Kraftwerke

Altholz

Grosses Potenzial für die Verwertung in der Schweiz, da noch sehr viel Exportiert wird

Wasser/Dampf

Zuckerfabrik in Zukunft Fernwärme

100 mal kleiner

Altholz / elektrischer Strom / Prozessdampf / Abwärme / (Fernwärme)

Antwort: Die Preisschwankungen für Pflanzenkohle können erhebliche Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit der Anlage haben. Wenn die Preise hoch sind, kann der Verkauf von Pflanzenkohle eine signifikante Einnahmequelle sein, was die Rentabilität der Anlage steigert. Bei niedrigen Preisen könnte es jedoch wirtschaftlicher sein, die Kohle zur Energiegewinnung zu nutzen, um die Kosten für den Zukauf von Brennstoffen zu senken. Entscheidungen müssen unter Berücksichtigung aktueller und erwarteter Markttrends getroffen werden, um die ökonomischste Nutzung der Ressourcen sicherzustellen.

Antwort: Der Wirkungsgrad eines Gasmotors von 30% bedeutet, dass 70% der zugeführten Energie in Form von Wärme verloren geht. Durch die Implementierung von Wärmerückgewinnungstechnologien könnte ein Teil dieser Verlustwärme genutzt werden, um die Effizienz der Anlage zu steigern. Technologien wie Wärmetauscher oder ORC (Organic Rankine Cycle) Systeme könnten die Niedertemperaturwärme nutzen, um zusätzlichen Strom zu erzeugen oder die Wärme direkt in das Nah-/Fernwärmenetz einzuspeisen. Technische Herausforderungen könnten die Integration in die bestehende Infrastruktur, die Kosten der zusätzlichen Ausrüstung und die Wartung sein. Die Vorteile wären jedoch eine höhere Gesamteffizienz der Anlage und möglicherweise niedrigere Betriebskosten durch Energieeinsparungen.

Antwort: Bei der Pyrolyse von Holz entstehen typischerweise Emissionen wie Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NOx), flüchtige organische Verbindungen (VOCs) und Feinstaub. Zur Reduktion dieser Schadstoffe kann die Anlage in Buch am Irchel Maßnahmen wie die Optimierung der Verbrennungstemperatur, den Einsatz von Katalysatoren zur Nachbehandlung der Gase und verbesserte Filtrationssysteme einsetzen. Solche Technologien helfen, die Emissionen zu senken und die Umweltverträglichkeit der Anlage zu verbessern.

Antwort: Der Brennstoff wird vor der Pyrolyse getrocknet, um den Wassergehalt zu reduzieren, was die Effizienz der Pyrolyse steigert, da weniger Energie zum Verdampfen des Wassers benötigt wird. Vorteile dieser Vorbehandlung sind eine höhere Heizwertausbeute des Brennstoffs und eine stabilere und effizientere Pyrolysereaktion Nachteile könnten die zusätzlichen Energiekosten für die Trocknung und potenzielle Emissionen aus dem Trocknungsprozess sein. Die Betriebssicherheit wird jedoch durch das Verringern der Gefahr von unkontrollierten Reaktionen und Druckaufbau durch übermäßigen Wasserdampf erhöht

Antwort: Pflanzenkohle ist ein stabiler Kohlenstoffträger, der durch die Pyrolyse von Biomasse gewonnen wird. Als Produkt verbessert sie die Bodenqualität, indem sie die Wasser- und Nährstoffretention erhöht und somit die landwirtschaftlichen Erträge steigert. Als Kohlenstoffsenke trägt sie zur Minderung der Klimawirkungen bei, indem sie atmosphärisches CO2 in einer stabilen, langfristigen Form im Boden bindet. Dieser Prozess hilft, den CO2-Gehalt der Atmosphäre zu reduzieren und trägt so zur Minderung der globalen Erwärmung bei.

Antwort: Ein gewisser Bedarf an Ressourcen für die Holzindustrie wird immer da sein und ebenfalls soll ein Teil des Waldes ungenutzt bleiben, um als CO2-Senke zu dienen. Die oberste Priorität ist der nachhaltige Umgang mit dem Wald. Aufgrund von saisonalen Unterschieden macht es Sinn die Produktion von Energie und Wärme im Winter hochzufahren, zum einen werden kleine Holzöfen in Häusern genutzt aber auch in grossen Produktionsanlagen soll Strom und Wärme produziert werden. Die Produktion von Strom (etwa 30% der Energie) ist vor allem sinnvoll, wenn die Abwärme (restliche 70%) einerseits zum Trocknen des Brennstoffs genutzt werden kann, aber auch in ein Fernwärmenetz eingespeist werden kann. Die Ausnutzung des Wärmenetzes ist für den Prozess zentral. Im Sommer, wenn ein kleinerer Energie- und Wärmebedarf besteht und die Solaranlagen viel Energie produzieren, wäre es sinnvoller die Produktion von Pflanzenkohle zu erhöhen und somit CO2 langfristig im Boden zu speichern.

o   Im ORC-Prozess wird ein organisches Arbeitsmittel verwendet, das bei niedrigeren Temperaturen und Drücken als Wasser verdampft. Dadurch kann die Anlage effizient niedrige Abwärmequellen nutzen und Strom erzeugen.

o   Kleine Wasserdampfanlagen in dieser Grösse wäre zu kostspielig, da Einzelanfertigung. ORC-Anlage ab Stange.

o   Kleinere Volumenströme, ORC-Anlage ist kompakter

o   Antwort: Es entstehen Asche und Rauchgase. Die Asche wird entsorgt, während die Rauchgase durch Filter gereinigt werden.

Antwort: Der Wirkungsgrad ergibt sich aus dem Verhältnis der nutzbaren Energie (Strom + Wärme) zur eingesetzten Brennstoffenergie.

Antwort: Sie entnimmt zusätzliche Restwärme aus den Rauchgasen und erhöht so die Effizienz der Anlage durch maximale Nutzung der eingesetzten Ressourcen.

Von der produzierten Endenergie ist rund 80% Wärme (Prozesswärme EMS Chemie und Wärme für die Schnitzeltrocknung) und 20% Strom. Holz ist in der Energiewende ein wertvoller Energieträger, welcher im Gegensatz zu (herkömmlichen) Solarthermieanlagen oder Wärmepumpen in der Lage ist hohe Temperaturen bei gutem Wirkungsgrad zu erzeugen. Daher ist es sinnvoll Holz primär für die Erzeugung von Prozesswärme zu nutzen (eine Dekarbonisierung der Prozesswärme ist ansonsten nur mit biogenen oder synthetischen Treibstoffen und einem damit verbundenen tiefen Wirkungsgrad machbar) . Zudem schreibt die KEV (kostendeckende Einspeisevergütung) einen minimalen Wirkungsgrad von 60% für Holzkraftwerke vor. Mit einer reinen Stromproduktion wäre dieser nicht zu erreichen und ohne KEV wäre es bedeutend schwieriger ein Holzkraftwerk wirtschaftlich zu betreiben.

Je nach gewünschtem Temperatur- / Druckniveau wird an geeigneter Stelle in der Turbine durch eine Bohrung Dampf entnommen. Dabei wird auf einen Teil der elektrischen Leistung verzichtet. Beim Block B wird ein Teil des Dampfes nach der Hochdruckturbine entnommen und der Rest über eine Niederdruckturbine weiter entspannt. Um die Verluste klein zu halten, kann auch der Abdampf am Turbinenaustritt (in Domat EMS bei 110°C) noch verwendet werden.

Die Rauchgas Reinigung Anlage im Holzkraftwerk Donat Ems besteht aus: einer SNCR-Anlage, Zyklonen und Gewebefilter mit Trockensorptionsverfahren. Die SNCR-Anlage wird mit Harnstoff betrieben. Die SNCR-Anlage ist dazu da, um die NOx Emissionen zu minimieren, die Zyklonen und die Gewebefilter sind dafür da, um die Staubemissionen zu reduzieren. Das Trockensorptionsverfahren ist, dazu da um mit Ca(OH)2 und HOK die Emissionen von den restlichen Schadstoffen zu minimieren.

Holz ist einer der umweltfreundlichsten Brennstoffe zur Wärmeerzeugung mit 1,5- bis 7-mal weniger UBP-Punkten pro kWh Wärmeenergie als andere Brennstoffe. Auch in Bezug auf den Treibhauseffekt schneidet Holz 4- bis 10-mal besser ab als andere Brennstoffe. Bei der Stromerzeugung schneidet Holz schlechter ab als andere erneuerbare Energieträger wie Wind, Wasser, Sonne und Erdwärme, aber besser als die Primärenergieträger Kernenergie, Erdgas und Müllverbrennung.

Es fallen drei verschiedene Abfallstoffe im Holzkraftwerk Donat Ems an diese sind Kesselasche, Zyklon asche und Filterasche mit Sorptionsmittel. Die Kessel wird meistens nochmal zurück in die Brennkammer gegeben, da es noch einen hohen Brennstoffanteil darin enthalten hat, falls dies nicht der Fall ist, wird sie gesammelt und auf eine Deponie des Typ D oder E entsorgt. Die Zyklon asche wird ebenfalls gesammelt und auf eine Deponie des Typ D oder E entsorgt. Die Filterasche wird rezykliert und wieder genutzt die Reststoffe daraus werden ebenfalls auf einer Deponie des Typ D oder E entsorgt. Die anfallende Asche wird in möglichst grossen Behältern gelagert, um den Abholungsintervall gross zu halten. Der Umgang mit der Asche muss staubfrei sein so wird die Asche mit Spezialfahrzeugen abgesaugt.

Mit zuverlässigen, langfristig garantierten Holzlieferverträgen und garantierten Abnehmerpreise dank KEV und langjährigem Wärmeliefervertag besteht eine gewisse Sicherheit. Zuverlässiger Betrieb ohne lange Ausfälle ist aber dafür notwendig und die Rendite ist immer noch tiefer als andere Investitionen am Markt.

Ohne KEV besteht ein grosses Risiko durch den sehr unberechenbaren Strompreis. Zeitweise (vor der Ukrainekrise) war der Strompreis am Markt tiefer pro kWh als der für das Holz bezahlte Energiepreis!

• Strengere Vorschriften und Normen verursachen höhere Investitions- und Betriebskosten

• Der Holz- und Altholzmarkt ist unberechenbar

• Aber zumindest bei den Wärmelieferverträgen kann im Gegensatz zum Strom ein langfristiger Preis garantiert werden

Der Gesamtwirkungsgrad liegt bei ca. 80 % inklusive der Abwärmenutzung

Im Bioreaktor reagiert Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasserstoff (H2) zu Methan (CH4), dies geschieht mittels spezieller Mikroorganismen (Archaeen). Damit die Reaktion stattfinden kann, müssen spezielle Bedingungen herrschen (5-7 bar & 55-70 °C).

Die Elektrolysezelle setzt sich aus zwei Elektroden, einer Anode und einer Kathode, sowie einer protonendurchlässigen Membran (PEM) zusammen. Zwischen den beiden Elektroden, die mit Edelmetall beschichtet sind, wird eine Gleichspannung angelegt. Die Elektrolysezelle wird mit dem aufbereiteten Trinkwasser versorgt, das durch die katalytische Wirkung des Edelmetalls elektrochemisch in seine Bestandteile zerlegt wird (vgl. Abbildung unten). Die Reaktionsgleichung sieht folgendermassen aus:

Das Produktgas aus der Methanisierung enthält verschiedene Begleitgase, die vor der Einspeisung in das Erdgasnetz entfernt werden müssen. Der unerwünschte Ammoniak wird durch eine Waschkolonne abgetrennt. Schwefel kann mittels Aktivkohle in sogenannten Aktivkohlesäulen entfernt werden. Da für die Einspeisung ins Gasnetz ein maximaler Anteil an Wasserstoff nicht überschritten werden darf, wird in einem letzten Schritt mit einer Membran der Wasserstoffanteil auf unter 2 % gesenkt. Da das Produktgas schlussendlich geruchlos ist, erfolgt vor der Einspeisung ins Gasnetz die Zugabe von Odoriermittel.

Von der Abschreibungsdauer, den Strombezugstarifen und den Wartungskosten.

Der Kohlenstoffdioxid stammt aus dem Klärgas der Kläranlage.

Die Leistung des Elektrolyseurs könnte am Regelenergiemarkt veräussert werden und somit eine zusätzliche Einnahmequelle für die Anlage generieren. Neben den allenfalls anfallenden Mehreinnahmen würde somit auch das Stromnetz entlastet werden.