gründruck der vdi richtlinie 3461 · 16. fachkongress holzenergie 06. und 07. oktober 2016 in...
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Gründruck der VDI‐Richtlinie 3461 Emissionsminderung - Thermochemische Vergasung von Biomasse in Kraft‐Wärme‐Kopplung
Dipl.-Ing. Yves Noel
Lehr- und Forschungsgebiet Technologie der Energierohstoffe
RWTH Aachen University
16. Fachkongress Holzenergie
06. und 07. Oktober 2016 in Augsburg
Gründruck der VDI‐Richtlinie 3461
Yves Noel
07.10.2016 in Augsburg
Inhalt
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I. Lehr und Forschungsgebiet Technologie der Energierohstoffe (TEER)
II. VDI-Richtlinie zur Holzvergasung – Motivation
III. Arbeitskreis VDI-Richtlinie 3461
IV. Vorschau auf die Inhalte
V. Ihre Meinung ist gefragt!
RWTH Aachen
L&F Technologie der Energierohstoffe
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Yves Noel
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Arbeitsgebiete
Übersicht
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• Konversion und Veredlung von biogenen
fossilen
sekundären Energieträgern
• Thermochemische Prozesse Verbrennung
Vergasung
Pyrolyse
• Agglomerationsverfahren
• Abgasreinigung
Biomasse
Kohle
Abfälle
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Arbeitsgebiete
Arbeitsgebiet Biomasse
• Vergasung Prozessevaluierung
Verfahrenstechnische Optimierung
Reststoffverwertung
• Konfektionierung biogener Reststoffe für Industrielle Prozesse, z. B.
Gießerei, Hochofen
(Klein-)Feuerungsanlagen
Methoden
Pyrolyse, Torrefizierung
Additivierung
Laugung
Agglomeration
…
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Arbeitsgebiete
Arbeitsgebiet Brikettierung und Pelletierung
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• Entwicklung und Erprobung von Agglomerationsrezepturen
• Methoden Prüfpresslinge aus
Kohle
Biomasse
Koks
Staubförmigen Reststoffen
(mineralisch, metallisch, organisch)
Herstellung und Test von Biomassepellets
VDI-Richtlinie 3461 Motivation
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Biomassevergasung früher
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Quelle: Generatorjahrbuch 1942
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Biomassevergasung heute
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Quelle: Zeymer 2014
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Stand der
Technik
Planung Investition
Betrieb
Motivation
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Professuren
Personal (VZÄ)
Finanzvolumen
insgesamt in
Mio. €
Investoren
Publikationen
Inhalt der Richtlinie
Mindest-
anforder-
ungen
Behörden
Betreiber
Hersteller
Qualitäts-
kriterien
Umwelt-
standards
VDI-Richtlinie 3461
Motivation (… aber warum im Bereich Emissionsminderung?)
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Motivation
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Quelle: Fee Branchenguide 2015
Kraft-Wärme-Kopplung
maximale Verfügbarkeit
höchstmögliche Betriebsstabilität
vs.
Betriebsstörungen und Nebeneffekte
Ab- und Anfahrvorgänge
Eingriff in die Anlage
Stillstände
Fackelbetrieb Abgasemissionen?
Motorstart Abgasemissionen?
Öffnen der Anlage Produktgasemissionen?
Brennstoffaufbereitung Staubemissionen?
Brennstofflagerung Staubemissionen?
Äußere Einflüsse, etc. Beschwerden?
„Unrunder Anlagenlauf“ Abgasemissionen?
Anfall von Rückständen Feststoffemissionen?
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Motivation
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Quelle: 2011mondschein.wordpress.com
gehen
Hand in Hand!
Betriebsstabilität und emissionsarmer Betrieb
Arbeitskreis VDI Richtlinie 3461
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Arbeitskreis VDI-Richtlinie 3461
Zusammensetzung
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Fa. Burkhardt
Fa. Professional
Gas Engine Solutions
Fa. Spanner Re²
Stadtwerke Rosenheim
Umweltbundesamt
Bayer. Landesamt
f. Umwelt
Regierung von
Oberfranken
Deutsches Biomasse-
forschungszentrum
FH Zittau-Görlitz
Fraunhofer UMSICHT
RWTH Aachen
Fördergesellschaft
Erneuerbare Energien
Inhalte der VDI 3461
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Inhalte der VDI 3461
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1. Anwendungsbereich
2. Begriffe
3. Formelzeichen und Abkürzungen
4. Grundlagen der Biomassevergasung
5. Aufbau und Stand der Technik von Anlagen zur
Vergasung von naturbelassenem Holz
6. Möglichkeiten zum Vermeiden und Vermindern
sowie Ableiten von Emissionen
7. Entstehung, Vermeidung und Verminderung
fester und flüssiger Rückstände
8. Sonstige Emissionen
9. Messen und Bewerten der Emissionen
10. Hinweise zu Anlagensicherheit/Arbeitsschutz
11. Bewertungskriterien für Planung und Betrieb
Anhang
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Inhalte der VDI 3461
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1 Anwendungsbereich
Prozess
Thermochemische Vergasung
innermotorische Verbrennung mit Kraft-Wärme-Kopplung
keine Erzeugung von Chemierohstoffen / Kraftstoffen aus Synthesegas
Einsatzstoffe
Naturbelassene holzige Biomasse
ausschließlich mechanische Bearbeitung
nur unerheblich mit Schadstoffen kontaminiert
kein Altholz!
.
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Beispiele
Wassergehalt Prozentuale Menge an Wasser in einem Brennstoff auf die Gesamtmasse des
Brennstoffs bezogen.
Produktgas Brennbares Gas, das durch thermochemische Vergasung aus festen Brennstoffen
erzeugt wird.
Allgemeine Ziele und Besonderheiten
Grundlagen
Vorgänge, Reaktionsgleichgewichte
Apparate / Reaktorbauformen
Charakteristische Staub- und Teergehalte nach Bauformen
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2 Begriffe
3 Formelzeichen und Abkürzungen
4 Grundlagen der Biomassevergasung
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Inhalte der VDI 3461
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5 Aufbau und Stand der Technik von Anlagen zur Vergasung von
naturbelassenem Holz
Beschreiben der Prozesskette: Vergasungsanlage ist nicht nur der Reaktor
Die Kette reißt am schwächsten Glied …
oder
… warum Brennstoff- und Gasaufbereitung so wichtig ist!
Erfahrungen aus dem Gremium
Orientierungspunkte für die technische Realisierung / den Anlagenbetrieb
keine Vorschriften!
Quelle: Stadtwerke Rosenheim
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Primäre (Luft-)Emissionsminderung zahlt sich aus! (Betriebsstabilität)
Rechtlicher Rahmen
Wann muss eine Anlage genehmigt werden?
Anforderungen an den Betrieb
Ansätze zur Emissionsminderung
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6 Möglichkeiten zum Vermeiden und Vermindern sowie Ableiten von
Emissionen
Brennstoff Auswahl, Aufbereitung, ...?
Vergasungsprozess Einfluss auf die
Rückstandseigenschaften
Motorkonzepte Luftzahl, …
Prozessleittechnik Vermeiden von An- und
Abfahren, Störungen
(Fackelbetrieb)
Abgasreinigung Katalysatoren, Entstickung
Erreichbare Emissionswerte technisch machbar &
wirtschaftlich zumutbar…
Ergänzung zur TA Luft
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7 Entstehung, Vermeidung und Verminderung fester und flüssiger
Rückstände
Rückstände entstammen der Biomasse, weisen aber andere Eigenschaften auf…
Rückstände
Auf welche Schadstoffgruppen ist besonders zu achten?
Rechtlicher Rahmen
Wie sind Rückstände einzustufen?
Abfall (KrWG) Abfallrechtliche Einstufung, Abfallschlüssel
Nebenprodukt (REACH) Hinweise zur Registrierung nach REACH
Ansätze zur Emissionsminderung
Mindern der Reststoffmenge und des Schadpotentials
Entsorgungshinweise
Rückstandsentsorgung, Einleiten von Abwässern
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Was taugt ein Messwert, dessen Genese unbekannt ist?
Messverfahren
Rechtliche Deutung von Messwerten (an wann gilt ein Wert als überschritten)
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8 Sonstige Emissionen
Emissionen sind nicht immer gasförmig…
Lärm
Welche Arten gibt es?
Hinweise zur Lärmminderung
Wie wird Lärm gemessen?
Erschütterungen
Abwärme
9 Messen und Bewerten der Emissionen
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Inhalte der VDI 3461
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10 Hinweise zur sicherheitstechnischen Ausrüstung und
für Maßnahmen zum Arbeitsschutz
Gefährdungsbeurteilung
Schadstoffgruppen
Hinweise zur Gefahrenvermeidung
Gefahrenquellen und Schutzmaßnahmen
Brand- und Explosionsschutz, Arbeitsschutz
Stäube (Schimmelbildung und Explosion)
Gase (Brennstofflager und Vergasungsprozess)
Selbstentzündung fester Rückstände
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Bewertung und Bilanzierung
Kenntnis über Kenngrößen für erfolgreiche Planung
und erfolgreichen Betrieb unerlässlich!
Planung abhängig von
Detailierungsgrad, Standortbedingungen,
spezifischen Rahmenannahmen
Erste Planungsgrößen für Investoren und Betreiber..
Richtlinie enthält eine einheitliche Grundmethodik
keine allumfassende Bewertungsvorschrift
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11 Bewertungskriterien für Planung und Betrieb
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Anhang
Weitere Hinweise zu…
Anhang A
Genehmigungsrechtliche Einstufung von Holzvergasungsanlagen
Anhang B
Erforderliche Unterlagen und Angaben in baurechtlichen Genehmigungsverfahren
Anhang C
Beschreibung des Entwicklungsstandes von Vergasungsanlagen
Ihre Meinung ist gefragt!
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Ihre Meinung ist gefragt!
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Gründruck im September beim Beuth Verlag erschienen
(Preis 103,40 €)
4-monatige Einspruchsfrist
(Ziel: 31.12.2016)
Diskussion der Vorschläge
in der Arbeitsgruppe
Veröffentlichung der VDI-Richtlinie 3461
(Ziel: Mitte 2017)
http://www.beuth.de
www.vdi.de/einsprueche-zu-entwuerfen-cp-
angebunden-einspruchsliste/
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Dipl. Ing Yves Noel
RWTH Aachen University
52056 Aachen
www.teer.rwth-aachen.de