lehrbuch energie aus biomasse

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ENERGIEAUS BIOMASSE

Herausgeber:Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)Hofplatz 1 • 18276 GülzowTel.: 0 38 43 / 69 30 - 0Fax: 0 38 43 / 69 30 - 1 02E-Mail: [email protected]: //www.fnr.de

Alle Rechte, auch die der fotomechanischen Vervielfältigung und des auszugsweisen Nachdrucks, vorbehalten durchFachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

Gefördert durch das ALTENER II-Programm der Europäischen Kommission, Vertragsnummer 4.1030/C/00-016/2000.Die Europäische Kommission ist für die Inhalte der Veröffentlichung und ihre Nutzung nicht verantwortlich.

April 2002

Liebe Interessenten,

Biomasse kann aufgrund seiner vielfältigen Erscheinungs- und Umwandlungsformen sowohl als Brenn-stoff zur Wärme- und Stromgewinnung oder als Treibstoff eingesetzt werden. Die energetische Nutzungvon Biomasse birgt zudem nicht zu verachtende Vorteile. Zum einen wegen des Beitrags zum Klimaschutzaufgrund der CO2-Neutralität oder einfach, weil Biomasse immer wieder nachwächst und von fossilenRessourcen unabhängig macht.

All den bisher erschlossenen Möglichkeiten der energetischen Nutzung von Biomasse möchte diesesLehrbuch Rechnung tragen. Es zeigt aber auch die Grenzen auf, die mit der Energieversorgung durchBioenergie einhergehen. Hohe Kosten und ein erhebliches Informationsdefizit behinderten bisher eineverstärkte Nutzung dieses Energieträgers. Letzterem soll dieses Lehrbuch entgegenwirken.

Das vorliegende Lehrbuch wurde für die Aus- und Weiterbildung erstellt. Es richtet sich vor allem anangehende Land- und Forstwirte, Umwelttechniker, Heizungsbauer und Schornsteinfeger, ist aber auchfür all diejenigen interessant, die das Thema „Energie aus Biomasse“ verstehen und überblicken möchten.

Das Lehrmaterial ist so konzipiert, dass auch einzelne Kapitel separat behandelt werden können. Natürlichließen sich nicht alle Themenbereiche erschöpfend darstellen. Für eine tiefergehende Betrachtung gibtdas Literaturverzeichnis die entsprechenden Anregungen.

Das Lehrbuch „Energie aus Biomasse“ wurde aus dem ALTENER II-Programm der Europäischen Kommissiongefördert und von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) für Deutschland sowie der BiomassTechnology Group (BTG) für die Niederlande zusammengestellt.

ENERGIEAUS BIOMASSE

© Vorwort

2 Energie aus Biomasse – Ein Lehrmaterial

1. Einführung1.1 Entwicklung des Energieverbrauchs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.2 Regenerative Energieträger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.3 Biomassepotenziale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2. Energetisch verwertbare Biomassen2.1 Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.2 Biogene Festbrennstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.3 Holzartige Biomasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.4 Energiepflanzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.4.1 Anbau von Biomasse zur Erzeugung von Festbrennstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142.4.2 Nutzung pflanzlicher Öle als Brenn- und Kraftstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.5 Erzeugung von Biogas aus Biomasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3. Eigenschaften der Biomasse3.1 Brennstoffeigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.1.1 Elementare Zusammensetzung der Biomasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.1.2 Brennwert und Heizwert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.1.3 Feuchtigkeitsgehalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253.1.4 Aschegehalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263.1.5 Schüttdichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263.1.6 Emissionsverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.2 Umweltrelevante Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.2.1 Ökologische Vorteile von biogenen gegenüber fossilen Energieträgern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.2.2 Ökologische Nachteile biogener Energieträger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4. Aufbereitung, Lagerung und Transport4.1 Feste Biomasse: Nachernte- und Aufbereitungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4.1.1 Größeneinteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.1.2 Trocknungsverfahren und –technologien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364.1.3 Verdichtungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364.1.4 Lagerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384.1.5 Transporttechnologien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404.1.6 Zusammenhänge zwischen allen Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414.1.7 Erfordernisse und Möglichkeiten der Normung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

4.2 Flüssige Bioenergieträger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424.2.1 Rapsöl und RME . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424.2.2 Agraralkohol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

4.3 Biogas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

5. Energetische Nutzung 5.1 Erzeugung von Wärme aus fester Biomasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

5.1.1 Kleinanlagen zur Wärmegewinnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515.1.2 Großanlagen zur Wärmegewinnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

5.2 Erzeugung von Wärme und Strom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 655.2.1 Funktionsweise einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 655.2.2 Weitere Strom- und Wärmeerzeugungstechniken (teilweise noch in Erprobung) . . . . . . . . . 675.2.3 Wärmeerzeugung aus flüssigen Bioenergieträgern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 715.2.4 Nutzung von Biogas zur Wärme- und Stromerzeugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

ENERGIEAUS BIOMASSE

Inhalt

Energie aus Biomasse – Ein Lehrmaterial

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5.3 Biomassenutzung als Treibstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 735.3.1 Rapsöl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 745.3.2 Rapsölmethylester (RME) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 745.3.3 Ethanol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 755.3.4 Methanol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 765.3.5 Biogas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

6. Kosten und Wirtschaftlichkeit6.1 Anlagenkosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

6.1.1 Beispiel Holzfeuerungsanlagen für ein Einfamilienhaus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 796.2 Brennstoffkosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

6.2.1 Brennstoffkosten für Stroh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 816.2.2 Brennstoffkosten für Holz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 826.2.3 Brennstoffkosten für Energiepflanzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

6.3 Wärmegestehungskosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 836.4 Berechnungsbeispiel zu Leistung und Wirtschaftlichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 866.5 Berechnung des Heizholzbedarfs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 886.6 Wirtschaftlichkeit von Biogasanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 906.7 Finanzierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

7. Politische Rahmenbedingungen7.1 Marktanreizprogramm erneuerbare Energien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 927.2 Gesetz über den Vorrang erneuerbarer Energien, Biomasseverordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 937.3 Freistellung von der Mineralölsteuer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 947.4 Markteinführungsprogramm biogene Treib- und Schmierstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 947.5 Förderprogramm nachwachsende Rohstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 957.6 Länderförderung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 957.7 Förderprogramme der Europäischen Union . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

8. Entwicklung von Bioenergieprojekten8.1 Von der Idee bis zur Umsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

8.1.1 Wesentliche Inhalte der Projektskizze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 988.1.2 Phasen der Umsetzung eines Projektes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

8.2 Beispiele für erfolgreich realisierte Projekte in Deutschland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1008.2.1 Strohheizwerk Schkölen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1008.2.2 Holzheizwerk Verden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1028.2.3 Biomasseheizwerk Sulzbach-Rosenberg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1038.2.4 Biomasseheizwerk Immenstadt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

9. Anhang9.1 Glossar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1069.2 Übersichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1139.3 Umrechnungstabellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

10. Literaturliste und Liste nationaler Kontakte10.1 Für dieses Buch verwendete Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11810.2 Informationsstellen zur Bundes- und Landesförderung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11910.3 Beratung und Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12210.4 Weitere ausgewählte Kontaktadressen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12310.5 Energieagenturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

ENERGIEAUS BIOMASSE

© Inhalt


ENERGIEAUS BIOMASSE

1.Einführung

1. Einführung

1.1 Entwicklung des Energieverbrauchs

Seit Beginn der Industrialisierung im 19. Jahrhundert galt die Energieumwandlung als Motor der wirt-schaftlichen Entwicklung. Die Energieträger standen dabei in Form von Stein- und Braunkohle preis-günstig und in großer Menge zur Verfügung. Anfang des 20. Jahrhunderts kamen Erdöl und Erdgas alsweitere Energieträger hinzu. In den sechziger Jahren wurden zudem zahlreiche Kernkraftwerke gebaut.Der bis in das 19. Jahrhundert wichtigste Energieträger Holz verlor gleichzeitig zumindest in denIndustriestaaten an Bedeutung.

Die Überzeugung, Energieträger ständen unbegrenzt und zu niedrigen Kosten zur Verfügung, wurdedurch die Ölkrisen 1973 und 1980 erheblich erschüttert. Die Krisen verdeutlichten auch die Endlichkeitder Vorräte. Zudem wurde die Zunahme des Kohlendioxids (CO2) in der Atmosphäre, die durch die Ver-brennung von fossilen Energieträgern entsteht, als Gefahr für das Klima der Erde erkannt. Die Risikender Kernenergie machte nicht nur der Fall Tschernobyl deutlich.

Auf absehbare Zeit wird der Energiebedarf wesentlich stärker als die Weltbevölkerung steigen, weil derspezifische Bedarf je Einwohner ebenfalls stark zunimmt.

Bis zum Jahr 1950 kam die Welt noch mit etwa 2 Mrd. Steinkohleeinheiten (SKE) pro Jahr aus. 50 Jahrespäter, im Jahr 2000, wurde mehr als die sechsfache Menge (über 12 Mrd. SKE) verbraucht, obwohl dieWeltbevölkerung sich lediglich verdreifachte. Der spezifische Energieverbrauch pro Kopf und Jahr ver-doppelte sich also.

Die Vorräte der sogenannten fossilen Energieträger Kohle, Erdöl und Erdgas sind jedoch endlich. Das heißt,irgendwann werden sie verbraucht sein. Betrachtet man weltweit das Verhältnis der gegenwärtigenFörderung und der derzeit wirtschaftlich gewinnbaren Vorräte dieser Energieträger, wird Erdöl nochetwa 42 Jahre und Erdgas etwa 65 Jahre reichen. Verschiedene Faktoren könnten diese Prognose zwar

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1.1Entwicklung von Weltenergieverbrauch und Weltbevölkerung

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Quelle: Preussen Elektra aus Rainer Marutzky, Klaus Seeger: „Energie aus Holz und anderer Biomasse“, 1999, DRW-Verlag

KernenergieWasser und andereErdgasStein- und BraunkohleErdölWeltbevölkerung

105

Bevölkerungs-entwicklungin Mrd.

* Mrd. t SKE = Milliarden Tonnen Steinkohleneinheiten

1. Weltkriegund Folgen

Weltwirt-schaftskrise

Ölkrise

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Mrd. t SKE *

2. Weltkrieg

1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

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beeinflussen, doch unzweifelhaft ist ein Ende der öl- und gasbasierenden Energienutzung im 21. Jahr-hundert absehbar. Den regenerativen Energien kommt daher eine wachsende Bedeutung zu. Schon jetztmüssen wir im Rahmen des sogenannten Energiemix alle Möglichkeiten nutzen, erneuerbare Energienverstärkt auszuschöpfen. Je früher damit begonnen wird Technologien zu entwickeln, um fossile Energie-träger zu ersetzen, desto mehr Chancen eröffnen wir der zukünftigen Energieversorgung.

1.2 Regenerative Energieträger

Derzeit werden mehr als 70 % der Weltenergieversorgung durch fossile Energieträger gedeckt. DerenNutzung führt nicht nur zu einer CO2-Anreicherung der Atmosphäre, auch die Förderung der fossilenEnergieträger ist mit zahlreichen Umweltbelastungen verbunden. Auch die Kernenergie, mit der zurzeitetwas mehr als 10 % des globalen Energiebedarfs gedeckt werden, bietet keine Zukunft, solange nichtzu verachtende Risiken bei der Nutzung gegeben und die Fragen der Entsorgung der radioaktivenRückstände ungelöst sind.Als langfristige Alternative verbleibt somit nur die verstärkte Nutzung sogenannter regenerativer Energien.

Derzeit nutzbar sind hauptsächlich Biomasse als Energieträger, Wasserkraft sowie die Windenergie.Solar-, Gezeiten- und Geoenergie haben bisher weltweit gesehen nur eine geringe Bedeutung. Die folgende Grafik zeigt den Anteil der regenerativen Energien in Europa.


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1.2

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Regenerative Energien – auch erneuerbare Energien genannt – sind Energieträger/-quellen, die ständig verfügbar sind, sich erneuern bzw.nachwachsen und somit nach menschlichem Ermessen unerschöpflich sind.

Hierzu gehören:

Biomasse

Wind- und Wasserkraft

Solarenergie

Gezeitenenergie

Geoenergie

ENERGIEAUS BIOMASSE

1. Einführung


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7

Weltweit decken regenerative Energien etwa 17 % des Primärenergieverbrauchs ab. Zwei Drittel davonsind nicht kommerziell genutztes Brennholz und andere Biomassen, ein weiteres Drittel kommt ausWasserkraft.


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Primärenergieverbrauch nach Energieträgern in Deutschland (1999) Folie

1.3

1. Einführung

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999)

Quelle: „Energiedaten 2000“, 2000, BMWi

Braunkohle10,3 %

Kernenergie13,0 %

Naturgas21,5 %

Wasser- und Windkraft0,6 %

Sonstige(z.B. Biomasse)

1,7 %

Mineralöl39,4 %

Steinkohle13,3 %

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1989 1996

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Anteil der erneuerbaren Energieträger am Gesamtenergieverbrauch der EU-Mitgliedstaaten

1.3 Biomassepotenziale

In Europa leistet Biomasse einen maßgeblichen Beitrag zur Energieproduktion. In dicht besiedeltenLändern, wie Deutschland und den Niederlanden, ist der Anteil der Biomasse zur Energiegewinnunggering, während in Ländern mit einem hohen Waldvorkommen, wie Finnland, Österreich und Schweden,der Beitrag relativ hoch ist. Die folgende Übersicht zeigt den Anteil der Biomasse am Gesamtenergie-verbrauch in den Mitgliedsstaaten.

Trotz der gegenwärtigen Biomassenutzung für die Energieproduktion oder für andere Zwecke, wie zurHerstellung von Papier oder Spanplatten, ist in den meisten Ländern noch ein großes unausgeschöpf-tes Biomassepotenzial für die Energiegewinnung vorhanden.

DeutschlandDie Grafik zeigt, dass Deutschland im europäischen Vergleich eher zu den Staaten zählt, in denenBiomasse zu einem geringen Anteil genutzt wird. Bezogen auf den fossilen Primärenergieanteil werden inDeutschland 1,4 % der Gesamtenergienachfrage durch Energie aus Biomasse abgedeckt. Würde Biomassekeinen Beitrag leisten, müssten jährlich rund 200 PJ mehr an fossilen Energieträgern eingesetzt werden.Einer stärkeren Nutzung steht seitens der Brennstoffverfügbarkeit jedoch nichts im Wege.

Bei der Abschätzung des Biomassepotenzials für Deutschland für den energetischen Bereich ist zwischenRückstands- und Abfallbiomasse einerseits und speziell angebauten Energiepflanzen andererseits zuunterscheiden. Biomasse aus der Landwirtschaft sind vor allem Getreidestroh, Grünpflanzenrückständesowie holzartige und tierische Abfälle. In der Forst- und Holzwirtschaft sind es große Mengen vonHolzreststoffen, die energetisch verwertet werden können. Als dritte größere Quelle stehen organischeReststoffe des Haus- und Industriemülls zur Verfügung.

Quelle:� M. Kaltschmitt und L. Dinkelbach, „Biomass for energy“ in „Biomass Gasification in Europe“, . European Commission, Luxemburg, 1998


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Anteil der Biomasse am Gesamtenergieverbrauch Folie

1.4

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Die folgende Grafik veranschaulicht, dass Biomasse unter den regenerativen Energieträgern in Deutschlanddas weitaus größte Potenzial besitzt.

Durch die insgesamt vorhandene Biomasse könnten etwa 5 % des derzeitigen fossilen Energieeinsatzesin Deutschland nachhaltig ersetzt werden. Zusammengenommen betrachtet sind damit durchaus nocherhebliche Möglichkeiten einer verstärkten Nutzung der Biomasse gegeben.

Zudem kann Biomasse zur Verminderung der CO2–Belastung beitragen, weil sie in der Gesamtbilanz vombeginnenden Wachstum bis zum Ende des Verbrennungsprozesses als weitgehend CO2-neutral anzusehenist. Während des Pflanzenwachstums wird Kohlendioxid aus der Luft in Sauerstoff umgewandelt. Exakt diese Menge CO2 wird bei der energetischen Nutzung wieder an die Umgebung abgegeben.Große Wald- und Pflanzenflächen sind somit gleichermaßen CO2-Senken und Sauerstoffproduzenten.


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1.6

Vorteile der Biomassenutzung zur Energiegewinnung

schont fossile Rohstoffvorräte

ist weitgehend CO2- neutral

fördert die Stabilität ländlicher Räume

verbessert das Einkommen in der Land- und Forstwirtschaft


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Potenziale regenerativer Energien in Deutschland (Abschätzung) Folie

1.5

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Quelle: Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung aus Broschüre „Biomasse-nachwachsende Energie aus Land- und Forstwirtschaft“, 1997, C.A.R.M.E.N., CMA, FNR

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Wasser

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Angaben in Mrd. kWh

Müll (Kommunaler)Wärmepumpen

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imJahr20051995

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2.EnergetischverwertbareBiomasse

2. Energetisch verwertbare Biomassen

Von Restholz oder Dung zu Energiepflanzen wie Miscanthus oder Energiegetreide gibt es viele unter-schiedliche Biomasse-Rohstoffe, die für die Energiegewinnung genutzt werden können. Ihre Eigenschaftenund die weite Verbreitung machen Biomasse für die Energieerzeugung interessant.

2.1 Definition

Zur Biomasse zählen Pflanzen, Tiere, ihre Abfall- und Reststoffe sowie im weiteren Sinne auch die durchUmwandlung entstehenden Stoffe wie Papier und Zellstoff sowie organische Haus-, Gewerbe- undIndustrieabfälle. Hinzu kommen die bei der Verrottung oder durch bakterielle Umsetzungsprozesseorganischer Substanzen entstehenden Biogase.

Bezogen auf die energetische Nutzung land- und forstwirtschaftlicher Rohstoffe versteht man unterBiomasse in erster Linie cellulose-, stärke-, öl- und zuckerhaltige Pflanzen und Pflanzenteile sowie tierischeAbfallstoffe.

Biomasse kommt in festem, flüssigen oder gasförmigem Zustand vor. Sie kann energetisch als Brenn-oder Kraftstoff eingesetzt werden.

2.2. Biogene Festbrennstoffe

Zur Energiegewinnung sollte Biomasse genutzt werden, die für höherwertige Verwendungsmöglichkeitenweniger geeignet ist. Beispielsweise könnten gefällte Bäume, passend zugeschnitten, direkt als Brenn-stoff dienen. Holz ist jedoch ein sehr wertvolles Material, das als Baumaterial in der Holzindustrie bessere wirtschaftliche Verwendung findet. Es kann später in Form von Abrissholz als Brennstoff dienen.Aber auch die Rückstände der holzverarbeitenden Industrie, wie Rinde, Sägemehl und Restholz, könnenso genutzt werden. Sollte nicht genug Biomasse auf diese Art verfügbar sein, bieten Energiepflanzeneine sinnvolle Ergänzung.


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2.1

2. Energetisch verwertbare Biomasse

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Biomasse

Biomasse wird durch Photosynthese, also durch direkte Umwandlung vonSonnenlicht in Energie gebildet. Die Primärreaktion ist dabei die Umwandlungvon Kohlendioxyd und Wasser in Kohlenhydrate und Sauerstoff.

6 CO2 + 6 H2O ------ Sonnenlicht ------ > C6H12O6 + 6 O2

Unter Biomasse wird die Gesamtmasse der in einem Lebensraum vorhandenenLebewesen verstanden, also alle Stoffe organischer Herkunft.

ENERGIEAUS BIOMASSE

© 2. Energetisch verwertbare Biomasse


Die folgende Abbildung zeigt eine Übersicht der biogenen Festbrennstoffe.

2.3 Holzartige Biomasse

Holzartige Rückstände, die energetisch genutzt werden können, fallen in verschiedenen Bereichen derVolkswirtschaft an. Die einzelnen Möglichkeiten werden im folgenden beispielhaft dargestellt:

WaldpflegeholzWaldpflegeholz entsteht, wie der Name schon sagt, bei der Waldpflege, wenn ausgesuchte Bäumegefällt werden, um Platz für andere Bäume zu schaffen. Da nicht das gesamte dabei anfallende Holzin der Holz- oder Papierindustrie verwertet werden kann, werden diese Reste meistens im Waldzurückgelassen. Das Waldpflegeholz kann jedoch ohne ökologische Risiken entfernt werden, wennLaub, Nadeln und Früchte im Wald verbleiben, da sie die meisten Nährstoffe enthalten.

LandschaftspflegeholzLandschaftspflegeholz ist holzige Biomasse, die bei der Pflege öffentlicher Gärten und Parks anfällt. DaLandschaftspflegeholz oft als Abfall angesehen wird, ist es eine relativ günstige Quelle für die Biomasse-Energiegewinnung. Gesondert oder auch mit anderen Biomassequellen wie Holzrückständen kann es fürdie Energieerzeugung genutzt werden.

Industrieholz-RückständeDas Abfallholz aus der holzverarbeitenden Industrie wird teilweise wiederverwendet, z. B. für die Pro-duktion von Spanplatten. Der Hauptteil aber findet seinen Einsatz in der Energieproduktion. Die erzeugteWärme wird teilweise direkt vor Ort genutzt, z. B. zum Trocknen von Holz, als Raumwärme oder für dasErhitzen von Wasser.

Abriss- und GebrauchtholzAuch Abrissholz von Gebäuden und Holzprodukte wie Paletten und Möbel können zur Energiegewinnungverwendet werden. Im Gegensatz zu den Industrieholz-Rückständen sind sie jedoch oft mit Schadstoffen,wie z. B. mit Lacken, Farben und Holzschutzmitteln belastet. Aus diesem Grund sind bei der Energie-gewinnung aus solchem Holz spezielle Technologien für die Verbrennung und Gasreinigung nötig.


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2.2


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Biogene Festbrennstoffe

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Biogene Festbrennstoffe

Rückstände Energiepflanzen Rückstände Energiepflanzen

WaldrestholzLandschaftspflegeholzIndustrierestholzAbriss- und Gebrauchtholz

SchnellwachsendeBaumarten

Stroh EnergiegetreideChinaschilf (Miscanthus)RapsSonnenblumeHanfMais

HolzartigeBiomasse

HalmgutartigeBiomasse

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2.4 Energiepflanzen

Die energetische Nutzung von land- und forstwirtschaftlichen Nutzpflanzen bietet eine gute Umwelt-und Klimaverträglichkeit. Zusätzlich besteht durch den Anbau von Energiepflanzen die Möglichkeit,neue Absatzmärkte und Einnahmequellen für die Landwirtschaft zu schaffen.

2.4.1 Anbau von Biomasse zur Erzeugung von Festbrennstoffen

Durchschnittlicher Ertrag Durchschnittlicher Energiegehaltt/ha GJ/ha

Winterweizen 14,0 196Wintergerste 12,6 176,4Triticale 14,7 205,8Winterroggen 14,2 198,8Miscanthus 10 175Hanf 12,0 168Schnellwachsende Baumarten(Pappel, Weide) 10 186

EnergiegetreideDie Nutzung von Getreide und Stroh zur Energiegewinnung ist oftmals nicht nur aus ethischen Gründenein kontrovers diskutiertes Thema. Gerne wird in diesem Zusammenhang aber auch von „Überschussstroh“gesprochen.

Stroh ist jedoch nicht zum Nulltarif verfügbar. Zum einen ist die Strohbergung mit erheblichem Auf-wand verbunden, andererseits dient Stroh als organischer Dünger und muss durch andere Düngungs-maßnahmen oder Zwischenfruchtanbau ersetzt werden.


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2.3


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Energiepflanzen

Energiepflanzen werden unmittelbar zur Energieerzeugung angebaut.Dabei kommt es auf die Erzielung hoher Hektarerträge an verwertbarer Biomasse an.

Die Erzeugungsziele des Energiepflanzenanbaues gliedern sich in folgende Bereiche:

Erzeugung von Festbrennstoffen

pflanzliche Öle als Brenn- und Kraftstoffe

Erzeugung von Ethanol aus Zucker und Stärke

Erzeugung von Biogas

Pyrolyse und Vergasung

Gewinnung von Wasserstoff

ENERGIEAUS BIOMASSE



Der Strohanfall ergibt sich aus der Getreidefläche, wobei Hektarerträge im Durchschnitt von 5,5 tangenommen werden können. Wird die ganze Pflanze (auch Korn) energetisch genutzt lassen sichetwa 10-14 t Trockenmasse je Hektar erzielen.

Anbau und ErnteGrundsätzlich können alle Getreidearten als Energiegetreide angebaut und genutzt werden. JüngsteErfahrungen zeigen jedoch, dass Triticale und Roggen höhere Biomasseerträge erwarten lassen alsandere Getreidepflanzen. Bei der Einbindung in die Fruchtfolge bestehen hier zudem wenigerProbleme.

Bei der Sortenwahl für Energiegetreide ist auf ein hohes Massewachstum und eine hohe Resistenzgegenüber Krankheiten und Schädlingen zu achten. Die Kornqualität, die für den Nahrungsmittel-sektor von erheblicher Bedeutung ist, spielt beim Energiepflanzenanbau nur eine untergeordneteRolle.

Inwieweit andere Getreidearten (Mais, Hirsen) für die Energiegewinnung in Frage kommen, hängtnicht zuletzt davon ab, zu welchem Zeitpunkt sie mit einem für die Verbrennung akzeptablenFeuchtigkeitsgehalt geerntet werden können.

Die Kosten des Anbaus von Energiegetreide unterscheiden sich nicht wesentlich von den Anbaukostenzur Nahrungs- und Futtermittelerzeugung. Außerdem ist es möglich, Mischungen aus verschiede-nen Getreidearten und –sorten anzubauen. Das hat den Vorteil, Krankheiten und Schädlinge zuunterdrücken sowie einen höheren Biomasseertrag zu erzielen.

Bei den Betriebsmittelaufwendungen ist beim Anbau von Energiegetreide mit geringeren Kosten alsbeim Nahrungsmittelanbau zu rechnen. Jedoch sollten die Kosten nicht unterschätzt werden. DieEinsparungen an Pestiziden und Düngemitteln hängen von den Grenzkosten und dem erzielbarenBrennstoffpreis ab. Grundsätzlich ist aber davon auszugehen, dass der Schaden durch „Unkräuter“nicht so hoch zu bewerten ist, da „Fremdbesatz“ im Energiepflanzenanbau kein Qualitätskriteriumist sondern zum Gesamtertrag beiträgt. Die verschiedenen Kostenanteile für den Anbau und die Ernte von Getreide und deren Einfluss aufdie Bereitstellungskosten sind in der folgenden Abbildung dargestellt.

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15

Zu den für die Getreideganzpflanzenernte verwendbaren Erntetechniken gehören unter anderem dasMähdruschverfahren (getrennte Ernte von Korn und Stroh) und speziell für die Ganzpflanzenernte dasBallenpress- und Häckselverfahren. Nach dem Mähvorgang mit dem selbstfahrenden Schwadmäherfolgt die Schwadtrocknung (für 1 oder 2 Tage). Danach werden die getrockneten Pflanzen zu Ballengepresst oder gehäckselt.

Das Volumen des Erntegutes ist beim Häckselverfahren sehr hoch. Demzufolge sind Transport- undLagerung sehr aufwendig. Aus diesem Grund ist die Anwendung des Häckselverfahrens nur ökonomischsinnvoll, wenn die Entfernungen zwischen dezentralem Lager, der Aufbereitung und der Nutzung alsBrennstoff sehr gering sind.

Anbau

Schwadmäher Schwadtrocknung

Mähdrescher

Feldhäcksler

Ballenpresse mit Schneidwerk

Selbstfahrende Pelletiermaschine

Korn Körner

Ballen

Ballen

Häckselgut

Pellets

Stroh Körnersilo

Ballenlager

Ballenlager

Flachlager

Pelletsilo oder Flachlager

Ernte Ernte-produkte

Lagerung


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Anbaukosten für verschiedene Energiegetreidearten

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Flächennutzung

Lohnansatz Arbeit

Zins Umlaufvermögen

Betriebsleiterzuschlag

Hagelversicherung

Pflanzenschutz

Düngung

Bodenbearbeitung,Aussaat

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Winterweizen Wintergerste Triticale

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Mit der Nutzung von Hochdruckverdichtungsmaschinen direkt auf dem Feld, könnten die Kosten fürTransport und Lagerung des Ernteguts reduziert werden. Zudem erleichtert dies die Beschickung undDosierung in der Verbrennungsanlage.

Eine selbstfahrende Pelletiermaschine konnte bisher nicht praxistauglich entwickelt werden. Energie-getreide weist in Halm und Korn unterschiedliche Feuchtigkeitsgehalte auf, für die sich diese Technikals nicht robust genug erwies.

Für die Erweiterung der Ballentechnologie wäre ein stationäres Pelletiersystem sinnvoll, um die einge-lagerten Strohballen zu einem leicht transportierbaren und kundenfreundlichen Produkt aufzubereiten.

Der zusätzliche Energiebedarf für diese Art der Aufbereitung beträgt 1 bis 3 Prozent. Im Vergleich zurStrohpelletierung ist bei der Getreideganzpflanzen-Pelletierung die Durchsatzleistung der Maschinenauf Grund der höheren Dichte des Kornanteils höher. Auch die Qualität der Pellets ist durch den Stärke-gehalt des Getreidekorns besser.

MiscanthusChinaschilf ist eine mehrjährige Landschilfpflanze, die ab dem 3. Jahr Wuchshöhen bis zu 4 m erreichtund sich vegetativ vermehrt. Es stammt aus dem asiatischen Raum und wird in Deutschland seit etwa10 Jahren erforscht.

Anbau und ErnteDie Pflanzung vorgezogener Pflanzen oder Rhizomstücke erfolgt Mitte Mai. Ab dem dritten Jahr sindErträge von 10-22 t Trockenmasse/ha möglich. Die Erträge sind abhängig von den Standortbedingungenund vom Erntejahr, da Miscanthus über 20 Jahre nutzbar ist.

In aller Regel ist im 1. Jahr eine Unkrautbekämpfung notwendig. Dabei sollte jedoch auf jeglichenHerbizideinsatz verzichtet werden. Die mechanische Unkrautbekämpfung mit dem Striegel hat sichals besonders geeignet erwiesen. In den Folgejahren erübrigt sich diese Maßnahme. Im März erfolgtdie Ernte mit Maishäckslern und Ballenpressen oder speziellen Vollerntern.


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Kosten der Brennstoffbereitstellung durch Energiegetreide

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Stationäre Pelletierung (inkl. Ballenlinie)

Selbstfahrende Pelletierung (inkl. Schwadmähen)

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Winterweizen Wintergerste Triticale Getreidestroh

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HanfIn einigen europäischen Ländern, wie z. B. in Österreich und den Niederlanden, werden die Möglichkeitender energetischen Nutzung von Hanf als Festbrennstoff intensiv untersucht.

Derzeit gibt es in Deutschland Untersuchungen zur energetischen Nutzung von Hanf. Die Reststoffe, diebei der industriellen Nutzung anfallen, werden zum Teil als Festbrennstoffe in Form von Hanfbrikettsoder -pellets genutzt. Der Anbau von Hanf könnte eine ökonomisch und ökologisch sinnvolle Ergänzungzu gegenwärtig praktizierten Fruchtfolgen darstellen.

Anbau und ErnteHanf gedeiht am besten auf tiefgründigen, nährstoffreichen Böden mit guter Wasserführung. Die Aussaaterfolgt Ende April mit einer angestrebten Saatdichte von 200 Pflanzen pro m2. Für die Ernte im Auguststeht derzeit noch keine ausgereifte Technik zur Verfügung. Nach dem Mähen oder Häckseln wird derHanf auf dem Feld getrocknet. Der Gesamtertrag liegt bei 10-12 t/ha. 2000 betrug die Anbaufläche inDeutschland rund 3100 ha.

Schnellwachsende BaumartenSchnellwachsende Baumarten zeichnen sich dadurch aus, dass sie rasch viel Biomasse aufbauen. Dazu gehören z. B.

· Balsampappel Populus maximowiczii L., P. trichocarpa L.,· Weide Salix viminalis L., S. x smithiana, S. x dasyclados· Aspe Populus tremula L.· Birke Betula spp.· Erle Anlus spp.· Robinie Robinia pseudoacacia L.

Anbau und ErnteDie schnellwachsenden Bäume bevorzugen nährstoffreiche frische Standorte und brauchen viel Licht.Zur Anlage von Kurzumtriebsplantagen werden im Frühjahr Stecklinge mit speziellen Pflanzmaschinengesetzt. Die Erträge liegen für Weiden bei 5-10 t/ha und für Pappeln bei 10-15 t/ha. Über 20 Jahrekönnen diese Baumarten bei drei bis vier Ernten genutzt werden.

Die Ernte erfolgt alle vier bis sechs Jahre im Winter. Bei kleineren Anbauflächen wird das Holz mitFreischneidegeräten oder leichten Motorsägen geerntet. Für größere Flächen ist die Ernte mit selbst-fahrenden Vollerntern mit integriertem Häcksler am wirtschaftlichsten. Am Markt verfügbar sind inDeutschland zum Beispiel der Gehölzmähhäcksler Diemelstadt sowie der Claas Mähhäcksler.

Für eine optimale Verbrennung ist eine gleichbleibende Qualität der Hackschnitzel erforderlich. DaHackschnitzel aus Kurzumtriebsplantagen bei der Ernte einen Feuchtigkeitsgehalt von 50 % aufwei-sen, müssen sie vor der energetischen Nutzung getrocknet werden.

2.4.2 Nutzung pflanzlicher Öle als Brenn- und Kraftstoffe

Wenngleich Erdnussöl 1895 der Treibstoff für Rudolf Diesels ersten Motor war, setzten sich bei der an-schließenden Motorisierung fossile Energieträger durch. Erst seit der ersten Energiekrise im Jahre 1973beschäftigt man sich wieder intensiver mit Biokraftstoffen. Mit Rapsöl werden heute hauptsächlichVerbrennungsmotoren und neuerdings auch Blockheizkraftwerke betrieben.

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Bei Anpassung der Motoren kann reines Rapsöl als Treibstoff genutzt werden. Der Motorbetrieb ist aller-dings einfacher, wenn statt reinem Rapsöl Rapsölmethylester (RME), auch Biodiesel genannt, verwendetwird. Dieser Treibstoff ist mit herkömmlichem Diesel vergleichbar. Ein Teil der Dieselfahrzeuge ist dafürbereits vom Hersteller freigegeben.

Aus pflanzenbaulicher Sicht kommt es vornehmlich auf hohe Ölerträge an. Da dies gegenwärtig haupt-sächlich bei Raps der Fall ist, konzentriert sich die gesamte Diskussion in Deutschland auf diese Fruchtart.Wenn es das Ziel ist, pflanzliches Öl für Treibstoffzwecke zu erzeugen, sollten jedoch auch weitere Artenbedacht werden, denn der Ausbau der Rapsflächen ist aus ökologischen und ackerbaulichen Gründennicht unbegrenzt möglich. In der nachstehenden Tabelle sind die wichtigsten Ölpflanzenarten aufgeführt.

Pflanzenart Mittlerer Samenertrag Mittlerer Ölgehaltdt/ha %

Winterraps 30 45Sommerraps 22 40Winterrübsen 20 40Sommerrübsen 14 38Weißer Senf 14 34Schwarzer Senf 14 32Ölrettich 16 44Krambe 18 38Ölrauke 14 34Sonnenblume 30 45Öllein 22 40Leindotter 10 30Mohn 14 48

Quelle: nach Holger Flaig, Hans Mohr (Hrsg.): „Energie aus Biomasse – eine Chance für die Landwirtschaft“,

1993, Springer-Verlag

Neben der Sonnenblume kommen der Leindotter, der Öllein und die Senfarten als Alternative zu Raps inFrage. All diese Arten haben jedoch kein ausreichendes Ertragsniveau. Deswegen besteht noch erheblicherHandlungsbedarf für die Pflanzenzüchtung.

Die Gesamtanbaufläche von Raps, Rübsen und Sonnenblumen betrug im Jahr 2001 1,165 Mill. ha.Davon wurden 329.000 ha allein für den Non-Food-Bereich bestellt.

RapsRaps ist die bedeutendste Ölpflanze in Deutschland und nimmt auch unter den Industriepflanzen dieSpitzenposition ein. Im Jahr 2001 wuchsen Raps und Rübsen auf einer Anbaufläche von 1,14 Mill. ha.

Anbau und ErnteWegen seiner begrenzten Frosthärte wird der Winterraps schon ab Mitte August angesät, damit er inder Vorwinterentwicklung noch das Rosettenstadium erreicht. Der Anbau von Sommerraps ist flächen-mäßig unbedeutend. Die Ernte der Samen erfolgt im Juli/August mit Mähdreschern bei Erträgen vondurchschnittlich 3-5 t/ha.

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SonnenblumeDer Ölgehalt der Sonnenblume konnte züchterisch von ursprünglich 3 % auf über 40 % angehobenwerden. Für technische Zwecke ist jedoch auch ein hoher Ölsäuregehalt des Öls wichtig. Neugezüchtetesogenannte High-Oleic-Sonnenblumen für den Non-Food-Bereich weisen einen Ölsäuregehalt von biszu 90 % auf. Im Jahr 2001 wurden in Deutschland auf 26.000 ha Sonnenblumen angebaut.

Anbau und ErnteDie Aussaat erfolgt Mitte April mit Einzelkornsämaschinen mit dem Ziel, 5-7 Pflanzen pro m2 heran-zuzüchten. Das Dreschen im September/Oktober bringt Erträge von 2-2,5 t/ha.

2.5 Erzeugung von Biogas aus Biomasse

Für die Biogasgewinnung lassen sich leicht abbaubare organische Substrate verwenden. In landwirt-schaftlichen Anlagen dient Flüssigmist als Grundsubstrat. Er stabilisiert den Gärprozess und gleichtSchwankungen in der Zusammensetzung des Gärsubstrates etwa bei der Zugabe von Kosubstraten aus.

Zusammen mit dem Grundsubstrat Gülle können andere organische Stoffe vergoren werden (Kofermen-tation). Dies können zum einen organische Abfallstoffe aus der Lebensmittelindustrie und Haushaltensein, zum anderen eignen sich auch Energiepflanzen und landwirtschaftliche Reststoffe zur Vergärung.Als landwirtschaftliche Reststoffe kommen beispielsweise Grüngut, Rübenblatt, Kartoffelkraut etc. fürdie Kofermentation in Frage. Auf Stillegungsflächen angebauter Mais kann in Form von Maissilageebenso Verwendung finden.

MaisSchon von den Indios kultiviert, zählt Mais zu den ältesten Kulturpflanzen der Erde. Im Non-Food-Bereichwird Mais zum einen für die Stärkeproduktion eingesetzt oder als Silagemais zu hochwertigem Biogasmit hoher Energieausbeute vergoren. Zum Teil kann Maisstroh in Form von Briketts oder Pellets auchals Festbrennstoff genutzt werden.

Anbau und ErnteDie Aussaat erfolgt Ende April mit Saattiefen von 4-6 cm. Pro m2 sollten acht bis zehn Pflanzen wachsen.Geerntet wird ab Oktober im Mähdruschverfahren mit speziellen Pflückvorsätzen. Die Kornerträgeliegen bei 7-9 t/ha.

ENERGIEAUS BIOMASSE



ENERGIEAUS BIOMASSE

3.Eigenschaftender Biomasse

3. Eigenschaften der Biomasse

3.1 Brennstoffeigenschaften

Jede Biomasseart hat ihre eigenen spezifischen Eigenschaften. Diese sind bestimmend für ihre Leistungals Brennstoff in Verbrennungs- und/oder Vergasungsanlagen. Die wichtigsten Eigenschaften in Bezugauf die thermische Umwandlung von Biomasse sind:

· Elementarzusammensetzung · Heizwert· Feuchtigkeitsgehalt · Aschegehalt· flüchtige Bestandteile· Schüttdichte· Emissionsverhalten

Festbrennstoffe lassen sich sowohl durch ihre brennbaren und nicht brennbaren Bestandteile als auchdurch ihre Elementar-Zusammensetzung beschreiben.


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3.1


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Schematische Zusammensetzung von festen Brennstoffen

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renn

stof

fen

Quelle: Rainer Marutzky, Klaus Seeger „Energie aus Holz und anderer Biomasse“, 1999, DRW-Verlag

nicht brennbareSubstanz

flüchtigeBestandteile ReinkoksAscheWasser

brennbareSubstanz

Brennstoff

ENERGIEAUS BIOMASSE

© 3. Eigenschaften der Biomasse


3.1.1 Elementare Zusammensetzung der Biomasse

Die Zusammensetzung der aschefreien organischen Bestandteile der Biomasse ist relativ einheitlich.Die Hauptbestandteile sind Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff. Auch ein kleiner Anteil Stickstoffist in den meisten Biomasseformen enthalten.

Elementarzusammensetzung von Holz, Rinde und anderen Biomassen bezogen auf Trockenmasse:

C H O N S Cl Asche% % % % mg/kg mg/kg %

Fichtenholz 50,3 6,2 43,1 0,2 50 < 30 0,4Buchenholz 49,0 6,1 44,3 0,3 70 50 0,5Fichtenrinde 52,6 6,0 39,0 0,6 630 90 1,8Buchenrinde 50,1 5,8 40,9 0,5 790 160 2,6Weizenstroh 46,8 6,3 40,0 0,4 800 4.000 5,1Miscanthus 48,6 5,5 41,1 0,5 400 2.300 3,6

Quelle: Rainer Marutzky, Klaus Seeger, „Energie aus Holz und anderer Biomasse“, 1999, DRW-Verlag

3.1.2 Brennwert und Heizwert

Der Brennwert wird durch Oxidation einer genau ausgewogenen Brennstoffmenge mit Sauerstoff ineinem Kaloriemeter bestimmt. Das Verfahren ist in der DIN 51 900 festgelegt.

Die Einheit für die Wärmeenergie ist das Joule (J). In manchen Büchern und Tabellen findet sich auchheute noch die früher gebräuchliche Einheit Kalorie (cal). 1 Kalorie entspricht 4,19 Joule.

In absolut trockenem Zustand liegen der Heizwert von Nadelholz mit ca. 18,7 MJ/kg und der von Laub-holz mit ca. 18,4 MJ/kg dicht beieinander. Unterschiede werden vielmehr vom jeweiligen Wassergehaltbei der Verbrennung bestimmt. Das gespeicherte Wasser muss vor der Verbrennung verdampfen. DieserVorgang beansprucht Wärme aus dem Verbrennungsprozess, die dann in der Regel nicht mehr alsNutzenergie zur Verfügung steht. Aus diesem Grund besteht eine starke Abhängigkeit zwischen demHeizwert und dem Wassergehalt, die sich, wie in der folgenden Abbildung dargestellt, einheitlich füralle Brennstoffe beschreiben lässt.

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Der Brennwert beziffert die gesamte Verbrennungsenergie einschließlich derKondensationswärme des in den Abgasen enthaltenen Wasserdampfes.

Der Heizwert wird als die Wärmeenergie, die bei der Verbrennung von 1 KilogrammBrennstoff unter bestimmten Randbedingungen frei wird, definiert. Er gibt die Verbrennungsenergie abzüglich der Kondensationswärme an.

Abhängigkeit zwischen Heizwert und Wassergehalt am Beispiel eines Holzbrennstoffs

Quelle: Rainer Marutzky, Klaus Seeger, „Energie aus Holz und anderer Biomasse“, 1999, DRW-Verlag

Lufttrockenes Brennholz hat gegenüber frisch eingeschlagenem Holz („waldfrisch“) den doppeltenHeizwert. Dies bedeutet, dass bei der Verfeuerung von lufttrockenem Holz nur halb soviel Brennstofffür den gleichen Energiebedarf benötigt wird.


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Folie

3.2


Folie 3.2

Der Heizwert (H) der feuchten Gesamtsubstanz mit einem Wassergehalt (w)ist nach folgender Formel zu berechnen:

H(w)=

H(w) Heizwert des Holzes (in MJ/kg) bei einem Wassergehalt von (w)

H(w=0) Heizwert der Holz-Trockensubstanz (in MJ/kg)

2,44 Verdampfungswärme des Wassers in MJ/kg bezogen auf 25°C

H(w=0) x (100-w) - 2,44w100

Heiz

wer

t-Fo

rmel

25

Feuchte

unte

rer

Hei

zwer

t

25

MJ/kg

15

10

5

0100 20 30 40 50 60 70 80 x % 100

110 25 43 67 100 150 233 400 u %

ENERGIEAUS BIOMASSE



3.1.3 Feuchtigkeitsgehalt

Biomassezusammensetzung:

Formeln:Der Wassergehalt (W) ist definiert als die im Brennstoff enthaltene Menge Wasser, bezogen auf dasmessbare feuchte Gewicht der Probe. Dagegen wird bei der Holzfeuchte (U) die Menge Wasser imBrennstoff auf das absolut trockene Gewicht des Holzes bezogen. Wassergehalt und Holzfeuchtigkeitsind über die Formeln 1 und 2 ineinander umzurechnen:

(1) 100 x U (2) 100 x W U Holzfeuchtigkeit in %W =

100+UU =

100 - W W Wassergehalt in %

Biomasse-Materialien weisen stark unterschiedliche Feuchtigkeitsgehalte auf: Getreidestroh wenigerals 10 % und Waldrückstände 50 bis 70 %.Üblicherweise wird die Holzfeuchte bestimmt, indem man genau ausgewogenes Holzmaterial beiTemperaturen zwischen 100 und 120° C solange trocknet, bis sich das Gewicht nicht mehr verändert.Die Trocknungsdauer beträgt je nach Stückigkeit und Holzart mehrere Stunden bis einige Tage. Diegenaue Durchführung des Verfahrens beschreibt die DIN-Norm 52 183.Bei den meisten thermischen Umwandlungsprozessen reduziert ein hoher Feuchtigkeitsgehalt dieLeistungsfähigkeit, da bei der Verdunstung Energie verbraucht wird.

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Der Feuchtigkeitsgehalt der Biomasse ist die Menge des Wassers im Material (ausgedrückt in Prozent vom Materialgewicht).

Dieses Gewicht kann auf verschiedenen Grundlagen basieren:

Feuchtmasse

Trockenmasse

trockene und aschefreie Masse

Wasser

trockene und

aschefreieBestandteile

Asche

3.1.4 Aschegehalt

Nur ein geringer Anteil der Biomasse ist mineralischer Natur und verbleibt als Asche. Der Aschewert istein integrierter Teil der Pflanzenstruktur und besteht aus einer Vielzahl von Elementen. Der Aschegehaltbeträgt bei Holz weniger als 0,5 % und bei landwirtschaftlichen Pflanzenmaterialien 5 bis 10 %.

Der Gehalt an aschebildenden Stoffen im Brennstoff wird ermittelt, indem eine bestimmte Menge anBiomasse zunächst vorverascht wird. Der anfallende, noch kohlenstoffreiche Rückstand wird dann beieiner Temperatur von 550° C über sechs Stunden nachgeglüht und ausgewogen. Der Wert wird alsAschegehalt des Brennstoffs bezeichnet.

Zur Aschebildung tragen bei naturbelassenem Holz in der Praxis nicht nur der Gehalt an mineralischenStoffen bei, sondern auch anhaftende Verschmutzungen, wie Sand oder andere Bodenbestandteile. Bei Holzabfällen kommen mineralische Bestandteile in Klebstoffen, Anstrichen und Beschichtungen,anorganische Holzschutzmittel sowie Eisen- und andere Metallteile hinzu. Damit steigt einerseits dieMenge der Asche, andererseits ändert sich auch deren Zusammensetzung. In der Praxis enthält Aschevon Holzfeuerungen stets auch einen gewissen Anteil an organischen Bestandteilen, vornehmlichunvollständig verbranntes Holz in Form von Holzkohle, Ruß und schwerflüchtigen organischenVerbindungen.

Aschezusammensetzung und -erweichungsverhaltenAsche von Biomasse besteht vorwiegend aus den Elementen Kalzium (Ca), Silizium (Si), Magnesium (Mg),Kalium (K), Phosphor (P) und Natrium (Na). Der zuvor beschriebene Aschegehalt eines Brennstoffs hatsowohl Auswirkungen auf die Umweltbelastungen (d. h. Schadstoffemissionen) als auch auf die technischeAuslegung einer Feuerungsanlage.

Bei Verbrennungsprozessen treten im Glutbett physikalische Veränderungen der Asche auf. Je nachTemperaturniveau kommt es zum Verkleben (Versintern) bis zum völligen Aufschmelzen der Aschepartikel.Dies kann mit erheblichen technischen Nachteilen in der Verbrennungsanlage verbunden sein und mussbei der Gestaltung des Verbrennungsprozesses berücksichtigt werden.

Die Versinterung der Asche ist beispielsweise bei der Strohverbrennung ein Problem, da die Stroh- undGetreideasche schnell schmilzt und verklebt. Daher sind bei dieser Verbrennung geeignete technischeVorsichtsmaßnahmen zu treffen.

3.1.5 Schüttdichte

Neben vielen anderen Qualitätsmerkmalen unterscheiden sich schüttfähige biogene Festbrennstoffe(Hackschnitzel, Holzpellets) in ihrer Größenverteilung und Schüttdichte. Beide Merkmale stehen in einemengen Zusammenhang. In neueren Brennstoffnormen wird zum Teil bereits auf diese Parameter Bezuggenommen. Auch für die Beurteilung der Verbrennungseigenschaften sind diese Größen wichtig.

Die Schüttdichte weist auf das Gewicht des Materials pro Volumeneinheit hin, bei Biomasse allgemeinauf eine ofengetrocknete Gewichtsbasis.

Ähnlich dem Feuchtigkeitsgehalt der Biomasse variiert die Schüttdichte enorm, von niedriger Schütt-dichte bei Getreidepflanzen und Hackschnitzeln (150 bis 200 kg/m3), bis zu hoher Schüttdichte beiFestholz (600 bis 800 kg/m3).

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Schüttdichte von Hackschnitzeln (nach ÖNORM M 7133)

Klasse Grenzwert Bezeichnung(Schüttdichte in kg

TS/m3)S 160 < 160 geringe Schüttdichte

(Fichte, Tanne, Pappel, Weide)S 200 160 - 199 mittlere Schüttdichte

(Kiefer, Lärche, Birke, Erle)S 250 > 200 hohe Schüttdichte

(Buche, Eiche, Robinie)

Zerhäckselt man 1 kg trockenes Holz zu 1 kg Hackschnitzeln, ist das benötigte Volumen der Hackschnitzelvier mal größer, als bei Festholz (siehe folgende Abbildung).

1 kg Festholz 1 kg Hackschnitzel(Schüttdichte ca. 700 kg/m3) (Schüttdichte ca. 175 kg/m3)

Heizwert und Schüttdichte zusammen ergeben die Energiedichte, d. h. die mögliche verfügbare Energiepro Volumeneinheit des Biobrennstoffs. Im Allgemeinen beträgt die Energiedichte ungefähr ein Zehntelder Energiedichte fossiler Brennstoffe, wie Mineralöl oder Steinkohle.

3.1.6 Emissionsverhalten

Frische Biomasse enthält kaum Bestandteile, die nach der Verbrennung negativ auf die Umwelt wirkenkönnen. Neben Stickstoff sind Schwefel und Chlor die einzigen bedenklichen Elemente, da sie sich inStickstoffdioxid, Schwefeldioxid und Chlorwasserstoff bzw. Salzsäure umwandeln können und so zurBildung von saurem Regen beitragen. Sie sind jedoch nur in geringen Mengen vorhanden. Die Tabellegibt den Gehalt an Schwefel und Chlor in einigen Biomassearten wieder.

Schwefel- und Chlorgehalt in einigen Biomassen (in % zum Gewicht von Trockenmasse)

Schwefel ChlorMais 0.05 1.48Holz 0.01 0.01Rinde 0.05 0.02Stroh 0.07 0.49Gras 0.18 0.88

Quelle: Schmidt et al, 1993

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StickoxidemissionenStickstoffoxide (NOx) wandeln sich relativ schnell unter der Wirkung der Sonneneinstrahlung in Stick-stoffdioxid (NO2) um. NO2 ist Verursacher von saurem Regen, ist toxisch und trägt zum Treibhauseffekt bei.Stickstoffoxide lassen sich durch Optimierung der Feuerungstechnik vermindern, aber nicht grundsätzlichvermeiden. Sie sind unvermeidbare Bestandteile des Abgases von Biomassefeuerungen.

Stickstoffoxid (NOx) ist der Oberbegriff für die Oxide des Stickstoffs Stickstoffmonoxid NO und Stick-stoffdioxid NO2. Auch Distickstoffoxid N2O (Lachgas) gehört im weiteren Sinne zu den sauerstoffhaltigenStickstoffverbindungen. N2O ist ein stark ozonschädigendes Gas, wird jedoch bei der Verbrennung vonBiomasse nur in geringen Mengen freigesetzt.

Bei Konzentrationsangaben wird unabhängig von der tatsächlichen Zusammensetzung des Abgases NOx

als NO2 berechnet.

KohlenwasserstoffemissionenIn Verbrennungs- und Vergasungsprozessen werden langkettige Kohlenwasserstoffe als CxHy bezeichnet.Da ein Teil der Kohlenwasserstoffe krebserzeugende Eigenschaften hat, wird ihnen bei der Beurteilungder Schadstoffemission eine besondere Bedeutung beigemessen. Durch guten Ausbrand können sie aberebenso wie das Kohlenmonoxid oxidativ zerstört werden.

Die Kohlenwasserstoff-Emissionen bei Holzfeuerungen sind zwar geringer als bei Kohlefeuerungen, könnenaber bei Kleinfeuerungen mit unzulänglichem Ausbrand relativ hohe Emissionswerte ergeben. In opti-mierten Verbrennungssystemen ist der Emissionsgehalt an Kohlenwasserstoffen sehr niedrig.

3.2 Umweltrelevante Eigenschaften

Anfang der 90er Jahre wurden die ökologischen Auswirkungen der energetischen Nutzung nachwach-sender Biomasse vor allem für Biokraftstoffe in einer Vielzahl von wissenschaftlichen Arbeiten untersuchtund in mindestens ebenso vielen Stellungnahmen diskutiert – allen voran der Ersatz von Dieselkraftstoffdurch Rapsöl bzw. Rapsölmethylester.Zwischenzeitlich liegen auch für die biogenen Festbrennstoffe gesamtökologische Untersuchungen vor.Somit lässt sich bereits heute - auch wenn noch einige Fragen offen sind – die Umweltverträglichkeitvon biogenen Festbrennstoffen ziemlich klar umreißen und in einigen Umweltauswirkungen sogar ein-deutig mit Zahlen belegen.

Hierbei werden grundsätzlich zwei Prinzipien beachtet:

1.) Vergleich der BrennstoffeDurch biogene Brennstoffe werden fossile Energieträger eingespart. Beispielsweise ersetzen mit Holzhack-schnitzeln befeuerte Heizkraftwerke herkömmliche Brennstoffe wie Erdgas oder Heizöl. Demnach bestimmtsich die Umweltverträglichkeit eines Bioenergieträgers (in dem genannten Beispiel Holz) dadurch, dassdiese mit der des entsprechenden fossilen Energieträgers (hier Erdgas oder Heizöl) verglichen wird.

Grundsätzlich werden somit die Umweltverträglichkeiten der biogenen und fossilen Energieträger mit-einander verglichen.

2.) Betrachtung der gesamten LebenswegeDie Umweltverträglichkeit der biogenen im Vergleich zu den fossilen Energieträgern bestimmt sichdadurch, dass die ökologischen Auswirkungen der Energieträger über deren gesamte „Lebenswege“ vonder Produktion bis zur Verbrennung untersucht werden.

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Bei den Bioenergieträgern werden dabei berücksichtigt:· die Produktion von Dünge- und Pflanzenschutzmitteln,· die Produktion des Saat- bzw. Pflanzgutes,· der Anbau, die Bestandspflege und die Ernte,· deren Aufbereitung und Verbrennung einschließlich aller Transportprozesse

entlang des Lebensweges.

Auf Seiten der fossilen Energieträger sind zu bilanzieren:· die Erkundung, Erschließung und Förderung (z. B. Erdöl),· deren Transporte zur Aufbereitungs- bzw. Verarbeitungsanlage (z. B. Raffinerie),· die Produktion von Brennstoffen (z. B. Heizöl),· deren Transporte zum Endverbraucher und schließlich deren energetische Nutzung.

Werden die ökologischen Auswirkungen der Produktion bis zur energetischen Nutzung von biogenenFestbrennstoffen im Vergleich zu fossilen Energieträgern untersucht, so ergeben sich bei der Berück-sichtigung aller Einzelschritte der Lebenswege ökologische Vor- wie auch Nachteile. Diese sollen imFolgenden kurz erläutert werden.

3.2.1 Ökologische Vorteile von biogenen gegenüber fossilen Energieträgern

An ökologischen Vorteilen von biogenen Festbrennstoffen gegenüber fossilen Energieträgern kommenim Wesentlichen folgende Komplexe in Frage:

1.) Positive EnergiebilanzDie in biogenen Festbrennstoffen enthaltene Energie ist nichts anderes als die durch die Photosyntheseder Pflanze gespeicherte Sonnenenergie. Andererseits ist für die Produktion von Dünge- undPflanzenschutzmitteln, für den Anbau und die Ernte sowie den Transport zusätzlicher Energiebedarfvonnöten. Die tatsächliche Energieausbeute wird durch das Input / Output – Verhältnis wieder-gegeben.

Entsprechende wissenschaftliche Analysen zeigen, dass die durch die Photosyntheseleistung derPflanzen gewonnene Energie die für deren Erzeugung notwendige fossile Energie bei weitemüberragen (= positive Energiebilanz). Und das um das etwa 5-10fache je nach betrachtetemBiobrennstoff. Bei einem Verhältnis 1:10 heißt das, dass durch die Nutzung eines Biobrennstoffszehn mal mehr Energie gewonnen, als durch dessen Produktion verbraucht wird. Durch reduzierteDüngemittelgaben (extensivierter Landbau) ließe sich die Effizienz der Energieausbeute noch stei-gern.

Biogene Brennstoffe können einen wichtigen Beitrag zur Energieversorgung leisten.

2.) Ausgeglichene CO2-Bilanz (Klimabilanz)Kohlendioxid (CO2) wird beim Verbrennen kohlenstoffhaltigen Materials wie Kohle, Erdöl oder auchBiomasse freigesetzt. Es ist ein sogenanntes Treibhausgas und bildet mit etwa 50 % den wichtigstenAnteil an den zusätzlich vom Menschen verursachten Treibhausemissionen. Diese wiederum bedrohendas Leben auf der Erde infolge mannigfaltiger möglicher Auswirkungen wie Klimaveränderungen,Ansteigen des Meeresspiegels, Verschiebungen der Vegetationszonen etc.

Während bei der Verbrennung fossiler Energieträger vor Millionen von Jahren gespeichertes,zusätzliches CO2 in die Atmosphäre eingetragen wird, setzt die Verbrennung von Biomasse nur

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jene Menge CO2 frei, die zuvor durch das Pflanzenwachstum kurzfristig der Atmosphäre entzogenwurde. Andererseits werden aber, wie bereits angeführt, bei der landwirtschaftlichen Produktionder Biomasse fossile Energieträger eingesetzt, womit entsprechende CO2-Emissionen verbundensind. Aber auch hier zeigt sich, dass über den Vergleich der gesamten Lebenswege hinweg dieCO2-Bilanz zugunsten der Bioenergieträger ausfällt.

Biomasse kann einen deutlichen Beitrag zur Reduzierung der CO2-Emissionen liefern.

An treibhausaktiven Gasen treten neben CO2 auch Methan und Lachgas (=Distickstoffoxid, N2O) auf.Letzteres entweicht landwirtschaftlich genutzten Böden aber auch anderen Ökosystemen.

3.) Sonstige UmweltauswirkungenDurch den Ersatz von fossilen durch biogene Energieträger werden nicht nur die CO2-Emissionenvermindert, sondern auch die mit der Produktion von fossilen Brennstoffen einhergehenden Umweltauswirkungen weitgehend vermieden. Diese sind je nach betrachtetem Energieträgerunterschiedlich:

Erdöl: Wird Heizöl ersetzt, werden auch die Belastungen der Weltmeere und Landflächen durch Öleinträgereduziert. Insgesamt belaufen sich die in die Weltmeere eingetragenen Ölmengen auf immerhinüber 500.000 Tonnen Öl pro Jahr.

Stein- und Braunkohle:Durch den Ersatz von Kohle durch Biobrennstoffe werden die mit der Förderung einhergehendenUmweltbelastungen reduziert. Beispielsweise wird das beim Kohlebergbau anfallende Grubenwasserzum größten Teil direkt in die Flüsse gepumpt und macht diese zur Trinkwasserverwendungunbrauchbar.Auch fallen bei der Kohleförderung große Mengen Abraum an. Das ist im wesentlichen Gestein,das nicht weiter genutzt werden kann und „entsorgt“ werden muss.


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Folie

3.3


Folie 3.3

C02-Kreislauf

C02-

Krei

slau

f

CO2

CO2CO

2

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Zusätzlich zu beachten sind die Umweltauswirkungen durch das treibhausaktive Methan, demHauptbestandteil des Grubengases. Hinzu kommt der Staub, der bei der Aufbereitung, dem Umschlagund Transport in Größenordnungen von 0,2 kg pro Tonne Kohle freigesetzt wird.

Erdgas:Bei der Substitution von Erdgas werden im wesentlichen Methan-Emissionen vermieden, die beider Förderung und dem Transport von Erdgas entstehen.

4.) Minimale SO2–EmissionenSchwefeldioxid (SO2) ist ein Schadgas, das beim Verbrennen von schwefelhaltigen Materialien(Dieselkraftstoff, Kohle, Biomasse) entsteht und sowohl lungenschädigend wirkt als auch einwichtiger Bestandteil des sauren Regens ist. Die SO2-Emissionen sind bei der Verbrennung vonBiomasse in der Regel minimal, da der Schwefelgehalt der Biomasse sehr viel geringer ist als imFall von Kohle oder Mineralöl. Die Errichtung kostspieliger Rauchgasentschwefelungsanlagen kannzumindest bei der Holzverbrennung entfallen. Allerdings sind bei Anlagen zur Strohverbrennung>100 kWth wegen der Emission von Partikeln entsprechende Rauchgasreinigungsanlagen erforderlich.

Beim Einsatz von Rapsöl als Dieselkraftstoff fällt der positive Effekt ins Gewicht, dass Pflanzenöle(fast) schwefelfrei sind, und sich somit der Schwefelgehalt der insgesamt eingesetzten Kraftstoffeverringert.

5.) Biologische VerträglichkeitBei der Verbrennung von Biomasse entstehen gasförmige und feste Produkte. In den festen „Aschen“bleiben die mineralischen Bestandteile der pflanzlichen Grundsubstanz zurück. Somit ist Asche ausBiomasse grundsätzlich als Düngemittel geeignet. Dies gilt ebenso für Rückstände aus Biogasanlagen.Im Fall von Rapsöl und Rapsölmethylester besteht ein entscheidender Vorteil in der leichten bio-logischen Abbaubarkeit. Biogene Kraftstoffe sollten daher vorrangig überall dort eingesetzt werden,wo eine Kontamination von Boden oder Wasser besonders unerwünscht ist, z. B. im Wald, inWassereinzugsgebieten, auf Seen und Flüssen und generell in der Landwirtschaft.Ein Tropfen Mineralöl verseucht 1.000 l Grundwasser.

3.2.2 Ökologische Nachteile biogener Energieträger

Bei der landwirtschaftlichen aber auch bei der forstwirtschaftlichen Produktion von Biomasse tretenbestimmte Umweltauswirkungen auf. Sowohl das Auftreten als auch die Intensität solcher Auswirkungenhängen von der jeweiligen Pflanzenart, deren Produktionsmethoden und anderen Parametern ab. In derRegel sind die nachfolgend geschilderten Auswirkungen nicht spezifisch für den Energiepflanzenanbau,sondern betreffen jegliche landwirtschaftliche Nutzung.

Zu den insgesamt wichtigsten möglichen Umweltauswirkungen gehören:

1.) Inanspruchnahme von FlächenDie Flächeninanspruchnahme bei nachwachsenden Rohstoffen wird kontrovers diskutiert. Die Pro-duktion von Energiepflanzen konkurriert mit der Lebens- und Futtermittelerzeugung. Von einerFlächeninanspruchnahme kann man aber nur sprechen, wenn durch den Energiepflanzenanbauandere Ansprüche zurückgedrängt würden, was derzeit jedoch nicht der Fall ist.

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2.) Verringerung der ArtenvielfaltAus ökologischer Sicht wird dem Rückgang der Anzahl und Verbreitung der Pflanzenarten großeAufmerksamkeit gewidmet. Großflächige, nutzungsintensive Landbewirtschaftung bewirkt eindeutigeinen Artenrückgang bei Pflanzen. Kurzumtriebsplantagen beispielsweise können aber eine durch-aus nennenswerte Begleitflora aufweisen, da sich gerade bei Flächen der Dauerbrache tendenziellartenreichere Pflanzengesellschaften entwickeln als auf landwirtschaftlich genutzten Böden.

3.) Belastung von Grundwasser mit NitratNitrat gelangt praktisch ausschließlich durch die Verwendung mineralischer Stickstoffdüngemittel,Wirtschaftsdünger (Gülle) sowie über atmosphärische Stickstoffeinträge ins Grundwasser. DieGefahr einer Nitratverlagerung in das Grundwasser sinkt umso mehr, je weniger Stickstoffdünge-mittel zur Produktion nachwachsender Energieträger eingesetzt werden.

4.) Belastung von GewässernDurch die Pflanzennährstoffe Nitrat und Phosphat kommt es nicht selten zu einer Eutrophierungder Oberflächengewässer, liegt doch der Anteil der Landwirtschaft an Nitrateinträgen bei 40-50 %und an Phosphateinträgen bei 25 %. Ursache ist auch hier die Verwendung von stickstoff- bzw.phosphorhaltigen Düngemitteln.

5.) Beitrag zum stratosphärischen OzonabbauVon den hierfür in Frage kommenden Substanzen spielt lediglich das Lachgas eine Rolle. Wie schonerwähnt ist jedoch die gesamte Klimabilanz nachwachsender Energieträger, nicht nur durch derenCO2–Neutralität positiv gegenüber fossilen Energien.

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4.Aufbereitung,Lagerung undTransport

4. Aufbereitung, Lagerung und Transport

4.1 Feste Biomasse: Nachernte- und Aufbereitungsverfahren

Der Einsatz der verschiedenen Aufbereitungsverfahren ist von unterschiedlichen äußeren Faktorenabhängig. Bevor jedoch darauf eingegangen wird, sollen zunächst die grundsätzlichen Aufbereitungs-verfahren und deren Anwendungen genauer definiert werden.

Die Größeneinteilung der Ausgangsstoffe für die energetische Verwertung richtet sich nach denPflanzenarten und den angewandten Ernteverfahren. So unterscheidet man hier z. B. bei der HolzernteStück- (Scheitholz) und Schüttgüter (Hackschnitzel) oder aber bei der Getreideernte Getreidepflanzen,Stroh und Strohhäcksel.

Die Trocknung von erntefrischer Biomasse mit einem hohen Wassergehalt ist notwendig, um eine aus-reichende Lagerstabilität des Erntegutes zu erhalten und die Qualitätsvorgaben der Verbrennungsanlagenzu erfüllen. In Abhängigkeit vom erforderlichen Wasserentzug und des Verderbrisikos kann die Trocknungmit Hilfe natürlicher oder technischer Verfahren erfolgen.

Das Pressen oder Verdichten von Biomasse dient der Erhöhung der Energiekonzentration, der Senkungdes Transportvolumens und des Lagerraumbedarfs sowie der Verbesserung des Handlings. Dabei mussdie Verdichtungsart den vorhandenen Lagermöglichkeiten, den Transportmitteln und der vorgesehenenVerwendung angepasst sein. So kann durch Verdichtung ein Schüttgut in ein Stückgut umgewandeltwerden.

Die Lagerung biogener Energieträger ist notwendig, um saisonale Schwankungen zwischen Brennstoff-angebot und -nachfrage auszugleichen und dadurch den ganzjährigen Betrieb von Verbrennungsanlagenmit biogenen Brennstoffen sicherzustellen. Da der Lagerraumbedarf bei biogenen Energieträgern wegender geringeren Energiekonzentration im Vergleich zu fossilen Brennstoffen entsprechend größer ist,werden die biogenen Brennstoffe in den meisten Fällen dezentral bei den Erzeugern eingelagert.Es gibt jedoch auch die Möglichkeit eines zentralen Zwischenlagers für alle Erzeuger. Die Organisationder Lagerhaltung hängt von den vorhandenen Lagerkapazitäten, den Entfernungen zwischen demErzeuger und dem Verbraucher und von der vorhandenen Transporttechnik ab. Entsprechend denEigenschaften der zu lagernden Biomasse werden mehrere Lagerarten unterschieden, wie z. B. Flachsilo,Bunkersilo, Ballenlager usw.

Der Transport der Biomasse ist zwischen und innerhalb der verschiedenen Aufbereitungsverfahren not-wendig. Die Organisation des Transportes und die angewandte Transporttechnik hängen von mehrerenFaktoren ab. Wesentlich bestimmt wird die einzusetzende Transporttechnik durch die Stückigkeit desTransportgutes und die örtlichen Gegebenheiten, wie z. B. die Entfernung zwischen Feld und Lager. Der Transport kann mit Schleppern oder mit Lastkraftwagen erfolgen. Stückgüter, wie z. B. Strohballen,werden vorwiegend mit LKW oder schleppergezogenen Plattenwagen transportiert, Schüttgüter hin-gegen in Containern oder hochwandigen Ladewagen.

Alle oben genannten Aufbereitungsverfahren stehen miteinander in unmittelbarem Zusammenhang.Aus diesem Grund muss die Anwendung der einzelnen Verfahren genau aufeinander abgestimmt sein.

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© 4. Aufbereitung, Lagerung und Transport


4.1.1 Größeneinteilung

Abhängig von der Erntetechnologie sind Biomassearten in verschiedenen Formen und Größen verfügbar.Nach der Ernte wird Biomasse in zwei Hauptgruppen unterschieden, in Stückgüter und in Schüttgüter.

Die Umwandlung von Stückgütern in Schüttgüter und umgekehrt ist mit verschiedenen Aufbereitungs-technologien möglich.

Beispielsweise dienen die Hackmaschinen dazu, Holz als Stückgut in bedarfsgerechtes Schüttgut, inHolzhackschnitzel, zu verarbeiten. Hauptsächlich werden sie direkt vor Ort zur Zerkleinerung vonWaldholz eingesetzt. Auch sperriges Material wie Buschwerk lässt sich so energetisch nutzbar machen.Hackschnitzel haben den Vorteil, dass sie der Feuerung automatisch und bedarfsgerecht zuführbar sind.Zudem trocknet zu Hackschnitzeln verarbeitetes Holz weitaus schneller als stückiges Frischholz.


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Folie

4.2


Folie 4.2

Aufbau und Funktionsprinzip der drei grundsätzlichen Hackertypen

Aufb

au u

nd F

unkt

ions

prin

zip

der d

rei

grun

dsät

zlic

hen

Hack

erty

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Quelle: CMA, 1997, aus Rainer Marutzky, Klaus Seeger:„Energie aus Holz und anderer Biomasse“, 1999, DRW-Verlag

Kamin

Einzug

Hackschnecke

Windflügel(Förderschaufel)

Antriebswellezum Traktor

Schneckenhacker

Kamin(Hackschnitzel-auswurf)

Einzug

Trommel

Hackmesser


Trommelhacker

Kamin(Hackschnitzel-auswurf)

Hackmesser

Feste Einzugsrolle

Bewegliche Druckrolle

Einzug

GegenscheideMesserscheibeHackmesser


Windflügel

Scheibenhacker


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4.1


Folie 4.1

Größeneinteilung

Stückgüter Schüttgüter

Stückholz Strohballen HäckselgutHolzhack-schnitzel

Holzstaub/-mehl Stroh

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4.1.2 Trocknungsverfahren und -technologien

Die Trocknung von Biomasse mit hohem Feuchtigkeitsgehalt, wie Holzhackschnitzel oder Miscanthus, istfür die Lagerstabilität und die Qualitätsanforderungen bei der Verbrennung notwendig. Die Trocknungkann abhängig vom Wassergehalt und Verderbrisiko mit natürlichen oder technischen Verfahren erfolgen.

4.1.3 Verdichtungsverfahren

Im Allgemeinen kann bei der Verdichtung von Biomasse zwischen holziger und halmgutartiger Biomasseunterschieden werden. Die Technologien beider Gruppen unterscheiden sich nur teilweise voneinander.

Grundprinzip der Stückholzfeuerungen


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4.3


Folie 4.3

Troc

knun

gsve

rfah

ren

Quelle: Rainer Marutzky, Klaus Seeger „Energie aus Holz und anderer Biomasse“, 1999, DRW-Verlag

Trocknungsverfahren

Stück- oder Schüttgüter

Kaltlufttrocknung Warmlufttrocknungunter Dach

(grobschüttige Materialienmit hoher Luftdurchlässigkeit)

im Freien(Stückgüter)

natürlich technisch(Belüftungstrocknung)

vertikale Luftzufuhr(Flachrostanlagen)

Schüttgüter

horizontale Luftzufuhr(Heuturm)

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Trocknungsverfahren:

Die natürliche Trocknung im Freien ist im Prinzip für alle Stückgüter, wie Ballen oderStückholz, verwendbar.

Die natürliche Trocknung unter Dach ist mit guter Belüftung sowohl für Stückgüter als auch grobe Schüttgüter, wie grobe Holzhackschnitzel anwendbar.

Die technische Flachrosttrocknung mit Belüftung durch Umgebungsluft oder leichterLuftanwärmung kann für Stückholz sowie für alle Schüttgüter genutzt werden, die schlecht zu belüften sind.

Die technische Trocknung im Heuturm ist nur möglich für Schüttgüter wie Getreide,Schnitzel oder Häcksel.

Verdichtung von holzartiger BiomasseEnergetisch verwertbare Holzreste aus Produktionsprozessen wie Sägen, Hobeln, Fräsen fallen in allerRegel ganzjährig an, während sich die energetische Nutzung größtenteils auf die Heizperiode konzen-triert. Daraus ergibt sich, dass entweder größere Lagerkapazitäten geschaffen oder die anfallendenHolzreste auf ein minimales Lagervolumen gebracht werden müssen.Das Verdichten von Schüttgütern, Holzhackschnitzeln und Holzstaub/-mehl kann durch Brikettierungoder Pelletierung erreicht werden. Gegenwärtig geschieht die Pelletierung und Brikettierung desMaterials mit stationären Anlagen.

BrikettierungHolzspäne haben von Natur aus ein niedriges spezifisches Gewicht (100 bis 250 kg/m3) und machen füreine lose Lagerung die Schaffung entsprechend großer und teurer Bunkervolumen notwendig. Schonseit Jahrzehnten werden deshalb Brikettieranlagen zur gezielten Komprimierung von Holzstäuben undSpänen eingesetzt.

Mechanische und hydraulische Brikettpressen erreichen eine auf das Volumen bezogene Verdichtung imVerhältnis 4:1 bis 5:1. Während die Brikettierung zunächst lediglich für den innerbetrieblichen Ausgleichzwischen Anfall- und Bedarfssituation eingesetzt wurde, hat sich insbesondere in den Ländern, in denenHeizöl relativ teuer ist (Skandinavien, Österreich, Schweiz, Italien) das Holzbrikett zum Marktproduktentwickelt.

PelletierungDie gleichen Überlegungen, die zur Holzspänebrikettierung geführt haben, liegen auch der Pelletierung zu-grunde, d. h. Volumenverminderung und einfachere, staubfreie Handhabung des feinstückigen Brennstoffs.


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Folie

4.4


Folie 4.4

Verdichtungsverfahren

Verd

icht

ungs

verf

ahre

n

Verdichtungverfahren

holzartige Biomasse Halmgüter

Stroh HäckselgutHolzstaub/-mehl

Ballenpressung

Pelletierung(oder Brikett-herstellung)

Brikettierung

Rundballen

Hochdruck-ballen

Quaderballen

Kompakt-rollen

Holzhack-schnitzel

PelletierungBrikettierung

PelletierungBrikettierung

Vorteile der Verdichtung sind:

Erhöhung der Energiedichte

des Brennstoffes

Reduzierung des

Lagerraumbedarfs

Reduzierung des Transportumfangesder Brennstoffe

Anpassung an die Bedingungen derVerbrennungsanlagen

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Vorteile der Pelletierung sind: hohe Energiedichteideale Dosierbarkeithandliche Verpackung

riesel- und blasfähigminimaler Ascheanfall

Verdichtung von HalmgüternHalmgüter sind nach dem Ernten Schüttgut. Zu den Halmgütern zählen Getreideganzpflanzen, Getreide,Stroh oder Häcksel. Es gibt verschiedene konventionelle und neue Technologien für die Verdichtung vonGetreideganzpflanzen und Stroh.

Das Pressen ist das Hauptaufbereitungsverfahren für Stroh, Getreideganzpflanzen, Hanf und Miscanthus.Im Allgemeinen werden die konventionellen Technologien für das Strohpressen auch für Getreideganz-pflanzen sowie für Miscanthus genutzt.

Die konventionellen Technologien sind Hochdruckpresse, Quaderpresse und Großballenpresse. Sie werdenAufsammelpressen genannt. Eine andere, neu entwickelte Aufsammelpresse ist die Kompaktrollenpresse.Der Vorteil dieser Presse ist die hohe Verdichtung der Halme. Die Rollen haben gewöhnlich einen Durch-messer von 0,35 m, und die Länge kann beliebig eingestellt werden. Die Pressdichte der Kompaktrollen-pressen für Stroh ist fast dreimal höher als in konventionellen Aufsammelpressen. Die Strohpressdichteder Quader- und Großballenpresse beträgt ungefähr 120 kg/m3 und der Kompaktrollenpresse ungefähr350 kg/m3.

Die Verdichtung des Häcksels von Getreideganzpflanzen, Stroh, Hanf oder Miscanthus wird wie bei Holzdurch Pelletierung oder Brikettierung erreicht. Beide Technologien werden derzeit praktisch umgesetzt,sind jedoch sehr energieintensiv.

4.1.4 Lagerung

Die Lagerung der Biomasse ist notwendig, um die Unterschiede im Angebot an Biobrennstoffen zwischenSommer und Winter auszugleichen und eine Brennstoffbelieferung über das ganze Jahr zu garantieren.Die Lagerung ist deshalb der Puffer zwischen der Brennstoffproduktion und der Brennstoffbereitstellungfür die Energieproduktion.

Die Konditionierung der Biobrennstoffe hat den größten Einfluss auf die Kosten der Lagerung. Deshalbbestimmen die Aufbereitungstechnologien hauptsächlich die Bedingungen und die Kosten der Lagerung.


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4.5


Folie 4.5

Wirkungsweise der Kompaktrollenpresse

Wir

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Trennvorrichtung

Kompaktrolle Halmgutschwad

Presswalzen

Netzband oderBindegarn

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Lagerung kann im Freien oder unter Dach geschehen. Üblicherweise ist die Lagerung im Freien mit wenigerKosten verbunden, aber auch mit mehr Verlusten.

Lagerung im FreienLagerung im Freien geschieht im Ballenlager, Flachlager oder im Silo. Holz wird im Freien im Flachlagerin Form von Holzpoltern gelagert. Das Ballenlager wird durch die Form und Größe der Ballen bestimmt.Ballenlager im Freien sind nur für Stroh geeignet, da dort die Getreideverluste der Getreideganzpflanzenzu groß sind. Um die Qualität der gelagerten Güter zu erhalten, ist eine Überdachung mit einer Planevorteilhaft.

Die Lagerung in Silos ist nur für Schüttgüter möglich. Im Flachlager können Stück- und Schüttgüterlagern.

Lagerraumbedarf verschiedener Strohpresslinge

RundballenDurchmesser: 1,20 mBallendichte : 120 kg/m3

Lagerhöhe : 2,25 m = 100 %

Geschüttete CompactrollenDurchmesser: 0,35 m x 0,35 mBallendichte : 350 kg/m3

Lagerhöhe : 0,90 m = 40 %

Gespaltete CompactrollenDurchmesser: 0,35 m x 1,60 mBallendichte : 350 kg/m3


Hochdruckballen0,46 m x 0,36 m x 0,80 mBallendichte : 120 kg/m3


Kubische Großballen1,20 m x 0,60 m x 2,40 mBallendichte : 150 kg/m3


(Strohgewicht 2,3 t,Wassergehalt = 10 %,Grundfläche 4,8 x 2,4 m)


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4.6


Folie 4.6

Lagermethoden

Lage

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Lagerung

im Freien unter Dach

Flachlager SiloBallenlager

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Lagerung unter DachDie Lagerung unter Dach ist, verglichen mit der Lagerung im Freien, technisch vorteilhafter. Aus ökonomischer Sicht ist die Lagerung unter Dach häufig nur wirtschaftlich, wenn ungenutzte Räume vorhanden sind.

Die Lagerung von Energiepflanzen unterscheidet sich nicht wesentlich von der Lagerung von Nahrungs-oder Futtermittelpflanzen. Für die energetische Nutzung ist die Lagerung in der Nähe der Verbrennungs-anlage sinnvoll. Ein Neubau von Lagerräumen ist oft ratsam, da die Vorteile der Lagerung nahe derVerbrennungsanlage durch die direkte Belieferung mit Brennstoff meist größer sind als die Nachteileder Baukosten.

Lagerungsbedingungen und Gefahren für die verschiedenen Güter

Art des Brennstoffes/ Lagerfähigkeitsgrenze Lagerbedingungen Gefahren, Hinweise(W=Wassergehalt)Holz massiv, frisch, nicht begrenzt lagerfähig im Freien Käfer- undentrindet, 50-55 % W PilzbefallHolz massiv, zerkleinert trocknet am Lager ab im Freien Pilzbefallund entrindet, frisches Holz 50-55 % WHolz gehackt, Grobhack- lagerfähig in großen im Freien Schimmelpilz- undgut- ca. 10 cm Hacklänge, Haufen, besser in Erwärmungsgefahrohne Feinanteil, < 45 % W abgedeckten Hallen bei > 25 % WHolzhackgut fein mit lagerfähig in Halle Schimmelpilzbefallgrößerem Feinanteil, Heizwertverlust,< 25 % W Erhitzungsgefahr,

StopproblemeRinde < 50 % W bedingt lagerfähig im Freien oder in Halle Heizwertverlust,

Strukturverlust, Erwärmung, Sicker-saftbildung bei Lagerung im Freien

Stroh lagerfähig im Freien nur mit Ab- Schimmelpilzbefall,< 15 % W deckung oder in Halle StaubGanzpflanzen lagerfähig im Freien mit Ab- Schimmelpilzbefall,< 12 % W deckung oder in Halle Fäulnis, Erhitzung

und Mäusefraß, Staub

Landschaftspflege lagerfähig im Freien mit Ab- Schimmelpilzbefall, < 14 % W deckung oder in Halle Fäulnis, StaubgefahrMüllereinebenprodukte lagerfähig in Halle oder geschlos- Staubgefahri.d.R. < 10 % W senen Containern

4.1.5 Transporttechnologien

Die technischen Einrichtungen für betriebliches Handling und Transport sind in landwirtschaftlichenBetrieben gewöhnlich vorhanden. Deshalb sind Investitionen in Transporttechnologien im Allgemeinennicht notwendig.

ENERGIEAUS BIOMASSE



Die erforderlichen Bedingungen für die Transporttechnologie sind von der Energiedichte des Brennstoffesabhängig. Ein großes Transportvolumen aufgrund der niedrigen Brennstoffdichte ist von Nachteil, weildie Kosten für den Transport sehr hoch sind. Deshalb ist die Verbesserung der Transport- und Handling-logistik, verbunden mit den Lagerungs- und Verbrennungstechnologien, notwendig.

Transport von SchüttgüternProdukte wie Sägeabfälle, Häcksel, Hackschnitzel, Briketts und Pellets werden in geschlossenen Hängernund Containern transportiert. Die Beladung der Hänger erfolgt direkt beim Häckseln oder per Traktormit einem Frontlader oder Radlader. Bei größeren Entfernungen ist die Verwendung großer Lkw mitGroßraumcontainern mit einem Fassungsvermögen von 80-100 Schüttraummeter (SRM) vorteilhaft.Der Bahntransport ist für schüttfähige Biobrennstoffe bisher nicht üblich.

Transport von StückgüternStückgüter sind Stückholz und Ballen. Für den Transport von Holz über kurze Entfernungen, z. B. vonder Waldstraße zum Landwirtschaftsbetrieb oder zu einem näheren Holzverarbeitungsbetrieb kann einTraktor mit einem Hänger mit Ladevorrichtung benutzt werden. Der Transport über längere Entfernungenerfolgt durch einen Lkw mit Kran oder mit der Bahn. Voll beladene Lkw können Brennstoffe über Ent-fernungen zwischen 100 und 200 km für ungefähr 0,05 bis 0,06 Euro pro km transportieren.

Der Transport von Quadern und Rundballen erfolgt gewöhnlich mit landwirtschaftlichen Hängern, meistmit einer größeren Ladefläche, oder mit Lkw. Für die Be- und Entladung der Ballen kann ein Frontladermit Ballengreifer oder Ballengabel benutzt werden. Im Vergleich zu Rundballen spart die Verwendungvon Quaderballen bis zu 40 Prozent der Transportkapazitäten und somit Kosten ein, bei Kompaktrollensind es sogar bis zu 68 Prozent.

4.1.6 Zusammenhänge zwischen allen Verfahren

Die Nachernte- und Aufbereitungsverfahren sind stark miteinander verbunden. Deshalb ist es notwendig,alle Möglichkeiten innerhalb der Verfahrenskette zu betrachten.


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Folie 4.7

Verfahrensschritte der Ernte, Bereitstellung und Brennstoffherstellung aus Biomasse

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Brennstoff-herstellung

- Zerkleinern- Häckseln

- Mahlen

- Brikettieren- Pelletieren

- Lagern- Trocknen- Konservieren

Feld-/Forstverfahren

Ernte- und Aufbereitung Energie-gewinnung

Nutzungs-spezifischeBrennstoff-herstellung

Pflanzen-bestand

Bestands-führung

Unterdachverfahren

Fest-brennstoff

Ernte- Mähdreschen- Schwadmähen- Häckseln- Fällen

Bereitstellung- Aufnehmen- Pressen- Räumen- Transportieren- Zwischenlagern- Trocknen

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4.1.7 Erfordernisse und Möglichkeiten der Normung

Die Normung der Biobrennstoffe ist zukünftig von Nutzen, da sie zum einen die Zusammenarbeit zwischenHersteller und Verbraucher vereinfachen und zum anderen größere Märkte eröffnen würde. Ein weitererGrund ist, dass die Verfahrenstechniken und Verbrennungsanlagen nach diesen Regelungen standardisiertwerden könnten.

Vorteile der Normung sind:· mögliche Standardisierung und weitere Optimierung der Ernte- und Aufbereitungstechnologien,

die mit einer Kostenreduzierung verbunden sind,· leichtere Versorgung des Brennstoffmarktes mit genormten Biobrennstoffen,· mögliche Standardisierung und Optimierung der gesamten Verbrennungstechnologie für die

Energieproduktion entsprechend den Brennstoffbedingungen.

Aber die Normung ist auch mit einigen Nachteilen verbunden:· höhere Kosten für die Produktion genormter Brennstoffe, weil gegenwärtig keine spezifischen

Technologien vorhanden sind,· sehr hohe Investitionen in neue Techniken,· kostenintensives Kontrollsystem für die Normung der Biobrennstoffe,· geringe Brennstoffflexibilität der standardisierten Verbrennungsanlagen,· mögliche Behinderung der technologischen Entwicklung, wenn Normen zu früh gesetzt werden.

Bisher besitzen unter den biogenen Festbrennstoffen nur Pellets eine Norm. Holzpellets unterliegen derDIN 51731 bzw. dem österreichischem Äquivalent, der ÖNORM M 7135. So kann zum einen garantiertwerden, dass der Brennstoff keine gesundheitlichen Verunreinigungen wie chemische Bindemittel sowieLeime, Lacke und Kunststoffe von Althölzern enthält, zum anderen gewährleistet die Normung einenoptimalen und fehlerfreien Betrieb der Anlage.Weitere Normen für Biobrennstoffe sind derzeit in Vorbereitung.

4.2 Flüssige Bioenergieträger

Die bedeutendste Kulturpflanze zur Ölgewinnung in Deutschland ist die Rapspflanze. Aus ihr lassen sichRapsöl bzw. nach chemischer Umesterung Rapsölmethylester (RME) gewinnen.Aus zucker-, stärke- oder zellulosehaltigen Biomassen können mittels biotechnologischer Fermentations-verfahren Ethanol und Methanol gewonnen werden. Von den Pflanzen, die als Grundstoff für eineAlkoholgewinnung einsetzbar sind, ist unter den Anbaubedingungen in Deutschland die Zuckerrübeder wichtigste Zuckerlieferant, Kartoffeln und Winterweizen stellen wichtige Rohstoffträger für Stärkedar. Andere nutzbare Kulturpflanzen sind z. B. Zuckerhirse, Topinambur und Wintergerste.

4.2.1 Rapsöl und RME

Das Rapskorn enthält ca. 40-45 % Rapsöl. Bei der Ernte der reifen und abgetrockneten Rapspflanzewird das Rapskorn vom Stroh getrennt. Als Grundstoff für die Ölgewinnung dient ausschließlich dasRapskorn. Das darin enthaltene Rapsöl kann entweder in Kleinanlagen ausschließlich durch Pressungoder in großen Ölmühlen durch Pressung und/oder Extraktion gewonnen werden.

RME wird durch Veränderung des molekularen Aufbaus von Rapsöl gewonnen. Der entsprechendechemische Prozess wird als Umesterung bezeichnet.

ENERGIEAUS BIOMASSE



Kleintechnische Gewinnung von Rapsöl

Die kleintechnische Gewinnung von Rapsöl kann in Anlagen mit einer Verarbeitungskapazität von etwa0,5 bis 5 t Ölsaat pro Tag realisiert werden, beispielsweise auf einem Hof oder einer Genossenschaft.Bei Durchsätzen dieser Größenordnung ist eine Extraktionsanlage aus Kostengründen nicht realisierbar,so dass sich die Ölgewinnung auf die Pressung der Saat beschränkt.

RapsölgewinnungDie Rapssaat muss gründlich getrocknet und gereinigt sein, um hohe Ölqualitäten zu erzielen und diePresswerkzeuge zu schonen. Die Ölgewinnung erfolgt ausschließlich durch eine mechanische Pressung,wobei der Saat etwa 75 bis 88 % des Ölgehalts entzogen werden.

Das einfachste Verfahren zur Reinigung des Rohöls, das nach der Pressung noch Feststoffanteile aufweist,ist die Sedimentation. Zur Sicherheit ist es sinnvoll, das derart vorgereinigte Öl zu filtrieren. Eine Reinigungmit Zentrifugen ist möglich, jedoch für dieses Verfahren zu aufwendig.

Der verbleibende Rapskuchen ist nach Abkühlung für einige Wochen lagerfähig. Mit einem Restfettgehaltvon 7 bis 20 % wird er derzeit im Regelfall als Futtermittel eingesetzt. Alternativ ist aber auch die Nutzungals Festbrennstoff oder als Düngemittel sowie eine stoffliche Verwertung möglich.

Großtechnische Gewinnung von Rapsöl und RME

In der bestehenden industriellen Ölsaatenverarbeitung werden durchschnittlich etwa 1.000 bis 3.000 tÖlsaat pro Tag verarbeitet. Die Produktion des Energieträgers Pflanzenöl unterscheidet sich nichtwesentlich von den bestehenden Verarbeitungstechniken für den Nahrungsmittelmarkt, es bestehenlediglich veränderte Anforderungen an die Qualität der Öle.

Der Transport der in Deutschland produzierten Rapssaat zu den Ölmühlen erfolgt gegenwärtig zu einemgroßen Teil mit Binnenschiffen, da die meisten Ölmühlen an den großen Wasserstraßen liegen.Daneben werden aber auch Bahn und Lkw eingesetzt.

Quelle: Martin Kaltschmitt, Guido A. Reinhardt (Hrsg.): „Nachwachsende Energieträger – Grundlagen,Verfahren, ökologische Bilanzierung“, 1997, Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH


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Folie 4.8

Gewinnung von Öl, Schrot, Presskuchen und Stroh aus der Rapspflanze

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Pressungin Kleinanlagen

TrocknungLagerung

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Rapssaat

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Pressung/Extraktionin Großanlagen

• Rapsöl• Rapskuchen• (Rapsextraktions- schrot)

ENERGIEAUS BIOMASSE



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RapsölgewinnungNach der Anlieferung in der Ölmühle wird die Rapssaat zerkleinert und anschließend konditioniert,d. h. Feuchtigkeitsgehalt und Temperatur werden eingestellt. Die Pressung erfolgt in kontinuierlicharbeitenden Schneckenpressen. Kleine Saatteilchen im Öl werden in einer Filteranlage entfernt. Nebendem Pressöl fällt auch bei der großtechnischen Gewinnung Rapskuchen mit einem Restölgehalt von15 bis 20 % an.

Bei der anschließenden Extraktion wird das restliche Öl durch das Lösungsmittel Hexan aus dem Raps-kuchen herausgelöst. Dazu wird der Rapskuchen auf Flockierwalzen zu kleinen, festen Blättchen aus-gewalzt. Diese werden dem Lösungsmittel in einem geschlossenen Extraktionsraum ausgesetzt.

Als Produkte der Extraktion entstehen zwei Fraktionen: das mit Öl angereicherte Lösungsmittel, diesogenannte Miscella (20 bis 30 % Ölgehalt), und das mit Lösemittel durchsetzte, weitgehend ölfreieExtraktionsschrot. Aus beiden Produkten wird das Hexan abgetrennt und dem Prozess zurückgeführt.Dabei verbleibt ein geringer Rest Hexan sowohl im Öl, als auch im Schrot. Danach werden Press- undExtraktionsöl zusammengeführt und weiter aufbereitet.

Verfahrensschritte bei der Gewinnung von Rapsöl:Das hier dargestellte Schälen der Saat ist gegenwärtig nicht üblich, wird aber zur Verringerung desEnergiebedarfs vorgeschlagen

ÖlraffinationDa das gewonnene Rapsöl noch nicht motorentauglich ist, muss es weiter aufbereitet werden. Dies kanndurch eine chemische oder physikalische Raffination realisiert werden. Beide Verfahren bestehen ausverschiedenen Schritten, für die meist mehrere Varianten existieren. Im folgenden werden deshalb nurdie klassischen Raffinationsschemata kurz skizziert.


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4.9


Folie 4.9

Verfahrensschritte bei der Gewinnung von Rapsöl

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Quelle: Martin Kaltschmitt, Guido A. Reinhardt (Hrsg.): „Nachwachsende Energieträger – Grundlagen,Verfahren, ökologische Bilanzierung“, 1997, Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH

Extraktionsschrot

Konditionierung

Vorpressung

Presskuchen

Extraktion

Pressrohöl

Filtern

Saat

Reinigung

Saatschälung

Zerkleinerung/Riffelung

Entschleimen

Entschleimtes Rapsöl

Kühlung

Schrot

Raffination/Umesterung

Trocknung Extraktionsrohöl

Miscella (Öl/Hexan) Trocknen

Hexanabtrennung Miscelladestillation

Pressrohöl

Verunreinigungen und Abfall

Schalen und Schrotbeimischung

Schleimstoffe, Phosphatide

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Quelle: Martin Kaltschmitt, Guido A. Reinhardt

(Hrsg.): „Nachwachsende Energieträger – Grund-

lagen, Verfahren, ökologische Bilanzierung“, 1997,

Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH

Chemische Raffination

Entschleimung: Schleimstoffe, z. B. Phosphor-lipide, setzen die Haltbarkeit des Öls herab undfördern die Fettspaltung. Durch Zusatz vonWasser und Säure (vornehmlich Phosphorsäure)bildet sich ein ölunlöslicher Schlamm, derabgetrennt werden kann.

Entsäuerung (Neutralisation): Rohöl enthält 1bis 3 % freie Fettsäuren, die in diesem Ver-fahrensschritt abgetrennt werden. Die freienFettsäuren werden dazu mit schwach alkalischenSubstanzen wie verdünnter Natronlauge neu-tralisiert. Ein Teil der dabei anfallenden Seifen-lösung wird zunächst durch Zentrifugierenoder Dekantieren vom Öl abgetrennt. Der ver-bleibende Rest wird mit Wasser ausgewaschen.

Entfärbung (Bleichung): Hier wird der größteTeil der Farbstoffe, Schleimstoffreste, Spuren-metalle und Oxidationsprodukte aus dem Ölentfernt. Dies erhöht die Haltbarkeit des Öls.Die Bleichung erfolgt überwiegend mitAdsorptionsmitteln (Bleicherde).

Dämpfung (Desodorierung): Bei der Dämpfungwerden dem Öl die geruchs- und geschmacks-intensiven Begleitstoffe entzogen. Dies wirdmit Hilfe einer Wasserdampfdestillation durch-geführt.

Physikalische Raffination

Bei der physikalischen Raffination erfolgt dieAbtrennung nicht durch die Neutralisation derFettsäuren, sondern durch Destillation.

Die beiden Verfahrensschritte Entsäuerung undDämpfung werden daher bei der physikalischenRaffination miteinander verbunden. Üblicher-weise werden Entschleimung und Bleichung zueinem Prozess gekoppelt.

Im Vergleich zur chemischen Raffination lassensich so einige Vorteile erzielen:

· ein verringerter Gebrauch anProzesschemikalien,

· geringere Raffinationsverluste,

· geringere Abwassermengen,

· direkte Abtrennung der freien Fettsäuren.

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Schleimstoffe(Phosphor-verbindungen)

Wasser,Phos-phorsäure

Entschleimung

Rohes Rapsöl

Seifenstock(freie Fettsäuren,Farbstoffe,Schwermetalle)

Natron-lauge

Entsäuerung/Neutralisation

VollraffiniertesRapsöl

Brüden(leichtflüchtigeOxidations-produkteTocopherole)

Wasser-dampf

Dämpfung/Desodorierung

TeilraffiniertesRapsöl

BeladeneBleicherde(Chlorophylle,Caroline)

aktivierte

Bleicherde

Entfärbung/Bleichung

Schleimstoffe(Phosphor-verbindungen)

Wasser,Phosphor-säure Entschleimung

Entfärben/Bleichen beladene

Bleicherde(Chlorophylle,Caroline)

aktivierteBleicherde

Rohes Rapsöl

Dämpfung/Desodorierung

destillativeEntsäuerung

Brüden, freieFettsäuren,Farbstoffe,Schwermetalle

Wasser-dampf

VollraffiniertesÖl

Umesterung zu Biodiesel

Bei der Umesterung werden die physikalischen Eigenschaften des Pflanzenöls an die Anforderungen derauf Dieselkraftstoff abgestimmten Motoren angepasst. Dazu wird das Rapsöl in Verbindungen gespalten,die herkömmlichem Dieselkraftstoff wesentlich näher kommen als Rapsöl.

Öl- und Fettsäuremoleküle haben stets den gleichen Aufbau. Es sind Fettsäure-Ester, die Verbindung desdreiwertigen Alkohols Glycerin mit Fettsäuren.

Beim Rapsöl ist das Glycerin mit jeweils drei langen Fettsäure-Ketten verbunden. Rapsöl und Methanolwerden in Gegenwart eines Katalysators (etwa 0,5 % Natriumhydroxid, wasserfrei) erwärmt. Dabei tauschenGlycerin und Methanol den Platz, und es entstehen drei einzelne Fettsäure-Methylester-Ketten undein freies Glycerin-Molekül. Daher ist für Biodiesel auch die Bezeichnung RME (= Raps-Methylesteroder Rapsöl-Methylester) gebräuchlich. In den Entwürfen zur DIN-Norm 51606 und zur europäischenCEN-Norm prEN 14214 wird nun die Bezeichnung FAME (=Fatty Acid Methyl Ester) verwendet. DasNebenprodukt Glycerin kann vielseitig verwendet werden, z. B. in der Pharma-Industrie, in der Kunst-stoff- und Lackindustrie und zur Feuchthaltung von Tabak.

Die besonderen Vorteile des Biodiesels sind:

1. Biodiesel ist der einzige alternative Kraftstoff, der in jedem dafür freigegebenen Dieselmotor genutztwerden kann. Er kann überall dort, wo auch Mineraldiesel gelagert wird, aufbewahrt werden.

2. Biodiesel kann pur oder auch in Mischungen mit Mineraldiesel benutzt werden.

3. Die Produktion und der Gebrauch von Biodiesel produziert etwa 80 % weniger CO2-Emissionen undnahezu 100 % weniger Schwefeldioxid. Weiterhin reduziert Biodiesel die Partikelemission und denKohlenmonoxid-Ausstoß.

4. Biodiesel enthält etwa 11 Vol% Sauerstoff und keinen Schwefel. Der Gebrauch von Biodiesel kann dasLeben eines Dieselmotors verlängern, weil er besser schmiert als Mineraldiesel, während Kraftstoff-verbrauch, Selbstzündung, Kraftentfaltung und das Drehmoment im Grunde unverändert bleiben.

5. Biodiesel ist sicher zu handhaben und zu transportieren, weil er biologisch abbaubar ist.

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4.2.2 Agraralkohol

Unter Agraralkohol versteht man sowohl Ethanol (C2H5OH) als auch Methanol (CH3OH).

EthanolKlassisches Ausgangsprodukt für die Erzeugung von Ethanol aus Biomasse ist Zucker. Bei der Vergärungvon Zucker entstehen unter Zusatz von Hefebakterien Alkohol und Kohlendioxid.

Ausgangsstoff für diesen Prozess sind zuckerhaltige Pflanzen wie Zuckerrübe und Zuckerrohr, aber auchjene Pflanzen, deren Inhaltsstoffe in Zucker umgewandelt werden können. Dazu gehören beispielsweisestärkehaltige Pflanzen wie Mais, Getreide und Kartoffeln. Die Umwandlung von Stärke in Zucker erfolgtdurch Erhitzen unter Zusatz von Enzymen.

MethanolMethanol aus Biomasse wird bisher nur im Labormaßstab erzeugt. Seine großtechnische Produktion ausBiomasse war bisher aus Kostengründen nicht lukrativ. Die Hauptquelle der Herstellung von Methanol istnach wie vor Erdgas. Methanol kann zukünftig als Kraftstoff für den mobilen Betrieb in Verbrennungs-motoren oder Brennstoffzellen dienen.

In der folgenden Abbildung sind theoretische Verfahrenswege zur Herstellung von Methanol aus bio-genen Ressourcen dargestellt, die bisher aus verfahrenstechnischen und wirtschaftlichen Gründennoch nicht in die Praxis umgesetzt werden konnten.


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4.10


Folie 4.10

Methanol aus Biomasse

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Gasreinigung

Reformierung

Gaskonditionierung

Methanolsynthese

Fermentation

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BIOGAS

Gasreinigung

Biomasse

Vergasung

SYNTHESEGAS

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Quelle: nach Dr. Andreas Bandi, www.erneuerbareenergie.at

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4.3 Biogas

In einer Biogasanlage werden organische Stoffe durch Mikroorganismen aufgeschlossen. Dieser vielstufigeProzess findet unter Luft- und Lichtabschluss statt und besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen: Aus derZersetzung hochmolekularer Verbindungen zu niedrigmolekularen Fettsäuren und Alkoholen sowie derMethanbildung.

Den ersten bereits sehr komplexen Teil des Gesamtprozesses bezeichnet man als „Saure Phase“ oderHydrolyse. Der zweite Teil des Faulvorgangs ist die „alkalische Phase“, die Methanbildung, bei der dieMethanbakterien die Fettsäuren und Alkohole in Biogas umwandeln. Für eine aktive Methanbildungist ein genaues Zusammenwirken der verschiedenen Bakteriengruppen notwendig.

Biogas ist ein Gasgemisch, welches zu etwa 2/3 aus Methan (CH4) und zu rund 1/3 aus Kohlendioxidbesteht. Es ist in seiner Qualität mit dem Erdgas vergleichbar. Biogas kann mit konditionierter Anlagen-technik genauso zur Wärme- und Stromerzeugung genutzt werden wie Erdgas. Der Heizwert liegtrund 30 Prozent unter dem von Erdgas bei etwa 22 MJ/m3. Das entspricht einer Energieausbeute vonca. 6 kWh/m3.

ENERGIEAUS BIOMASSE



ENERGIEAUS BIOMASSE

5.EnergetischeNutzung

5. Energetische Nutzung

Bei der Verbrennung von Biomasse handelt es sich um eine nahezu vollständige Oxidation des Brennstoffs,wobei thermische Energie erzeugt wird. Die freigesetzte Wärmeenergie kann entweder für Heizzweckeoder zur Stromerzeugung eingesetzt werden.

5.1 Erzeugung von Wärme aus fester Biomasse

Die Wärmegewinnung aus Holz hat historisch, kulturell und wirtschaftlich eine besondere Bedeutung.Techniken zur Verbrennung von Holz für Heizzwecke sind weitgehend ausgereift und erprobt.

Verfahren zur thermischen Nutzung anderer fester Biomassen dagegen sind zwar teilweise am Marktverfügbar, langjährige Betriebserfahrungen liegen jedoch nur selten vor.

Die Wahl des Feuerungssystems hängt neben der Anlagengröße davon ab, in welcher Form (z. B. Späne,Häcksel, Pellets, Ballen) die zu verbrennenden Biomassen vorliegen.


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5.1


Folie 5.1

Übersicht über die möglichen Anwendungen der energetischen Biomassenutzung

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Quelle: Fichtner in „Leitfaden Bioenergie“, 2000, FNR

Abnehmer

BetreiberelektrischerNetze

Industrie-betreiber

Kleinver-braucher

Anlagen-größe(thermisch)

Haushalt

Wärme + Strom (KWK) StromWärme

Endenergieart

10 kW 100 kW 10 MW1 MW 100 MW 1000 MW

Hausheizungen,Kachelöfen …

IndustrielleEnergieanlagen

Stromerzeugungs-anlagen

Energieanlagen fürKleinverbraucher

Energieanlagen fürNah- und Fernwärme

alleiniger Einsatzvon Biomasse

Biomasse und fossilerBrennstoff für Spitzenlast

Mitverbrennungvon Biomasse

ENERGIEAUS BIOMASSE

© 5. Energetische Nutzung


Die wesentlichen technischen Randbedingungen, die die Grenzen und Möglichkeiten der energetischen Nutzung fester Biobrennstoffe entscheidend bestimmen, umfassen:

die spezifischen Eigenschaften der einzusetzenden Biobrennstoffe,

die charakteristischen Merkmale in Bezug auf die Energieabnahme

sowie

den Stand der Technik zur Energiebereitstellung aus festen Biobrennstoffen.

5.1.1 Kleinanlagen zur Wärmegewinnung

Der Begriff „Kleinfeuerungsanlagen“ wird in Deutschland mit dem Geltungsbereich der 1. Bundes-Immissionsschutzverordnung (1. BImSchV) für Feuerungsanlagen für feste Brennstoffe verwendet.Danach sind als Kleinfeuerungsanlagen die Holzfeuerungen anzusehen, die eine Feuerungswärmeleistungzwischen 15 kW und 1 MW aufweisen. Der Begriff schließt den handbeschickten Kaminofen ebenso einwie eine vollautomatisch arbeitende Anlage an der oberen Grenze des Geltungsbereichs der 1. BImSchV.

In Deutschland gibt es derzeit etwa 45.000 Kleinfeuerungsanlagen für Holz im Leistungsbereich zwischen15 kW und 1 MW.

Die sogenannten Kleinstfeuerungsanlagen (Anlagenleistung unter 15 kW) unterliegen nicht der 1. BImSchV. Allerdings dürfen hier nur einige wenige Brennstoffe wie naturbelassenes stückiges Holz,einschließlich anhaftender Rinde, wie beispielsweise Scheitholz, Hackschnitzel sowie Reisig und Zapfenverbrannt werden. Die übrige Biomasse, z. B. Stroh, ist nicht zugelassen.

Die Kleinfeuerungsanlagen lassen sich grundsätzlich in Stückholzfeuerungen, Hackschnitzelfeuerungenund Pelletfeuerungen einteilen. Für sehr feinstückige Materialien wie z. B. Säge- und Hobelspäne gibt esals weitere Form die Einblasfeuerungen, die mit einer thermischen Leistung von 200 kW bis 50 MWangeboten werden (Beschreibung siehe Kapitel 5.1.2)

Bei den Kleinfeuerungen ist auch die Art der Verbrennungsführung wichtig. Öfen und Kessel für Stückholzund grobe Hackschnitzel lassen sich in der Regel drei Grundtypen zuordnen:

· Verbrennung mit oberem Abbrand· Verbrennung mit Durchbrand· Verbrennung mit unterem Abbrand.


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5.2


Folie 5.2

Vor- und Nachteile von modernen Stückholz- und Hackschnitzelfeuerungen

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VORTEILE NACHTEILE

Geringere Investitionskosten

Geringerer Lagerraumbedarffür den Brennstoff

Hoher Wirkungsgrad(bis 90 %)

Höherer Bedienungsaufwand

Pufferspeicher zur Vermeidung vonSchwachlastbetrieb

Stückholzfeuerungen

Bedienungsfreundlich undwartungsarm

Sehr hoher Wirkungsgrad(über 90 %)

AutomatischeWärmebereithaltung

Auch schwaches Restholzverwertbar

Höhere Investitionskosten

Höherer Lagerraumbedarffür den Brennstoff

Hackschnitzelfeuerungen

VORTEILE NACHTEILE

Bedienungsfreundlich undwartungsarm

Sehr hoher Wirkungsgrad(bis zu 95 %)

AutomatischeWärmebereithaltung

Geringes Lagervolumen

Höhere Investitionskosten

Pelletfeuerungen

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Bei Feuerungen mit oberem Abbrand und Durchbrand finden Entgasung und Ausbrand des Holzes ineiner gemeinsamen Brennkammer statt. Dieser Feuerraum übernimmt die Funktion des Vorrats- undVerbrennungsraums. Für die Verbrennung von Holz wird zudem ein Überschuss an Luft benötigt. Sie wirdbei Holzfeuerungen als Primär- oder Sekundärluft zugeführt. Der Brennstoff wird hier chargenweiseeingefüllt, daher verläuft der Verbrennungsvorgang relativ ungleichmäßig.

Bei Unterbrandfeuerungen rutscht der Brennstoff von oben in eine Entgasungszone. Neuere Entwick-lungen wie zum Beispiel die sogenannten Vergasungskessel trennen dabei die Entgasungs- und Ausbrand-zone. Meistens werden solche Feuerungen mit Hackschnitzeln betrieben, die über einen Füllschachtkontinuierlich zugeführt werden. Unterbrandfeuerungen (auch mit Scheitholz zu betreiben) zeichnensich daher durch eine gleichmäßige Verbrennung aus. Sie lassen sich besser regeln und einstellen als diechargenweise betriebenen Feuerungsanlagen. Die Luftzufuhr unterteilt sich auch hier in Primär- undSekundärluft.

Die traditionelle Form einer Heizanlage für Holz ist die Stückholzfeuerung. In diesem Bereich gibt esdaher auch das größte Angebot an unterschiedlichen Anlagentypen und Systemvariationen. Die nach-folgende Tabelle gibt eine Übersicht zu der Systematik von Holzfeuerungsanlagen im häuslichen Bereich.


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5.3


Folie 5.3

Grundprinzip der Stückholzfeuerungen

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Oberer AbbrandA

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Unterer AbbrandA

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Durchbrand

Quelle: Rainer Marutzky, Klaus Seeger: „Energie aus Holz und anderer Biomasse“, 1999, DRW-Verlag Grun

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P = PrimärluftS = SekundärluftA = Abgas

ENERGIEAUS BIOMASSE



Systematik der Bauarten für Holzfeuerungsanlagen im häuslichen Bereich:

Bauart Wärmeabgabe Beschreibung/BemerkungEinzelöfenHeizkamin Strahlung Hauptsächlich zur Wohnwertsteigerung, offene

(Konvektion) Kamine dürfen nur noch gelegentlich betrieben werden, teilweise mit Luft- und Wassererwärmung

Kaminofen Konvektion Freistehend, meist aus Gusseisen, geringe Wärmespeichermasse

Heizungsherd Wärmeleistung, Mehrzwecknutzung (Kochen, Backen, Heizen,Strahlung Brauchwasser), auch in Heizwasserkreislauf (Konvektion) integrierbar

Kachel- Strahlung Feuerraum und Züge gemauert, Kachelmasse oderGrundofen Putz als WärmespeicherungKachel- Konvektion und Heizeinsatz und Nachheizkasten ummauert,Warmluftofen Strahlung mit Raumluftleitkanälen, auch in

Heizwasserkreislauf integrierbarPelletofen Strahlung und Automatisch beschickter Einzelofen

KonvektionZentralheizkesselUnterbrandkessel Konvektion Anschluss an Heizwasserkreislauf, Brauchwasser-

erwärmung, Pufferspeicher empfehlenswertDurchbrandkessel Konvektion Anschluss an Heizwasserkreislauf, Brauchwasser-

erwärmung, Pufferspeicher empfehlenswert

Quelle: Rainer Marutzky, Klaus Seeger: „Energie aus Holz und anderer Biomasse“, 1999, DRW-Verlag

Nachfolgend werden einige ausgewählte Holzfeuerungssysteme vorgestellt. Die in den Abbildungen dar-gestellten Anlagen sind nur Beispiele. Anlagen mit abweichenden Konstruktionsmerkmalen können unterEinhaltung der genannten Grundanforderungen als ebenso geeignet angesehen werden.

Kachelofen-Grundofentyp

Der Grundofen stellt einen vor Ort gemauerten Speicherofen dar. Er liefert hauptsächlich Strahlungswärme.Bei richtigem Betrieb und bedarfsgerechter Dimensionierung ist diese alte Holzofenform empfehlenswert.Sie muss allerdings einzeln erstellt werden und ist bei Verwendung hochwertiger Kacheln relativ teuer.Von Vorteil ist die Wärmespeicherwirkung, sie reicht bis zu 15 Stunden. Nachteilig dagegen ist dieZeitspanne vom Anheizen bis zur Wärmeabgabe (bis zu 2 Stunden). Wie bei allen Holzfeuerungsanlagensollte trockenes Holz (unter 20 % Feuchtegehalt) eingesetzt werden.

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Kachelofen-Warmlufttyp mit Heizeinsatz

Die Brennkammer ist aus Stahl oder Guss gefertigt, ausschamottiert und meist nach dem Prinzip desoberen Abbrandes aufgebaut. Durchbrand und Unterbrandsysteme kommen auch zur Anwendung. Ein Unterbrandsystem mit Nachbrennkammer erlaubt längere Nachheizintervalle.

Moderne Einsätze mit oberem Abbrand ermöglichen Nachheizintervalle von bis zu 4 Stunden. DieEmissionswerte liegen teilweise unter den Anforderungen für Heizkessel. Meist haben KachelöfenLeistungen von 4-10 kW.

Beim Warmluftkachelofen wird zirkulierende Raumluft erwärmt. Der dem Heizeinsatz nachgeschalteteHeizkasten dient als zusätzlicher Wärmetauscher. An seiner Stelle kann ein Grundofensystem angeschlossenwerden (Kombiofen). Ein Kombiofen verbindet den Vorteil der schnellen Erwärmung der Raumluftdurch zirkulierende Luft mit der Speicherwirkung des gemauerten Zusatzwärmetauschers. Über denKachelofen können zudem Heizradiatoren und Brauchwasserboiler erhitzt werden.

Wichtig ist, dass trockenes Holz mit Feuchtegehalten unter 20 % zur Verfeuerung kommt. MehrereHersteller bieten bereits eine automatische Feuerungsregelung für Kachelöfen an.


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5.4


Folie 5.4

Kachelofen-Grundofentyp

Quelle: Broschüre „Biomasse – nachwachsende Energie aus Land- und Forstwirtschaft“, 1997, C.A.R.M.E.N., CMA, FNR Kach

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Heizgas-umlenkung

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Deckengitter

Warmhaltefach

SichtscheibeFeuerschutz-platten

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Türverschluß

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Oberluft-Drehschieber

Oberluft-Drehschieber

Unterluft-Drehschieber

Vertikale Anschluß-möglichkeitWechselstutzenSpeicher-fähigerKachelstab

Primärluft 1(Aschelade u.Feuerrost)

Primärluft 2(Stehrost)

Abgas

heiße Konvektionsluft

kühleKonvektionsluft

ENERGIEAUS BIOMASSE



Kaminofen (Heizkamin)

Dieser Ofentyp gibt ein Behaglichkeitsgefühl durch sein abwechslungsreiches Flammenbild und dieWärmestrahlung, ähnlich wie beim offenen Kamin, jedoch mit entsprechend höherem feuerungstech-nischen Wirkungsgrad.

Ein richtig dimensionierter Brennraum (bedarfsgerecht) und heiße Brennkammerwände mit „Ausbrand-kuppel“ (bei einem Fabrikat mit Nachbrennschikanen zum besseren Ausbrand) fördern die Einhaltunggeringer Emissionswerte.Von Vorteil sind beispielsweise Rüttelroste, große Ascheschubladen und gute übersichtliche Verstellmög-lichkeiten von Primär- und Sekundärluftzufuhr. Ein Rauchgasthermometer erleichtert die Leistungseinstel-lung über die Primärluft. Der Preis liegt bei einer Leistung von 6-8 kW im Bereich von 600-3000 Euro,je nach Hersteller. Der Heizeinsatz mit Glasfronttüre lässt sich auch als Heizkamin einmauern undgegebenenfalls mit Kacheln verkleiden.

Kochherde und Heizungsherde

Kochen, Brauchwassererwärmung und Heizen zu verbinden, ist im ländlichen Raum beliebt, aber miteinem höheren Arbeitsaufwand verbunden.Bemerkenswert sind moderne Bauarten mit höhenverstellbarem Rost, hochgestellt zum Kochen und tiefergestellt zum Kochen und Heizen. Als Brennstoff dient Scheitholz, seltener auch Holzhackgut.

Scheitholzkessel

Unterbrandkessel mit heißer Nachbrennkammer werden häufig auch als „Vergaserkessel“ bezeichnet.In jeder Feststofffeuerung findet eine „Vergasung“ statt, da ohnehin nur das „Holzgas“ brennt.

Bei den Gebläsekesseln wird die Luft zur Vergasung gezielt in die Primärbrennkammer und zur voll-ständigen Vergasung weiter in die Sekundärbrennkammer geleitet. Die Primärluftmenge bestimmt dieHeizleistung, die Sekundärluftmenge beeinflusst die Feuerungsqualität bzw. den gewünschten voll-ständigen Ausbrand bei hohem Wirkungsgrad. Primär- und Sekundärluft haben nach der Anfahrphaseein Verhältnis von etwa 1:3.

Alle Gebläsekessel mit richtig dimensionierter heißer Nachbrennkammer unterschreiten im Optimal-lastbereich die vorgegebenen Emissionsgrenzwerte. Eine ausreichende Gasverweilzeit in der isoliertenNachbrennkammer und bei hoher Temperatur, möglichst mit Verwirbelungseinrichtungen, stellt einehohe Feuerungsqualität sicher.

Die Wärmetauschergröße bestimmt den Anlagenwirkungsgrad. Da im Teillastbereich (unter 50 % Heiz-leistung) die Feuerungsqualität stark abnimmt, wird die Kombination mit einem Wärmespeicher(Pufferspeicher) empfohlen, der mindestens 100 l je kW Heizleistung aufweisen sollte, um auch einenarbeitswirtschaftlich positiven Effekt zu haben.

Auch Unterbrandkessel ohne Druckgebläse bringen gute Feuerungsergebnisse, wenn der Nachbrennraumausreichend groß dimensioniert ist. Rauchgasgebläse zwischen Kessel und Kamin sichern den notwendigenZug und dienen der Leistungsregelung.

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Moderner Unterbrandkessel im Betrieb:

Quelle: Broschüre „Biomasse-nachwachsende Energie aus Land- und Forstwirtschaft“,

C.A.R.M.E.N., CMA, FNR

Hackschnitzelfeuerungsanlagen

Am vorteilhaftesten ist es, das Hackgut aus einem belüftbaren Flachlager mit einem Frontlader in denDosierbehälter zu befördern. Förderschnecken transportieren das Feinhackgut (1-3 cm Durchmesser)über eine Feuersicherheitsschleuse in die heiße Brennkammer des Vorofens.

Die Flammen schlagen dann von der Brennkammer aus in den angeschlossenen Heizkessel. Dies istentweder ein Scheitholzkessel (Doppelnutzung) oder aber der bereits vor dem Umbau vorhandeneÖlkessel. Wenn kein geeigneter Kessel für eine Hackschnitzelvorfeuerung vorhanden ist, sollte maneinen Heizkessel mit integrierter Hackschnitzelfeuerung wählen.

Häufig bestimmen die örtlichen Voraussetzungen das Heizsystem. In jedem Fall ist darauf zu achten,dass sich die Asche einfach entnehmen lässt, oder besser noch, automatisch ausgetragen wird.


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5.5


Folie 5.5

Quelle: Broschüre „Biomasse – nachwachsende Energie aus Land- und Forstwirtschaft“, 1997, C.A.R.M.E.N., CMA, FNR

Schemazeichnung einer Hackgutfeuerung mit Vorofen und Scheitholzkessel

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Heizkessel(auch für Scheitholz nutzbar)

Getriebe

Füllschnecke

Dosierbehälter

IsolierungWärmebeton

Dosier-schnecke

Brenn-kammer

Kippdeckel

VorofenRück-brand-klappe

Verbren-nungsluft

Rost

ENERGIEAUS BIOMASSE



Pelletfeuerungsanlagen

Pelletheizungen sind als Einzelöfen oder als Pelletzentralheizungen zur Beheizung von Ein- und Zwei-familienhäusern erhältlich.

Pelleteinzelheizungen haben eine Leistung bis ca. 11 kW und werden hauptsächlich zur Beheizung einzelner Wohnräume eingesetzt. Sie werden wie Kaminöfen im Wohnraum des Hauses aufgestellt. Sie besitzen einen vom Brennraum abgetrennten Vorratsbehälter, der in regelmäßigen Abständen vonHand befüllt werden muss. Die Pellets werden dann mittels einer Schnecke vollautomatisch aus demVorratsbehälter in den Verbrennungsraum gefördert und elektrisch gezündet. Verschiedene Rückbrand-sicherungen sorgen für einen gefahrlosen Betrieb der Anlage. Durch den Einbau einer Wassertasche undden Anschluss an ein Heizsystem können Einzelöfen auch zu Zentralheizungsanlagen erweitert werden.

Pelletzentralheizungen können halb- und vollautomatisch betrieben werden. Die beiden Heizungstypenunterscheiden sich lediglich im Arbeitsaufwand bei der Befüllung ihres Vorratsbehälters bzw. Lagerraums.Die halbautomatischen Kompaktanlagen besitzen einen größeren Vorratsbehälter, der von Hand mitPellets bestückt wird. Vollautomatische Anlagen dagegen sind über eine Förderschnecke oder eineSaugaustragung mit dem Lagerraum oder –tank verbunden, aus dem die Pellets vollautomatisch zumHeizkessel transportiert werden. Durch den Einbau eines Pufferspeichers ist es möglich, die Zahl derBrennerstarts zu reduzieren und den Heizkessel immer im Volllastbetrieb laufen zu lassen. Dies erhöhtden Wirkungsgrad und reduziert die Emissionen der Verbrennung.

Pellet-Einzelofen:

Quelle: Wodtke GmbH Tübingen

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Sollen Strohpellets oder Getreideganzpflanzenpellets verfeuert werden, sollte die Brennmulde wasser-gekühlt sein, um der Ascheerhitzung über 1000°C (Schlackebildung) entgegenzuwirken. Anlagen mitbeweglichem Rost sind betriebssicher, aber teurer. Bei größeren Biomassefeuerungsanlagen kommenSchrägschubroste zum Einsatz. Sie eignen sich auch für Brennstoffmischungen. Einige Unterbrandkesselmit Wärmespeicher haben sich in der Praxis gut bewährt.

Anlagen ab 15 kW Heizleistung müssen laut 1. BImSchV vorgegebene Emmissionsgrenz-werte einhalten. Für die Verbrennung von Stroh- und Energiepflanzen gelten bereits ab 100 kW die engen Grenzwerte der TA Luft (siehe Tabelle). Sie bedürfen der behördlichenZulassung.


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Folie 5.6

Beispiel einer Pelletzentralheizung mit vollautomatischer Schneckenförderung

Quelle: ÖkoFEN, Lembach Österreich, www.pelletsheizung.at Beis

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1 = Brennteller2 = Flammrohr3 = Aschebox4 = Wärmetauscher mit

Reinigungsfeder5 = Reinigungsmotor6 = Gebläse

13 = Raumaustragung:Schneckenkanal

14 = Schnecke15 = Antriebsmotor16 = Brandschutzklappe

7 = Kesselisolierung8 = Regelung9 = Elektrozündung

10 = Brennerschnecke11 = Hauptantrieb und

Getriebe12 = Brandschutzklappe

ENERGIEAUS BIOMASSE



Emissionsgrenzwerte bei der Verfeuerung von naturbelassenen biogenen Festbrennstoffen inDeutschland – Stand Januar 2002 (geplante Verschärfungen in Klammern)

Bezugs- EmissionsgrenzwerteAnlagen- relevante sauerstoff CO Ges.-C.1) NOx

2) Staubnennleistung Vorschrift Vol.% (g/Nm3) (mg/Nm3) (mg/Nm3) (mg/Nm3)Emissionswerte bei der Verfeuerung von naturbelassenem Holz15 - 50 kW 1. BImSchV 13 4 - - 150 (50)50 - 150 kW 1. BImSchV 13 2 - - 150 (50)150 - 500 kW 1. BImSchV 13 1 - - 150 (50)500 - 1000 kW 1. BImSchV 13 0,5 - - 150 (50)1 - 5 MW TA Luft 11 0,254) 50 500 (400)3) 150 (20)5 - 50 MW TA Luft 11 0,25 50 500 (400)3) 50 (20)Emissionswerte bei der Verfeuerung von Stroh und ähnlichem pflanzlichen Material15 - 100 kW 1. BImSchV 13 4 - 150 (50)100 kW - 5 MW TA Luft 11 0,254) 50 500 (400) 150 (50/20)5)

5 - 50 MW TA Luft 11 0,25 50 500 (400)3) 50 (20)

1) Die Emission flüchtiger organischer Kohlenstoffverbindungen wird als „Gesamtkohlenstoff“

(Ges.-C) angegeben.

2) angegeben als Stickstoffdioxid (NO2)

3) Für Wirbelschichtfeuerungen > 20 MWtherm oder für zirkulierende Wirbelschichtfeuerungen

gilt ein Grenzwert von 300 mg/Nm3.

4) Bis 2,5 MW Feuerungsleistung gilt der Grenzwert nur bei Betrieb mit Nennlast.

5) Ab 1 MW Feuerungsleistung.

5.1.2 Großanlagen zur Wärmegewinnung

Unter Großfeuerungsanlagen sind jene Anlagen zu verstehen, die den Emissionsbestimmungen der TA-Luftunterliegen und im Sinne des Bundes-Immissionsschutzgesetzes genehmigungspflichtig sind. Darunterfallen Anlagen im Leistungsbereich zwischen 1 und 50 MWth und mit Halmgütern befeuerte Anlagenoberhalb 100 kWth (siehe auch Tabelle oben).

Der Anteil der mit Biomasse befeuerten Großanlagen am gesamten Anlagenbestand dieser Leistungsklassebeträgt in Deutschland rund 12 bis 15 Prozent.

Die derzeit betriebenen großtechnischen Biomassefeuerungen sind vor allem in der Holzbe- und -verarbei-tung zur Verbrennung der dort anfallenden Holzreste verbreitet. Der überwiegende Teil des nicht stofflichverwertbaren Industrierestholzes wird hier vorrangig zur innerbetrieblichen Wärmeversorgung genutzt.Zudem wird teilweise Strom erzeugt und ins öffentliche Versorgungsnetz eingespeist.

Biomasseanlagen haben eine möglichst schadstoffarme Verbrennung zum Ziel. Daher ist die Verbren-nungstechnik auf den einzusetzenden Brennstoff und die benötigte Wärmeleistung abzustimmen.

In der nachstehenden Tabelle werden einige Feuerungsarten zur großtechnischen Wärmeerzeugung inAbhängigkeit zu den Brennstoffeigenschaften und der möglichen Leistung aufgezeigt. Vorofen-, Unter-schub- sowie Einblasfeuerungen können auch in den Bereich der Kleinanlagen fallen, werden aber zurbesseren Übersicht an dieser Stelle beschrieben.

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Feuerungsart Beschickung Geeignete Gängige Feuerungs-Biomassen wärmeleistung

Vorofenfeuerung Mechanisch Hackschnitzel 35 kW bis 3 MWUnterschubfeuerung Mechanisch Hackschnitzel, Späne 20 kW bis 2 MWRostfeuerung Mechanisch Holz, Rinde, großstückige ab 1 MWfür Hölzer feuchte Brennstoffe

mit hohem AschegehaltRostfeuerung Mechanisch Halmgutballen, 2,5 bis 20 MWfür Halmgüter geteilte BallenWirbelschichtfeuerung Mechanisch Holz, Rinde, Brennstoffe Ab 10 MW

mit hohem WassergehaltEinblasfeuerung Pneumatisch Staub, Späne aus Holz Ab 200 kW

und Halmgut

Quelle: „Leitfaden Bioenergie“, 2000, FNR

Vorofenfeuerungen

Die Vorofenfeuerung wird oftmals auch als Entgasungsfeuerung bezeichnet. Einer separaten Feuerung,dem Entgasungsraum, ist ein Kessel mit wassergekühltem Flammenraum angeschlossen. Der ausgemauerteEntgasungsraum wird entweder über eine Förderschnecke oder einen Fallschacht mit Brennstoff versorgt.Der Vorteil des Fallschachtes ist, dass auch grobe Stücke mitverfeuert werden können.

Im Entgasungsraum wird der Brennstoff nur teilweise verbrannt. Möglich macht dies eine dosierte Luft-zugabe. Durch die freiwerdende Energie vergast der restliche Teil des Brennstoffs. Im Flammenraumwerden die gasförmigen Produkte unter Zufuhr von Sekundärluft vollständig verbrannt. Die anschließenddurch den Kessel geleiteten Rauchgase geben ihre Energie an das Wärmeträgermedium ab.

Bei aschearmen Brennstoffen ist der Vergasungsraum mit einem ruhenden Schrägrost versehen, füraschereiche und feuchte Brennstoffe ist ein Vorschubrost besser geeignet.

Vorofenfeuerungen haben den Vorteil, dass sie schnell und kontinuierlich betreibbar und gut regelbar sind.Außerdem können sie durch die Trennung von Entgasungs- und Flammraum an einen bereits vorhandenenÖl- oder Scheitholzkessel angeschlossen werden.

ENERGIEAUS BIOMASSE



Unterschubfeuerungen

Bei Unterschubfeuerungen gelangt der Brennstoff aus einem Silo mit einer Förderschnecke in diesogenannte Brennraummulde. Dort wird das Material zunächst getrocknet, entgast und anschließendunter Primärluftzufuhr vergast. In der oben aufliegenden Glutschicht wird das entstandene Gasgezündet und unter Zufuhr von Sekundärluft im Feuerraum vollständig verbrannt. Eine meist motorischangetriebene Austragsschnecke schleust die angefallene Asche aus der Brennraummulde.

In der Regel sind Unterschubfeuerungen selbstzündend. Bei abgestimmter Brennstoff- und Luftzufuhrsind sie prinzipiell auch gut regelbar. Durch die kontinuierliche Brennstoffzufuhr und geringe Glut-und Brennstoffmengen im Feuerraum können solche Anlagen schadstoffarm betrieben werden.


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Folie 5.8

Schematische Darstellung einer Unterschubfeuerung

Quelle: „Leitfaden Bioenergie“, 2000, FNR Sche

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Vorofenfeuerung, Entgasungsraum mit Schubrost (links) und Flammraum (rechts)

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Schubrostantrieb Flammkanal Rücklauf

Entgasungsraum

Sicherheitsvorlauf

Brennstoff-Förderschnecke

Abgas-stutzen

VorlaufReinigungstür

Primärluft-zuführung

Sekundärluft-zuführung

automatischeEntaschung

Flammraum

Aschebehälter

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Rostfeuerungen für holzartige Biomassen

In der großtechnischen Anwendung zur Verbrennung von Biomasse sind Rostfeuerungen die dominierendeTechnologie. Zu unterscheiden ist zwischen Vorschubrost-, Wanderrost- und Rückschubrostfeuerungen.

Am geläufigsten für die Holzverbrennung ist die Vorschubrostfeuerung. Beschickt wird der Rost vomBrennstofflager mittels Rutschkanal, Förderschnecke oder Hydraulikstoker. Durch die Bewegung desRostes wird das Brenngut bis zum Rostende befördert. Während der Vorlaufzeit trocknet, pyrolisiert,vergast und verbrennt es vollständig. Vor den teilweise ausschamottierten Nachbrennzonen wird dazuunterhalb des Rostes Primärluft und oberhalb Sekundärluft eingeblasen.

Rostfeuerungen für Halmgüter

Für die energetische Nutzung von Stroh als alleinigem Brennstoff sind Rostfeuerungen verwendbar.Der sogenannte Zigarrenbrenner für Strohballen ist im Prinzip eine Rostfeuerung. Das Zigarrenbrenner-system mit anschließendem Schrägrost ist beispielsweise in Dänemark verbreitet. In Deutschland existiert bisher lediglich eine Zigarrenbrenner-Anlage in Schkölen (Thüringen).

Die Ballen werden zunächst an ihrer Stirnseite entzündet, bevor sie langsam in den Brennraum geschobenwerden. Die abbrechenden und unverbrannten Strohlagen fallen dabei auf ein Schrägrost, wo sie voll-ständig verbrannt werden. Dabei sind erhöhte CO–Emissionen möglich. Der Ascheaustrag erfolgt mitdem Rost.

Die Vorteile einer solchen Anlage liegen in der geringen Brennstoffaufbereitung, der kontinuierlichenBrennstoffzufuhr sowie im relativ einfachen Aufbau. Von Nachteil ist das enge Brennstoffband und dieBeschränkung auf einen bestimmten Ballentyp.Halmgutartige Biomasse hat vergleichsweise niedrige Ascheerweichungs- und Sintertemperaturen.Dies kann zu einer Verklebung des Brennstoffs führen, wodurch die Luftzirkulation behindert wird. Die maximale Feuerraumtemperatur sollte deshalb nicht mehr als 800 – 900° C betragen. SolcheTemperaturen lassen sich mit geringen Schütthöhen und niedrigeren Rostwärmebelastungen erreichen.


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Folie 5.9

Schematische Darstellung einer Vorschubrostfeuerung


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Sekundärluft

Primärluft Entaschung

Brennstoffzufuhr

Vorschubrost

Wärmetauscher

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Auch eine zusätzliche Wasserkühlung der Roststäbe kann Versinterung und Verschlackung vorbeugen.Ein Rostschüren ist keine geeignete Möglichkeit Abhilfe zu schaffen, da sich hier ein unvollständigerAusbrand ergeben kann.

Stationäre Wirbelschichtfeuerung

In der Wirbelschichtfeuerungsanlage wird der aufbereitete Brennstoff in einem Wirbelbett bei 800-900° Cverbrannt. Das Wirbelbett besteht zu 95-98 % aus Inertmaterial (z. B. Sand) und zu 2-5 % aus brennbarenBestandteilen. Eine Verwirbelung findet durch Zugabe von Fluidisierungsluft durch einen Düsenboden statt.

Der Brennstoff kann zum einen durch eine Wurfbeschickung von oben auf das Wirbelbett aufgegebenwerden, zum anderen kann er auch mittels Förderschnecken direkt in das Wirbelbett eingebracht werden.Hier wird der Brennstoff ent- und vergast sowie der feste Kohlenstoff ausgebrannt. In der Nachbrenn-kammer wird anschließend der größte Teil der flüchtigen Bestandteile verbrannt. Das heiße Abgas wirdaus der Brennkammer in den Wärmetauscher geleitet.

Wirbelschichtfeuerungen lassen durch die Anlagenbeschaffenheit ein breites Brennstoffspektrum zu.Sie eignen sich besonders für die Verfeuerung mehrerer unterschiedlicher Brennstoffe. GegenüberRostfeuerungen hat die Wirbelschichttechnik den Vorteil, dass Brennstoffe mit hohem Wassergehaltwie Schlämme eingesetzt werden können. Probleme wie Verschlackung und Verschmutzung werdendurch die niedrige Verbrennungstemperatur gemindert.

Für die ausschließliche Verbrennung von Stroh ist diese Anlagentechnik aufgrund des hohen Alkaligehaltsdes Brennstoffs jedoch nicht geeignet, da die Gefahr der Versinterung des Wirbelbettes besteht. Strohsollte daher immer als Brennstoffgemisch eingetragen werden. Pelletiertes oder gehäckseltes Holz dagegeneignet sich für die alleinige Verbrennung mit einer Wirbelschichtanlage.


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Folie 5.10

Schematische Darstellung eines Zigarrenbrenners


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ENERGIEAUS BIOMASSE



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Zirkulierende Wirbelschicht

Im Unterschied zur stationären Wirbelschicht findet bei der zirkulierenden Wirbelschicht eine deutlichhöhere Luftzugabe unterhalb des Wirbelbettes statt, was die Austragung des Wirbelbettes bewirkt. Im nachgeschalteten Zyklon wird das Bettmaterial vom Rauchgas getrennt und über den Syphon wiederder Feuerung zugeführt. Der Brennstoff wird hier meist mit Förderschnecken zudosiert.

Die zirkulierende Wirbelschicht ist apparativ aufwendiger als die stationäre und findet, da sie mit höherenAsche- und Fremdstoffgehalten zurecht kommt, besonders bei der Altholzverbrennung Anwendung.Die zirkulierende Wirbelschichtfeuerung ist nur bei sehr großer Leistung wirtschaftlich.


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Folie 5.12


Schematische Darstellung einer zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung

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Fluidisierungsluft Wirbelbett

Syphon

Zyklon

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Schematische Darstellung einer stationären Wirbelschichtanlage

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Wirbelluft

Brennstoff

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Nachbrenn-kammer

BrennkammerWindkasten

Ausbrandluft

Düsenboden

Wirbelbett Zusatzbrenner

Anfahrbrenner

ENERGIEAUS BIOMASSE



Einblasfeuerung

Einblasfeuerungen für die Biomasseverbrennung sind meist als Zyklon- oder Muffeleinblasfeuerungenausgeführt. Der feine Brennstoff wird mit Primärluft in die Brennstoffkammer eingeblasen. Die sichbildende Strömung rotiert ähnlich einer Zyklonströmung. Im hinteren Teil der Brennkammer verbrennendie größeren eingeblasenen Partikel, die feineren Teilchen verbrennen im Flug.

Die Sekundärluft wird in einer Einschnürung der Muffel eingeblasen. Durch die Einschnürung amMuffelende erhöht sich die Luftgeschwindigkeit, was eine gute Vermischung der Rauchgase mit derSekundärluft bewirkt.

Durch eine genaue Abstimmung von Brennstoff und Verbrennungsluft können die Emissionen anunverbrannten Rauchgasbestandteilen sowie der NOX-Ausstoß vermindert werden.

5.2 Erzeugung von Wärme oder Strom

Die gleichzeitige Erzeugung von Wärme und Strom in einem Heizkraftwerk nennt man Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Zur Zeit werden Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen vorzugsweise mit Dampfturbinenoder Dampfmotoren betrieben.

5.2.1 Funktionsweise einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage

In Dampf-Heizkraftwerken wird durch die Verbrennung der Biomasse in der Kesselanlage Wärme erzeugtund im Dampferzeuger überhitzter Dampf von ca. 500° C freigesetzt. Dieser Dampf wird in der Dampf-turbine bzw. im Dampfmotor zur Stromerzeugung entspannt.

Für Prozess- oder Heizwärme sind wesentlich geringere Temperaturen notwendig. Der bereits zur Stromer-zeugung genutzte Dampf wird daher bis zur erforderlichen Temperatur (z. B. 90° C) entspannt. Dies bedeu-tet einen geringen Stromverlust, jedoch kann die Abwärme nun zusätzlich als Heizwärme genutzt werden.


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Folie 5.13


Schematische Darstellung einer Einblasfeuerung

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Sekundärluft

Staub und Primärluft

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Für die gleichzeitige Erzeugung von Wärme und Strom in einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage istdeutlich weniger Brennstoff erforderlich, als bei der getrennten Erzeugung in einem Heizwerk oderKraftwerk. Die Emissionen sind entsprechend geringer und die Energiebereitstellung deutlich billiger.Daher ist die gekoppelte Erzeugung von Wärme und Strom die effizienteste Art der Energiebereitstellung.

Die Wirtschaftlichkeit von Anlagen zur Bereitstellung von Energie wird wesentlich durch die Jahres-benutzungsdauer bestimmt. Während Wärme meist saisonal unterschiedlich benötigt wird, ist Stromein Produkt, das ganzjährig zum Einsatz kommt. Damit bestehen für die Wirtschaftlichkeit eines Heiz-kraftwerkes bestimmte Grundanforderungen.

Nicht alle Konzepte zur Verbrennung von Biomasse sind genauso geeignet wie die zur Verbrennungfossiler Rohstoffe. Bei der Verfeuerung von fester Biomasse kommt als Arbeitsmaschine nur die Dampf-turbine oder der Dampfmotor in Betracht. Gasturbinen und –motoren benötigen gasförmige oderflüssige Brennstoffe. Durch eine thermochemische Umwandlung kann feste Biomasse verflüssigt odervergast werden (zur Verflüssigung und Vergasung siehe Kapitel 5.2.2).


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Schematische Darstellung des Energieflusses in einem Kraft-Wärme-Kopplungs-Heizwerk (Blockheizkraftwerk - BHKW)

Quelle: „Leitfaden Bioenergie“, CD-ROM, 2000, FNR Sche

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120° C470-580° C

65° C

85° C

78° C

90° C

70° C

Generator

Elektr. Energie

Brennstoff

Kühlwasser-wärmetauscher

Abgas-wärmetauscher

Abgas

LuftMotor

ENERGIEAUS BIOMASSE



Wirtschaftlichkeitsanforderungen:

Die Anlage muss flexibel in der Erzeugung von Strom und Wärme sein.

Die Anlage muss Strom mit dem bestmöglichen Wirkungsgrad erzeugen, da für Strom höhere Erlöse als für Wärme erzielt werden.

Da Biomasse wegen der geringen Energiedichte nur bedingt gelagert werden kann, solltedie Anlage für das Verfeuern sehr unterschiedlicher Biomasse geeignet sein.

5.2.2 Weitere Strom- und Wärmeerzeugungstechniken aus fester Biomasse(teilweise noch in Erprobung)

StirlingprozesseStirlingmotoren sind Verbrennungskraftmaschinen mit äußerer Wärmezufuhr. Die Wärme wird von außenauf ein im Motor eingeschlossenes Arbeitsgas übertragen. Das Gas wird im Motor permanent aufgeheiztund abgekühlt, wodurch am Schwungrad mechanische Energie frei wird. Sowohl die Abwärme als auchdie mechanische Energie lassen sich vielfältig nutzen. Die mechanische Energie beispielsweise kann übereinen Generator in elektrische Energie umgewandelt werden.

Funktionsweise des Stirlingmotors:

Quelle: Martin Kaltschmitt, Hans Hartmann (Hrsg.): „Energie aus Biomasse - Grundlagen, Techniken

und Verfahren“, 2001, Springer-Verlag

Takt 2

Takt 3 Takt 4

Arbeits-zylinder

Erhitzer

Regenerator Kühler

Kompressions-zylinder

Takt 1


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Folie

5.15


Folie 5.15

Einsatzmöglichkeiten von Biomasse bei der Kraft-Wärme-Kopplung

Quelle: „Biomasse-nachwachsende Energie aus Land- und Forstwirtschaft“, C.A.R.M.E.N., CMA, FNR Eins

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Biogene Festbrennstoffe- Holz- Stroh- Getreide

Strom

Wärme

Strom

Wärme

Strom

Wärme

Ölpflanzen - Raps- Sonnenblumen

Verbrennung

Vergasung

Verflüssigung

Gasturbine

Motor

DampfturbineDampfmotor

ENERGIEAUS BIOMASSE



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Da die Krafterzeugung im Stirlingmotor von der Wärmequelle vollkommen entkoppelt ist, lässt sich einderartiger Heizgas- oder Expansionsmotor grundsätzlich mit Wärme aus sehr unterschiedlichen Energie-quellen betreiben (z. B. Solarenergie, Biomasse, industrielle Abwärme).

Bei der Verwendung von biogenen Brennstoffen können durch die stetige Verbrennung außerhalb desMotors bessere Abgaswerte als bei Motoren mit innerer Verbrennung erreicht werden. Da keinerleiexplosionsartige Vorgänge im Inneren des Motors ablaufen sowie keine Ventile vorhanden sind, entstehennur wenig Lärm und Erschütterungen. Das Getriebeöl wird nicht verbraucht und verschmutzt, daher reichteine Füllung auf Lebenszeit.

Technisch ist der Stirling-Motor ausgereift, die größten Probleme gibt es derzeit noch in der Wärme-zuführung. Nachteilig ist der geringe Wirkungsgrad im Vergleich zum Gasmotor.

ORC-Prozess

Der ORC-Prozess (Organic Rankine Cycle) ist eine Form der Kraft-Wärme-Kopplung. Der Unterschied zumDampfturbinenprozess liegt darin, dass anstelle von Wasser ein organisches Arbeitsfluid (Kohlenwasser-stoffe wie Iso-Pentan, Iso-Oktan, Toluol oder Silikonöl) eingesetzt wird.

Der Thermoöl-Kreislauf ermöglicht einen drucklosen Betrieb bei hohen Temperaturen. Von Vorteil istder getrennte Kreislauf, der eine erhöhte Verfügbarkeit des Systems bewirkt, auch trägt er zur geringerenVerschmutzung der Heizflächen bei. Nachteilig ist der derzeit noch geringe Wirkungsgrad des ORC-Prozesses.

FunktionsweiseDas durch die Verbrennung im Biomasse-Heizkessel erzeugte Rauchgas gibt die Wärme an denThermoöl-Kreislauf ab. Über diesen wird die Wärme einem organischen Arbeitsmittel zur Verdampfungzugeführt. Der Dampf wird in einer Turbine entspannt und die so erhaltene mechanische Energie wirdin einem Generator in elektrische Energie umgewandelt.

Der entspannte Dampf gelangt anschließend in einen Kondensator. Die hier abgeführte Wärme ermöglichtzusätzlich den Betrieb eines Heißwassernetzes zu Fern- bzw. Prozesswärmebereitstellung. Danach wirddas Kondensat durch die Pumpe auf Betriebsdruck gebracht und dem Verdampfer zurückgeführt.

ENERGIEAUS BIOMASSE



Vereinfachtes Schaltbild eines ORC-Prozesses:

Quelle: http://energytech.at

Verflüssigung fester Biomasse (Pyrolyse)

Bei dieser Art der Umwandlung wird Biomasse unter Sauerstoffmangel und Einfluss von Wärme pyroly-tisch zersetzt. Neben den flüssigen entstehen dabei gasförmige und feste Produkte, die wiederum zurEnergiebereitstellung für den Prozess genutzt werden.

Die produzierten flüssigen Energieträger eignen sich als Brennstoff, Treibstoff oder Kraftstoff zurStrom- und Wärmeerzeugung. Der wesentliche Vorteil der Pyrolyse ist, feste Biomasse (z. B. Holz) ineinen flüssigen, gut transportierbaren Energieträger mit hoher Energiedichte (Pyrolyseöl) umzuwandeln.

Obwohl die Pyrolyse seit Jahren Gegenstand intensiver Forschungsarbeiten ist, befindet sie sich derzeitnoch im Entwicklungsstadium und wird in naher Zukunft wohl kaum großtechnisch funktionssicher undkostengünstig verfügbar sein. Ursachen sind zum einen die Probleme bei der Herstellung eines klardefinierten flüssigen Energieträgers, der fossile Energieträger z. B. als Treibstoff in Motoren ersetzenkann. Zum anderen ist das Verfahren sehr kostenintensiv.

Vergasung fester Biomasse

Bei der Vergasung entsteht unter Einfluss hoher Temperaturen aus fester Biomasse ein gasförmigerEnergieträger (Brenngas, Schwachgas). Durch Wärme und Sauerstoff (Luft) spaltet sich die Biomasse in feste und gasförmige Verbindungen auf. Der verbleibende Kohlenstoff verbrennt teilweise durch dieProzesswärme zu Kohlenstoffmonoxid. Das produzierte niederkalorische Brenngas kann in Brennernzur Wärmebereitstellung und in Gasmotoren oder –turbinen zur Stromerzeugung genutzt werden.

Die Vergasung der Biomasse stellt insbesondere für die Stromerzeugung eine vielversprechende Optiondar. Gerade in der Stromerzeugung liegt der eigentliche Vorteil der Vergasung auch wegen der zuerwartenden geringeren Emissionen im Vergleich zur direkten Biomasseverbrennung. Probleme gibt eshauptsächlich mit der Reinigung des Gases, das viel Staub und kondensierbare organische Bestandteileenthält und so in nachgeschalteten Gasturbinen oder -motoren nicht problemlos einsetzbar ist.

Kessel

Pumpe

Thermoöl org. Arbeitsmittel

Pumpe Wärme-verbrauch

Bio-Brennstoff

Dampf-erzeuger

Dampf-turbine Generator

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Anlagen zur Stromerzeugung existieren derzeit nur als Demonstrationsprojekte. Dies könnte sichgegebenenfalls auch kurzfristig ändern, wenn der sich abzeichnende technische Fortschritt zu einerverbesserten Systemtechnik und vor allem geringeren Kosten führt.

Brennstoffzellenverfahren

Brennstoffzellen sind für verschiedene Anwendungsbereiche entwickelt worden. Als Brennstoffe dienenin erster Linie Wasserstoff und wasserstoffreiche Gase wie z. B. Biogas oder Klärgas.In einer Brennstoffzelle wird durch die „kalte“ Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff elektrischeEnergie auf elektrochemischen Wege erzeugt – ohne Turbine und Generator. Dabei fällt gleichzeitigWärme an. Das Funktionsprinzip der Brennstoffzelle ähnelt dem einer Batterie und basiert auf derUmkehrung der Elektrolyse. Solange von außen Reaktionsgase zugeführt werden, arbeitet die Brenn-stoffzelle kontinuierlich.Brennstoffzellen haben gegenüber herkömmlichen Wärmekraftmaschinen wesentliche Vorteile. Dieseliegen im sehr geringen Schadstoffausstoß, in der minimalen Geräuschentwicklung, im hohen Wirkungs-grad über den gesamten Leistungsbereich sowie im guten Regelverhalten.Weltweit sind zur Zeit rund 160 Anlagen im Betrieb, die jedoch bis auf wenige Ausnahmen alle mit Erdgasgespeist werden. In Köln – Rodenkirchen befindet sich die erste Anlage in Europa, bei der Klärgas für denProzess der Energieerzeugung eingesetzt wird.

Schema der Brennstoffzellenanlage PC25C in Köln – Rodenkirchen:

Quelle: www.brennstoffzelle-koeln.de

Brennstoffzellen stellen auch im Fahrzeugbereich in Verbindung mit einem Elektroantrieb eine ökologischsinnvolle Variante zum Verbrennungsmotor dar. Zur Verbesserung bestehender Anlagen und Weiter-entwicklung der Brennstoffzellentechnik unternehmen Industrie und Forschung große Anstrengungen.

ENERGIEAUS BIOMASSE



5.2.3 Wärmeerzeugung aus flüssigen Bioenergieträgern

Rapsölmethylester (RME) kann als Brennstoff grundsätzlich mit den gleichen Brennern wie Heizöl ein-gesetzt werden. Pflanzenöle können ebenfalls als Brennstoff in Feuerungsanlagen zur Deckung derWärmenachfrage Verwendung finden. Beispielsweise kann Rapsöl in modernen Anlagen für extraleichtes Heizöl in Beimischungen von 10 bis 20 % verwendet werden. In Brennern für mittelschweresHeizöl (in Deutschland nicht üblich) ist unter gewissen Umständen der Betrieb mit 100 % Rapsöl möglich.Schwerölbrenner dagegen sind grundsätzlich für den Betrieb mit reinem Rapsöl ohne Heizölbeimischunggeeignet.

Die folgende Abbildung gibt einen Überblick über die technisch möglichen Einsatzbereiche. Darüber hinausist natürlich ein Einsatz in rapsöltauglichen Brennertypen problemlos möglich.

Möglichkeiten der Nutzung von Rapsöl als Heizölersatz:

Quelle: nach Martin Kaltschmitt, Hans Hartmann (Hrsg.): „Energie aus Biomasse - Grundlagen,

Techniken und Verfahren“, 2001, Springer-Verlag

Rapsöl-Heizölgemischenin Kleinfeuerungsanlagen

Brenner mit Rotations- undDruckzerstäuber

Verbrennung von

Verdampfungs-brenner

Druckzer-stäubungsbrenner

MittelölbrennerVerfeuerung von

reinem Rapsöl ohne Störungen

nicht sichergestelltRapsölanteile

individuellabstimmen

Substitution von Heizöl (extra leicht) in Kleinfeuerungsanlagen in Großfeuerungsanlagen

Verbrennung von reinem Rapsölohne Schwierigkeiten möglich,

Ölvorwärmetemperaturenvon 50 bis 60° C ausreichend

Substitution von Schweröl

reinem Rapsöl

Druckzerstäubermit Beimischung

von Luft imDüsenstock und

Möglichkeiten derÖlvorwärmung

ab Start

Verbrennung vonreinem Rapsöl

möglich

ENERGIEAUS BIOMASSE



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71

5.2.4 Nutzung von Biogas zur Wärme- und Stromerzeugung

Landwirtschaftliche Biogasanlagen bestehen aus Vorgrube, Faulbehälter und Gärrückstandslager(Güllelager) für die flüssigen Komponenten. Bei Kofermentationsanlagen können je nach Art derSubstrate Annahmebunker, Zerkleinerung, Siebung, Störabfalltrennung und Hygienisierung zusätzlicherforderlich sein. Für das entstehende Gas und dessen Verwertung folgen Gasspeicher, Gasreinigungund Blockheizkraftwerk (BHKW).

Die folgende Abbildung zeigt das Verfahrensschema einer Biogasanlage.

Biogas kann durch eine Vielzahl unterschiedlicher Möglichkeiten energetisch genutzt werden.Nachfolgend werden die wesentlichen Optionen dargestellt.

Thermische Nutzung

In den meisten biogastauglichen Industriefeuerungsanlagen kann Biogas auch in unterschiedlicherZusammensetzung zur Wärmegewinnung genutzt werden. Lediglich Ölbrenner müssen auf einenZweistoffbetrieb umgerüstet werden. Für andere Brennstoffe vorgesehene Anlagen können meist problemlos an den Betrieb mit Biogas angepasst werden, wobei häufig nur der Brenner umzurüsten ist.

Nutzung in Blockheizkraftwerken (BHKW)

Bei der Biogasverwendung in BHKW dienen neben Gas-Ottomotoren auch Gas-Dieselmotoren sowieim geringeren Leistungsbereich Gasturbinen als Antrieb. Der produzierte Strom wird entweder vor Ortverbraucht oder ins Netz der öffentlichen Versorgung eingespeist. Die Motoren- und Abgaswärmekann zum Heizen von Gebäuden oder als Prozesswärme genutzt werden.


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Folie

5.16


Folie 5.16

Biogasanlage mit Kofermentation

Quelle: „Biogas, eine natürliche Energiequelle“, Broschüre, BMVEL Biog

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ENERGIEAUS BIOMASSE



Die Biogasverwendung in BHKW stellt inzwischen die am meisten verbreitete Nutzungsform von Biogasdar. Durch die Stromeinspeisung in das Netz ist auch in den Sommermonaten bei geringer Wärmenach-frage eine stetige Verwendung des anfallenden Biogases möglich. In Deutschland kann Strom aus Biogasdurch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) zu festgelegten Preisen in das Stromnetz eingespeist werden.

5.3 Biomassenutzung als Treibstoff

Biokraftstoffe sind im Gegensatz zu Otto- und Dieselkraftstoffen derzeit nicht mit einer Steuer belegt.Deshalb, und auch weil sie hinsichtlich der Energiedichte ihren fossilen Pendants nur unwesentlichnachstehen, sind sie auf dem Markt wettbewerbsfähig. Ein besonderer Vorteil der Nutzung von Bio-kraftstoffen ist ihre schnelle biologische Abbaubarkeit. Sie sollten vor allem dort eingesetzt werden,wo Auswirkungen eines möglichen Kraftstoffeintrages in die Umwelt besonders schädlich sind (z. B. inWasserschutzgebieten oder sensiblen Schutzzonen).

Grundsätzlich können sowohl Otto- als auch Dieselmotoren mit Biotreibstoff betrieben werden. Da sie sich jedoch hinsichtlich der geforderten Kraftstoffeigenschaften und in der Toleranz bezüglichder Kraftstoffschwankungen unterscheiden, haben sich für Biokraftstoffe drei wesentliche Einsatzformenherausgebildet:

· Einsatz als Reinkraftstoff,· Einsatz als Mischkraftstoff,· Einsatz nach chemischer Umwandlung.

Quelle: Martin Kaltschmitt, Guido A. Reinhardt (Hrsg.): „Nachwachsende Energieträger – Grundlagen, Verfahren, ökologische Bilanzierung“, 1997, Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH


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Folie

5.17


Folie 5.17

Möglichkeiten zur energetischen Nutzung flüssiger Energieträger

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Energetische Nutzung von Biokraftstoffen

stationäre AnlagenVerkehrssektor

- PKW- LKW / Bus- Schlepper- Schiff

- Stromerzeuger- Ölbohranlagen- Pumpen

- Wasserpumpen- Ölpressen- Rasenmäher- Motorsägen

mobile Anlagen - Heizungsanlagen- BHKW

BrennstoffTreibstoff

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73

5.3.1 Rapsöl

Einsatz als Reinkraftstoff

Die schwierigsten Probleme des Einsatzes von reinem Rapsöl und dessen Raffinat sind seine hohe Viskositätund seine hohe Verkokungsneigung, die den direkten Einsatz in den meisten Kfz-Dieselmotoren verhindern.Der Einsatz von Rapsöl bleibt somit auf eigens dafür freigegebene großvolumige Vorkammermotorenund Spezialmotoren wie den Elsbett-Motor beschränkt.

Auch die Kraftstofflagerung von reinem Rapsöl gestaltet sich schwierig, da sich dessen Kraftstoffkenn-werte (z. B. Wassergehalt, Oxidationszahl) bei der Lagerung spürbar verändern. Die günstigste Voraus-setzung bietet die Lagerung in Metalltanks bei niedrigen Temperaturen und Sauerstoffausschluss.

Einsatz als Mischkraftstoff

In verschiedenen Forschungsprojekten wird derzeit untersucht, inwieweit reines Rapsöl Dieselkraftstoffbeigemischt werden kann, ohne dessen Eigenschaften signifikant zu verändern. In einigen landwirt-schaftlichen Betrieben ist es üblich, kaltgepresstes oder raffiniertes Rapsöl dem Diesel beizumischen.Die Untersuchungen sollen zum einen die möglichen Motorprobleme und Schäden aufzeigen und zumanderen den eventuell motorverträglichen Rapsölanteil finden.

Einsatz nach chemischer Umwandlung

Durch Umesterung von Rapsöl mit Methanol entsteht als Reaktionsprodukt Rapsölmethylester (RME), derdem Dieselkraftstoff in wesentlichen Eigenschaften ähnlich ist (siehe unten).

5.3.2 Rapsölmethylester (RME)


RME und Dieselkraftstoff ähneln sich hinsichtlich Dichte, Viskosität und Zündwilligkeit. Damit lässt sichRME in nahezu allen konventionellen Dieselmotoren verbrennen.

Wie beim Einsatz von Rapsöl sind auch beim RME gewisse Eigenschaften zu berücksichtigen. Viele beimFahrzeugbau eingesetzte Kunststoffe quellen, somit müssen Dichtungen und Leitungen RME-beständigausgeführt werden. Da RME den Fahrzeuglack anlöst, ist beim Betanken Vorsicht geboten. Bei derLagerung von RME gelten ähnliche Empfehlungen wie für Rapsöl.

RME kann in Diesel-getriebenen Fahrzeugen mit technischer Freigabe des Herstellers ohne zusätzlicheMaßnahmen an Stelle von Diesel als Kraftstoff eingesetzt werden. Der Bezug von RME ist flächendeckendabgesichert und bundesweit an mehr als 1.500 Tankstellen möglich. Derzeit beträgt der Absatz vonBiodiesel in Deutschland über 300.000 Tonnen.

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RME kann dank seiner Eigenschaften in beliebigen Mischungsverhältnissen zusammen mit Dieselkraft-stoff in Dieselmotoren verbrannt werden. Wie beim Einsatz von reinem RME müssen hier jedochgegebenenfalls die Unverträglichkeit gegenüber Kunststoffen und die speziellen LagerbedingungenBeachtung finden.

Tests haben bewiesen, dass RME im Diesel die Schmiereigenschaften verbessert und den Schwefelgehaltdes Treibstoffgemisches senkt. Die Zumischung geringerer Mengen RME (bis 5 %) hat keinen signifikantenEinfluss auf die Kennwerte des Dieselkraftstoffes. Auch Ablagerungen und Verlackungen, die gelegentlichbeim Einsatz von reinem Biodiesel auftreten können, gibt es bei geringen Beimischungen nicht.

5.3.3 Ethanol

Bioalkohol, genauer Bioethanol (C2H5OH) wird durch die anaerobe Vergärung kohlenhydratreicherPflanzensubstrate mit Hilfe von Hefen und Bakterien gewonnen. In unseren Breiten bieten sichZuckerrüben, Getreide oder Kartoffeln dafür an.

Im Anschluss an den Vergärungsprozess werden durch Destillation bzw. Rektifikation Wasser und Bio-alkohol getrennt. Zusätzlich kann die beim Vergärungsprozess entstehende Schlempe in Biogasanlagenausgefault und so energetisch genutzt werden.


In herkömmlichen Motoren eignet sich Ethanol nicht als Reinkraftstoff. Es können nur speziell entwickelteReinalkoholmotoren verwendet werden. Eine breite Anwendung würde daher enorme Investitionskostenin der Motorenentwicklung voraussetzen.


Bei Gemischen mit Dieselkraftstoff kann der Anteil an Alkohol bis zu 30 % betragen. Dies setzt jedochwiederum eine spezielle Motortechnik voraus, die bei der Markteinführung mit entsprechenden Kostenverbunden wäre.Demgegenüber ist die Beimischung von Ethanol zu Ottokraftstoff bereits ein etabliertes Verfahren.Ohne den Motor zu verändern, können maximal 20-25 % Alkohol beigemischt werden. Mit zunehmendemAlkoholgehalt steigt jedoch das Risiko einer Entmischung der Komponenten, was Betriebstörungen zurFolge haben kann. Aufgrund der gesetzlichen Rahmenbedingungen sind derzeit höchstens 3 % Methanolund 5 % Ethanol als Kraftstoffzusatz zugelassen.

Einsatz nach chemischer Umwandlung

Auf chemischem Wege lässt sich aus Bioalkohol Ethyl-Tertiärbutyl-Ether (ETBE) gewinnen. Dieser wirdOttokraftstoffen vornehmlich als Oktanzahlverbesserer zugesetzt.

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Ausblick

Aus heutiger Sicht ist es offen, ob Bioethanol in Zukunft hierzulande verstärkt zum Einsatz kommt.Wesentliche Voraussetzungen hierfür sind eine signifikante Verbesserung des Input/Output-Verhältnisses,das als Maß für den Nettoenergiegewinn gilt, und eine Kostenoptimierung des Herstellungsverfahrens.

5.3.4 Methanol

Neben dem Einsatz als Reinkraftstoff eignet sich Methanol zu Energiegewinnung auch in Brennstoff-zellenverfahren. Brennstoffzellen erzeugen elektrische Energie durch elektrochemische Oxidation vonchemischen Substanzen wie z. B. Wasserstoff. Im Unterschied zu Batterien und Akkumulatoren werdenbei Brennstoffzellen die Edukte und Produkte der elektrochemischen Umsetzung kontinuierlich zu-und abgeführt.

Nutzung in der Brennstoffzelle

Für zukünftige automobile Antriebe wird gegenwärtig der Einsatz von Direkt-Methanolbrennstoffzellen(DMBZ) diskutiert. Dieser Brennstoffzellentyp ermöglicht die Gewinnung elektrischer Energie durchdirekte elektrochemische Oxidation von Methanol zu Kohlendioxid an der Anode der Brennstoffzelle.Die Arbeitstemperaturen liegen im Bereich von 80° C bis 120° C. Die bei der Oxidation freigesetztenProtonen werden durch eine elektrisch leitfähige Membran zur Elektrode der Brennstoffzelle transportiert.Dort werden die H-Protonen bei der elektrochemischen Reduktion von Luftsauerstoff zu Wasser verbraucht. Neben den Protonen werden an der Anode Elektronen erzeugt, die getrennt von denProtonen über einen externen Stromkreis zur Kathode fließen. Dieser Elektronenfluss erlaubt denBetrieb eines elektrischen Fahrzeugmotors.

5.3.5 Biogas

Neben Pflanzenölen und Alkoholen kommt auch Gas aus Biomasse als Motortreibstoff zur Anwendung.Für die Gaserzeugung aus Biomasse bieten sich zwei technologische Möglichkeiten an:

· Biogas: es entsteht aus feuchten, kohlenstoffhaltigen Substraten durch anaeroben Abbau· Holzgas: es entsteht aus trockener Biomasse durch unvollständige Verbrennung

(thermische Gaserzeugung).

In den 30er und 40er Jahren war die Erzeugung von Holzgas zum Antrieb von LKWs weit verbreitet.Allerdings hat die Erfahrung der letzten Jahre gezeigt, das der Einsatz von Holzgas für Fahrzeuge sehrmühsam und unbequem ist. Daher sollte Holzgas in der stationären Energieerzeugung Verwendung finden.

Nutzung von Biogas in Verbrennungsmotoren

Biogas kann sowohl in stationären als auch in mobilen Verbrennungsmotoren eingesetzt und inmechanische Energie umgewandelt werden. Am häufigsten finden Fremdzündmotoren Verwendung, dadas Luft-Biogasgemisch eine hohe Zündtemperatur benötigt und hier mit einem Funken gezündetwird. In Selbstzündungsmotoren (Dieselmotoren) ist neben dem Biogas der Einsatz eines zusätzlichenBrennstoffs mit niedriger Zündtemperatur erforderlich. In diesem Fall sind die Dieselmotoren Zwei-brennstoff-Motoren (dual fuel). Das Luft-Gas-Gemisch wird hier vom Motor angesogen, verdichtetund durch Einspritzen von ca. 8-12 % Diesel-Treibstoff gezündet.

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ENERGIEAUS BIOMASSE

6.Kosten undWirtschaft-lichkeit

6. Kosten und Wirtschaftlichkeit

Wie rentabel eine Biomasse-Anlage arbeitet, erfährt man durch die Kosten- und Wirtschaftlichkeits-betrachtung. Eine geplante Investition ist dann wirtschaftlich, wenn die Summe der laufenden Ein-nahmen die Summe der laufenden Ausgaben übersteigt. Der Überschuss führt dann zur Amortisationder Anlage und zur Verzinsung des eingesetzten Kapitals.

Wird die erzeugte Energie zur Deckung des Eigenbedarfs verwendet, so ist die Investition dann ökono-misch vorteilhaft, wenn die Kosten geringer sind als eine mögliche alternative Anlage mit dem selbenNutzen (d. h. mit der Erzeugung der gleichen Energiemenge).

Die wesentlichen möglichen Ausgaben und Einnahmen bei Biomasse-Anlagen können wie folgt unter-gliedert werden:

Im Folgenden wird eine Übersicht über die mit einzelnen Anlagen und Brennstoffen verbundenenAufwendungen gegeben. Die Ausführungen beschränken sich auf biogene Festbrennstoffe. Auspflanzlichen Produkten erzeugte flüssige Brennstoffe werden nicht betrachtet. Sie können für dieBereitstellung von Wärme und Strom aufgrund ihrer hohen Herstellungskosten derzeit nicht mit festenBiomassebrennstoffen konkurrieren.

6.1 Anlagenkosten

Grundlage der Ermittlung der Anlagenkosten ist eine erste überschlägige technische Auslegung derBiomasse-Anlage einschließlich aller erforderlichen peripheren Systeme und Komponenten:

· Bautechnik· Maschinentechnik· Elektro- und Leittechnik· Wärmeverteilungstechnik (Nahwärmenetz)


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Folie

6.1


Folie 6.1

Förderungen/Anreizprogramme (siehe Kapitel 7)

Marktanreizprogramm erneuerbare Energien (MAP)Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)Biomasseverordnung

Einnahmen des laufenden Betriebes Erlöse aus der Wärme- und/oder StromabgabeZuschüsse, Zulagen und dergleichen

Anschaffungsausgaben (auch Brutto-Investitionskosten)

Netto-InvestitionskostenNebenkosten für Planung, Genehmigungund GutachtenVorsteuer/MehrwertsteuerBauzeitzinsenUnvorhergesehenes

Ausgaben des laufenden Betriebes (Betriebskosten)

BrennstoffkostenKosten für Wartung und InstandhaltungKosten für Versicherungen und SteuernPersonalkostenKosten für Betriebsmittel (Wasser, Strom etc.)sowie zur Ascheentsorgung

Gliederung der möglichen Ausgaben und Einnahmen bei Biomasse-Anlagen

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© 6. Kosten und Wirtschaftlichkeit


Für Einzelkosten von Aggregaten und Komponenten können, solange keine verbindlichen Angebote vor-liegen, Richtpreisangebote oder Erfahrungswerte vergleichbarer Komponenten herangezogen werden.Die Summierung der Einzelkosten sollte auch die Montage und Inbetriebnahme der Anlagenteile umfassen.

Die gegenwärtigen spezifischen Aufwendungen für biomassebefeuerte Anlagen zeigen eine deutlicheAbhängigkeit von der Leistung. Sie gehen mit zunehmender Feuerungswärmeleistung zum Teil erheblichzurück. Die folgende Tabelle zeigt beispielhaft die Anlagenkosten in Abhängigkeit von der Leistung.

Anlage Günstigste Preise Mittlere Preise Höchste Preise in €/kW in €/kW in €/kW

Kleinere Anlagen12-15 kW 125 300-400 750(z. B. Einfamilienhaus)20-40 kW 100 225-325 550(z .B. Zweifamilienhaus)

Größere Anlagen150 kW 75 < 150 225(z. B. Gewerbebetriebe)bis zu 10 MW 50 125-150 400Unterschubfeuerungenbis zu 30 MW 150 250 300Rostfeuerungen

Verglichen mit den in der Tabelle dargestellten Anlagen sind Wirbelschicht- und Vergaserfeuerungennoch deutlich teurer.

6.1.1 Beispiel Holzfeuerungsanlagen für ein Einfamilienhaus

Bei Anlagen zur Verfeuerung von Holz steht ein breites Spektrum zur Verfügung. Welcher Anlagentypin Frage kommt, hängt unter anderem davon ab, welches Holz als Brennstoff eingesetzt werden soll.Zur Abschätzung der Investitionskosten für ein Einfamilienhaus wird eine Kesselauslegung mit einerHeizleistung von mindestens 10 kW gefordert. Im folgenden sollen Beispiele verschiedener Feuerungs-systeme aufgeführt werden. Die Kosten für die Wärmeverteilung und die Mehrwertsteuer sind in denPreisbeispielen jedoch nicht berücksichtigt.

1.) Scheitholzkessel mit Lambda-Regelung, manuell beschickt:Kessel für Heizleistung bis 15 kW: 5.500 - 8.000 €Wärmespeicher, Inhalt 750 Liter: 2.000 €

2.) Pelletfeuerung mit Lambda-Regelung, automatisch beschickt, mit VorratsbehälterKessel mit Heizleistung bis 10 kW: 7.000 - 8.000 €Wärmespeicher, Inhalt 500 Liter: 1.250 €

Anmerkung: Die automatische Beschickung erfolgt aus einem Vorratsbehälter, der wöchentlichoder monatlich, je nach Heizbedarf, manuell befüllt werden muss.

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3.) Pelletfeuerung mit Lambda-Regelung, automatisch beschickt, mit Brennstoffzuführung auseinem LagerKessel für Heizleistung bis 10 kW: 6.500 - 7.500 €Lagersystem für Pellets: 1.500 €Transportschnecke für Pellets: 1.600 €Wärmespeicher, Inhalt 500 Liter: 1.750 €

Anmerkung: Weitgehend vollautomatischer Betrieb über das gesamte Jahr ohne manuelle Bedienung.

4.) Hackschnitzelfeuerung mit Lambda-Regelung, automatisch beschickt, mit VorratsbehälterKessel für Heizleistung bis 25 kWmit Vorratsbehälter und Austragsystem: 12.000 - 14.000 €Wärmespeicher, Inhalt 500 Liter: 3.000 €

Anmerkung: Die automatische Beschickung erfolgt aus einem Vorratsbehälter, der wöchentlich odermonatlich, je nach Heizbedarf, manuell befüllt werden muss. Der Kessel muss gedrosselt betriebenwerden. Der Leistungsbereich des Kessels eignet sich eher für ein Zwei- bis Dreifamilienhaus odereinen kleinen Betrieb.

Wartungskosten:Die Wartungskosten für Schornsteinfeger und Anlagenkontrolle etc. liegen pro Jahr bei durch-schnittlich 2 – 3 Prozent der Investitionskosten.

Quelle: Broschüre „Jetzt erneuerbare Energien nutzen“, 2000, BMWi

Bei einem Vergleich der Investitionen von mit Biomasse befeuerten Anlagen mit Anlagen, die mit fossilenEnergieträgern (z. B. leichtes Heizöl, Erdgas) betrieben werden wird deutlich, dass fossil betriebene Anlagenunabhängig von der Leistung zum Teil auf einem erheblich geringeren Preisniveau liegen. Im Schnittliegen die Kosten von Biomasse-Anlagen rund um das doppelte bis dreifache über denen fossil befeuerterAnlagen. Dieses Handikap kann jedoch über geringere Brennstoffkosten bei Biomasse und ggf. überFördermaßnahmen ausgeglichen werden.

6.2 Brennstoffkosten

Die Brennstoffkosten frei Feuerungsanlage setzen sich zusammen aus den Kosten für den eventuellanzurechnenden Anbau und die Ernte, den Aufbereitungskosten sowie den Kosten für Lagerung undTransport.

Nach aktuellen Angaben ergibt sich für die Brennstoffe folgendes Kostenspektrum, wobei in der letztenSpalte die Kosten für den Brennstoff für die unter Punkt 6.1.1 dargestellten Anlagen aufgeführt sind.Zum Vergleich sind auch die Kosten für Öl und Gas fossiler Herkunft angegeben.

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Preisspanne (€ ohne MwSt.)Brennstoff Bemerkung Kosten pro Kosten pro Kosten pro Jahr bei

Tonne 1.000 kWh 11.200 kWh BedarfScheitholz Selbstwerbung 0-90 0-25 0-260Scheitholz ofenfertig, ab Wald 45-150 11-38 125-420Scheitholz ofenfertig, frei Haus 95-210 24-52 272-600Hackschnitzel frei Haus 45-90 11-23 126-250Sägereste frei Haus 5-65 1,25-18 14-195Pellets frei Haus 125-300 24-60 275-650Heizöl ca. 32 370Gas ca. 44 495

Quelle: „Jetzt erneuerbare Energien nutzen”, 2000, BMWi

Bei den biogenen Festbrennstoffen ist zu unterscheiden zwischen Rückständen bzw. Nebenprodukten undspeziell angebauten Energiepflanzen. Im folgenden werden beispielhaft einige Brennstoffkosten von Stroh,Holz und Energiepflanzen erläutert.

6.2.1 Brennstoffkosten für Stroh

Wenn Stroh als Rückstand der Getreideproduktion einzuordnen ist, also aus bestimmten Gründen dasUnterpflügen zur Nährstoffrückführung, Humusbildung und Strukturverbesserung im Boden vonNachteil ist, müssen lediglich die Kosten der Strohbergung berücksichtigt werden. Sie setzen sich ausden Kosten für das Pressen, das Bindegarn sowie den Kosten für Transport und Lagerung zusammen.Diese Kosten hängen u. a. auch von der Feldgröße, dem Strohertrag und der eingesetzten Technik ab.

Als Nebenprodukt muss Stroh dann angesehen werden, wenn seine Einarbeitung in den Boden zu einerVerbesserung des Nährstoff- und Humusgehalts beitragen kann. Dann muss neben den Bergungs- undBereitstellungskosten der ökonomische Wert der im Stroh enthaltenen Nährstoffe und der möglicheBeitrag zur Humusversorgung in die Kostenberechnung mit einbezogen werden.

Abhängig von landwirtschaftlicher Struktur und vorhandener Nachfrage stellt Stroh in einigen RegionenDeutschlands eine reguläre Handelsware dar, für die sich ein geringfügig schwankender Marktpreisausbildet.

Die Bandbreite der resultierenden Gesamtkosten, die für Stroh frei Feuerungsanlage zu erwarten sind,zeigt die folgende Tabelle.

€/GJ Cent/kWh €/tBereitstellung · als Rückstand 1,5 0,46 23

· als Nebenprodukt 2-3,5 0,72-1,12 29-52· als Handelsware (Marktpreis) 2,5-4,5 0,92-1,65 41-66

Feldlagerung 0,35 0,15 5Transport · 5 km Entfernung 0,3 0,1 4,6

· 30 km Entfernung 0,9 0,36 14Summe 2,15-5,75 0,71-2,15 32,60-85

Quelle: „Biomasse – nachwachsende Energie aus Land- und Forstwirtschaft“, 1997,

Broschüre CMA, C.A.R.M.E.N., FNR

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6.2.2 Brennstoffkosten für Holz

Für die energetische Nutzung von Holz kommen zunächst Waldrestholz und Durchforstungsholz(Schwachholz) in Frage. Zusätzlich fällt bei der Stammholzernte und Durchforstungsmaßnahmen„Industrieholz“ als Koppelprodukt an, das an die Papier-, Zellstoff- oder Spanplattenindustrie verkauftwird. Ist hierfür der Markt gesättigt, kann es ebenfalls energetisch genutzt werden.

Beim Waldrestholz berechnen sich die Kosten aus dem Aufwand für das Sammeln und die verbrennungs-gerechte Aufbereitung. Zumeist wird das Holz mit der Motorsäge (motormanuell) auf transportfähigeLängen gekürzt, an befahrbare Schneisen transportiert und aufgeschichtet. Anschließend wird es zuHackschnitzeln aufgearbeitet. Die mit dem Zeitaufwand verbundenen Kosten hängen maßgeblich vomAnfall auf der Bestandsfläche, der Baumart und dem Gelände ab.

Bei der Hackschnitzelbereitstellung aus Schwachholz muss die gesamte Verfahrenskette vom Fällen biszum Hacken auf der Waldstraße in die Kostenberechnung einbezogen werden. Die Kosten variieren durchden Mechanisierungsgrad beim Fällen und Aufarbeiten des Holzes.

Auch Brennholz stellt wie Stroh eine reguläre Handelsware dar. Die gegenwärtigen Brennholzpreise inDeutschland liegen zwischen 25 und 35 €/rm (rm=Raummeter) für Nadelholz und 30 und 45 €/rm fürLaubholz und sind regional sehr unterschiedlich. Die Brennstoffkosten für Industrieresthölzer orientierensich vor allem an den Marktpreisen zur stofflichen Nutzung, die in Abhängigkeit der wirtschaftlichenRandbedingungen stark schwanken können.

Welche Brennstoffkosten für Holz frei Feuerungsanlage veranschlagt werden müssen, zeigt die folgendeTabelle.

€/GJ Cent/kWh €/tBereitstellung · als Schwachholz 2,60-4 0,9-1,5 33,75-49,60

· als Waldrestholz 5,60 1,95 68· als Brennholz (Marktpreis) 3,60-6,65 1,4-2,45 48,55-86

Waldlagerung 0 0 0Transport · 5 km Entfernung 0,36 0,1 4

· 30 km Entfernung 0,77 0,3 9,70Summe 2,96-7,42 1-2,75 37,75-95,70

Quelle: „Biomasse – nachwachsende Energie aus Land- und Forstwirtschaft“, 1997,

Broschüre CMA, C.A.R.M.E.N., FNR

ENERGIEAUS BIOMASSE



6.2.3 Brennstoffkosten für Energiepflanzen

Die Kosten für die energetische Nutzung von Energiepflanzen ergeben sich aus den Produktionsaufwen-dungen für die jeweilige Pflanze und den Aufwendungen für die Bereitstellung des Bioenergieträgers.

Getreide gehört zu den hauptsächlich angebauten Kulturpflanzen in Deutschland. Deshalb sind dieProduktionsaufwendungen für unterschiedliche Getreidearten unter verschiedenen Ertrags- undKlimabedingungen bekannt.

Für schnellwachsende Gräser, wie z. B. Chinaschilf, sind die Produktionskosten weit weniger bekannt.Deshalb beziehen sich die in der Tabelle angegebenen Kosten auf die Bandbreite der in Deutschlanderzielten Erträge und die durchschnittlichen Aufwendungen für die Pflanzen innerhalb der zu erwarten-den Lebensdauer. Bei sehr hohen Erträgen und einer trockenen Ernte der Biomasse sind gegebenenfallsauch geringere als die angegebenen Brennstoffkosten möglich.

Schnellwachsende Baumarten, z. B. Pappeln und Weiden, können auch zur Energiegewinnung angebautwerden. Die oberirdische Biomasse wird nach einer bestimmten Wachstumsphase bodeneben abgeerntetund zu Hackschnitzeln verarbeitet. Da die Stöcke immer wieder austreiben kann im Abstand mehrererJahre immer wieder geerntet werden. In der Tabelle sind allerdings die Kosten für das Roden nachBeendigung der Holzproduktion nicht berücksichtigt.

Energiepflanzenart €/GJ Cent/kWh €/t· Getreideganzpflanzen 6,60-7,70 2,4-2,75 90-106· schnellwachsende Gräser 4-10,70 1,5-3,9 60-160· schnellwachsende Baumarten 5-8 1,8-3 63-102

Verglichen mit den Brennstoffkosten für Stroh und Holz liegen die Aufwendungen auf Seiten derEnergiepflanzen auf einem merklich höheren Niveau.

Die Preise biogener Festbrennstoffe liegen teilweise in Größenordnungen der Verbraucherpreise fossilerBrennstoffe und darunter. Es muss allerdings darauf hingewiesen werden, dass der Preisvergleich nurschwer möglich ist. Relevant dafür sind nicht allein die Energieträgerkosten. Viel entscheidender undaussagekräftiger sind die Wärmegestehungskosten.

6.3 Wärmegestehungskosten

Vergleichbar werden die Anlagen dann, wenn zusätzlich zu den Investitionskosten und Brennstoffpreisendie Wärmegestehungskosten bekannt sind. Sie geben an, wie viel die Erzeugung einer KilowattstundeWärme insgesamt kostet.

In den Modellrechnungen der nachfolgenden Tabelle sind die resultierenden Wärmegestehungskosten fürHolzheizwerke bei 4.000 Volllastbenutzungsstunden angegeben, die unter günstigen Randbedingungenerreicht werden können. Je nach Brennstoffkosten variieren sie bei kleineren Anlagen zwischen 3 und10 cent/kWh (ohne Berücksichtigung von Fördermitteln), bei großen Anlagen aufgrund der deutlichniedrigeren spezifischen Investitions- und Betriebskosten zwischen 1,5 und 4 cent/kWh. Hinzu gerechnetwerden muss normalerweise noch ein Kostenanteil von etwa 0,75 cent/kWh für die Wärmebereitstellungaus gas- oder ölgefeuerten Spitzenkesseln, mit denen üblicherweise Bedarfsspitzen abgedeckt werden.

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83

Orientierungswerte für die Investitions- und Energiegestehungskosten bei Holzheizwerken:

Holzheizwerk (ohne Spitzenlastkessel) Klein GroßFeuerungswärmeleistung kW 300 10.000Volllastbenutzungsstunden h/a 4.000 4.000Jahresnutzungsgrad 80 % 85 %Wärmeerzeugung MWh/a 960 34.000Investitionskosten € 170.000 2.800.000Spezifische Investitionskosten € 560 280Nutzungsdauer a 20 20Zins p. a. % 6 6Kapitalkosten €/a 14.700 245.400Betriebskosten o. Brennstoff, Strom €/a 2.760 56.240Stromkosten €/a 2.600 87.000Brennstoffkosten Cent/kWh 0 0

0,7 0,71,8 1,82,6 2,6

Wärmegestehungskosten Cent/kWh 2 1,123 2

4,3 3,35,3 4,1

Quelle: Dr. Frithjof Staiß „Jahrbuch Erneuerbare Energien 2000“, Bieberstein-Verlag, 2000

Für Biobrennstoffanlagen folgt aus der Betrachtung der Wärmegestehungskosten, dass sie durchaus mitkleineren Öl- und Gasheizungen konkurrieren können. Dies wird auch an den folgenden beiden Grafikendeutlich. Die erste Grafik zeigt einen Vergleich der Kosten einzelner Brennstoffe.

Hier wird deutlich, dass Biomasse momentan die kostengünstigste Brennstoffart in Deutschland ist.Die höchsten Kosten entstehen dem Verbraucher beim Einsatz von Heizstrom.Bei der folgenden Betrachtung der jährlichen Gesamtkosten werden zusätzlich die Kosten berücksichtigt,die durch die Anschaffung und Wartung der Heizanlage entstehen. Aufgrund der derzeit noch hohen


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Folie

6.2


Folie 6.2

Jähr

liche

Bre

nnst

offk

oste

nfü

r ein

Ein

fam

ilien

haus

Quelle: „Basisdaten Bioenergie Deutschland“, Biomasse-Info-Zentrum (BIZ)

Jährliche Brennstoffkosten für ein Einfamilienhaus

Flüssi

ggasheiz

ung

Elektr

oheiz

ung

Ölheizung

Erdgash

eizung

Scheit

hozheiz

ung

Pellet

sheizung

0

500

1.000

1.500

2.000

869

592

Euro/a1.966

711472

1.014

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Anschaffungskosten für Biobrennstoffkessel kommt es bei dem Vergleich der Jahresgesamtkosten zueiner weitgehenden Angleichung der Kostenunterschiede.

Anmerkung: Der Berechnung der Kosten für beide Grafiken (Folie 6.2+6.3) wurden folgende Wertezugrunde gelegt: Heizöl = 0,40 €/l, Erdgas = 0,045 €/kWh(Hu), Pellets = 130 €/t, Scheitholz = 41 €/Rm (frei Haus geliefert)

Kostenvergleich verschiedener Heizsysteme (Beispiel)

Heizöl (EL) Erdgas (H) Scheitholz HolzpelletsAusgangsdatenJahreswärmebedarf MWh/a 36 36 36 36Kesselnennleistung kW 18 18 18 18Jahresvolllaststunden* h/a 2.000 2.000 2.000 2.000Jahresnutzungsgrad* % 100 100 100 100Heizkessel-Wirkungsgrad % 90 105** 92 89Energieeinsatz pro Jahr MWh/a 36 36 36 36Heizwert MWh/t 11,6 4 5

kWh/m3 10,5Jahresbrennstoffbedarf t/a 3,48 3,12 9,98 7,82Brennstoffpreis** €/MWh 37 42,2 35,3 32,7

0,36 €/l 0,04 €/kWh 143,2* €/t 163,6 €/tStrompreis (Bezug) €/MWh 127,8 127,8 127,8 127,8Investition Anlage € 9.714,6 6.984,3 9.136,8 10.471,3Investitionsförderung*** € 0 0 0 920,3BerechnungsdatenJährliche Investitionskosten €/a 1.372 986,3 1.290 1.348,3Brennstoffkosten €/a 1.482,7 1.446,4 1.428 1.280Strombezug €/a 161 127 127 161Jährliche Gesamtkosten(mit Förderung***) €/a 3.118,4 2.733,9 2.921,1 2.866,6Wärmegestehungskosten €/MWh 86,4 76,2 81,3 79,8


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Folie

6.3


Folie 6.3

Jahresgesamtkosten der Wärmeversorgung

Jahr

esge

sam

tkos

ten

der W

ärm

ever

sorg

ung

Quelle: „Basisdaten Bioenergie Deutschland“, Biomasse-Info-Zentrum (BIZ)

Flüssi

ggasheiz

ung

Elektr

oheiz

ung

Ölheizung

Erdgash

eizung

Scheit

hozheiz

ung

Pellet

sheizung

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

2.555

Euro/a

3.199

2.646 2.5262.728

2.941

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85

* Preis für 1 m ungespaltenes Scheitholz mit Lieferung (38€/Rm)

** nach BIZ „Basisdaten Bioenergie Deutschland“

*** Marktanreizprogramm des BMWi nach dem 23.07.2001

6.4 Berechnungsbeispiel zu Leistung und Wirtschaftlichkeit

Vor Anschaffung einer Holzheizanlage muss zunächst die Leistung der Anlage ermittelt und ihre Wirt-schaftlichkeit überlegt werden. Die ungefähr erforderliche Leistung lässt sich nach den folgendenRichtwerten ermitteln:

1.) Berechnung der Energiebezugsfläche (EBF):Die Energiebezugsfläche ist die beheizte Bruttogeschossfläche, welche sich nach den äußerenAbmessungen des Gebäudes (inkl. Außenmauern) berechnet. Als beheizt gelten neben Wohnräumenauch indirekt beheizte Räume wie Treppenhaus oder Korridore. Nicht beheizt sind Waschküchen,Heizräume, Trockenräume, Garagen und ähnliches.

2.) Festlegung der spezifischen Heizleistung pro m2 EBF:gut wärmegedämmter Neubau 50 W pro m2

wärmegedämmter Altbau 70-90 W pro m2

schlecht wärmegedämmter Altbau 90-120 W pro m2

Hieraus ergibt sich: Leistung = EBF x spezif. Leistung (in W)

Beispiel:Die Leistung für eine automatische Holzheizung in einem wärmegedämmten Altbau (180 m2) berechnetsich wie folgt:

Leistung = 180 m2 x 90 W/m2 = 16.200 W = 16,2 kW

Soll die Holzheizung mit einem Speicher kombiniert werden, ist die Kesselleistung etwas höher zu wählen(ca. 20 kW). Bei handbeschickten Anlagen sollte der berechnete Leistungswert mit dem Faktor 1,5(Richtwert) multipliziert werden (ca. 30 kW).

Eine genaue Wirtschaftlichkeitsberechnung ist aufwendig und kann bei Orts- und Objektkenntnis unterBerücksichtigung der Art der neuen Holzfeuerungsanlage erstellt werden. Mit Hilfe der nachfolgendenErläuterungen ist die Möglichkeit gegeben, über die Jahresgesamtkosten die Amortisationszeit beiUmstellung von z. B. Öl auf Holz zu ermitteln.

Bei Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen werden zwei oder mehrere Geldsummen miteinander verglichen.Jede dieser Summen entsteht durch Addition der Kapital- und Betriebskosten (Gesamtkosten), die fürein bestimmtes System in einem für alle verglichenen Anlagen gleichen Zeitraum entstehen.Normalerweise werden Jahreskosten verglichen.

Man kann ferner nur solche Systeme miteinander vergleichen, die auch die gleiche Leistung erbringen.So ist beispielsweise der Vergleich der Jahreskosten einer Ölheizung mit einer Holzheizung möglich, wennbeide das gleiche Haus beheizen sollen. Auf dieser Basis wird die nachfolgende Musterrechnungdurchgeführt.

ENERGIEAUS BIOMASSE



Wenn die Investitionskosten („IK“ in €), das sind die Kosten der Heizung einschließlich der Installation, übereinen Abschreibungszeitraum („AZ“ in Jahren) bei einem festen Zinssatz („ZS“ in Prozent) gleichmäßigverteilt werden sollen, dann kann man die jährlichen Kapitalkosten („KK“ in €/Jahr) nach der folgendenNäherungsformel berechnen:

Nach dieser Formel können die jährlichen Kapitalkosten für die einzelnen Baugruppen einer Anlageoder für die Gesamtanlage ermittelt werden. Die Zahlen werden dann in eine Wirtschaftlichkeits-tabelle eingetragen.

Die Betriebskosten sind leichter zu erfassen, da man die Jahresrechnungen für Brennstoffe, Wartung usw.verwenden kann. Man sollte in keinem Fall die Stromkosten für Umwälzpumpen, Regelungen usw. ver-nachlässigen. Diese Geräte besitzen zwar eine kleine Anschlussleistung, sie laufen jedoch 8.760 Stundenim Jahr und können so leicht 1.000 kWh jährlich verbrauchen.

Es bleibt jedem selbst überlassen, wie er bei der eigenen Heizung seine Arbeitszeit berücksichtigt.Insbesondere bei Stückgutfeuerungsanlagen geht es nicht ohne Arbeit beim Holzhacken, -lagern sowieBeschicken und Entsorgen der Heizungsanlage. Wenn man für diese Tätigkeiten hohe Stundenlöhneansetzt, dann lässt sich für die Holzheizung eine Wirtschaftlichkeit kaum nachweisen.

Die Wirtschaftlichkeitstabelle sieht den Vergleich von zwei alternativen Heizungssystemen vor. Verglichenwerden die Neuanlagen für die Brennstoffe Öl, Stückholz, Pellets und Hackschnitzel (automatischeHackschnitzelfeuerung bzw. Tagessilo).

Für diese Heizungsarten entstehen Kapital- und Betriebskosten. Den größeren Investitionen einer Holz-heizung stehen niedrigere Betriebskosten gegenüber, wobei allerdings die Eigenleistung nicht angesetztwird. Die höheren Investitionen müssen also durch die niedrigeren Betriebskosten amortisiert werden.

Berechnungen zeigen, dass sich die höheren Anfangskosten bezahlt machen. Schon nach wenigenJahren heizt man mit Holz billiger als mit Öl, sofern man zu einer begrenzten Eigenleistung bereit ist.


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Folie

6.4


Folie 6..4

Formel: Kapitalkosten (KK)

Form

el: K

apit

alko

sten

(KK)

KK = IK + 0,5 ( )1AZ

ZS100

in Worten

Kapitalkostenin € /Jahr

Investitionskostenin €

( )+x=1

Abschreibungszeitin € /Jahr

0,5 x Zinssatz

100

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87

6.5 Berechnung des Heizholzbedarfs

Ist eine Umstellung von Öl- oder Gas- auf Holzfeuerungen vorgesehen, kann der zukünftige Heizholzbedarfrelativ leicht über den bisherigen Öl- bzw. Gasverbrauch ermittelt werden. Dazu ist es notwendig, dasHeizöl bzw. Erdgas in sogenannte Holzäquivalente umzurechnen:

Je 1.000 l Heizöl (Heizwert 10.083 kWh) entsprechen:

ca. 4,8 rm Buche/Eiche-Schichtholz lutro (Heizwert 2.100 kWh) (8,2 m3 HS)ca. 5,9 rm Kiefern-Schichtholz lutro (Heizwert 1.700 kWh) (10,0 m3 HS)ca. 6,9 rm Fichten-Schichtholz lutro (Heizwert 1.500 kWh) (11,7 m3 HS)

Je 1.000 m3 Erdgas (Heizwert 8.548 kWh) entsprechen:

ca. 4,1 rm Buche/Eiche-Schichtholz lutro (7,0 m3 HS)ca. 5,0 rm Kiefern-Schichtholz lutro (8,5 m3 HS)ca. 5,7 rm Fichten-Schichtholz lutro (9,7 m3 HS)

lutro = lufttrocken m3 HS = Schüttkubikmeter Hackschnitzel

Die Umrechnung des bisherigen Öl- bzw. Gasverbrauches in Holzäquivalente setzt allerdings voraus, dassdie Holzfeuerung den gleichen Jahresbetriebswirkungsgrad wie die Öl- bzw. Gasfeuerung besitzt.

Unter Jahresbetriebswirkungsgrad ist nicht nur der Wirkungsgrad des Wärmeerzeugers (Heizkessel) zu verstehen. Es müssen auch die Verluste berücksichtigt werden, die durch die Wärmeverteilung, dieRegelung bzw. Wärmenutzung entstehen, sowie die Verschlechterung des Wirkungsgrades des Wärme-erzeugers durch Teillastbetrieb in der Übergangszeit. Letzteres gilt insbesondere für Stückgutfeuerungenohne Wärmespeicher.


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Folie

6.5


Folie 6..5

Wirtschaftlichkeitstabelle

Wir

tsch

aftl

ichk

eits

tabe

lle

Heizungsanlage AInvest.Euro

Abschr.Jahr

Zins%

Jahres-kosten

Menge(Jahr)

Stückpreis Jahreskosten(Euro/Jahr)

Heizungsanlage BInvest.Euro

Abschr.Jahr

Zins%

Jahres-kosten1. KAPITALKOSTEN

2. BETRIEBSKOSTEN

GebäudekostenLager, Silo, TanksKesselanlage komplettBrauchwasseranlagePlanung, Installation

BrennstoffStromWartung/ÜberwachungReinigungBeschickung/Entsorgung

Investitionssumme(Euro)Jahreskapitalkosten(Euro/Jahr)

Differenz derInvestions-kosten (Euro)

ErsparteJahreskosten (Euro/Jahr)

Jahresbetriebskosten(Euro/Jahr)Jahresgesamtkosten(Euro/Jahr)

Armortisationszeit (Jahre)

Menge(Jahr)

Stückpreis Jahreskosten(Euro/Jahr)

ENERGIEAUS BIOMASSE



Der Jahresbetriebswirkungsgrad ist zwangsläufig immer kleiner als der Wirkungsgrad des Heizkessels.Annähernd gleichen Betriebswirkungsgrad besitzen Öl-, Gas- und Hackschnitzelfeuerungen, sowieStückgutfeuerungen mit Wärmespeicher.

Wer mit Hackschnitzeln heizen möchte, muss die ermittelte Anzahl Raummeter (rm) mit 1,7 multiplizieren,denn ein Raummeter Holz ergibt ca. 1,7 (1,5-1,8) Schüttkubikmeter Hackschnitzel (Abk. m3 HS).

Die Ermittlung des Heizholzbedarfs für ein neues Haus bzw. eine neue Wohnung erfolgt über denWärmebedarf (in Watt) je Quadratmeter Wohnfläche bei einer Heizstunde. Für eine durchschnittlichwärmegedämmte Wohnung von ca. 2,5 m Raumhöhe ergibt sich ein Wert von ca. 0,128 kW/m2, für einesehr gut wärmegedämmte Wohnung ein Wert von ca. 0,814 kW/m2. Die Heizstunden mit halber, drittel,viertel Leistung usw. werden in Betriebsstunden mit voller Heizleistung umgerechnet, auch als Volllast-stunden bezeichnet.

Nach allgemeiner Erfahrung sind für eine holzbefeuerte Zentralheizung 1.400 –1.800 Volllaststunden proJahr anzusetzen. Außerdem muss der Jahresbetriebswirkungsgrad berücksichtigt werden, der bei einerholzbefeuerten Zentralheizung bei ca. 0,7 liegt.

Die Formel zur Ermittlung des voraussichtlichen Holzheizbedarfes sieht dann wie folgt aus:

Wärmebedarf/m2 Wfl. x m2 beheizte Wfl. x Vollbetriebsstd.Holzheizbedarf =

Heizwert des Brennstoffes x Jahresbetriebswirkungsgrad

Dazu zwei Beispiele:

Einfamilienhaus, schlecht gedämmter Altbau (0,120 kW/m2), 100 m2 Wfl. zu beheizen mit Buchen-Schichtholz (Heizwert: 2.100 kWh/rm), Stückgutfeuerung mit Wärmespeicher

0,120 kW/m2 x 100 m2 x 1800 h2100 kWh/rm x 0,70

= 14,69 rm ~ 15 rm

Einfamilienhaus, gut wärmegedämmt (0,050 kW/m2), 140 m2 Wfl. zu beheizen mit Fichten-Hackschnitzeln(Heizwert Fichten-Schichtholz 1500 kWh/rm), automatische Hackschnitzelfeuerungsanlage

0,050 kW/m2 x 140 m2 x 1800 h2100 kWh/rm x 0,70

= 12,3 rm ~ 12 rm

entsprechend 21 m2 HS

Dies sind grobe Richtwerte. Genauere Angaben kann der Heizungsfachmann bei genauer Kenntnis derörtlichen Gegebenheiten machen.

Quelle: Punkt 6.4 und 6.5 aus „Moderne Holzfeuerungsanlagen“, 1998, Forstabsatzfonds

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6.6 Wirtschaftlichkeit von Biogasanlagen

Die Wirtschaftlichkeit von Biogasanlagen zur Stromerzeugung bzw. kombinierten Strom- und Wärme-erzeugung wurde mit dem Erneuerbare-Energien-Gesetz deutlich verbessert (Siehe Kapitel 7).Im Übrigen hängt die Wirtschaftlichkeit solcher Anlagen stark von den jeweiligen Gegebenheiten ab.

Die spezifischen Investitionskosten (€ pro kW installierte Leistung) steigen bei kleineren Anlagen starkan und können z. B. bei 5-kW-Anlagen über 13.000 € pro kW liegen. Bei Anlagen über 160 kW sinkendie Kosten auf durchschnittlich 4.350 € pro kW elektrischer Leistung. Größere Anlagen bieten dahereine bessere Wirtschaftlichkeit. Betriebs- und Wartungskosten sind pro Jahr mit etwa 2,5 % derInvestitionskosten anzusetzen.

Die Dimensionierung von Biogasanlagen hängt auch von der verfügbaren Biomasse ab. Die Generator-leistung sollte optimal dem Verhältnis der möglichen Gasgewinnung angepasst sein. Bei optimalerAuslegung können so bis zu 7.000 Volllaststunden im Jahr erreicht werden.

Einen Anhaltspunkt für die Dimensionierung einer Biogasanlage bietet folgende Umrechnung:

1 Großvieheinheit Rinder / Schweine = 0,14 kWel

1 Großvieheinheit Geflügel = 0,47 kWel

1 ha für die Biogasgewinnung genutzte Anbaufläche = 1,54 kWel

Beispiel:50 Großvieheinheiten Rinder / Schweine entsprechen einer Auslegung der Generatorleistung auf 7 kW.Bei 7.000 Volllaststunden kann der Ertrag pro Jahr mit 49.000 kWh abgeschätzt werden. Mit derVergütung können so Einnahmen in Höhe von 5.000 € pro Jahr erzielt werden.

Die Wirtschaftlichkeit hängt im weiteren davon ab, inwieweit auch der Wärmeertrag sinnvoll genutztwerden kann. Außerdem können steuerliche Aspekte wie Abschreibungsmöglichkeiten relevant sein.

6.7 Finanzierung

Die kapitalgebundenen Kosten zur energetischen Verwertung von Holz und Biomasse liegen bei etwa30 -40 % der Gesamtkosten. Projektentscheidend kann daher sein, Zins und Abtrag möglichst niedrigzu halten. Im Einzelfall ist zu überprüfen und genau abzuwägen, ob auf den konventionellen Bankkredit,auf Contracting oder Leasing zurückgegriffen wird.

Beim Leasing wird die Anlagentechnik vom sogenannten Leasinggeber, der stets auch Eigentümerbleibt, finanziert. Der Betreiber zahlt eine vorher vertraglich festgelegte Leasingrate für die Dauer vonüblicherweise 7 bis 10 Jahren. Danach wird zum Eigentumsübergang auf den Betreiber eine Restkauf-summe fällig. Das Risiko und die laufenden Kosten liegen hier beim Betreiber.

Anders stellt sich die Situation beim Contracting dar. Hier ist der Betreiber eine spezielle Betreiber-gesellschaft bzw. ein Contractor, der die produzierte Energie (Wärme und Strom) an einen oder mehrereAbnehmer verkauft.

Eine wichtige Finanzierungsmöglichkeit im Bereich von Holz- und Biomasseanlagen sind Zuschüsse ausöffentlicher Hand geworden. Eine Übersicht dazu gibt das folgende Kapitel 7.

Auskunftsstellen zu diesem Thema sind in Kapitel 10 genannt.

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7.PolitischeRahmen-bedingungen

7. Politische Rahmenbedingungen

Gegenüber den fossilen Energieressourcen, die endlich sind, haben erneuerbare Energien einen ent-scheidenden Vorteil: sie sind unerschöpflich. Im Sinne des Umwelt- und Klimaschutzes ist es, ihrenAnteil am Energiemix zu erhöhen. Investitionsanreize helfen, dieses Ziel zu erreichen.

Die Fördermaßnahmen der Bundesregierung zur energetischen Nutzung nachwachsender Rohstoffehaben in den letzten Jahren zugenommen. Mit verschiedenen Programmen und Gesetzen, die im fol-genden näher erläutert werden, stellt die Bundesregierung die Weichen für eine verstärkte Nutzungerneuerbarer Energien.

7.1 Marktanreizprogramm erneuerbare Energien

Mit dem „Marktanreizprogramm zur Nutzung erneuerbarer Energien“ (MAP), das 1999 startete, moti-viert das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) dazu, die neuen Energie-technologien zu nutzen.

Wie wird gefördert?

Automatisch beschickte Anlagen zur Verfeuerung fester Biomasse werden bis zu einer Nennwärme-leistung von 100 kW mit 55 € je kW installierter Nennwärmeleistung, Anlagen mit einem Wirkungsgradüber 90 % mindestens jedoch mit 1500 € je Einzelanlage bezuschusst. Bei automatisch beschicktenAnlagen über 100 kW sowie Biogasanlagen wird ein zinsgünstiges Darlehen über dieKreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) gewährt.

Bei Feuerungsanlagen ergibt sich ein Teilschulderlass von 55 € je kW installierte Leistung. Bei Biogasan-lagen beträgt der Teilschulderlass 15.000 € je Anlage. Anlagen zur kombinierten Strom- und Wärme-erzeugung aus fester Biomasse werden durch ein Darlehen der KfW gefördert. Förderfähig sind hierbeidie Investitionskosten (Stand März 2002).

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© 7. Politische Rahmenbedingungen


Was wird gefördert?

Der Bund fördert mit dem Marktanreizprogramm den Bau von:SolarkollektorenWärmepumpen (wenn der für den Betrieb erforderliche Strom aus erneuerbaren Energien stammt)

WasserkraftanlagenGeothermieanlagenAnlagen zur Verbrennung fester BiomasseBiogasanlagen

Nicht gefördert werden:Eigenbauanlagen und PrototypenGebrauchte AnlagenBiomasseanlagen, die überwiegend Holz aus gewerblicher Be- und Verarbeitung verfeuernEinzelfeuerstättenVerbrennungsanlagen für Abfälle und ähnliche brennbare Stoffe

7.2 Gesetz über den Vorrang erneuerbarer Energien, Biomasseverordnung

Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) regelt die Abnahme und Vergütung von Strom aus erneuerbarenEnergien. Das EEG löste am 1. April 2000 das Stromeinspeisegesetz mit verbesserten Konditionen ab.

Ziel des Gesetzes ist es, den Beitrag erneuerbarer Energien an der Stromversorgung deutlich zu erhöhen.Dies entspricht auch den Zielen der Europäischen Union und der Bundesrepublik Deutschland den Anteilerneuerbarer Energien am gesamten Energieverbrauch bis zum Jahr 2010 mindestens zu verdoppeln.

Zur Abnahme des regenerativ erzeugten Stroms ist der jeweilige Netzbetreiber verpflichtet, dessen Netzdie kürzeste Entfernung zur Anlage aufweist.

Auch für Biogas finden diese Vergütungen Anwendung. Sie gelten auch dann, wenn keine direkte Ver-stromung des Biogases direkt am Ort der Entstehung erfolgt, sondern es in das Gasnetz eingespeist wird.

Für Anlagen, die ab Januar 2002 neu in Betrieb genommen werden, wird die Vergütung jährlich um 1 Prozent gesenkt. Damit will die Bundesregierung dem technologischen Fortschritt und der daraus zu erwartenden Kostensenkung bei den Anlagen Rechnung tragen.

Im Sinne des Gesetzes werden unter Biomasse ganz allgemein Brennstoffe verstanden, deren Ursprung„aktuell geerntetes Pflanzengut einschließlich Resthölzern und Ernterückständen ist, sowie Holzabfälleund organische Abfälle aus der Nahrungsmittelerzeugung oder der Tierhaltung“. Dabei erfolgt keineTrennung zwischen fester und flüssiger Biomasse sowie Biogas.

Diese allgemein gefasste Formulierung des Begriffes Biomasse verwendete die Bundesregierung um„nicht ökologisch und ökonomisch sinnvolle Verfahren, die sich noch in der Entwicklung befinden, vonvornherein auszuschließen“.

BiomasseverordnungDie Biomasseverordnung (seit 28.06.2001 in Kraft) untersetzt das Erneuerbare-Energien-Gesetz. Sieregelt, welche Stoffe als Biomasse gelten, welche technischen Verfahren zur Stromerzeugung ausBiomasse in den Anwendungsbereich des Gesetzes fallen und welche Umweltanforderungen bei derErzeugung von Strom aus Biomasse einzuhalten sind.Die Verordnung trägt der Abgrenzungsproblematik, welche organischen Stoffe als Biomasse im Sinnedes EEG anzusehen sind, Rechnung. Beispielsweise fallen mit der Verordnung auch mit Holzschutzmittelnoder halogenorganischen Verbindungen behandelte Althölzer unter die Biomassedefinition des EEG,solange bestimmte Grenzwerte eingehalten werden.

Bekannt ist bereits, das belastete Altholzkontingente ausschließlich in Anlagen verbrannt werden dürfen,die der 17. BImSchV genügen. Neu dagegen ist, das bei Anlagen im Leistungsbereich größer 5 MWMindestanforderungen an den elektrischen Wirkungsgrad gestellt werden.

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93

Für Strom aus Biomasse beträgt die Vergütung für Anlagen:

bis 500 kWel 10,23 Cent/kWh,

500 kWel – 5 MW 9,21 Cent/kWh,

bis 20 MWel 8,7 Cent/kWh.

Die Regelungen gelten zunächst nur für Anlagen, die innerhalb von drei Jahren nach Inkrafttreten derBiomasseverordnung genehmigt worden sind. Nach Ablauf dieser Frist ist eine erneute Überprüfung derVerordnung durch den Bundestag vorgesehen.

Nach der bisher gültigen Definition fielen auch „Abfälle und Nebenprodukte pflanzlicher und tierischerHerkunft aus der Land- und Forst- und Fischwirtschaft“ unter die Vergütungsregelung des EEG. Daherwaren gerade im Bereich der BSE-Problematik Nachbesserungen in diesem Bereich notwendig. Biomassetierischen Ursprungs, die keine Ausnahmegenehmigung nach dem Tierkörperbeseitigungsgesetz erhält,wird nach der Verordnung von der Vergütungsregelung des EEG ausgeschlossen. Betroffen davon istinsbesondere die energetische Verwertung von Tiermehl und Tierfetten.

Der Einsatz von RME im stationären Bereich soll, um die weitere Entwicklung beobachten zu können,zunächst für einen Zeitraum von drei Jahren als Biomasse im Sinne des EEG anerkannt werden.

Es lässt sich bereits heute feststellen, dass die Biomasseverordnung und das EEG den Markt für größereBiomasse-KWK Anlagen stimuliert haben. Ein entsprechend beschleunigter Ausbau der Biomasse-KWKist daher bereits kurzfristig zu erwarten.

7.3 Freistellung von der Mineralölsteuer

Biogene Treibstoffe bieten eine kostengünstige, umweltschonende und nachhaltige Alternative zu fossilenTreibstoffen. Dies konnte unter anderem auch dadurch erreicht werden, dass auf reine Biokraftstoffe,d. h. auf Biodiesel und Rapsöl, keine Mineralölsteuer erhoben wird.

Viele Firmen, vor allem Taxi- und Bus- und Transportunternehmen, stellen deshalb ihren Fuhrpark aufBiodieselbetrieb als kostengünstige Alternative zu Diesel um.

Die Qualität von Biodiesel wird durch den Normentwurf DIN 51606 garantiert. Eine europaweite CEN-Norm prEN 14214 ist in Vorbereitung.

7.4 Markteinführungsprogramm biogene Treib- und Schmierstoffe (MEP)

Um den Marktanteil von biogenen Treib- und Schmierstoffen zu erhöhen, hat das Bundesministerium fürVerbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft (BMVEL) ein umfangreiches Förderprogramm aufgelegt.Das BMVEL setzt mit dem Markteinführungsprogramm „Biogene Treib- und Schmierstoffe“, kurz MEP,gezielt dort an, wo durch die Fördermaßnahmen ökologisch die größten Vorteile zu erwarten sind.

Zu den Fördergebieten zählen:· Land und Forstwirtschaft,· Umweltsensible Bereiche und· Wasserbauliche Anlagen

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7.5 Förderprogramm nachwachsende Rohstoffe

Diese Ziele sollen erreicht werden, indem produktions- und verwendungsorientierte, anwendungsbezogeneForschungs-, Entwicklungs- und Demonstrationsvorhaben mit Fördermitteln des BMVEL durchgeführtwerden.

7.6 Länderförderung

In den einzelnen Bundesländern gibt es spezielle Förderprogramme zu erneuerbaren Energien. Die Adressenzu Auskunftsstellen über die Länderförderung sind in Kapitel 10 aufgelistet.

7.7 Förderprogramme der Europäischen Union

Auch die Europäische Kommission hat eine Reihe von Programmen zur Förderung erneuerbarer Energienaufgelegt.

Der Anbau nachwachsender Rohstoffe auf stillgelegten Ackerflächen ist unter Beibehalt der Flächen-prämien möglich. In der Praxis entscheiden sich Landwirte hauptsächlich für den Rapsanbau zur Bio-dieselproduktion. Zugelassen sind aber auch viele andere Pflanzenarten zur energetischen oder zurstofflichen Nutzung.

Mit dem 5. Europäischen Forschungsrahmenprogramm wird die Forschung und technologische Entwick-lung unter anderem im Bereich nachwachsende Rohstoffe gefördert. Die Ergebnisse dieser Forschungs-arbeiten werden die Grundlage für politische Rahmenvorgaben auf Gemeinschaftsebene oder aufgrundvon internationalen Verträgen bieten. Hierfür müssen umweltgerechte, effiziente, wirtschaftliche unddiversifizierte Systeme und Dienstleistungen für den Energiesektor entwickelt und auch Technologienfür neue und erneuerbare Energiequellen bereitgestellt werden. Dadurch sollte insbesondere ein Beitragzu einer wesentlichen Senkung der Emissionen von CO2 und anderen Treibhausgasen geleistet werden.

Auch das ALTENER II Programm trägt zur verstärkten Nutzung erneuerbarer Energieträger bei. Mit diesemProgramm soll ein Beitrag dazu geleistet werden, die für die Umsetzung eines gemeinschaftlichenAktionsplans für erneuerbare Energieträger erforderlichen Rahmenbedingungen, insbesondere dierechtlichen, sozioökonomischen und verwaltungstechnischen Voraussetzungen, zu schaffen. Außerdembietet das Programm Anreize für private und öffentliche Investitionen in die auf erneuerbaren Energie-quellen basierende Energieerzeugung und –nutzung.

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Auch das Förderprogramm nachwachsende Rohstoffe ist vom BMVEL erstellt worden. Die wesentlichen Ziele dieses Programms sind:

Einen Beitrag für eine nachhaltige Rohstoff- und Energiebereitstellung zu leisten,

die Umwelt durch Ressourcenschutz, besonders umweltverträgliche Produkte und CO2- Emissionsverminderung zu entlasten und

die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Land- und Forstwirtschaft sowie der vor- und nachgelagerten Bereiche zu stärken.

Das Carnot-Programm hat das Ziel der Förderung zur sauberen und effizienten Nutzung fester Brennstoffe.Zum einen sollen mit der Förderung bessere Technologien in Anlagen zur Verringerung der verursachtenEmissionen einschließlich CO2-Emissionen entwickelt werden, zum anderen sollen aber auch die Brenn-stoffe effizienter nutzbar gemacht werden.


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7.1


Folie 7.1

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Förderprogramme

Förderprogramm„Nachwachsende Rohstoffe“

Förderung von Forschungs-, Entwicklungs- und Demonstrationsvorhaben sowie Öffentlichkeitsarbeit im Bereich der stofflichen und energetischen Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen

26,073 Mio. € pro Jahr

Laufzeit: unbegrenzt

BMVEL, Durchführung FNRMaßnahme Beschreibung Fördervolumen Zuständigkeit

Steuerbefreiung fürBiogene Treibstoffe

Freistellung von der Mineralölsteuer auf schwefelarmen Diesel BMF

Flächenstilllegung Anbau nachwachsender Rohstoffe auf stillgelegten Flächen gem. VO 2461/99 unter Beibehalt der Ausgleichszahlung möglich

EU, BMVEL, Länder

Gesetz über den VorrangErneuerbarer Energien(Erneuerbare-Energien-Gesetz – EEG)

Regelt die Abnahme und Vergütung von Strom aus erneuerbaren Energien. Die Vergütung u. Einspeisebedingungen für Strom aus Biomasse wurden imEEG gegenüber dem bisherigen Stromeinspeisungsgesetz deutlich verbessert. Einspeisewertung bei Biomasse: · bis 500 kW 10,23 cent/kWh

· 500 kW - 5 MW 9,21 cent/kWh· > 5 MW 8,7 cent/kWh

BMWi

Marktanreizprogrammerneuerbare Energien

Investitionskostenzuschüsse für Biomasseverbrennungs- und Biogasanlagen zur Wärme und Stromgewinnung

Förderquote ca. 20%

Insgesamt 200 Mio € pro Jahr,davon 35 Mio. € für Bioenergie

Voraussichtliche Laufzeit: bis 2003

Für Gesamtprogramm BMWi.Für den Bereich Bioenergie wurde zwischen BMVEL und BMWi eine Vereinbarung getroffen, die die Beteiligung des BMVEL im Bioenergiebereich vorsieht.

Altener II - Programm Förderung von Studien sowie Demonstrationsvorhaben (keine Investitionen) u.a. auch im Bereich nachwachsende Rohstoffe

Derzeit keine aktuellen Ausschreibungen

EU

Markteinführungs-programm„Biogene Treib- und Schmierstoffe“

Förderung: · der Neubefüllung und Umrüstung von Maschinen, Fahrzeugen und Anlagen in umweltsensiblen Bereichen auf biogene Schmierstoffe und Hydrauliköle

· des Einsatzes von Pflanzenöl als Treibstoff · von Eigenverbrauchstankstellen für Biodiesel

Erstattung der zusätzlichen Kosten gegenüber fossilen Produkten sowie der Umstellungskosten bis zu 100%

10,117 Mio. € pro Jahr

Laufzeit: unbegrenzt

BMVEL, Durchführung FNR

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8.EntwicklungvonBioenergie-projekten

8. Entwicklung von Bioenergieprojekten

Ist die Idee für ein Bioenergievorhaben entstanden, empfiehlt es sich zunächst die Realisierbarkeit dieserIdee zu prüfen. Eine erste Projektbeurteilung gibt Aufschluss darüber, inwieweit sich das Vorhabenunter technisch-ökonomischen aber auch unter organisatorischen und logischen Gesichtspunktendurchsetzen lässt.

8.1 Von der Idee bis zur Umsetzung

8.1.1 Wesentliche Inhalte der Projektskizze

Mit der Projektskizze sind insbesondere folgende Fragen zu klären:· Wie sind die Randbedingungen des Vorhabens, insbesondere die wirtschaftlichen?· Welche Energieabnehmer kommen in Frage, und wie hoch ist deren Energiebedarf

(häufig in Form von Wärme)?· Wie viel und welche Biomasse steht zur Verfügung? · Welche einzelnen Aufbereitungsschritte sind für deren energetische Nutzung erforderlich? · Welche Lagermöglichkeiten stehen zur Verfügung?· Welche Anlagenstandorte kommen in Betracht?· Welche Genehmigungen sind für das Vorhaben erforderlich?· Wie hoch sind die Investitions- und die jährlichen Kosten im Vergleich zur Referenzvariante

als Maß für die Wirtschaftlichkeit? Welche Deckungslücke ergibt sich daraus?· Welche Fördermöglichkeiten können in Anspruch genommen werden?· Welche Institutionen kommen als potenzielle Projektbeteiligte in Betracht? · Wer übernimmt die Federführung für die Finanzierung und den Bau der Anlage?


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8.1


Folie 8.1

Zeitliche Einbindung der ersten Projektbeurteilung in den Projektablauf

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Quelle: Fichtner „Leitfaden Bioenergie“, 2000, FNR

Projektskizze

ja nein

Idee

Abbruchdes Projektes

Vorbereitung derUmsetzung/Realisierung

(Förderantrag …)

Umsetzung/Realisierung(Machbarkeitsstudie, Planung,

Genehmigung, Errichtung)

Ergebnisseder

Projektskizzepositiv?

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© 8. Entwicklung von Bioenergieprojekten


Aus diesen Fragen ergeben sich die wesentlichen Inhalte einer Projektskizze die, wie in der folgendenTabelle dargestellt, in technische, wirtschaftliche und nicht technisch/ökonomische Aspekte untergliedertwerden können.

8.1.2 Phasen der Umsetzung eines Projektes

Die Umsetzung, also die Realisierung eines Bioenergieprojekts, umfasst alle Arbeiten von derFertigstellung der Projektskizze bis zur Aufnahme des regulären Anlagenbetriebs. Die einzelnenSchritte der Realisierung können wie folgt untergliedert werden:

Während der einzelnen Umsetzungsphasen ist parallel zu den fachlichen Arbeiten die Projektstruktur fürdie zukünftige Betriebsphase zu entwickeln. Dies beinhaltet unter anderem die Beziehung zwischenden Projektbeteiligten, meist in Form von Verträgen, zu regeln. Insbesondere zwischen dem Betreiberder Bioenergieanlage und dem Brennstofflieferanten einerseits sowie den Wärmeabnehmern anderer-seits sind die gegenseitigen Rechte und Pflichten schriftlich zu fixieren.


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8.2


Folie 8.2

Wesentliche Inhalte einer Projektskizze

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Festlegung derRandbedingungen

Abschätzung desKapitalbedarfs

Vorläufige Feststellungder Projektbeteiligung

Technische Aspekte

(Technisches Grobkonzept)

Wirtschaftliche Aspekte

(Wirtschaftlichkeits-abschätzung)

Nicht technische /ökonomische Aspekte

Ermittlungen derBiomassemengen

Abschätzung desWirtschaftlichkeit

Prüfung derGenehmigungspflichtigkeit

Grobkonzipierungder Biomasse-Bereitstellungskette

Evaluierung derFördermöglichkeiten

Bewertung der Akzeptanz

Technische Anlagen-voraussetzungen

Vorbereitung dernächsten Schritte zur Anlagenrealisierung

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Machbarkeitsstudie,

Vor-, Entwurfs- und Ausführungsplanung,

Genehmigungsverfahren,

Ausschreibungsphase (Ausschreibung, Angebotsvergleich und Vergabe der Anlage),

Fertigung und Lieferung,

Montage, Inbetriebnahme, Probebetrieb und Abnahme mit paralleler Schulung des Betriebspersonals.

8.2 Beispiele für erfolgreich realisierte Projekte in Deutschland

Anlagenplanung kommt nicht ohne theoretische Grundlagen aus. Sie kann aber ebenso wenig auf dieErfahrungen in der Praxis verzichten. Außerdem werden theoretische Zusammenhänge am praktischenBeispiel deutlicher und greifbarer. Deshalb sollen abschließend einige bereits realisierte Anlagen zurenergetischen Nutzung von Biomasse beschrieben werden.

8.2.1 Das Strohheizwerk Schkölen (Thüringen):

Quelle: Broschüre „Biomasse-nachwachsende Energie aus Land- und Forstwirtschaft“,

1997, CMA, FNR, C.A.R.M.E.N.

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Fernwärmenetz:Die Stadt Schkölen (1600 Einwohner,600 Haushalte, 8 öffentliche Gebäude,47 gewerbliche Gebäude) wird zentralmit einer Vorlauftemperatur vom 80° C mit Heizenergie versorgt.

Sonnenenergie:Pflanzenwachstum (Photosynthese) unter Aufnahme von CO2und Sonnenenergie

Ernte von BiomasseStrohüberschuß wird genutzt:Heston-Ballen 500 kg, 120 x 130 x 240 cmStohliefergemeinschaft Schkölen.

KesseltechnikVerschwelung des Strohsund Verbrennung desentstehenden Gases beiüber 900° C

StrohscheuneLagerung des Vorrats für maximalfünf Tage. Zuführung zum Brennerüber PLC-gesteuerten Deckenlaufkranund wassergekühlten hydraulischenBallenvorschub.

RegelungElektronisch geregelte Luft- und Strohzufuhr Heizleistung 26 % - 100 % der Nennleistung. Automatischer Betrieb.

ÖlkesselFür Notfälle, Spitzenleistungenund Heizleistungen unter 26 %

der Kesselnennleistung.

FiltertechnikAnforderungen der TA

Luft werden eingehalten.Rauchgas wird auf 120° C

abgekühlt und zurück-geführt, selbstreinigende

Rauchgasfilter, Staub-emission unter 50 mg/m3

Das Heizwerk besitzt eine Leistung von 3,5 MW bei einem Wirkungsgrad von 90,5 % und verarbeitetca. 3.500 t Stroh jährlich. Die Preise für eine Tonne liegen z. Z. bei 50 €.Das Strohheizwerk liefert gebrauchsfertige Nutzwärme in Form von Heißwasser, das über isolierte,erdverlegte Rohre zu den angeschlossenen Wärmeabnehmern gepumpt wird. Dort wird die Wärmeüber einen Wärmeaustauscher, der den eigenen Heizkessel im Haus ersetzt, an den Heizkreislauf desGebäudes weitergegeben. Das abgekühlte Wasser wird zum Heizwerk zurückgeleitet (Rücklaufleitung).Über Wärmezähler, die jeder Abnehmer erhält, werden die abgenommenen Wärmemengen und derenKosten ermittelt.Das Strohheizwerk Schkölen kostete insgesamt 5.126.700 € (alle Leistungen, wie z. B.: Nahwärmenetz,Hausanschlüsse, Planung).

Strohheizwerk Schkölen

Betreiber SHW Schkölen GmbHKurzbeschreibung Strohbefeuertes Heizwerk zur Nahwärmeversorgung(Zweck der Anlage, der Stadt Schkölen mit ölbefeuertem SpitzenlastkesselArt der Energieerzeugung,Energieabnehmer, Besonderheiten)Feuerungswärmeleistung keine AngabenNennwärmeleistung Strohkessel: 3,15 MW

Ölkessel: 4 MWElektrische Leistung keine Angaben(bei KWK-Anlagen) Art der eingesetzten Biomasse Stroh in Form von Ballensowie dessen AnlieferungsformBiomasse-Durchsatz 3.000 - 3.500 t/a(stündlich oder jährlich)Feuerungsart Feuerungssystem zur Verbrennung von ganzen Ballen

(„Zigarrenbrenner“ der Fa. Völund)Rauchgasreinigungssystem Gewebefilter mit vorgeschaltetem ZyklonStromerzeugungsaggregat keine Angaben(Dampfturbine, -motor)Fördergeber Deutsche Bundesstiftung Umwelt, Osnabrück,

Land SachsenInbetriebnahmejahr 1992

Quelle: Fichtner 1998

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8.2.2 Holzheizwerk Verden (ehemaliges Projekt der EXPO 2000)

Das Holzheizwerk Verden versorgt seit der Inbetriebnahme 1998 mehrere Verwaltungs-, Gewerbe- sowieSchulgebäude mit Wärme. Diese Abnehmer werden über ein Nahwärmenetz von 1.200 m beliefert.Insgesamt beträgt die Abnahme 6.500 MWh. Die Wärmeübernahme erfolgt über Spezial-Wärmeunter-stationen mit spezieller Regeltechnik und Fernübertragung.

Der Brennstoff sind Holzhackschnitzel, die jeweils zur Hälfte aus Forst und Entsorgung der näherenUmgebung stammen.

Die Investitionssumme für das Heizwerk, einschließlich Wärmenetz, beträgt 1,8 Millionen Euro. Die Bereitstellung eines Zuschusses des Bundesministeriums für Verbraucherschutz, Ernährung undLandwirtschaft sowie eines Landesdarlehens des Niedersächsischen Wirtschaftsministeriums erfolgtenim Rahmen der Förderung als Demonstrationsprojekt.

Holzheizwerk Verden

Betreiber Stadtwerke Verden GmbHKurzbeschreibung Holzheizwerk mit Gasspitzenlastkessel zur (Zweck der Anlage, Wärmeversorgung mehrerer Verwaltungs- und Art der Energieerzeugung, Gewerbegebäude sowie Schul- und Sportanlagen Energieabnehmer, Besonderheiten) Feuerungswärmeleistung keine AngabenNennwärmeleistung Holzkessel: 2 x 1 MW

Gaskessel: 1,2 MWElektrische Leistung keine Angaben(bei KWK-Anlagen) Art der eingesetzten Biomasse Waldholz, sowie dessen Anlieferungsform unbelastetes RestholzBiomasse-Durchsatz 10.000 Sm3

(stündlich oder jährlich)Feuerungsart RostfeuerungRauchgasreinigungssystem GewebefilterStromerzeugungsaggregat keine Angaben(Dampfturbine, -motor)Fördergeber Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft

und Forsten, Wirtschaftsministerium NiedersachsenInbetriebnahmejahr 1998


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8.2.3 Biomasseheizwerk Sulzbach-Rosenberg

Allein im Inbetriebnahmejahr 1995 wurden im Biomasseheizkraftwerk in Sulzbach-Rosenberg 15.000 tSchilfgras, Stroh und Restholz verarbeitet. Diese Mengen lieferte die den Ort umgebene Landwirtschaft.Die energetische Nutzung der verschiedenen Biomassen ist durch eine Rostfeuerungsanlage möglich.Durch die Verarbeitung dieser überall anfallenden Rohstoffe konnten 6 Millionen Liter Rohöl eingespartwerden.

Das Fernwärmenetz der Stadt sowie ein Stahlwerk werden mit Wärme aus der Kraft-Wärme-Kopplungs-anlage versorgt. Der erzeugte Strom wird in das örtliche Netz eingespeist.

Fördergeber waren das Bayerische Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten sowiedie Europäische Komission.

Biomasse-Heizkraftwerk Sulzbach-Rosenberg

Betreiber BVT Technische Anlagen GmbH und Co. Biomasse-Heizkraftwerk Sulzbach-Rosenberg KG

Kurzbeschreibung Kraft-Wärme-Kopplungsanlage zur Dampfversorgung(Zweck der Anlage, des Stahlwerkes Neue Maxhütte und des Art der Energieerzeugung, Fernwärmenetzes Sulzbach-Rosenberg, Energieabnehmer, Besonderheiten) Einspeisung des erzeugten Stroms ins NetzFeuerungswärmeleistung 2 x 11 MWNennwärmeleistung 2 x 8,4 MWElektrische Leistung 1,4 MW (Entnahmebetrieb)(bei KWK-Anlagen) Art der eingesetzten Biomasse Holzhackschnitzel aus der Forstwirtschaft sowie dessen Anlieferungsform und aus Holzverarbeitungsbetrieben,

Grünschnitt, Ganzpflanzen

Biomasse-Durchsatz 45.000 t/a(stündlich oder jährlich)Feuerungsart Rostfeuerung mit ungekühltem FeuerraumRauchgasreinigungssystem Elektrofilter mit vorgeschaltetem MultizyklonStromerzeugungsaggregat Entnahme-Kondensationsturbine(Dampfturbine, -motor)Fördergeber Bayerisches Staatsministerium für Ernährung,

Landwirtschaft und Forsten,Europäische Union

Inbetriebnahmejahr 1995


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8.2.4 Biomasseheizwerk Immenstadt (Allgäu)

Durch den Betrieb einer Hackschnitzelfeuerungsanlage werden ein Hallenbad, ein Schul- und Sport-zentrum, ein Kindergarten, eine Grundschule, ein Krankenhaus und drei Wohnblöcke mit Wärme versorgt.Schwachholz aus dem Stadtwald und dem bäuerlichen Privatwald kann zu wirtschaftlich angemessenenBedingungen eingesetzt werden.

Die Vorschubrostfeuerungs-Anlage wandelt jährlich 2.500 bis 2.700 Tonnen Holzhackgut und Baumschnittin Wärme um.

Biomasseheizwerk Immenstadt

Betreiber Stadt ImmenstadtKurzbeschreibung Wärmeversorgung von Kreiskrankenhaus, Schulzentrum,(Zweck der Anlage, Tagesheim, Sporthalle und HallenbadArt der Energieerzeugung, Energieabnehmer, Besonderheiten) Feuerungswärmeleistung keine AngabenNennwärmeleistung 1,2 MWElektrische Leistung keine Angaben(bei KWK-Anlagen) Art der eingesetzten Biomasse Holzhackgut, sowie dessen Anlieferungsform BaumschnittBiomasse-Durchsatz 2.500 - 2.700 t/a(stündlich oder jährlich)Feuerungsart VorschubrostfeuerungRauchgasreinigungssystem Multizyklon und RauchgaskondensationsanlageStromerzeugungsaggregat keine Angaben(Dampfturbine, -motor)Fördergeber Bayerisches Staatsministerium für Ernährung,

Landwirtschaft und ForstenEuropäische Union

Inbetriebnahmejahr 1996


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9.Anhang

9. Anhang

9.1 Glossar

Aschesind die bei der restlosen Verbrennung (Veraschen) von organischen Substanzen zurückbleibendenanorganischen Bestandteile. Es handelt sich hierbei um ein Gemisch von Carbonaten, Sulfaten, Phos-phaten, Chloriden und Silicaten der Alkali- und Erdalkalimetalle sowie Eisenoxiden und dergleichen.Aufgrund ihres hohen Mineralstoffanteils können Holzaschen als Düngemittel verwendet werden.

Aschegehaltist die Menge an Verbrennungsrückstand, die beim Glühen des Brennstoffes unter festgesetztenBedingungen entsteht, zumeist angegeben in Gewichts-Prozent. Bei vollständiger Verbrennung vonHolz bleiben je 100 kg Brennstoff zwischen 0,2 und 0,6 kg Asche zurück.

BiodieselTrivialname für Pflanzenölmethylester (PME). In Deutschland wird überwiegend Rapsölmethylester (RME)als Biodiesel eingesetzt. RME besitzt ähnliche Eigenschaften wie konventioneller Dieselkraftstoff undkann in herkömmlichen Dieselmotoren eingesetzt werden.

BioenergieSammelbegriff für Energieformen, die aus unterschiedlichen Arten von festen, flüssigen oder gasförmigenBiomassen gewonnen werden.

BiogasAuch Klärgas, Sumpfgas oder Faulgas genannt. Entsteht durch anaeroben Abbau organischer Substanzund besteht zum überwiegenden Teil aus Methan. Biogas lässt sich durch Verbrennung in Gasmotoren(Kraft-Wärme-Kopplung) zur Energiegewinnung einsetzen.

BiomasseGesamtheit der durch Pflanzen und Tiere erzeugten organischen Substanz. Bei der Energiegewinnungaus Biomasse wird unterschieden zwischen speziell zur Energiegewinnung angebauten Pflanzen (Energie-pflanzen), land- bzw. forstwirtschaftlichen Rückständen und/oder Nebenprodukten (z. B. Stroh, Gülle,Waldrestholz), Produkten der Landschaftspflege (z. B. Aufwuchs von Landschaftspflegeflächen), organischen Rückständen zur Verwertung bzw. Entsorgung aus industriellen oder (haus)wirtschaftlichenProzessen (z. B. Bioabfall, Klärschlamm) oder organische Produkte nach der Endnutzung (z. B. Altholz).Es kann sich dabei um Festbrennstoffe aus Lignocellulose (z. B. um schnellwachsende Baumarten), umzucker-, stärke- oder ölhaltige Pflanzen (z. B. Zuckerrüben, Kartoffeln, Raps) zur Erzeugung pflanzlicherKraftstoffe (z. B. Ethanol, Pflanzenöl, Pflanzenölmethylester) oder um gasförmige Energieträger (z. B. Biogas aus Gülle) zur Wärme- und Stromerzeugung handeln.

Blockheizkraftwerk (BHKW)Anlage zur lokalen Erzeugung von Energie (Wärme und Strom) nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Mit einem stationären Verbrennungsmotor, einer Gasturbine oder einer Brennstoffzellewird Strom erzeugt. Die dabei entstehende Abwärme wird zur Warmwasserbereitung und zu Heizzweckengenutzt. Als Brennstoff kann beispielsweise Dieselkraftstoff, Biogas, Holzgas, Erdgas oder Pflanzenöl bzw.RME eingesetzt werden.

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© 9. Anhang


Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG)Zweck des BImSchG ist es, Menschen, Tiere und Pflanzen, den Boden, das Wasser, die Atmosphäre sowieKultur- und sonstige Sachgüter vor schädlichen Umwelteinwirkungen (wie Luftverunreinigungen,Geräusche, Erschütterungen und ähnliche Vorgänge) zu schützen. Das BImSchG wurde zuletzt 1990 neugefasst und im April 1997 geändert. Es enthält Vorgaben und Vorschriften u. a. für die Errichtung undden Betrieb von Feuerungsanlagen. Eine immissionsschutzrechtliche Genehmigung nach dem BImSchGist für alle Anlagen erforderlich, die „in besonderem Maße geeignet sind, schädliche Umwelteinwirkungenhervorzurufen“.

DampfturbinenIn diesen Strömungsmaschinen wird aus der Dampfenergie mechanische Energie erzeugt. Zur Strom-erzeugung treibt die Turbine einen Generator an. Dampfturbinen eignen sich zur Stromerzeugung inAnlagen mittlerer und großer Leistung ab etwa 2 MWel (elektrische Leistung). Die derzeit größten aus-geführten Einwellen-Dampfturbinen besitzen eine elektrische Leistung von 850 MW.

DampfmotorenDer Dampfmotor ist eine Weiterentwicklung der Kolbendampfmaschine, von der er sich durch die stehendeBauweise und die Schnellläufigkeit unterscheidet. Dampfmotoren werden in der Praxis derzeit mitkleineren Leistungen betrieben (bis etwa 2 MWel). In diesem Leistungsbereich sind Dampfmotoren oftkostengünstiger als Dampfturbinen. Auch ihr gutes Teillastverhalten ist von Vorteil. Nachteilig dagegensind der niedrige elektrische Wirkungsgrad (ca. 10 %), die Belastung des Abdampfes mit Öl und dieüblicherweise hohen Wartungskosten.

Emissionennennt man alle Absonderungen, die von festen oder beweglichen Anlagen (Maschinen, Kraftwerken, Autos)oder Stoffen (Abfall, Chemikalien usw.) in Form von Gas, Staub, Geräuschen, Strahlen, Wärme undErschütterungen an die Umgebung (Umwelt) abgegeben werden. Zum Schutz von Menschen und Umweltwerden in Rechtsvorschriften (Technischen Anleitungen, z. B. TA Luft) Emissionsgrenzwerte festgelegt.Emissionen, die auf Mensch und Tier, Natur und Umwelt, Luft, Wasser oder Boden einwirken, werdenan dem Ort, an dem sie eine Wirkung entfalten, Immissionen genannt. Das Auftreten einer Immissionunterscheidet sich meist erheblich von der Emission (z. B. wegen Verdünnung in der Atmosphäre oderbiologischem Abbau im Wasser).

EndenergieEnergieträger und -formen, die dem Endverbraucher zur Verfügung stehen.

Energiekommt in der Natur in verschiedenen Formen vor. Energie kann man nicht herstellen oder vernichten,sondern nur von einer Form in eine andere umwandeln. So wird z. B. bei der Stromgewinnung ausBiomasse chemisch gebundene Sonnenenergie zuerst in Wärmeenergie, dann in mechanische Energie undschließlich in elektrische Energie überführt. Die Einheiten der Energie sind im internationalen Einheiten-system: Joule, Wattsekunde, Elektronenvolt und Newtonmeter.

Energiepflanzenwerden zum Zwecke der Energiegewinnung (z. B. Verbrennung) angebaut. Als Energierohstoff können dieganzen Pflanzen, Pflanzenteile oder Pflanzenabfälle eingesetzt werden.

EnergieträgerStoffe oder physikalische Erscheinungen, in denen Energie gespeichert ist bzw. gespeichert werden kann.

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Erneuerbare Energiensind Energieträger, die nach menschlichem Ermessen „unbegrenzt" verfügbar sind, im Unterschied zuden fossilen Energieträgern (wie Kohle, Erdöl, Erdgas oder spaltbare Elemente), die an begrenzteStoffvorräte gebunden sind. Zu den Erneuerbaren Energien zählen u. a. Sonnenenergie (Solarthermie,Photovoltaik), Wind- und Wasserkraft, Geothermie (Erdwärme) und die Energie aus der Verbrennungvon Biomasse. In der Energieversorgung Deutschlands spielen die erneuerbaren Energien noch einerelativ geringe Rolle.

Festmeter (Fm)In der Forst- und Holzwirtschaft übliche Maßeinheit für die Holzmasse (Stammholz), die dem Rauminhalteines Kubikmeters (m3) entspricht.

Feuerungsanlagensind Einrichtungen zur Erzeugung von Wärme durch Verbrennung von festen, flüssigen oder gasförmigenBrennstoffen. Sie dienen zur Dampferzeugung oder Erwärmung von Wasser oder sonstigen Wärme-trägermedien für Industrie, Gewerbe oder Gebäudeheizungen. An Reststoffen aus Feuerungsanlagenfallen vor allem Aschen (Schlacken) und Filterstäube an.

Fossile Brennstoffe bzw. EnergieträgerIn der erdgeschichtlichen Vergangenheit aus Pflanzen entstandene feste, flüssige oder gasförmige Brenn-stoffe wie Kohle, Erdöl und Erdgas.

HeizkraftwerkKraftwerk, das Strom und Nutzwärme erzeugt. Im Gegensatz zum Heizwerk, das nur Nutzwärme erzeugt.

Holz-Briketts, -Pellets oder -Presslingewerden aus Schleifstaub und/oder Sägemehl durch mechanischen Druck hergestellt und dürfen keinechemischen Bindemittel enthalten.

HolzfeuchteAnteil des im Brennstoff enthaltenen Wassers, angegeben in Prozent der Masse, bezogen auf die Massedes wasserfreien Brennstoffes.

ImmissionTeil der Emission schädlicher Stoffe (Abgase aus Industrie, Straßenverkehr und Heizanlagen) sowie vonGeräuschen, Erschütterungen, Gerüchen, Licht, Wärme und Strahlen, der auf Menschen, Tiere und Pflanzensowie Sachgüter einwirkt. Ziel des gesetzlich geregelten Immissionsschutzes ist es, diese Immissionen sogering wie möglich zu halten. Dafür sind Immissionswerte festgelegt. Zentrale Vorschrift ist das Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) mit seinen Verordnungen.

IndustriepflanzenBei Industriepflanzen werden Inhaltsstoffe (z. B. Öle, Fette, Stärke) oder die Pflanzenfasern einer stofflichenVerwertung im Non-food-Bereich zugeführt.

Kohlenstoffdioxid (CO2)Farbloses, nicht brennbares, geruchloses und ungiftiges Gas, das mit ca. 0,03 % natürlicher Bestandteilder Erdatmosphäre ist. CO2 ist für langwellige Wärmestrahlen „undurchlässig". Somit verhindert es einegleichgewichtige Abstrahlung der auf die Erde treffenden Sonnenstrahlen und ermöglicht damit die zumLeben notwendigen Temperaturen auf der Erdoberfläche bzw. in der Biosphäre. Als energetisch stabilsteC-Verbindung ist das CO2 die Schlüsselverbindung im Kohlenstoff-Kreislauf der Natur. Durch Assimilationwird es zusammen mit Wasser von Pflanzen mit Hilfe der Sonnenenergie bei der Photosynthese in

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energiereichere Kohlenhydrate überführt, wobei Sauerstoff frei wird. CO2 dient damit als Grundsubstanzzum Aufbau aller organischen Verbindungen. Die Kohlenhydrate werden von tierischen Organismen alsenergieliefernde Substrate für deren Stoffwechsel aufgenommen, zu CO2 und Wasser abgebaut unddurch Atmung an die Außenluft abgegeben bzw. in Biomasse umgewandelt. Absterbende tierische undpflanzliche Organismen liefern beim aeroben Abbau ebenfalls CO2, das entweder in die Atmosphäreabgegeben oder in Wasser gelöst wird, aus dem es als Carbonat-Gestein sedimentieren oder mit demder Atmosphäre ausgetauscht werden kann.Auch bei der energetischen Nutzung fossiler Energieträger (z. B. Kohle) wird CO2 freigesetzt. Bei derVerbrennung großer Mengen fossiler Energieträger reichert sich das vor Urzeiten fossil gebundeneKohlenstoffdioxid in der Atmosphäre über den natürlichen Gehalt hinaus an und kann zur Erwärmungdes Erdklimas beitragen.

Kohlenstoffmonoxid (CO)Reiz-, farb- und geruchsloses Gas, das bei unvollständiger Verbrennung von organischen Verbindungenentsteht. Es wird in der Luft schnell zu Kohlenstoffdioxid umgewandelt. Es wirkt toxisch, da es dieSauerstoffaufnahme des Blutes verhindert.

Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) und Umwandlungsverfahren, bei dem gleichzeitig Strom und Wärme bereitgestellt wird. Durch dieNutzung der Abwärme, die beim Stromerzeugungsprozess in herkömmlichen Kraftwerken ungenutztan die Umgebung abgegeben wird, lässt sich der Energienutzungsgrad durch KWK entscheidend erhöhen(von 30 bis 45 % auf 80 bis 90 %). In Heizkraftwerken wird mit KWK gearbeitet. Als Blockheizkraftwerkewerden kleinere, motorisch betriebene Heizkraftwerke bezeichnet, deren Motoren öl- oder gasbetriebeneVerbrennungskraftmaschinen sind. Voraussetzung für den sinnvollen dezentralen Einsatz der KWK istder gleichzeitige Bedarf an Strom und Wärme sowie eine möglichst große Nähe des BHKW zum End-verbraucher.

Kraftwerk (Wärmekraftwerk)Anlage zur Konversion von Energieträgern in elektrische Energie.

KurzumtriebsplantagePlantagen, in denen schnellwachsende Baumarten wie Pappeln, Aspen und Weiden angebaut und inregelmäßigen Intervallen (alle 3-5 Jahre) mit vollautomatischen Erntemaschinen abgeerntet werden.Sie werden als Biomasselieferanten zur Energiegewinnung genutzt. Aus den verbleibenden Stöckenund Wurzeln erfolgt der Neuaustrieb für die nächste Ernte.

lutroAbkürzung für „lufttrocken": Gleichgewichtszustand zwischen Holzfeuchtigkeit und relativer Luft-feuchtigkeit, also kein statischer Zustand, sondern wechselnd.

Methan (CH4)Farbloses, geruchloses, mit bläulicher Flamme brennendes Gas mit einem Heizwert von 36 MJ/kg.Methan-Luft-Gemische mit 5 bis 15 Vol.-% Methan sind explosiv. Methan findet sich im Kokereigas undim Erdgas, das zugleich die wichtigste Quelle darstellt. Methan ist ein klimarelvantes Gas. Sein Gehaltin der Atmosphäre beträgt ca. 1,3 ppm, er hat sich seit 1950 etwa verdoppelt. Methanquellen sind fossileBrennstoffe sowie der Cellulose-Abbau (Methan-Gärung) durch anaerobe Bakterien. Es entsteht weiterhinin Kläranlagen in den Faulbehältern (Biogas), in Sümpfen (Sumpfgas), in den Darmgasen besonders vonWiederkäuern, aber auch des Menschen, in Reisfeldern und marinen Sedimenten. Hohe Methanzuflüsseschreibt man auch Undichtigkeiten der Ergasfernleitungen zu.

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Miscanthus, ChinaschilfMehrjähriges, aus Ostasien stammendes, wärmeliebendes Gras mit C4-Photosynthese und hohem Ertrags-potential. Erreicht eine Höhe bis zu 4 m und hat lange, lanzettlich geformte Blätter, die wechselständigan den Trieben stehen. Kommt in Deutschland meist nicht zur Blüte.

Nachwachsende RohstoffeSammelbegriff für land- und forstwirtschaftlich erzeugte Rohstoffe wie Holz, Pflanzenöle, -fasern, -farbe,Zucker, Stärke u.s.w., die nach der Aufbereitung einer weiteren technischen oder energetischenAnwendung zugeführt werden können. Auch tierische Rohstoffe wie Wolle und Leder lassen sich imweitesten Sinne zu dieser Kategorie zählen.Ein entscheidender Vorteil nachwachsender Rohstoffe im Vergleich zu Rohstoffen fossilen Ursprungs ist,dass sie prinzipiell unbegrenzt zur Verfügung stehen. Ein anderer Pluspunkt ist ihre CO2-Neutralität beider Verbrennung. Dies erklärt sich dadurch, dass das bei der Verbrennung von pflanzlichen Rohstoffenfreigesetzte Kohlenstoffdioxid vorher von der Pflanze gebunden wurde.Die heute populärsten Anwendungen von nachwachsenden Rohstoffen sind der Einsatz von Holz inFeuerungen und von Biodiesel als Kraftstoff. Aber auch die chemische Industrie zeigt sich mehr undmehr interessiert, für die Bereitstellung ihrer Grundstoffe auf nachwachsende Rohstoffe zurückzugreifenund tut dies bereits heute in ganz beachtlichem Umfang. Auch wenn gerade in den letzten Jahren neueProdukte aus nachwachsenden Rohstoffen auf den Markt gekommen sind – man denke nur an biologischabbaubare Folien und Verpackungen – steht diese Branche erst am Anfang ihrer Entwicklung.

NutzenergieTeil der Endenergie, die beim Verbraucher nach der letzten Umwandlung für den jeweiligen Nutzungs-zweck zur Verfügung steht und die dieser für die angestrebte Nutzung einsetzt (z. B. Licht für dieBeleuchtung, mechanische Arbeit von Motoren, Wärme für die Raumheizung).

Pflanzenölmethylester (PME)Für Dieselmotoren geeignete Biokraftstoffe aus Pflanzenölen. PME gewinnt man durch Umesterung desjeweiligen Pflanzenöls mit Methanol. Der wichtigste PME ist Rapsölmethylester (RME).

Potenzial, erschließbaresDas erschließbare Potential beschreibt den Anteil des wirtschaftlichen Potentials, der unter realenBedingungen erschlossen werden kann. Deshalb ist das erschließbare im Regelfall kleiner als das wirt-schaftliche Potenzial. Es kann dann größer sein, wenn durch administrative Maßnahmen (z. B. Förder-programme) eine Möglichkeit zur Nutzung regenerativer Energien unterstützt wird.

Potenzial, technischesDas technische Potenzial beschreibt den Anteil des theoretischen Potenzials, der unter Berücksichtigungder gegebenen technischen Restriktionen nutzbar ist. Zusätzlich dazu werden die gegebenen strukturellenund ökologischen Restriktionen sowie gesetzliche Vorgaben berücksichtigt, da sie letztlich auch – ähnlichden technisch bedingten Eingrenzungen – „unüberwindbar" sind. Es beschreibt damit den zeit- und orts-abhängigen, primär aus technischer Sicht möglichen Beitrag einer regenerativen Energie zur Deckungder Energienachfrage. Da es wesentlich durch die technischen Randbedingungen bestimmt wird, ist esim Unterschied beispielsweise zu dem wirtschaftlichen Potenzial deutlich geringeren zeitlichenSchwankungen unterworfen. Das technische Potenzial wird immer in absoluten Werten angegeben,d. h. dass der heute bereits genutzte Anteil der jeweiligen Energieform darin enthalten ist.

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Potenzial, theoretischesDas theoretische Potenzial beschreibt das in einer gegebenen Region innerhalb eines bestimmtenZeitraumes theoretisch physikalisch nutzbare Energieangebot (z. B. die in der gesamten Pflanzenmassegespeicherte Energie). Es wird allein durch die gegebenen physikalischen Nutzungsgrenzen bestimmtund markiert damit die Obergrenze des theoretisch realisierbaren Beitrages zur Energiebereitstellung.Wegen unüberwindbarer technischer, ökologischer, struktureller und administrativer Schranken kanndas theoretische Potenzial meist nur zu sehr geringen Teilen erschlossen werden. Ihm kommt deshalbzur Beurteilung der tatsächlichen Nutzbarkeit erneuerbarer Energien keine praktische Relevanz zu.

Potenzial, wirtschaftlichesDas wirtschaftliche Potenzial beschreibt den ebenfalls zeit- und ortsabhängigen Anteil des technischenPotenzials, der im jeweils betrachteten Energiesystem wirtschaftlich erschlossen werden kann. Da es sehrunterschiedliche Möglichkeiten gibt, die Wirtschaftlichkeit einer Technik zur Deckung der Energienachfragezu bestimmen, existieren immer eine Vielzahl unterschiedlichster wirtschaftlicher Potenziale. Zusätzlichdazu kommen noch sich laufend ändernde wirtschaftliche Randbedingungen (z. B. Ölpreisänderung,Veränderung der steuerlichen Abschreibmöglichkeiten).

Presslingeaus Holz- und/oder Rindenteilchen erzeugte Pressformen (z. B. Briketts, Pellets) verschiedener Größe,die mit oder ohne Bindemittel hergestellt werden.

PrimärenergiePrimär- oder Rohenergie ist der Energiegehalt von Primärenergieträgern.

Primärenergieträgersind Energieträger, die noch keiner Umwandlung unterworfen wurden. Primärenergieträger sind sowohlfossile Brennstoffe wie Stein- und Braunkohle, Erdöl und Erdgas sowie Kernbrennstoffe als aucherneuerbare Energien wie Biomasse, Wasserkraft, Sonnenenergie, Windkraft und Erdwärme.

PyrolyseProzess der thermischen Zersetzung kohlenstoffhaltiger Abfälle unter Ausschluss von Sauerstoff beiTemperaturen um 500° C (Niedertemperaturpyrolyse) bzw. 700 bis 900° C (Hochtemperaturpyrolyse).Abfälle wie Kunststoffe, Gummi oder Altreifen werden in pyrolytischen Verfahren verwertet. Auchfeste Biomasse kann einer Pyrolyse zugeführt werden. Als Rückstandsprodukt erhält man, abhängigvon den Reaktionsbedingungen, Pyrolysekokse, -öle und -gase.

Rapsölmethylester (RME)ist auch unter der Bezeichnung Biodiesel bekannt und unter den alternativen Kraftstoffen inzwischenin Deutschland am weitesten verbreitet. RME besteht aus Rapsöl, das chemisch zu Rapsmethylesterumgewandelt wurde. RME lässt sich ohne größere Zusatzeinrichtungen in nahezu allen herkömmlichenDieselmotoren einsetzen.

Raummeter (Rm)In der Forst- und Holzwirtschaft übliches Maß für 1 Kubikmeter aufgesetztes oder geschichtetes Holzunter Einschluss der Luftzwischenräume. Gelegentlich wird für Industrie- und Brennholz auch dieBezeichnung „Ster" oder „Schichtraummeter" verwendet.

Regenerative Energie (RE)Energieträger und -formen, die sich ständig auf natürliche Weise erneuern bzw. nachwachsen. DieseEnergieträger sind quasi ständig verfügbar.

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SchlackeFester Verbrennungsrückstand; Asche, die geschmolzen war und wieder erstarrt ist.

SchüttraummeterEin Kubikmeter Schüttgut (z. B. Hackgut, Sägespäne oder andere Granulate). Abkürzung: S-m3, Srm, SRm.

Schwefeldioxid (SO2)ist ein farbloses, stechend riechendes Gas. Es entsteht überwiegend als Nebenprodukt bei der Verbren-nung schwefelhaltiger fossiler Energieträger wie Kohle oder Öl. SO2 ist in der Atmosphäre einer Reihevon Umwandlungsprozessen unterworfen, in deren Folge beispielsweise schweflige Säure, Schwefelsäure,Sulfite, Sulfate u. a. Stoffe entstehen können. Diese führen vermischt mit Wasser und Salpetersäure(Stickstoffoxide) zur Bildung des sauren Regen, der für das Waldsterben mitverantwortlich ist.Natürliche Vorkommen an Schwefeldioxid finden sich u. a. in vulkanischen Gasen und teilweise imErdgas. Gesetzliche Maßnahmen zur Entschwefelung von Verbrennungsanlagen sind im wesentlichenim Bundesimmissionsschutzgesetz bzw. in der TA Luft und in der Großfeuerungsanlagenverordnungfestgeschrieben. Es konnte dadurch erreicht werden, dass die SO2-Emissionen in Deutschland von rund3,7 Mio. t im Jahre 1970 auf etwa 1 Mio. t im Jahre 1990 zurückgingen.

SchwermetalleDie Quellen für die Schwermetall-Immissionen sind teils natürlichen Ursprungs (Vulkane, Verwitterung),teils anthropogen als Folge der Industrialisierung. Schwermetalle werden bei Verhüttungs- und Wärme-gewinnungsprozessen, im Kraftfahrzeugverkehr, durch Korrosion technischer Bauwerke, im Bergbau undbei der Abfallbehandlung freigesetzt. In Böden können sich Schwermetalle durch Verwitterung, Immis-sionen und Abfallstoffe anreichern. Als giftig gelten insbesondere Blei, Cadmium und Quecksilber.

SinterpunktTemperatur, bei der Aschepartikel an ihren Grenzflächen zusammen kleben.

Steinkohleneinheit (SKE)Maß für den Energiegehalt fossiler Brennstoffe. Normiert wird auf den Heizwert von Steinkohle. 1 kgSKE entspricht dabei 29.308 kJ.

StilllegungsflächenLandwirtschaftliche Flächen, die zeitweise nicht für die Nahrungsmittelproduktion verwendet werden.Ziel ist es, die Überschusssituation auf dem Nahrungsmittelsektor zu entschärfen. Industriepflanzenzur Erzeugung nachwachsender Rohstoffe dürfen auf stillgelegten Flächen angebaut werden.

StromeinspeisungsgesetzIm Stromeinspeisungsgesetz hat der Gesetzgeber die Abnahme und Vergütung von Strom geregelt, deraus erneuerbaren Energien stammt. Elektrizitätsversorgungsunternehmen (EVU) sind danach verpflich-tet, den in ihrem Versorgungsgebiet erzeugten Strom abzunehmen und zu vergüten. Die Vergütungfür Strom aus Biomasse beträgt mindestens 80 % des Durchschnittserlöses pro Kilowattstunde aus derStromabgabe von EVU an Endverbraucher. Zum Vergleich: Die Vergütung für Strom aus Sonnenenergieund Windkraft beträgt mindestens 90 % des Durchschnittserlöses.

TA LuftAbkürzung für Technische Anleitung (TA) zur Reinhaltung der Luft, eine allgemeine Verwaltungsvorschriftauf der Grundlage des Bundes-Immissionsschutzgesetzes. Diese beinhaltet die Umsetzung der im letzterennicht genauer festgelegten gesetzlichen Anforderungen für genehmigungsbedürftige Anlagen in Formvon Grenzwerten. Die TA Luft von 1974 wurde 1983 erstmals novelliert. Dabei wurden nach dem ein-geführten Vorsorgeprinzip Auflagen für genehmigungspflichtige Anlagen so formuliert, dass die

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Anforderungen um so schärfer wurden, je größer das Risikopotential der betroffenen Schadstoffe eingestuft wurde. Die TA Luft enthält einzuhaltende Emissionswerte, Grenzwerte, Immissionswerte undim besonderen Schwellenwerte für staub- und gasförmige Stoffe.

Triticaleist eine Getreideart, die durch die Kombination der Gattungen Triticum (Weizen) und Secale (Roggen)entstanden und mit dem Ziel gezüchtet worden ist, die hohe Leistungsfähigkeit von Weizen mit derAnspruchslosigkeit von Roggen zu kombinieren.

UmesterungVerfahren zur Umwandlung von Fetten zu Fettsäureester (Rapsölmethylester)

WassergehaltAnteil des im Brennstoff enthaltenen Wassers, angegeben in Prozent der Masse, bezogen auf die Massedes wasserhaltigen Brennstoffes.

9.2 Übersichten

Die energetische Verwertung beinhaltet den Einsatz von Holzabfällen als Brennstoff in nicht genehmi-gungsbedürftigen Anlagen. Altholz darf, abhängig davon, ob und in welcher Weise eine Verunreinigungvorliegt, in unterschiedlichen Anlagenarten mit angepassten Anforderungen an Verbrennungsführungund Abgasreinigung verbrannt werden.Die Anforderungen an den Holzeinsatzstoff für genehmigungsbedürftige Verbrennungsanlagen, dieden Verordnungen des Bundesimmissionsschutzgesetzes (BImSchG) unterliegen, sind in der folgendenAbbildung dargestellt.

Gruppe 1 Gruppe 3 Gruppe 4

NaturbelassenesHolz

unter 1 MW

ab 1 MW50 kW bis 1 MW

ab 1 MW

17. BimSchV4. BimSchV Nr. 1.21. BimSchV

ab 1 MW

4. BimSchV Nr. 1.2

Holz, Sperrholz, Spanplatten, Faserplatten, verleimtes Holz, auch gestrichen, lackiert und beschichtetsowie daraus anfallende Reste(außer halogenorganischerBeschichtung)

Holz mit halogen-organischerBeschichtung

Mit Holzschutz-mitteln behan-deltes Holz

Gruppe 2

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Emissionsgrenzwerte nach der 1. BImSchV

EmissionsgrenzwerteBrennstoff Nennwärme- Sauerstoff- Stauba COa Abgas-

leistung bezugswert in g/Nm3 in g/Nm3 fahnein kW in % Grauwert

Naturbelassenes Holz < 50 13 0,15 4,0 heller 150 - 150 2,0150 - 500 1,0

> 500 0,5Holz, gestrichen, lackiert, b 100 13 0,15 0,8 heller 1beschichtet, Sperrholz, 100 - 500 0,5Spanplatten, Faserplattensowie deren Reste ohnehalogenorganische > 500 0,3Beschichtungen undHolzschutzmittelStroh oder ähnliche c < 50 13 0,15 4,0 heller 1pflanzliche Stoffe 50 - 100 2,0

Abkürzungen:BImSchG: Bundes-ImmissionsschutzgesetzBImSchV: Erste Verordnung zur Durchführung des BImSchG (Verordnung über Kleinfeuerungsanlagen)CO: KohlenstoffmonoxidNm3: Normkubikmeter, Abgas im Normzustand bei 0° C und 1013 mbar bei angegebenem

Sauerstoffbezugswert

Fußnoten:a Staub- und CO-Grenzwert nur bei Nennwärmeleistung > 15 kWb Einsatz verboten bei einer Nennwärmeleistung < 50 kWc Einsatz verboten bei einer Nennwärmeleistung < 15 kW

Emissionsgrenzwerte für Biomasse-Feuerungsanlagen nach TA Lufta

Emissionsgrenzwert AnmerkungSauerstoffbezugswert in Vol.-% 11Staub in g/Nm3 0,15 FWL < 5 MW

in mg/Nm3 50 FWL ≥ 5 MWKohlenstoffmonoxid (CO) in g/Nm3 0,25 bei FWL < 2,5 MW

nur bei NennlastOrganische Stoffe (Gesamt-C) in mg/Nm3 50Stickstoffoxide angegeben als:- Stickstoffdioxide (NO2) in g/Nm3 0,3 stat. WS > 20 MW

und zirk. WS0,4 sonstige Anlagen

(naturbelassenes Holz, Stroh)0,5 sonstige Anlagen

- Schwefeldioxide (SO2) in g/Nm3 2

Quelle Übersichten: www.biomasse-info.net

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Abkürzungen:TA Luft: Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luftstat. WS: stationäre Wirbelschichtzirk. WS: zirkulierende WirbelschichtNm3: Normkubikmeter, Abgas im Normzustand bei 0° C und 1013 mbar bei angegebenem

SauerstoffbezugswertFWL: Feuerungswärmeleistung

Fußnote:a unter Berücksichtigung der Dynamisierungsklauseln des Länderausschusses für Immissionsschutz (LAI)

Übersicht der Vorschriften nach BImSchG und der Emissionsgrenzwerte für unbehandeltes Holz

EmissionsgrenzwerteAnlagenleistung Genehmigungs- relevante Sauerstoff- Staub CO Ges.-C NOX SO2

verfahren Vorschrift bezugswert inin Vol.-% g/Nm3

FWL < 1 MW 1. BImSchV 13NWL < 50 kW 0,15 4 - - -NWL 50 - 150 kW Nicht 0,15 2 - - -

genehmigungs-pflichtig

NWL 150 - 500 kW 0,15 1 - - -NWL > 500 kW 0,15 0,5 - - -FWL 1 - 50 MW vereinf. Verf. TA Luft 11FWL < 5 MW (§ 19 BImSchG) 0,15 0,25 0,05 0,4 2FWL ≥ 5 MW 0,05 0,25 0,05 0,4 2FWL ≥ 50 MW förml. Verf. 13. BImSchV

(§ 10 BImSchG)gemäß 13. BImSchV (Großfeuerungsverordnung; meist nicht relevant für Biomassen)

Abkürzung:FWL: Feuerungswärmeleistung, NWL: Nennwärmeleistung

Übersicht der Vorschriften nach BImSchG und der Emissionsgrenzwerte für Stroh

EmissionsgrenzwerteAnlagenleistung Genehmigungs- relevante Sauerstoff- Staub CO Ges.-C NOX SO2

verfahren Vorschrift bezugswert inin Vol.-% g/Nm3

FWL < 100 kWa Nicht 1. BImSchV 13NWL < 50 kW genehmigungs- 0,15 4 - - -NWL > 50 kW pflichtig 0,15 2 - - -FWL 0,1 - 1 MW vereinf. Verf. TA Luft 11 0,15 0,25 50 0,4 2

(§ 19 BImSchG)FWL > 1 MW förml. Verf.FWL < 5 MW (§ 10 BImSchG) TA Luft 11 0,15 0,25 50 0,4 2FWL 5 - 50 MW TA Luft 11 0,05 0,25 50 0,4 2FWL > 50 MW 13. BImSchV

gemäß 13. BImSchV (Großfeuerungsverordnung; meist nicht relevant für Biomassen)

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Abkürzung:FWL: Feuerungswärmeleistung, NWL: Nennwärmeleistung

Fußnote: a Einsatz verboten bei einer Nennwärmeleistung < 15 kW

Quelle: Fichtner GmbH & Co. KG, Projektbereich Erneuerbare Energien, Sarweystraße 3, 70191 Stuttgart

(Auszüge aus der Internetseite des BIZ)

9.3 Umrechnungstabellen

Allgemeine Umrechnungsfaktoren für Holzmengen (Faustzahlen)

atro Fm Rm Sm3

1 t 1,0 1,3 – 2,5 2,9 4,861 Fm 0,4 – 0,75 1,0 1,4 2,431 Rm 0,3 0,7 1,0 1,701 Sm3 0,2 0,41 0,59 1,0

atro = absolut trocken (0 % Wassergehalt)Fm = FestmeterRm = RaummeterSm3 = Schüttkubikmeter

Umrechnung von Energieeinheiten

MJ kcal kWh kg SKE kg RÖE1 MJ 1 238,80 0,28 0,034 0,0241 kcal 0,00419 1 0,001163 0,000143 0,00011 kWh 3,60 860 1 0,123 0,0861 kg SKE 29,31 7.000 8,14 1 0,701 kg RÖE 41,87 10.000 11,63 1,428 1

SKE = SteinkohleeinheitenRÖE = Rohöleinheiten

Vorzeichen für Energieeinheiten

Vorsatz Vorsatzzeichen Faktor ZahlwortDeka da 10 ZehnHekto h 102 HundertKilo k 103 TausendMega M 106 MillionGiga G 109 MilliardeTera T 1012 BillionPeta P 1015 BilliardeExa E 1018 Trillion

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10.Literaturlisteund ListenationalerKontakte

10. Literaturliste und Liste nationaler Kontakte

10.1 Für dieses Buch verwendete Literatur

Rainer Marutzky, Klaus Seeger: „Energie aus Holz und anderer Biomasse“, 1999, DRW-Verlag

Martin Kaltschmitt, Hans Hartmann (Hrsg.): „Energie aus Biomasse - Grundlagen, Techniken undVerfahren“, 2001, Springer-Verlag

Martin Kaltschmitt, Guido A. Reinhardt (Hrsg.): „Nachwachsende Energieträger – Grundlagen,Verfahren, ökologische Bilanzierung“, 1997, Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH

Holger Flaig, Hans Mohr (Hrsg.): „Energie aus Biomasse – eine Chance für die Landwirtschaft“, 1993,Veröffentlichungen der Akademie für Technikfolgenabschätzung in Baden-Württemberg, Springer-Verlag

Frithjof Staiß: „Jahrbuch Erneuerbare Energien 2000“, 2000, Stiftung Energieforschung Baden-Württemberg, Bieberstein-Verlag

Forstabsatzfonds, CMA (Hrsg.): „Moderne Holzfeuerungsanlagen“, 1998, Materialien zu Wald, Holz undUmwelt, Forstabsatzfonds

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR): „Leitfaden Bioenergie – Planung, Betrieb undWirtschaftlichkeit von Bioenergieanlagen“, 2000, FNR

CMA, FNR, C.A.R.M.E.N.: „Biomasse – nachwachsende Energie aus Land- und Forstwirtschaft“, 1997,Broschüre CMA

Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi): „Jetzt erneuerbare Energien nutzen“,2000, Broschüre BMWi

Bundesministerium für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft (BMVEL): „Biogas – einenatürliche Energiequelle“, 2000, Broschüre BMVEL

FNR Schriftenreihe Nachwachsende Rohstoffe Band 5: „Logistik bei der Nutzung biogenerFestbrennstoffe“, 1995, FNR

FNR Schriftenreihe Nachwachsende Rohstoffe Band 6: „Biomasse als Festbrennstoff – Anforderungen,Einflussmöglichkeiten, Normung“, 1996, FNR

FNR Schriftenreihe Nachwachsende Rohstoffe Band 12: „Chemische Nutzung heimischer Pflanzenöle“,1998, FNR

FNR Schriftenreihe Nachwachsende Rohstoffe Band 17: „Eigenschaften biogener Festbrennstoffe“,2001, FNR

FNR Schriftenreihe Gülzower Fachgespräche: „Energetische Nutzung von Biomasse durch Kraft-Wärme-Kopplung“, 2000, FNR

FNR Schriftenreihe Gülzower Fachgespräche: „Energetische Nutzung von Biogas: Stand der Technik undOptimierungspotential“, 2000, FNR

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© 10. Literaturliste und Liste nationaler Kontakte


FNR Schriftenreihe Gülzower Fachgespräche: „Energetische Nutzung von Stroh, Ganzpflanzengetreide undweiterer halmgutartiger Biomasse, 2001, FNR

Zur Brennstoffzelle: http://www.uni-magdeburg.de/unirep/UR2000/maerz2000/methanol.htmlhttp://www.brennstoffzelle-koeln.de

10.2 Informationsstellen zur Bundes- und Landesförderung

Bundesministerium für Wirtschaft und TechnologieReferat ÖffentlichkeitsarbeitScharnhorststraße 34-37 • 10115 BerlinTelefon : 0 30 / 20 14 61 41Telefax : 0 30 / 20 14 52 08E-Mail : [email protected] : www.bmwi.de

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und ReaktorsicherheitReferat Öffentlichkeitsarbeit • Alexanderplatz 611055 BerlinTelefon : 0 30 / 3 05 21 57 o. 58Telefax : 0 30 / 3 05 20 44E-Mail : [email protected] : www.bmu.de

Bundesministerium für Verbraucherschutz, Ernährung und LandwirtschaftReferat ÖffentlichkeitsarbeitRochusstraße 1 • 53123 BonnTelefon : 02 28 / 5 29 - 0 oder 0 18 88 - 5 29 - 0Telefax : 02 28 / 5 29 - 42 62 oder 0 18 88 - 5 29 - 42 62E-Mail : [email protected] : www.verbraucherministerium.de

Dienstsitz Berlin: Besucheranschrift: Wilhelmstraße 54 • 10117 BerlinPostanschrift: 11055 BerlinTelefon : 0 30 / 20 06 - 0 oder 0 18 88 - 5 29 - 0Telefax : 0 30 / 20 06 - 42 62 oder 0 18 88 - 5 29 - 42 62

Baden- Landesgewerbeamt Baden-WürttembergWürttemberg Abt. Informationszentrum für Energie

Willi-Bleicher-Straße 19 • 70174 StuttgartTelefon : 07 11 / 1 23 25 23Telefax : 07 11 / 1 23 26 49E-Mail : [email protected] : www.lgabw.de

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Bayern Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Verkehr und TechnologiePrinzregentenstraße 28 • 80525 MünchenTelefon : 0 89 / 21 62 01Telefax : 0 89 / 21 62 27 60E-Mail : [email protected] : www.stmwvt.bayern.de

Berlin Senatsverwaltung für Stadtentwicklung, Umweltschutz und TechnologieBrückenstraße 6 • 10179 BerlinTelefon : 0 30 / 90 25 0Telefax : 0 30 / 90 25 25 09E-Mail : [email protected] : www.sensut.berlin.de

Brandenburg Ministerium für WirtschaftAbteilung Technologie, Umweltwirtschaft und EnergieHeinrich-Mann-Allee • 14473 PotsdamTelefon : 03 31 / 86 60Internet : www.brandenburg.de

Bewilligungsstelle:Investitionsbank des Landes BrandenburgSteinstraße 104-106 • 14480 PotsdamTelefon : 03 31 / 6 60 15 18E-Mail : gatoways.gwia:[email protected] : www.ilb.de

Bremen Freie Hansestadt BremenSenat für Bau und UmweltAnsgaritorstraße 2 • 28195 BremenTelefon : 04 21 / 36 11 08 58Telefax : 04 21 / 36 11 08 75E-Mail : [email protected]

Hamburg Freie und Hansestadt HamburgUmweltbehörde, Fachamt für Energie und ImmissionsschutzBillstraße 84 • 20539 HamburgTelefon : 0 40 / 42 84 5-0Telefax : 0 40 / 42 84 5-20 99Internet : www.hamburg.de/Umwelt/welcome.htm

Hessen Hessisches Ministerium für Umwelt, Landwirtschaft und ForstenMainzer Straße 80 • 65189 WiesbadenTelefon : 06 11 / 8 15 16 28Telefax : 06 11 / 8 15 16 66Internet : www.hessen.de

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Mecklenburg- Wirtschaftsministerium Mecklenburg-VorpommernVorpommern Johannes-Stelling-Straße 14 • 19053 Schwerin

Telefon : 03 85 / 5 88 54 32Telefax : 03 85 / 5 88 58 61E-Mail : [email protected] : www.mv-regierung.de/wm/index.html

Niedersachsen Niedersächsisches Ministerium für Wirtschaft, Technologie und VerkehrFriedrichwall 1 • 30169 HannoverTelefon : 05 11 / 12 00Telefax : 05 11 / 12 0 57 72

Nordrhein- Ministerium für Wirtschaft und Mittelstand, Technologie und VerkehrWestfalen Haroldstraße 4 • 40213 Düsseldorf

Telefon : 02 11 / 8 37 02Telefax : 02 11 / 8 37 22 00E-Mail : [email protected] : www.mwmtv.nrw.de

Rheinland-Pfalz Ministerium für Wirtschaft, Verkehr, Landwirtschaft und WeinbauStiftstraße 9 • 55116 MainzTelefon : 0 61 31 / 16 0Telefax : 0 61 31 / 16 21 55E-Mail : [email protected] : www.mwvlw.rpl.de

Saarland Ministerium für UmweltHalbergstraße 50 • 66121 SaarbrückenTelefon : 06 81 / 5 01 47 07Telefax : 06 81 / 5 01 45 22E-Mail : [email protected] : www.umwelt.saarland.de

Sachsen Forschungszentrum Rossendorf e. V.Projektträger Umwelt und EnergiePostfach 51 01 19 • 01314 DresdenTelefon : 03 51 / 2 60 34 71 Telefax : 03 51 / 2 60 34 86E-Mail : [email protected] : www.fz-rossendorf.de

Sachsen-Anhalt Ministerium für Wirtschaft und TechnologieWilhelm-Höpfner-Ring 4 • 39116 MagdeburgTelefon : 03 91 / 5 67 47 20Telefax : 03 91 / 5 67 47 22

Schleswig- Ministerium für Finanzen und EnergieHolstein Adolf-Westphal-Straße 4 • 24143 Kiel

Telefon : 04 31 / 9 88 42 73Telefax : 04 31 / 9 88 42 52E-Mail : [email protected]

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Thüringen Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und InfrastrukturPostfach 242 • 99005 ErfurtTelefon : 03 61 / 37 97 496 oder 497Telefax : 03 61 / 37 97 409E-Mail : [email protected] : www.thueringen.de/tmlnu

10.3 Beratung und Information

Informationsdienst BINE (Bürger-Information Neue Energietechniken)Fachinformationsdienst KarlsruheBüro BonnMechenstraße 57 • 53129 BonnTelefon : 02 28 / 92 37 90Telefax : 02 28 / 92 37 92 9E-Mail : [email protected] : http://bine.fiz-karlsruhe.de

BINE informiert anbieter- und firmenneutral über Ergebnisse ausgewählter BMWi-geförderter Forschungs-vorhaben aus den Bereichen der erneuerbaren Energien und Rationellen Energieanwendung. Hier ist z. B.die „Förderfibel Energie“ (auch als CD-ROM FISCUS) erhältlich. Sie enthält über 600 Förderprogramme derEU, des Bundes und der Länder. Publikationen und Infopakete sind kostenlos über das Internet abrufbar.

Biomasse Info-Zentrum (BIZ) Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER)Universität StuttgartHessbrühlstraße 49a • D-70565 StuttgartTelefon : 07 11 / 7 81 39 - 08Telefax : 07 11 / 7 80 61 - 77E-Mail : [email protected] : www.biomasse-info.net

Das Biomasse Info-Zentrum ist an der Universität Stuttgart am Institut für Energiewirtschaft undRationelle Energieanwendung angesiedelt und wird durch die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffeim Auftrag des Bundesministeriums für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft gefördert.Das BIZ soll Informationsdefizite bei der energetischen Nutzung von Biomasse schließen, den Informa-tionstransfer zwischen Anbietern und Nutzern von Biomasse verbessern und dadurch zu einer verstärktenNutzung in Deutschland beitragen.

C.A.R.M.E.N. (Centrales Agrar-Rohstoff-Marketing- und Entwicklungs-Netzwerk)Schulgasse 18 • 94315 StraubingTelefon : 0 94 21 / 9 60 - 3 00Telefax : 0 94 21 / 9 60 - 3 33E-Mail : [email protected] : www.carmen-ev.de

Zweck von C.A.R.M.E.N. ist die Förderung von Forschung, Wissenschaft, Entwicklung und Nutzung nach-wachsender Rohstoffe zur Sicherung der Zukunft des ländlichen Raumes sowie aus umweltrelevanten,gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Gründen. Auch bei C.A.R.M.E.N. sind Broschüren, Folder, Tagungs-bände, Video-Filme und CD-ROMs zum Thema erneuerbare Energien über das Internet kostenlos bestellbar.

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Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)Hofplatz 1 • 18276 GülzowTelefon : 0 38 43 / 69 30 - 0Telefax : 0 38 43 / 69 30 - 102E-Mail : [email protected] : www.fnr.de

Die FNR ist zentrale Koordinierungsstelle zur Förderung nachwachsender Rohstoffe. Im Bereich Biomasseund deren energetischer Nutzung fördert sie die Forschung und Entwicklung von Projekten. Sie koordiniertdie Bereiche Projektträgerschaft, Information und Beratung als Projektträger des BMVEL.

UFOP-Union zur Förderung von Oel- und Proteinpflanzen e. V.Godesberger Allee 142-148 • 53175 BonnTelefon : 02 28 / 8 19 82 26Telefax : 02 28 / 8 19 82 03E-Mail : [email protected] : www.ufop.de

Der UFOP gehören neben Züchtern und Landesbauernverbänden alle an Produktion, Vermarktung undVerarbeitung beteiligten Gruppen durch Spitzenverbände und teilweise auch durch Einzelmitgliedschaftenan. Die fachliche Grundlagenarbeit wird durch Fachkommissionen geleistet, die mit Experten aus Wirt-schaft und Wissenschaft besetzt sind. Ein Beirat mit Experten sämtlicher Bereiche und Vertretern derthematisch angesprochenen Bundesministerien komplettiert die effizient gestaltete Verbandsstruktur.

10.4 Weitere ausgewählte Kontaktadressen

BEO Forschungszentrum JülichProjektträger Biologie, Energie, ÖkologiePostfach • 52425 JülichTelefon : 0 24 61 / 61 32 66Telefax : 0 24 61 / 61 28 80E-Mail : [email protected] : www.sij.fh-aachen.de

Bundesamt für Wirtschaft und AusfuhrkontrolleFrankfurter Straße 29-35 • 65760 EschbornTelefon : 0 61 96 / 40 40Telefax : 0 61 96 / 9 42 26Internet : www.bafa.de

Bundesdeutscher Arbeitskreis für umweltbewusstes Management (B.A.U.M. e. V.)Osterstraße 58 • 20259 HamburgTelefon : 0 40 / 49 07 11 00Telefax : 0 40 / 49 07 11 99E-Mail : [email protected] : www.baumev.de

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Bundesinitiative Bioenergie (BBE)Godesberger Allee 142-148 • 53175 BonnTelefon : 02 28 / 8 19 81 40Telefax : 02 28 / 8 19 81 41E-Mail : [email protected] : www.bioenergie.de

Bundesverband Erneuerbare Energien e. V. (BEE)Teichweg 6 • 33100 PaderbornTelefon : 0 52 52 / 35 04Telefax : 0 52 52 / 5 29 45E-Mail : [email protected]

Bund der Energieverbraucher e. V. (BdE)Grabenstraße 17 • 53619 RheinbreitbachTelefon : 0 22 24 / 9 22 70Telefax : 0 22 24 / 1 03 21E-Mail : [email protected] : www.bde.de

Bund für Umwelt und Naturschutz e. V. (BUND)Im Rheingarten 7 • 53225 BonnTelefon : 02 28 / 40 09 70Telefax : 02 28 / 40 09 740E-Mail : [email protected] : www.bund.net

Bundesverband Deutscher Heizungsindustrie e. V. (BDH)Frankfurter Straße 720-726 • 51145 KölnTelefon : 0 22 03 / 93 59 30Telefax : 0 22 03 / 93 59 322E-Mail : [email protected]

Deutsche AusgleichsbankWielandstraße 4 • 53173 BonnTelefon : 02 28 / 8 31 24 00Telefax : 02 28 / 8 31 21 30E-Mail : [email protected] : www.dta.de

Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)An der Bornau 2 • 49090 OsnabrückTelefon : 05 41 / 96 33 0Telefax : 05 41 / 96 33 190E-Mail : [email protected]

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Fachinformationszentrum Karlsruhe (FIZ)Hermann-von-Helmholtz-Platz 1 • 76344 Eggenstein-LeopoldshafenTelefon : 0 72 47 / 80 80Telefax : 0 72 47 / 80 82 59E-Mail : [email protected] : www.fiz-karlsruhe.de

Fachverband Biogas e. V.Angerbrunnenstraße 12 • 85356 FreisingTelefon : 0 81 61 / 98 46 60Telefax : 0 81 61 / 98 46 70E-Mail : [email protected] : www.biogas-info.de

Informationszentrale der Elektrizitätswirtschaft e. V. (IZE)Postfach 70 05 61 • 60555 Frankfurt am MainTelefon : 0 69 / 6 30 43 72Telefax : 0 69 / 6 30 43 87

Internationales Wirtschaftsforum Regenerative Energien (IWR)Robert-Koch-Straße 26 • 48149 MünsterTelefon : 02 51 / 8 33 39 95Telefax : 02 51 / 8 33 83 52E-Mail : [email protected] : www.iwr.de

Kreditanstalt für WiederaufbauPalmengartenstraße 5-9 • 60325 Frankfurt am MainTelefon : 0 69 / 74 31 0Telefax : 0 69 / 74 31 29 44Internet : www.kfw.de

Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (KTBL)Bartningstraße 40 • 64289 DarmstadtTelefon : 0 61 51 / 70 01 0Telefax : 0 61 51 / 70 01 123E-Mail : [email protected] : www.ktbl.de

Rationalisierungs- und Innovationszentrum der Deutschen Wirtschaft e. V.Rationalisierungsgemeinschaft BauwesenDüsseldorfer Straße 40 • 65760 EschbornTelefon : 0 61 96 / 49 53 12Telefax : 0 61 96 / 49 53 93E-Mail : [email protected] : www.rkw.de

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10.5 Energieagenturen

Berliner Energieagentur GmbHRudolfstraße 9 • 10245 BerlinTelefon : 0 30 / 29 33 30 0Telefax : 0 30 / 29 33 30 99E-Mail : [email protected] : www.berliner-e-agentur.de

Brandenburgische Energiespar-Agentur GmbHFeuerbachstraße 24/25 • 14471 PotsdamTelefon : 03 31 / 9 82 51 0Telefax : 03 31 / 9 82 51 40E-Mail : [email protected]

Bremer EnergieinstitutFahrenheidstraße 8 • 28359 BremenTelefon : 04 21 / 20 14 30Telefax : 04 21 / 21 99 86E-Mail : [email protected] : www.uni-bremen.de/CEAGmbH

Deutsche Energie-Agentur GmbHChausseestraße 128a • 10115 BerlinTelefon : 0 30 / 72 61 65 60Telefax : 0 30 / 72 61 65 699E-Mail : [email protected] : www.deutsche-energie-agentur.de

EffizienzOffensive Energie Rheinland-Pfalz e. V.Merkurstraße 45 • 67663 KaiserslauternTelefon : 06 31 / 35 030 20Telefax : 06 31 / 35 030 22E-Mail : [email protected] : www.eor.de

Energieagentur Sachsen-Anhalt GmbHUniversitätsplatz 10 • 39104 MagdeburgTelefon : 03 91 / 73 77 20Telefax : 03 91 / 73 77 22 3E-Mail : [email protected] : http://vip.ttz.uni-magdeburg.de/energietechnik/esa/esa.htm

Energie-Agentur Mittelfranken e. V.Am Plärrer 43 • 90338 NürnbergTelefon : 09 11 / 2 71 32 50Telefax : 09 11 / 2 71 32 58E-Mail : [email protected] : www.enrgieagentur-mittelfranken.de

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Energieagentur Nordrhein-WestfalenMorianstraße 32 • 42103 WuppertalTelefon : 02 02 / 24 55 20Telefax : 02 02 / 24 55 230E-Mail : [email protected] : www.ea-nrw.de

Energieagentur Oberfranken e. V.Kressenstein 19 • 95326 KulmbachTelefon : 0 92 21 / 82 39 0Telefax : 0 92 21 / 82 39 29E-Mail : [email protected]

HessenENERGIE – Gesellschaft für rationelle Energienutzung mbHMainzer Straße 98 • 65189 WiesbadenTelefon : 06 11 / 74 62 30Telefax : 06 11 / 71 82 24E-Mail : [email protected] : http://home.t-online.de/home/hessen-energie

Investitionsbank Schleswig-Holstein-Energieagentur-Fleethörn 29-31 • 24103 KielTelefon : 04 31 / 9 00 36 60Telefax : 04 31 / 9 00 36 52E-Mail : [email protected]

Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Württemberg GmbHGriesbachstraße 10 • 76185 KarlsruheTelefon : 07 21 / 9 84 71 0Telefax : 07 21 / 9 84 71 20E-Mail : [email protected]

Energieagentur Mecklenburg-Vorpommern GmbHHopfenbruchweg 6 • 19053 SchwerinTelefon : 03 85 / 59 09 10Telefax : 03 85 / 59 09 10

Münchner Energie-Agentur GmbH (MEA)Oberanger 16 • 80331 MünchenTelefon : 0 89 / 23 55 61 0Telefax : 0 89 / 23 55 61 25E-Mail : [email protected] : www.mea2000.de

Niedersächsische Energie-Agentur GmbHRühmkorffstraße 1 • 30163 HannoverTelefon : 05 11 / 9 65 29 - 0Telefax : 05 11 / 9 65 29 - 99E-Mail : [email protected] : www.nds-energie-agentur.de

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Norddeutsche Energieagentur für Industrie und Gewerbe GmbHHeidenkampsweg 101 • 20097 HamburgTelefon : 0 40 / 23 78 27 0Telefax : 0 40 / 23 78 27 10E-Mail : [email protected] : www.nea-hamburg.de

Saarländische Energie-Agentur GmbHAltenkesseler Straße 17 • 66115 SaarbrückenTelefon : 06 81 / 97 62 170Telefax : 06 81 / 97 62 175E-Mail : [email protected] : www.sea-saarland.de

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Herausgeber:

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR)Hofplatz 1 • 18276 GülzowTel. : 0 38 43 / 69 30 - 0Fax : 0 38 43 / 69 30 - 1 02E-Mail: [email protected]: //www.fnr.de

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