Regenerative Energie
Möglichkeiten der Biomethanbereitstellung - die Alternative LBG
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Universität Rostock (6/2014)
Die Bereitstellung von Biomethan stellt eine aussichtsreiche Option zur Bereitstellung von Nutz- und Endenergie dar. Dabei steht die Vergärung von landwirtschaftlichen Rohstoffen gegenwärtig zur Gewinnung von Biogas und nachfolgend durch Aufbereitung zu Erdgasqualität im Vordergrund. Aufgrund politischer und marktwirtschaftlicher Rahmenbedingungen gewinnt die Verwendung von Abfallstoffen zunehmend an Bedeutung.
Einfluss von Vorbehandlung und anaerober Vergärung auf die Faserzusammensetzung von Reisstroh
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Im Rahmen des Deutsch-Ägyptischen Projektes CEMUWA wurden Möglichkeiten der stofflichen und energetischen Verwertung von Reisstroh untersucht, wobei intensive Untersuchungen im Bereich anaerobe Vergärung durchgeführt wurden. Zur Beurteilung des Einflusses der Vorbehandlung in Kombination mit dem Anaerobprozess auf die Faserzusammensetzung bzw. den Faserabbau wurde die In-Sacco-Methode angewandt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Wirkung der Vorbehandlung von Reisstroh gut in der Änderung der Faserzusammensetzung sichtbar ist. Eine Tendenz der Zunahme des Biogas- bzw. Methanertrages im Zusammenhang mit der Zunahme des Hemizelluloseanteils bzw. der Verringerung des Zellulosegehaltes konnte beobachtet, aber statistisch nicht gesichert werden.
Entwicklung einer Methodik zur beschleunigten Alterung von Dieselabgaskatalysatoren beim Einsatz von Biodiesel
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Die Europäische Union hat das Ziel, den Anteil an erneuerbaren Energien am Gesamtenergieverbrauch zu erhöhen und gleichzeitig die CO2-Emissionen zu senken. Die Dekarbonisierungsstrategie wird für den Verkehrssektor vor allem über die Richtlinien 'Fuel Quality' (Kraftstoffqualitätsrichtlinie 2009/30/EG bzw. 98/70/EG) sowie 'Renewable Energy Directive' (Erneuerbare-Energien-Richtlinie 2008/29/EG) umgesetzt. Beide Regelwerke sind mit Hilfe des § 37 BIm-SchG, des bzw. der 36. BImSchV und der BiokraftNachV in nationales Recht überführt. Als Alternative zu den konventionellen Otto- und Dieselkraftstoffen stellen Biokraftstoffe einen Weg dar, die Klimagasemissionen im Verkehr zu reduzieren. Gleichzeitig stellt die Einhaltung aktueller und zukünftiger Emissionsgrenzwerte beim Betrieb mit Biokraftstoffen eine besondere Herausforderung an die eingesetzten Abgasnachbehandlungssysteme dar, da die Abgaszusammensetzung sich im Vergleich zu konventionellen mineralischen Kraftstoffen unterscheidet.
Vorstellung eines innovativen No-Waste-Biomassekraftwerkskonzepts mit integrierter Lachs- und Garnelenproduktion
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Aufgrund der benutzen Komponenten ist eine effiziente stoffliche und energetische Biomassenutzung durch den Kaskadenaufbau möglich. Zudem kann damit das System hervorragend an bestehende Standortbedingungen angepasst werden. Das Energiekonzept ergänzt durch die Grundlastfähigkeit den Energiemix in Deutschland und ist zugleich eine ökologische Symbiose aus einer Reststoff- und Abfallverwertung, bedarfsgerechter Energieerzeugung, Lebensmittelproduktion sowie wertvoller Stoffproduktion für die Pharmaindustrie.
Untersuchungen zur Entwicklung der Biogasausbeute von Gras und Grassilagen in Abhängigkeit vom Schnittzeitpunkt
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Als wichtigstes Koferment zur Gülle hat sich die Maissilage mit ihren hohen spezifischen Gasausbeuten, hohen Methanhektarerträgen und einer guten Wirtschaftlichkeit durchgesetzt. Aufgrund der vielfachen Kritik hinsichtlich des regional übermäßigen Maisanbaus und der Flächenkonkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion nahmen in den letzten Jahren Bemühungen zu, alternative Substrate wie Getreideganzpflanzen Zuckerrüben oder bisher wenig bekannte Pflanzen wie die durchwachsene Silphie für den Einsatz in der Biogaserzeugung zu prüfen. Als Alternative ist auch immer wieder Gras bzw. Grassilage im Gespräch. Zwar hat sich gezeigt, dass Grünlandaufwüchse bzw. Grassilagen grundsätzlich als Kosubstrat für Biogasanlagen geeignet sind. Hinsichtlich der unterschiedlichen Grasqualitäten und deren Biogaspotenzial besteht jedoch Untersuchungsbedarf.
Hygienisierung von Rindergülle durch einen thermophilen Biogasprozess
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Gärreste sind flüssige oder feste Rückstände aus der Vergärung von Biomasse in einer Biogasanlage. Nach der neuen deutschen Rechtsgrundlage (Erneuerbare- Energien-Gesetz: EEG 2012), sollte die Verwendung von Mais oder anderen nachwachsenden Rohstoffen in Anlagen zur Methanproduktion reduziert werden (bis zu 60 % w/w Mono-Substrat). Daher wurde die Beimischung von Gülle attraktiver und wurde durch das EEG 2012 zusätzlich vergütet. Die Verwendung von unbehandelter Gülle als organischer Dünger auf landwirtschaftlichen Flächen führt jedoch zu einem geschlossenen Kreislauf. Es können daher möglicherweise Krankheitserreger in die Umwelt gelangen. Dabei zeigten Arbeiten von Lebuhn, Philipp und Hölzle, dass bereits mesophil betriebene Biogasanlagen zu einer Abnahme von Enterobakterien und Enterokokken um mehrere Zehnerpotenzen führen können, auch wenn Langzeitstudien an einer realen Biogasanlage noch nicht publiziert sind.
Holzvergaser im kleinen Leistungsbereich bis 250 kWel. - Stand der Technik, Wirtschaftlichkeit und Best-Practice-Beispiele
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Die Entwicklung der Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien (EE) ist in den letzten Jahren in Deutschland ausgesprochen dynamisch gewesen. Das EEG hat sich bisher zu einer Erfolgsgeschichte auf dem Weg hin zu einer nachhaltigen Energiewende entwickelt.
Insbesondere im Bereich der Biomasse sind heute Technologien bekannt, die neben Strom auch Wärme erzeugen und damit beide Energieformen gleichzeitig nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bereit stellen können. Seit etwa 3 Jahren hat hier bei den Festbrennstoffen eine interessante Technologie auf sich aufmerksam gemacht: die Holzvergasung, basierend auf fester Biomasse wie Holzhackschnitzel und Holzpellets.
Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung mit Vergasung fester Biomasse in Form von Holzkohle
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Die Einhaltung der Klimaschutzziele erfordert einen erhöhten Einsatz von erneuerbaren Energien in allen Sektoren (Wärme, Strom, Kälte). So wird allgemein davon ausgegangen, dass zur Einhaltung eines maximalen Temperaturanstiegs um 2 K eine deutliche Reduktion der Treibhausgasemissionen bis 2050 erforderlich ist [IPCC2014]. Aufgrund der kaum vermeidbaren Kohlenstoffdioxid- und Methanemissionen in bestimmten Wirtschaftszweigen (z.B. Bau) ist für die Stromerzeugung von einer vollständigen Bereitstellung durch erneuerbare Energien auszugehen.
Hydrolysecontainer - flexible Anlagenkomponente zur Steigerung der Substratausnutzung in Biogasanlagen
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Biogas nimmt eine wichtige Rolle im Energiemix ein. Als bisher einzige speicherbare Energiequelle unter den erneuerbaren Energien, kann es flexibel dem schwankenden Energiebedarf entsprechend verwertet werden. Aus diesem Grund und um den Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung bis zum Jahr 2030 auf 50 % zu erhöhen (EEG 2012), ist ein weiterer Ausbau der Biogasproduktion unerlässlich. Seit der Einführung des EEG 2012 ist aufgrund stark veränderter Rahmenbedingungen ein Rückgang des Anlagenzubaus festzustellen. Die Chancen für einen weiteren Ausbau der Biogasproduktion liegen daher in der Optimierung und Effizienzsteigerung bestehender Anlagen sowie in der Entwicklung bedarfsangepasster Konzepte für Neuanlagen.
ENIAK - Entwicklung eines nichtmotorischen Injektionsprüfstands: Erfahrungen und erste Ergebnisse
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Bekannte Ursachen für Ablagerungen in und an Dieselinjektoren sind Verunreinigungen in der Biodieselkomponente, Verunreinigungen der Kraftstoffe mit Zink oder Kupfer sowie unerwünschte Wechselwirkungen zwischen Additiven und Biodieselbestandteilen. Aus diesem Grund werden unter anderem Additive einer No-Harm-Prüfung unterzogen. Die gängigen motorischen Tests zur Beurteilung der Ablagerungsbildungsneigung von Kraftstoffen in Injektoren sind der XUD9- Test (CEC F-23-01) und der DW10-Test (CEC DF 98-08). Ersterer ist kostengünstig, schnell und erprobt, verwendet jedoch einen veralteten Nebenkammerdieselmotor. Der neuere DW-10-Test ist auf hohe Belastung ausgelegt. Dies hat einen hohen Kraftstoffverbrauch von bis zu 1.000 l pro Testlauf und eine vergleichsweise kurze Lebensdauer des Prüfmotors zur Folge. Daher sind Aufwand und Kosten bei diesem Testverfahren hoch.