Biorohstoffe & Biomassekraftwerke

• Pflanzen und Pflanzenbestandteile

• aus Pflanzen und Pflanzenbestandteile hergestellte Energieträger, deren Bestandteile, Zwischenprodukte aus Biomasse erzeugt wurden

• Abfälle und Nebenprodukte pflanzlicher und tierischer Herkunft aus der Land-, Forst-, und Fischwirtschaft

• Bioabfälle

• aus Biomasse durch Vergasung/Pyrolyse erzeugtes Gas und daraus resultierende Folge- und Nebenprodukte

• aus Biomasse erzeugte Alkohole

Primär: Photosythese —> Speichern der Sonnenenergie in Biomasse

Sekundär: durch Konsum primärer Biomasse

Tertiär: durch die Weiterverarbeitung von primärer und sekundärer Biomasse

• Zusammensetzung chemisch, stofflich (C, H, O, N, S, P)

• Brennstofftechnisch (Heizwert/Brennwert, flüchtige Bestandteile, Wasser-/Aschegehalt)

• Physikalisch, mechanisch (Größenverteilung, Feinanteil; Roh,/schüttgutdichte)

• landwirtschaftliche Betriebe: 150-500 kW

• kommunale Kläranlage und Holzverarbeitung (Klärgasverwertung): bis zu 20 MW

• < 150 kW Wärmeversorgung von Einfamilienhäusern (Festbrennstoffe)

  
  

Definition:

• flüssiger Energieträger

• Verbressung in Motoren (Mobilität, Strom, Wärme)

Herstellung:

• Pressung von ölhaltiger Biomasse mittels mechanischer Kraft (Druck)

• Extraktion (alternativ oder zusätzlich zur Pressung) mittels Lösemittel

  • Nachbearbeitung durch Destillation

Mögliche Einsatzstoffe:

• Reststoffe der Ölproduktion

• Rapssaat

• Sonnenblumensaat

  
  

• Aufarbeitungsschritt für Pflanzenöl/Tierfette

Pflanzenöl + Methanol + Katalysator —> PME + Glycerin + Wasser (bei 50 - 70°C)

PME (Pflanzenölmethylester)

• flüssiger Energieträger

• Verbrennung in Motoren

• Phasentrennung und Aufarbeitung der Produkte

  
  

• Enzymatischer Prozess

• Stoffwechselweg im anaeroben

• mittels Hefen

• im wässrigen Milieu

• Prozesswärme nutzbar

• Ethanol als flüssiger Energieträger

  —> Abtrennung Ethanol durch Destillation/Rektifikation

• Klärschlamm

• Tierexkremente

• Rückstände der Landschftspflege (Grünschnitt)

• Bioabfall ( Küchenabfälle)

• Schlachtabfälle

• Pflanzenzüchtung

• Optimierung im Anbau

• Mobilisierung von Holz- und Reststoffreserven

• Verbesserung Sammlung org. Abfälle

• Dezentrale Lösungen

• Einzugsgebiet

• Energie- und Kostenaufwand für die Erfassung

  
  

• Chem./phy./mikrobiologische Parameter

• Energiegehalte

• Nährstoffe/wertgebende Eigenschaften und Bestandteile

• Schadstoffe/ wertmindernde Eigenschaften und Bestandteile

• Energiebedarf insbesondere Wärme

• Verkehrsanbindung

• Ver- und Entsorgung

• Energieinfrastruktur

• Zu erfassende Menge an Biomaterial (Erfassungsquote)

  
  

• charakterisiert die tatsächlich erfasste Wertstoffmenge als prozentualen Anteil des Gesamtpotenzials

• Regelung im Umgang mit Befreiung vom Anschlusszwang

  —> Kontrolle, aber auch Förderanreize

• Intensivierung der Öffentlichkeitsarbeit

  • städtische Gebietsstrukturen

  • Küchenabfälle

  • Störstoffe

Vergasung: Umwandlung des in der Biomasse enthaltenden Kohlenstoffs unter Wärme und Sauerstoffzugabe in Kohlenmonoxid

Pyrolyse: Umwandlung von fester Biomasse unter Wärmezugabe und Sauerstoffabschluss in flüssige Sekundärenergieträger

Verkohlung: Teilverbrennung und Zersetzung des Ausgangsstoffes und somit Veredelung

• gleichzeitige Produktion von Strom und Wärme bewirken im BHKW einen besonders hohen Wirkungsgrad

  • elektr. Wirkungsgrad relativ gering mit 30-40%

  • therm. Wirkungsgrad mit 50-60%

Ausgangsmaterial: ölhaltige Biomasse

Trennung der flüssigen von der Ölphase unter Einwirkung mechanischer Energie

Produkt: Pflanzenöl

Umwandlung der Biomasse in Sekundär-, End-, und Nutzenergie durch Mikroorganismen

Umwandlung in thermische und elektrische Energie

Durch die gleichzeitige Produktion beider Energieformen wird ein besonders hoher Wirkungsgrad erreicht. Allerdings ist die Anlage auch nur bei Kraft-Wärme-Kopplung sinnvoll

• Nutzung regenerativer Stoffe

• Nutzung vielseitiger Bio-Brennstoffe

• Überwiegend CO2-neutral

• nur als Kraft-Wärme-Kopplung sinnvoll

• hoher Flächenbedarf

• Biomasse aus angebauten Pflanzen

• Geruchsbelästigung

• Vollauslastung erforderlich

• Gülle und feste tierische Exkremente aus der Landwirtschaft

• Nahrungsmittelreststoffe

• org. Produktionsabfälle

• org. Huasmüllfraktion

• Klärschlamm

• Nachwachsende Rohstoffe (Gras, Mais, Getreide, Luzerne, etc.)

1. Sammlung und Aufbereitung

2. Eingabe in Fermenter

3. Lagerung bei konstanter Temperatur (mesophil/thermophil)

4. Austausch nach 30-60 Tagen (auch kontinuierlich möglich)

5. Substrat im Fermenter wird zersetzt

6. Gas wird in BHKW oder Brennstoffzelle zu Strom und Wärme gewandelt

Maß für die spezifisch nutzbare Wärme (kJ/kg) ohne die Kondensationsenthalpie des Wasserdampfs

• Biomasse und Solarenergie sind die beiden am besten verfügbarsten Energiequellen weltweit

Nachteile:

• Sonneneinstrahlung nur für begrenzte Zeit und abhängig von Jahreszeit und Wetter

• Biomasse hat einen hohen Platz und Rohstoffbedarf, der nicht immer und überall gedeckt werden kann

• Transport von Biomasse erfordert Kosten und Emissionen