Kraftvärmeverk för biomassa

En kraftvärmeverk för biomassa ( BMHKW ) och ett biomassaverk ( BMKW ) genererar elektrisk energi med samma eller liknande processer genom att bränna fast biomassa . En kraftvärmeverk för biomassa tillhandahåller också värme som kan användas som fjärr- eller lokalvärme eller som processvärme . När det gäller ren värmeförsörjning talar man om en biomassauppvärmningsanläggning (BMHW).

Fasta bränslen ( biogena fasta bränslen ) såsom B. rester från träbearbetning som sågspån , flis som inte är lämpliga som timmer , halm och avfall , men inte säljbart spannmål kan brännas. Ett vedkraftverk (H (H) KW) är ett veddrivet kraftverk med biomassa (värme).

Ramingdorfs kraftvärmeanläggning nära Steyr med en elektrisk effekt på 5,7 MW och en termisk effekt på 17 MW
Vedeldad termisk kraftstation i Oerlinghausen

Anläggningsteknik

Biomassa kraftverk Lünen , operatör: Evonik , effekt: 20 MW el

Olika metoder för att generera elektricitet och tillhandahålla värme används i kraftvärmeverk för biomassa. Väsentliga typer av anläggningar är ångkraftverk för biomassa , ORC- anläggningar och förgasningsanläggningar för termisk biomassa .

Ångkraftverk för biomassa

Bränslet förbränns i en ångpanna som är skräddarsydd för bränslet . De flesta system arbetar med rostavfyrning , större system använder också processen med fluidiserad bädd . I gallerpannan torkas bränslet över olika zoner på ett galler som vanligtvis drivs mekaniskt, sedan antänds och bränns. I fluidiserad bäddpanna matas bränslet direkt in i förbränningskammaren. De lättare komponenterna brinner under flygning, de tyngre faller ner i ett fluidiseringsmedium, mestadels sand, som homogeniserar förbränningen och håller bränslet i suspension. Luft injiceras i pannans botten för att virvla och fluidisera bränsle-sandblandningen . I båda processerna passerar den resulterande heta rökgasen genom panntåg, som i större system har vattenkylda membranväggar . I området med flambildning och hög strålningsexponering är väggarna fodrade med ett brandsäkert foder för att minska den termiska och kemiska belastningen på väggarna. I rökgaskanalerna nedströms installeras rörspolar som är anslutna som en förångareyta, som en överhettare och som en ekonomiseringsyta . Den överhettade ångan matas till en turbin för att generera el och används sedan oftast som fjärrvärme eller lokal uppvärmning . Om det behövs är de sista ekonomiseringsytorna avsedda för direkt värmeuttag. Rökgasen rengörs i ett rökgasreningssystem och släpps ut genom en skorsten .

Organiska Rankine-cykelsystem

Förenklat flödesdiagram för en ORC-process

När det gäller biomassa- ORC-system används vanligtvis en rökrörsvärmeväxlare som exponeras för heta rökgaser från en biomassa-uppvärmd ugn. Värmeöverföringsoljan (termisk olja) värms upp och avdunstar vid cirka 350 ° C. I Rankine-processen matas gasformig vätska till turbinen och den expanderade värmeöverföringsoljan kondenseras i nedströms - vanligtvis luftkyld - kondensor. Inget vatten används som arbetsmedium utan organiska föreningar som avdunstar vid lägre tryck och det finns vanligtvis inget behov av överhettning. Efter värmeöverföringen till den termiska oljan är rökgasen vanligtvis fortfarande över 250 ° C och kan därför värma vatten i en andra nedströms värmeväxlare, t.ex. B. för tillhandahållande av fjärrvärme.

Värmeförgasningsanläggningar för biomassa

I denna process förgasas biomassa genom pyrolys . Avgaserna förrengörs i varmt tillstånd, kyls sedan, filtreras och tvättas i en tvättmaskin. El genereras sedan med en gasmotor .

Denna teknik användes i värmeanläggningen Civitas Nova i Wiener Neustadt samt i Güssing (Burgenland) och Oberwart (Burgenland).

Cofiring och ombyggnad av klassiska koleldade kraftverk

När det gäller koleldade kraftverk kan träpellets också läggas till kolet, vilket lätt är möjligt med upp till tio procent, minskar produktionen och möjliggör tillgång till subventioner och minskad kvittning av koldioxidutsläpp.

Effektivitet

Moderna vedeldade biomassaverk uppnår en eleffektivitet på cirka 30%, förutsatt att de arbetar med uppvärmning upp till 37%. I ett biomassaverk går 60% av bioenergin förlorad som värme, varför det byggs termiska kraftverk som avger kondensationsenergin som användbar värme för rumsuppvärmning och processuppvärmning (se även: Fjärrvärme och lokal uppvärmning ). Dessa värmekraftverk har en utnyttjandegrad (elektrisk och termisk) på upp till 85%.

Rengöring av avgaser

Alla typer av kraftvärmeverk för biomassa har rengöring av avgaser. Följande system används individuellt eller i serie för avdammning

Rengöring av starkt förorenade rökgaser görs mestadels med hydratiserad kalk för att neutralisera syrorna och aktiverad koks som ett adsorbent . Askan från rökgasströmmen deponeras på tygfilter som rengörs regelbundet. Kväveoxider neutraliseras mestadels med SNCR- processen med ammoniak- eller ammoniaklösning eller ureainjektion .

Bränslen

Fina lövträflis och grova barrvedflis

Olika fasta bränslen är lämpliga för användning i kraftvärmeverk för biomassa, t.ex. B.:

Ekologisk utvärdering

Bränslen kallas neutrala i CO 2 -balansen , eftersom de endast släpper ut CO 2 som absorberas under tillväxt när de förbränns . Oövervägande kvarstår men här ljuset som släpps ut vid produktion, bearbetning och transport av koldioxid, eller användningen av träavfall , samförbränning av z. T. avsevärd uppbyggnad av icke-CO 2 -neutrala ämnen (beläggningar, impregneringar).

I synnerhet möter användningen av behandlat träavfall och ersättningsbränslen i planerade projekt ofta hård kritik från medborgarinitiativ och miljöskyddsorganisationer . Bland annat kritiseras det att termen biomassa för bränslen med höga andelar vidhäftande plast med och utan klorinnehåll , impregneringar och tungmetaller är mycket ifrågasatt. Det skulle då snarare handla om (även statligt subventionerad) avfallsförbränning . Det är också svårt att kontrollera om inget starkt förorenat träavfall faktiskt förbränns i system enligt TA Luft.

Förbränningsrester

De fasta förbränningsresterna har, beroende på vilket bränsle som används, olika nivåer av föroreningar, t.ex. B. tungmetaller. Träaska från oförorenat bränsle kan mestadels användas som gödningsmedel, medan askan från förorenat avfallsträ oftast måste lagras på deponier med farligt avfall . Den Fertilizer Act (DüMG) och Fertilizer förordningen (DüMV) ange gränsvärden.

Politisk ram

Tyskland

I Tyskland främjas elproduktionen från biomassa genom lagen om förnybara energikällor (EEG). Lagen garanterar en ökad grundlön i 20 år. Genom att vackla får mindre system högre ersättning än stora system. Med en elektrisk effekt på mer än 5 MW men mindre än 20 MW gäller den grundläggande ersättningen endast vid samtidig kraftvärmeproduktion . Ytterligare höjningar är möjliga om villkoren för Nawaro-bonusen och / eller teknikbonusen är uppfyllda. Syftet med EEG är klimat- och miljöskydd, bevarande av resurser och minskning av beroendet av energiimport. Detta görs genom att främja bioenergier och annan förnybar energi. Den energi Heat Act Renewable (EEWG) främjar användningen av värme från biomassa, bland annat. Hållbarheten för energiproduktion från biomassa ska säkerställas genom förordningen om hållbarhet för biomassa (Biomasse-NachV).

(se även artikel Lagen om förnybar energi och värmelagen om förnybar energi )

Österrike

Ångturbin från Mödlings kraftvärmeanläggning med en effekt på 5 MW och en termisk fjärrvärmeeffekt på 20 MW

I Österrike främjas elproduktionen enligt Green Electricity Act . Inmatningstariffen beror på driftsättningsåret, vilken typ av bränsle som används och den elektriska flaskhalseffekten och sjunker i allmänhet. Ersättningsperioden är för närvarande 13 år för kraftverk som togs i drift från 2003 till 1 januari 2007 och godkändes den 21 december 2004. För kraftverk som har godkänts efteråt garanteras inmatningstaxan i 15 år, men en total effektivitet på över 60% krävs, vilket kräver en hög värmeutvinning. Tullarna är lägre varje år än föregående år och är för närvarande endast 12,2 ct / kWh för system större än 2 MW el och därmed redan under hushållens elpris. nybyggandet av dessa ekologiskt mycket förnuftiga växter har därför minskat kraftigt.

Miljöbestämmelser

Tyskland

Kraven för kontroll av immission beror på vilket bränsle som används. Om obehandlat trä används gäller de tekniska instruktionerna för att hålla luften ren (TA Luft) . Om virke används används godkännande enligt förordningen om förbränning och samförbränning av avfall (17: e BImSchV). I enskilda fall är det möjligt att underlätta undantag eller strängare krav.

Österrike

Utsläppskraven regleras i ugnsförordningen och utsläppsskyddslagen för pannsystem. Dessa är för närvarande cirka 50 mg / m³ damm och 300 mg / m³ för NO x , baserat på 13% O 2 , men beror i detalj på anläggningens storlek.

Växter i Tyskland, Österrike och Schweiz

Kraftvärmeverk för biomassa har byggts i årtionden i en industriell miljö, såsom i pappersbruk . Avfall och restmaterial som genereras kostnadsfritt eller billigt kan och kan användas ekonomiskt. På grund av förändringar i råvarupriser och politiska ramvillkor (t.ex. EEG) har de senaste åren byggts fler och fler anläggningar. Några av verken presenteras nedan som exempel.

Tyskland

I Lünen i Nordrhein-Westfalen har Steag och Remondis drivit ett kraftverk med träavfall som bränsle och en elektrisk effekt på 20 MW sedan 2006 . Ett annat kraftverk med samma effekt har också varit i drift i Hamburg sedan 2006 . Den MVV Energie driver sedan 2003 i Flörsheim-Wicker (15 MW) och Mannheim (20 MW) två flis kraftverk. Andra kraftvärmeanläggningar för biomassa är kraftvärmeanläggningen i Ilmenau i Thüringen, Sellessens kraftvärmeverk i Spremberg och en vedeldad kraftvärmeverk i Oerlinghausen ( distriktet Lippe , sedan 2005).

Av de 207 biomassasystem som för närvarande (2009) finansieras av C. A. R. M. E. N. (Association for the Promotion of Renewable Raw Materials) drivs 198 med flis och 107 uttryckligen med flis. 29 märktes som kraftvärmeverk för biomassa.

Österrike

Kraftvärmeverk för biomassa i fjärrvärmenätet i större Mödling-området

En av de första högpresterande österrikiska kraftvärmeanläggningarna har varit i Kufstein- distriktet Endach sedan 2004 . Det är ett gemensamt projekt av Stadtwerke Kufstein och TIWAG (Tiroler Wasserkraft AG).

I november 2005 togs Österrikes största kraftvärmeanläggning för biomassa med en elektrisk effekt på 8,9 MW och fjärrvärmeuttag på 21 MW i drift i Linz.

År 2006 togs Europas största skogsbiomassaverk med en elektrisk effekt på upp till 24,5 MW i drift vid kraftverket Simmering i Wien . Med en samtidig leverans av 37 MW fjärrvärme kan 16 MW elektrisk energi levereras. Den genererade energin försörjer 48 000 hushåll med el och 12 000 hushåll med fjärrvärme. Kraftverket har ingått ett leveransavtal med Österreichische Bundesforsten AG för leverans av bränslet. Under tiden kommer träflisen till Simmering-anläggningen också från Tyskland (Kelheim an der Donau), och i motsats till de ursprungliga planerna och åtagandena har referensradien ökat till 450 km.

Under 2006 startade EVN Wärme en kraftvärmeanläggning med biomassa med 5 MW el och 15 MW fjärrvärmekapacitet i Mödling och Tribuswinkel. Båda kraftvärmeverk för biomassa är högeffektiva kraftverk i den mening som avses i det europeiska kraftvärmedirektivet. Med dessa två anläggningar tillhandahålls baslastvärmeförsörjningen av fjärrvärmenätet i större Mödling-området och fjärrvärmenätet i Baden .

Under 2010 lämnade Joanneum Research i Graz och den nuvarande industri- och försäljningspartnern in en ansökan om forskningsfinansiering till FFG ( Forschungsförderungsgesellschaft m. B. H.) i Wien, som godkändes den 10 maj 2010. För detta ändamål kom man överens med Joanneum Research om att i Ökoparken i Hartberg / Steiermark. en testanläggning med 500 kW värmeeffekt är inrättad. I denna anläggning finns möjligheten att bränna allt material för att generera värme eller elektricitet. Dessa förbränningstester åtföljs av Joanneum Research, som gör relevanta mätningar för alla tester.

I början av 2013 tog Steyr- kraftvärmeverket i drift i drift, som förser det nybyggda fjärrvärmenätet i Steyr och Ramingdorf med biogen värme.

Enligt en studie från State Energy Association Steiermark, där design- och driftsdata analyserades av 107 österrikiska biomassauppvärmningsanläggningar, är den specifika energiförbrukningen ett övergripande system på i genomsnitt 48 undersökta anläggningar (ingen rökgaskondensationsenhet har ) vid 22,7 kWh elektriskt per sålt MWh termiskt . Fluktuationsintervallet varierar från 9 kWh elektrisk per MWh såld termisk till 47 kWh elektrisk per MWh såld termisk .

Schweiz

Anläggningen i Domat / Ems ansågs ibland vara ett av de största biomassa kraftverken i Europa. Den har en termisk ingång på 85 MW. Omvandlingen av brittiska koleldade kraftverk med utgångar inom gigawattområdet 2010 överskred helt klart detta.

I Basel , Schweiz största träeldade termiska kraftverk, planeras att tas i drift i slutet av 2007. Den skapas alldeles intill befintlig KVA (avfallsförbränningsanläggning) och matar in värme till det befintliga lokala uppvärmningsnätet. Cirka 70% skogsveden och upp till 30% avfallsträ är avsedda. Sponsorerna är regionala skogsägare och IWB (Industrielle Werke Basel, Stadtwerke).

Den vedeldade kraftvärmeverket i Aubrugg stöds av elverken i Zürich (EKZ), Bortskaffande + Återvinning Zürich (ERZ) och ZurichHolz AG. Träflis ska användas som bränsle som kommer från skogar i kantonen Zürich och i mindre utsträckning från sågverk och trädgårdsföretag. Med en nominell värmeeffekt på 42 MW, en nominell termisk effekt på 28 MW och en nominell elektrisk effekt på 11 MW, kan cirka 265 000 Sm 3 (bulk kubikmeter) träflis användas för att producera 104 000 MWh värme och 38 000 MWh el varje år under vintermånaderna .

Global påverkan

Sameldningen av biomassa i Drax-kraftverket har minskat de effektiva koldioxidutsläppen med över tio procent.

År 2011 omvandlades ungefär hälften av den globala pelletsproduktionen på 8-10 miljoner ton till el i europeiska kraftverk. Nästan alla större europeiska energileverantörer som E.on, RWE, Vattenfall, Electrabel (Belgien), Drax (Storbritannien), Dong (Danmark) eller Essent (Nederländerna) använder träpellets som bränsle i koleldade kraftverk eller i konverterade koleldade kraftverk eller har planer på att göra det inom en snar framtid Framtid att göra. Tyska pellets startade produktionen i Nordamerika 2011.

Enligt en dokumentation från British Economist 2013 är klassiskt trä den överlägset mest framgångsrika förnybara energikällan. Detta beror på att trä spelar en viktig roll, särskilt i hushållsuppvärmning i utvecklingsländer, men också fortsätter att spela en stor roll i industriländer. RWE startade med en omvandling av ett stort förbränningssystem 2010 vid det brittiska koleldade kraftverket Tilbury , som nu är det största biomassaverket i världen. På grund av den tekniska komplexiteten har konkurrenter initialt börjat lägga till träpellets till kolkraftverk som ett tillägg till kolet, vilket är lätt möjligt upp till 10%. Denna co-firing möjliggör tillgång till betydande subventioner och minskad kvittning av koldioxidutsläpp. Det gör det också möjligt att snabbt öka andelen energiproduktion som erkänns som förnybar på grund av befintliga nätåtkomst- och förbränningssystem.

Sådan användning av olika sekundära bränslen har länge varit känd inom cementarbeten, eftersom roterande ugnar kan bearbeta avsevärda bränslebandbredder och cementklinkern absorberar föroreningar. Det tjänar också den aritmetiska förbättringen av klimatavtrycket och möjliggör subventioner för förnybar energi inom den klassiska industrisektorn.

Vid det brittiska kraftverket Drax , ett av de största koleldade kraftverken i världen, 12,5 terawattimmar s. a. produceras med träpellets importerade från Kanada. Bidraget är 45 £ per megawattimme och förväntas ge Drax 550 miljoner £ årligen.

litteratur

webb-länkar

Commons : Biomasseldrivna kraftverk  - Samling av bilder, videor och ljudfiler

Individuella bevis

  1. ↑ Biomassa kraftvärme med ORC-teknik, konferensföreläsning 2006  ( sidan finns inte längre , sök i webbarkiv )  Info: Länken markerades automatiskt som defekt. Kontrollera länken enligt instruktionerna och ta sedan bort detta meddelande.@ 1@ 2Mall: Toter Link / www.hessenenergie.de  
  2. ↑ resurser och teknologi erbjuder i ökoEnergieland ( minne av den ursprungliga från 23 September 2015 i Internet Archive ) Info: Den arkiv länken har satts automatiskt och har ännu inte kontrollerats. Kontrollera original- och arkivlänken enligt instruktionerna och ta bort detta meddelande. , EEE, från och med den 3 april 2014.  @ 1@ 2Mall: Webachiv / IABot / www.eee-info.net
  3. ↑ a b c d e f g h Trä. Bränslet för den framtida miljömässiga galenskapen i Europa , The Economist, 6 april 2013.
  4. ↑ biomassa kraftverk Bischofferode-Holungen ( Memento av den ursprungliga från 2 maj 2014 i Internet Archive ) Info: Den arkiv länken har satts automatiskt och har ännu inte kontrollerats. Kontrollera original- och arkivlänken enligt instruktionerna och ta bort detta meddelande. (PDF)  @ 1@ 2Mall: Webachiv / IABot / www.kab-takuma.com
  5. ↑ Information om den österrikiska inmatningstariffer på OeMAG Abwicklungsstelle für Ökostrom AG ( Memento av den ursprungliga daterad 23 februari 2010 i Internet Archive ) Info: Den arkiv länken har satts automatiskt och har ännu inte kontrollerats. Kontrollera original- och arkivlänken enligt instruktionerna och ta bort detta meddelande. Från och med 1 september 2010  @ 1@ 2Mall: Webachiv / IABot / www.oem-ag.at
  6. ↑ Green Electricity Act från och med den 23 januari 2010
  7. Ord Förordningen om förbränningsanläggningar - FAV , från och med den 23 januari 2010
  8. ↑ Emission Protection Act for Boiler Systems - EG K , från och med den 23 januari 2010
  9. ↑ Biomassa växter finansierade av C. A. R. M. E. N. ( Memento från 12 mars 2010 i Internet Archive )
  10. ↑ bioenergie-kufstein.at , från och med den 15 november 2009
  11. ↑ Beskrivning av kraftvärmeanläggningen för biomassa i Linz från och med den 1 september 2010
  12. ↑ Mapp för kraftvärmeanläggningen för biomassa från och med den 1 september 2010 (PDF)
  13. ↑ Simmering biomassa kraftverk - tekniska data. Wien Energie, åtkomst 17 augusti 2016 (tyska).
  14. ↑ Pressmeddelande från EVN AG från och med den 15 november 2009
  15. ↑ Projektregister för utvecklaren  ( sidan är inte längre tillgänglig , sök i webbarkiv )  Info: Länken markerades automatiskt som defekt. Kontrollera länken enligt instruktionerna och ta sedan bort detta meddelande. Från och med 8 augusti 2011@ 1@ 2Mall: Toter Link / awina-technik.at  
  16. ↑ Alexandra Malik, Franz Promitzer, Harald Schrammel: Vad är ett bra värmeverk? Utvärdering baserad på nyckeltal och statistik , State Energy Association Styria (PDF-fil), på klimaaktiv.at
  17. ↑ Källa: Vedeldad termisk kraftstation (HHKW) Aubrugg, projektbeskrivning
  18. ^ Terry Macalister: RWE omvandlar Tilbury kraftverk till biomassaverk . The Guardian . 30 maj 2011. Hämtad 30 augusti 2011.
  19. ↑ Dittmar Koop: Tyska pellets bygger pelletsanläggning i USA , erneuerbareenergien.de den 6 oktober 2011.
  20. ↑ Granska artiklar i världen