTEX (Benzol) Grenzwerte (Typenprüfung) für Anlagen und Brennstoffe nach Nr. 8 3 der 1. BImSchV (Bezugs O 2 13 %) 3
Voraussichtliche Entwicklung der Grenzwerte für Brennstoffe nach 3 Nr. 8 der 1. BImSchV Kohlenmonoxid-Emissionen - Vergleich Referenzbrennstoffe 4 5,,2 35 Wintergerstenkörner Winterweizenkörner Winterweizenstrohpellets Winterroggenstrohpellets CO Staub 1. BImSchV CO [g/nm³, tr.; 13 % O 2] 4, 3, 2, FNR-Projekt Energetische Verwertung von Getreide und Halmgut 1 FNR-Projekte zur Genehmigungsfähigkeit von Halmgutanlagen,15,1 Staub [g/nm³, tr.; 13 % O2] CO [mg/nm³, tr.; 13 % O 2] 3 25 2 15 Nov. 1. Stufe Nov. 2. Stufe 5 TLL FBZ TFZ TLL FBZ TFZ TLL TLL FH Köln FH Köln FH Köln TFZ Agro 4 AWK SI Powercorn Agro 4 AWK SI Powercorn Agro 4 HKRST RHK AK Agro RHK AK Powercorn,5 45 3 45 3 3 1, Prüfstand Prüfstand Pellet Häcksel Pellet Prüfstand n = 156 n = 73 n = 3 n = 171 n = 69 n = 4 n = 23 n = 11 n = 66 n = 6 n = 6 n = 3 MAX 22 37 54 38 16 361 321 264 14 588 344 182 MIN 3 2 39 2 6 11 21 49 9 148 45 17,, MW 6 6 48 6 34 19 11 98 33 2 157 175 1988 1989 199 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 211 212 213 214 215 216 217 218 Grenzwerte (Praxismessung) für Anlagen und Brennstoffe nach Nr. 8 3 der 1. BImSchV (Bezugs O 2 13 %; Quelle: BMU/UBA) Gesamtstaub-Emissionen Vergleich Referenzbrennstoffe 45 4 Wintergerstenkörner Winterweizenkörner Winterweizenstrohpellets Winterroggenstrohpellets Staub [mg/nm³, tr.; 13 % O 2] 35 3 25 2 15 1. BImSchV Nov. 1. Stufe 5 Nov. 2. Stufe FH Köln FBZ TFZ TLL FBZ TFZ TLL TLL FH Köln FH Köln FH Köln TFZ Agro 4 AWK SI Powercorn Agro 4 AWK SI Powercorn Agro 4 HKRST RHK AK Agro 4 RHK AK Powercorn 45 3 45 3 3 Prüfstand Prüfstand Pellet Häcksel Pellet Prüfstand n = 6 n = 6 n = 3 n = 3 n = 3 n = 4 n = 3 n = 1 n = 6 n = 6 n = 6 n = 3 MAX 65 14 7 34 132 176 44 67 28 143 232 32 MIN 19 72 55 27 12 138 24 29 16 93 145 245 MW 3 85 65 31 114 15 36 48 21 118 192 267 Unterschubfeuerung Fa. Agroflamm Agro 4, 36 kw th (WG RB) A Anforderungen an Halmgutfeuerungsanlagen PCDD/F [ng TE/Nm³, tr.; 11 % O 2],1,8,6,4 1. Messung 2. Messung 3. Messung PAK (16 EPA): 34 µg/nm³, tr.; 11% O 2 Benzo[a]pyren: 1,23 µg/nm³, tr.; 11% O 2 PAK (16 EPA): 483 µg/nm³, tr.; 11% O 2 Benzo[a]pyren: 2,81 µg/nm³, tr.; 11% O 2 Blindwert PCDD/F, PAK: nb,28 PAK (16 EPA): 118 µg/nm³, tr.; 11% O 2 Benzo[a]pyren:,33 µg/nm³, tr.; 11% O 2 2 18 1 14 12 8 CO [mg/nm³, tr.; 11 % O 2],2,1,11 4 2 E Ausblick 1:1 11:1 12:1 13:1 14:1 15:1 1:58 11:58 PCDD/F 12:58 CO 9:46 1:46 11:46 12:46 13:46 4
weitere Entwicklungen - Voruntersuchungen Vorschubrostfeuerung Fa. REKA - Reka-HKRST, 54 kw th Erprobung innovativer Feuerungsysteme TLL TZNR Dornburg/Jena REKA 56 kw, Wi-Weizenstrohhäcksel (Referenz) 9 8 7 [%] 5 94,4 4 3 2 1 2,5 3,1 PM 1 PM 2,5 PM < 2,5 n = 7 Wi-Weizenstrohhäcksel (Referenz) IHT-Anlage wassergekühlte Vorschubrostfeuerung mit Rauchgasrezirkulation Brennmuldenfeuerung Firma Lin-Ka (Dk), 4 kw th Ergebnisse der kontinuierlichen Messungen CO, NOX, SOX, Ges.-C [mg/nm³, tr.; 11 % O2] 9 8 7 5 4 3 2 CO: n = 9 CO: n = 27 NOX: n = 9 NOX: n = 27 SOX: n = 9 SOX: n = 27 Ges.-C: n = 9 Ges.-C: n = 27 Weizenstroh Triticalestroh Weizenstroh Triticalestroh Weizenstroh Triticalestroh Weizenstroh Triticalestroh MAX 925 74 388 479 25 28 33 33 MIN 258 252 332 347 5 6 5 3 MW 623 5572 356 417 13 18 15 148 Vergleich der CO-Emissionen IHT GE 3 (3 kw) CO [mg/nm³, tr.; 13 % O 2] 9 Konventioneller Luftring Modifizierter Luftring 8 7 5 4 3 2 n = 15 n = 15 n = 13 n = 12 n = 18 n = 12 n = 12 n = 9 RBWWSP RBWRSP GTP BK RBWWSP RBWRSP GTP DIN-HP 765 249 366 81 142 81 44,2 43,5 MAX MIN 32 5 28 37 2 29 31,5 6,9 MW 9 88 33 49 46 37 38,3 2 Hering, Th.; Bickel, H. Stand der Halmgutverbrennung Einziger deutscher Hersteller Fa. Herlt, Vielist (Wiesenburg) CO, NOX, Ges.-C, Staub, HCl [mg/nm³, tr.; 11 % O2] Weizenstroh (Rund-Ballen) 45 4 35 3 25 2 15 5 CO: n = 12 NOX: n = 12 Ges.-C: n = 12 Staub: n = 1 HCl: n = 9 MAX 378 445 7 133 1 MIN 17 19 4 34 2 MW 86 286 5 67 6 Quelle: Messbericht UBG, April 25 Vergleich der NOx-Emissionen IHT GE 3 (3 kw) NO x[mg/nm³, tr.; 13 % O2] 45 Konventioneller Luftring Modifizierter Luftring 4 35 3 25 2 15 5 n = 15 n = 15 n = 13 n = 12 n = 18 n = 12 n = 12 n = 9 RBWWSP RBWRSP GTP BK RBWWSP RBWRSP GTP DIN-HP MAX 291 345 366,1 348 42 369 396,7 137,9 MIN 259 261 325, 286 292 311 318,6 57,8 MW 271 298 348,3 33 333 344 343, 119,1 Hering, Th.; Bickel, H. Stand der Halmgutverbrennung 5
Preisentwicklung von Holz und Heizöl Preisentwicklung von Getreide Wirtschaftlichkeitsvergleich von 25 kw th Anlagen (o.mwst.) E Wirtschaftlichkeit und Ausblick Anteile an den Wärmegestehungskosten [ct/kwh] 14, 12, 1, 8, 6, 4, 2,, Kapitalkosten Betriebskosten Brennstoffkosten kw 25 kw 25 kw 25 kw 25 kw 25 kw 25 kw 25 kw 25 25 kw 25 kw 55 ct/l 75 ct/l 95 ct/l 15 /tts 242 /tts 17 /tts 12 /tts 12 /tts 12 /tts 12 /tts 15 15 m.f. k.t.; m.f. n.t.; o.f. n.t.; m.f. n.t.; m.f. - 3 % Förd. Heizöl Heizöl Heizöl Hackschnitzel Holzpellets Strohpellets Getreide Getreide Getreide Getreide 6
Wirtschaftlichkeitsvergleich von 5 kw th Anlagen (o.mwst.) Entwicklung von Designbrennstoffen 14, Kapitalkosten Betriebskosten Brennstoffkosten Anteile an den Wärmegestehungskosten [ct/kwh] 12, 1, 8, 6, 4, 2,, 5 kw 5 kw 5 kw 5 kw 5 kw 5 kw 5 kw 5 kw 5 kw 5 kw 55 ct/l 75 ct/l 95 ct/l 138 /tts 242 /tts 65 /tts 4 /tts 12 /tts 12 /tts 12 /tts öff. öff. Liegenschaft; Liegenschaft m.f. k.t.; m.f. k.t.; m.f. k.t.; m.f. k.t.; m.f. Heizöl Heizöl Heizöl Hackschnitzel Holzpellets Strohballen Getreidereste Getreide Getreide Getreide Klassifizierung von Brennstoffen Entwicklung von Energie-, Emissionseffiziensklassen für Feuerungsanlagen Entwicklung von Produktnormen für Halmgüter bzw. Getreide z.b. analog Holzpellet-Normen Entwicklung und Erprobung von Elektrostatischen Abscheidern 7
Erprobung Brennwerttechniken / Metallgewebefilter Weitere Informationen unter www.tll.de/nawaro bzw. thomas.hering@tll.thueringen.de 8