Regenerative Energie
Abfallwirtschaft und neuere Entwicklungen im Energiewirtschaftsrecht
© Thomé-Kozmiensky Verlag GmbH (9/2007)
Subsidiärer aber gleichwohl hoch bedeutsamer Grundsatz der Kreislaufwirtschaft im Abfallrecht ist die energetische Verwertung, § 4 Abs. 1 Ziff. 2 lit.b) Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz (KrW-/AbfG).1 Der Rahmen für eine derartige energetische Verwertung wird durch das Energiewirtschaftsrecht gesetzt; im Rahmen des Zweiten Gesetzes zur Neuregelung des Energiewirtschaftsrechts2 ist auch das Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) vollständig neu gefasst und zum 1.8.2005 in Kraft getreten. Wegen ihrer hohen Bedeutung im Rahmen der energetischen Verwertung von Abfällen sind weiter das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)3 sowie das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWK-G)4 zu nennen. Auch die Biomasseverordnung (BiomasseV)5 ist trotz Neufassung des EEG weiterhin anzuwenden. Während das Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz nur den Rahmen für die energetische Verwertung festlegt, erfolgt die Ausfüllung – das Ob und das Wie der Verwertung – nach Maßgabe des Energiewirtschaftsrechts im weitesten Sinne. Alle Änderungen dieses Rechtsrahmens wirken intensiv auf die Abfallwirtschaft zurück. Dies betrifft nicht nur den Anstoß marktförmiger Entwicklungen, sondern auch den Anschluss abfallverstromender Erzeugungsanlagen an die Netze der allgemeinen Versorgung und die Entgeltförderung solcher Anlagen.
Das Energiewirtschaftsgesetz – Überblick und aktuelle Anwendungsfragen –
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Im Kontext der Abfallwirtschaft das neue Energiewirtschaftsgesetz vorzustellen und dabei auf spezielle Aspekte aus dem Blickwinkel der Abfallwirtschaft einzugehen, ist schwierig und reizvoll. Die folgenden Ausführungen widmen sich der Einordnung und der Stellung des Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetzes und des Erneuerbare- Energien-Gesetzes in den Ordnungsrahmen des Energiewirtschaftsgesetzes, das ja auch gelegentlich etwas euphorisch das Grundgesetz der Energiewirtschaft genannt wird.
Wärmestromdichtemessung an Membranwänden zur Charakterisierung von Belägen in Dampferzeugern für schwierige Brennstoffe
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Hausmüll und Biomasse sind als schwierige Brennstoffe einzuordnen. Die bei der Verbrennung entstehenden staub- und gasförmigen Produkte führen u.a. zu Belägen an abgasseitigen Dampferzeugerbauteilen. Diese Beläge haben einen negativen Einfluss auf die Effizienz und die Verfügbarkeit der Anlage, da sie zum einen Korrosionen von Verdampfer- und Überhitzerbauteilen auslösen und darüber hinaus durch isolierende Schichten auf Wärmeübertragerflächen zur Erhöhung von abgasbedingten Wärmeverlusten führen. In diesem Beitrag wird speziell auf die Anwendung der Wärmestromdichtemesstechnik zur Charakterisierung von Belägen insbesondere im Hinblick auf die Funktion eines Signalgebers für die Online-Kesselreinigung eingegangen. Vor diesem Hintergrund wird zunächst der Zusammenhang zwischen der Belagssituation und der Wärmestromdichte theoretisch dargestellt. Die theoretischen Überlegungen werden durch Messergebnisse in der Praxis validiert. Darüber hinaus erfolgt eine Betrachtung der Ansprechzeiten des Messsignals auf Änderungen der Wärmestromdichte z.B. durch veränderte Last- oder Belagssituationen. Aus den Ergebnissen in der Praxis lassen sich darüber hinaus durch die Analyse des Frequenz- und Amplitudenspektrums der Signale weitere Informationen zu den Belägen ableiten.
Korrosions-Früherkennung bei Abfall-, Biomasse- und Ersatzbrennstoff-Kraftwerken
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Die gutachterliche Arbeit der Autoren (CheMin GmbH) auf dem Feld der Korrosion beinhaltet typischerweise die Aufgabe, das Unvermeidliche, Unvorhersehbare bzw. Vertragswidrige vom Vermeidbaren, Vorhersehbaren bzw. Vertragskonformen zu trennen und dabei zwischen schwarz und weiß möglichst klar und präzise zu differenzieren. Die historischen Daten, Informationen und Befunde vergangener Betriebszeiträume spielen dabei eine wesentliche Rolle. Dieser schadensbezogene Blick in die Vergangenheit ist mitunter durch Informationsmangel soweit getrübt, dass die Angemessenheit von Art und Umfang der üblicherweise betriebsbegleitend erfassten Informationsbestände in Frage zu stellen ist. Im korrosionsbedingten Schadensfall wird häufig offenkundig, dass die betrieblichen Aufzeichnungen nicht ausreichen, um Ursache(n) und Vermeidungsstrategie(n) zielführend und zügig erarbeiten zu können.
Dezentrale Vergasung von Biomasse
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Zur Minderung des Treibhauseffektes ist die Begrenzung der CO2-Emissionen eine wirkungsvolle Maßnahme. Aus diesem Grund wird der Einsatz nachwachsender Rohstoffe zur Energieerzeugung verstärkt diskutiert. Die energetische Verwertung nachwachsender Rohstoffe nutzt die während des Wachstums durch Photosynthese gebundene Energie, wobei das zuvor assimilierte CO2 wieder freigesetzt wird. Insofern sind nachwachsende Rohstoffe CO2-neutral, im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen, bei deren Einsatz das über viele Jahrtausende aus dem atmosphärischen Gleichgewicht entzogene CO2 auf einmal freigesetzt wird. Ein weiterer Gesichtspunkt ist die Schonung der Ressourcen an fossilen Brennstoffen durch den Einsatz erneuerbarer Energieträger.
Vergasung von Biomassen in einer zirkulierenden Wirbelschicht
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Für die thermische und stoffliche Nutzung von Biomassen besteht zurzeit eine hohe Euphorie. Unter dem Stichwort Vom Landwirt zum Energiewirt leitete die Regierung Schröder weitreichende politische Maßnahmen ein, um den gesellschaftlichen Umbruch zu unterstützen. Zu nennen sind das modifizierte EEG [5], die Steuerbefreiung von Biodiesel oder Forschungsprogramme zur Züchtung von Energiepflanzen und Konzeptionierung neuer Anbaukonzepte [z.B. 9]. Neben der ökologischen Motivation unterstützen handfeste ökonomische Interessen den Boom: Begleitet durch hohe und absehbare weiter steigende Energiepreise versuchen etliche Unternehmen, eigene organische Reststoffe zur Energieerzeugung einzusetzen. Von der Funktionsfähigkeit der Umsetzung hängt der
Bestand vieler Betriebe ab.
Katalytische Gasaufbereitung von Brenngas aus der Biomassevergasung
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Die Beschäftigung mit der Problematik des Einsatzes von nachwachsenden Rohstoffen in zahlreichen Anwendungsgebieten hat aus vielen verschiedenen Gründen aktuell einen sehr hohen Stellenwert. Im Vordergrund steht die Schonung der Umwelt durch den Einsatz von Biomassen zur Energieerzeugung, um somit einen Beitrag zur Reduzierung der CO2-Emissionen zu leisten. Gerade in jüngster Zeit ist das Thema des Klimawandels sehr oft in der Diskussion. Eine wesentliche Rolle als Emittent von Treibhausgasen nimmt der Straßenverkehr durch den Ausstoß der Abgase der Kraftfahrzeuge ein. Auch in diesem Bereich gewinnt der Einsatz von nachwachsenden biogenen Rohstoffen immer mehr an Bedeutung. Ein weiterer Grund ist das seit Juni 2005 in der TA Siedlungsabfall festgeschriebene gültige Verbot der Verbringung von Materialien mit einem Organikanteil von mehr als 5 Gew.-% auf die Deponie. Weiterer Anlass ist durch finanzielle Anreize gegeben, so z.B. das Erneuerbare- Energien-Gesetz oder Prämien für die Nutzung von landwirtschaftlichen Stilllegungsflächen für den Anbau schnellwachsender Energiehölzer und -pflanzen. Für die energetische Verwertung von biogenen Brennstoffen stehen u.a. die Verbrennungs- und die Vergasungstechnologie zur Verfügung.
Karlsruher Konzepte zur stofflichen und energetischen Nutzung von Biomasse
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Feste Energieträger werden in unterschiedlichen Branchen wie Kraftwerke, Verkehr, Chemie, Grundstoffindustrie und Hüttenwesen zur Erzeugung von Strom und Wärme, aber auch zur Herstellung von stofflich genutzten Produkten wie Synthesegas eingesetzt. Der Energieträger Biomasse gewinnt dabei zunehmend an Bedeutung.
Produktion von Biomasse aus kommunalem Sperrmüll
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In Deutschland hat in den letzten Jahren die energetische Nutzung von Biomasse deutlich zugenommen. Diese Entwicklung wurde intensiv durch gesetzliche Maßnahmen, wie etwa das Erneuerbare-Energien-Gesetz, gefördert. Die Nutzung von Energie aus Biomasse hilft, den Einsatz fossiler Energieträger und den Ausstoß von Treibhausgasen zu verringern [2]. Neben den gängigen Nutzpflanzen bieten sich auch Gebrauchthölzer, wie beispielsweise Holzanteile aus kommunalem Sperrmüll, als Rohstoffquelle für die energetische Nutzung als Biomasse an und sind unter Einhaltung festgelegter Anforderungen auch als Biomasse anerkannt. Im Jahr 2004 fielen in Deutschland etwa 2,6 Millionen Tonnen Sperrmüll an [1], wobei unterschiedliche Untersuchungen des I.A.R. ergaben, dass im Mittel ein Holzanteil von deutlich über 50 Ma.-% im kommunalen Sperrmüll zu finden ist (Bild 1). Eine Hochrechnung auf die Zusammensetzung des gesamten deutschen Sperrmüllanfalls ist aufgrund der unterschiedlichen regionalen Organisationen der Abfallwirtschaft nicht zulässig. Aufgrund des hohen Gehalts an Holz sowie der derzeitigen hochpreisigen Abfallverbrennung in Deutschland, wird der Sperrmüll in der Regel für eine Verwertung in einem Biomassekraftwerk aufbereitet.
Optimierte Biogasgewinnung aus bioverfügbaren Stoffen
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Die Gewinnung von Biogas aus nachwachsenden Rohstoffen (NawaRo) – bevorzugt aus Maissilage, Gras und Getreide – ist durch die Wirkung der jüngsten Novellierung des EEG in Deutschland wirtschaftlich attraktiv geworden. Das führt zu einem rapiden Aufschwung der Biogasbranche.
Die technologische hat allerdings mit der wirtschaftlichen Entwicklung nicht Schritt halten können. Die Technik der Vergärung nachwachsender Rohstoffe basiert im Wesentlichen noch auf der Vergärung von Gülle, wobei zerkleinerte NawaRo’s als sogenannte Co-Substrate zugemischt werden. Nur sehr zögerlich werden auch Anlagen für die ausschließliche Vergärung von NawaRo errichtet und betrieben (z.B. BEKON, LOOK, Schmack), jedoch wurden bei diesen Verfahren wesentliche Prozessparameter der konventionellen Nassvergärung beibehalten und bei näherer Analyse wird festgestellt, dass auch diese Anlagen zumindest in der Anfahrphase, oft aber auch während des Betriebes mit Gülle als Stütz- oder Basissubstrat betrieben werden.
