Deutsches Biomasseforschungszentrum - 17.01.2017
BMWi fördert innovative Verwertungsansätze: Biogene Rest- und Abfallstoffe für mehr Strom und Wärme
Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) investiert weitere 6 Mio. Euro in das seit 2008 laufende Förderprogramm "Energetische Biomassenutzung". Besonderes Augenmerk der neuen Förderphase liegt auf der Verwertung von bisher ungenutzten Rest- und Abfallstoffen, da hier die Chancen innovativer Technologie- und Wertschöpfungsansätze besonders hoch sind. Bis Ende 2019 entwickeln nun 14 neue Projekte Konzepte, Verfahren und effiziente Technologien für eine nachhaltige, klimafreundliche und dabei bezahlbare Bioenergie.
Aus einer zuverlässigen, umweltschonenden und dabei ökonomisch tragfähigen Transformation des Energiesystems ist die Biomasse nicht mehr wegzudenken. Mit 88 Prozent in der Wärmeerzeugung stellt Biomasse nach wie vor die wichtigste erneuerbare Wärmequelle dar. Auch auf dem Strommarkt ist trotz der Verlangsamung des Ausbaus von Stromerzeugungskapazitäten im Zuge der EEG-Novelle 2014 ein leichter Anstieg zu verzeichnen. Vor dem Hintergrund der energiepolitischen Ziele der Bundesregierung, die erneuerbaren Energien weiterhin stark auszubauen und hierfür die vielfältigen Potenziale der Biomasse zu nutzen, investiert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) weitere 6 Mio. Euro in das seit 2008 laufende Förderprogramm "Energetische Biomassenutzung".
Unter dem Dach des Förderprogramms finden sich vor allem Forschungs- und Demonstrationsvorhaben, die sich mit der kosten- und umwelteffizienten Wärme- und Stromerzeugung, Kraft-Wärme-Kopplung, Reststoffverwertung oder der Flexibilisierung und Integration bioenergetischer Anwendungen in das Gesamtsystem erneuerbarer Energien befassen.
Der Fokus der aktuell bewilligten Projekte liegt sowohl auf der Entwicklung effizienter Technologien und Prozesse als auch standortangepasster Wertschöpfungskonzepte in der Nutzung biogener Rest- und Abfallstoffe. Damit wird der Ausbau der erneuerbaren Energien vorangetrieben und perspektivisch der Ausstoß von klimaschädlichen Treibhausgasen gemindert. Insgesamt starten in der diesjährigen Förderperiode 14 Projekte mit 36 Partnern, vor allem aus Wissenschaft, Industrie (kleine und mittelständische Unternehmen) und Kommunen.
Die bunte Palette an Rest- und Abfallstoffen stammt in der aktuellen Förderrunde vom Hinterhof, über Park- und Grünflächen bis hin zu Kreuzfahrtschiffen. Das Ziel der Forscher ist die Entwicklung von ganzheitlichen Entsorgungs- und Verwertungskonzepten zur gekoppelten energetischen und stofflichen Nutzung. Ein besonderes Augenmerk wird auch auf Anwendungen gelegt, die in Kommunen effiziente Verwertungsoptionen im Abfallmanagement, hier vor allem auch im Biogasbereich eröffnen. Zudem setzt das Förderprogramm auch einen klaren Schwerpunkt auf die Optimierung thermischer Prozesse, z. B. durch effizientere Regelungstechnik, Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) und Brennstoffzellen. Neben der technischen Seite werden fernen auch die Entwicklungsperspektiven der Bioenergie im Wärmemarkt der Zukunft analysiert.
Mit dieser Technologie- und Forschungsförderung soll die Umsetzung vielversprechender Forschungsergebnisse in marktfähige Produkte erleichtert und die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen gestärkt werden.
Die einzelnen Vorhaben zusammengefasst im Überblick:
I. NEUE ENTSORGUNGSKONZEPTE für biogene Abfälle und deren optimierte energetische Nutzung:
FKZ 03KB107 Grün-OPTI / Optimierung der Erfassung, Aufbereitung und
stofflich-energetischen Verwertung von Grüngut in Deutschland
Die Potenziale von getrennt erfassbaren Garten- und Parkabfällen
(Grüngut) sind deutlich größer als die tatsächlich erfasste Menge.
Derzeit wird jedoch mehr als die Hälfte ohne adäquate Nutzung
entsorgt. Grüngut kann jedoch durch effiziente Techniken zu
hochwertigem Kompost und Brennstoff aufbereitet werden. Dadurch
könnten bei den derzeitigen Erfassungsleistungen von 4,7 Mio. Mg/a
CO2-Einsparungen von 3,3 Mio. Mg jährlich erzielt werden. Neben einer
Analyse der Wertschöpfungskette Grüngut in Deutschland werden auch die
Steigerung der Getrennterfassung und die Optimierung der Aufbereitung
von Grüngut untersucht.
Partner: Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH
FKZ 03KB108 Bio-DYN / Hemmnisanalyse für den dynamisierten Ausbau der
Vergärung kommunalen Bioguts in Deutschland
Die energetisch-stoffliche Kaskadennutzung biogener Abfälle ist
besonders effizient. Trotz des bekundeten Willens sowohl das
stoffliche als auch das energetische Potenzial biogener Abfälle zu
nutzen, werden derzeit kaum neue Anlagen zur Vergärung von Biogut
umgesetzt und bestehende Anlagen nicht flexibilisiert. Dies obwohl
erst ca. 20% des erfassten Bioguts vergoren werden und gleichzeitig
eine Ausweitung der Erfassung von Biogut erfolgt. Das Projekt Bio-DYN
untersucht die Hemmnisse für (bisher) nicht umgesetzte Anlagenprojekte
und vergleicht diese mit den Erfahrungen umgesetzter Projekte. Die
Ergebnisse sollen zu einer realitätsnahen Bewertung der Hemmnisse und
Konzepte in der Politik und Branche beitragen.
Partner: Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH,
Ingenieurgemeinschaft IGLux - Witzenhausen GmbH
FKZ 03KB119 WAS2E / Waste and Sludge to Energy - Entsorgungskonzept
für Schiffsabfälle internationaler Herkunft
Ziel des Projektes ist es, ein Verfahren zu entwickeln, dass es
ermöglicht Schiffsabfälle und -abwasser, vor allem aus dem
Kreuzfahrtbereich, anaerob zur Energieerzeugung zu nutzen. Die
Einhaltung der rechtlichen Rahmenbedingungen, insbesondere der
Hygieneanforderungen, spielt dabei eine besondere Rolle. Die derzeit
bestehenden Entsorgungskosten und negative Umwelteffekte sollen
reduziert werden. Im Moment werden die zentral anfallenden
Abfallstoffe meist in die Meere geleitet. Ursache sind fehlende
Technologien und der gesetzte rechtliche Rahmen. Neben der anaeroben
Behandlung werden Verfahren untersucht, mit denen der entstandene
Gärrest einerseits verwertet und andererseits hygienisiert werden
kann. Die hydrothermale Karbonisierung und die Pyrolyse stehen hier im
Fokus.
Partner: Innovations- und Bildungszentrum Hohen Luckow e. V., ROSOMA -
Sondermaschinen- und Anlagenbau GmbH, LMS Agrarberatung GmbH
FKZ 03KB116 STEP / Praxisnahe Erprobung einer Verfahrenskette für die
gemeinsame energetische und stoffliche Verwertung strohbasierter
Energiepellets und Geflügelmist in Biogasanlagen mit wärmeautarker
Prozesswasseraufbereitung und Gärrestnutzung
Innerhalb des Verbundprojektes STEP werden wichtige Erkenntnisse aus
bereits abgeschlossenen Vorlaufprojekten zur Vergärung alternativer
Substrate (Stroh + Geflügelmist) sowie zur sauberen Verbrennung von
Gärrückständen in einem größeren Maßstab demonstriert und weiter
optimiert. Zielsetzung ist zum einen der Nachweis der
Praxistauglichkeit von strohbasierten Energiepellets in einer
großtechnischen Biogasanlage und zum anderen die weitere Verbesserung
der Energiebilanz bei der gezielten Aufbereitung von Gärresten zu
Wertstoffen und Prozesswasser. Weiterhin soll neben der Erzeugung von
Düngeprodukten ein Brennstoff aus Gärresten erzeugt werden, welcher
hinsichtlich seiner Verbrennungseigenschaften für eine direkte Nutzung
in Heizkesseln geeignet ist. Zur weiteren Verbesserung der thermischen
Gärrestnutzung wird die Verbrennungsstrecke in praktisch relevanten
Heizkesseln hinsichtlich der Emissionsminimierung optimiert. Am Ende
des Projektes stehen Auslegungsparameter für die gesamte
Verfahrenskette für eine großtechnische Umsetzung zur Verfügung.
Partner: Fraunhofer IKTS, DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum
gGmbH, Rückert NatUrgas GmbH, GM Biogas GmbH & Co. KG, ATS - Agro
Trading & Solutions GmbH, A.P. Bioenergietechnik GmbH, REGEB
Energieerzeugung und -verteilung Bersenbrück GmbH & Co. KG
II. KOMMUNALE KONZEPTE zur Optimierung der energetischen Verwertung von biogenen Abfall- und Reststoffen:
FKZ 03KB110 Hybridkläranlage / Anlagenkonzept zum energieautarken
Betrieb von kommunalen Kläranlagen
Die Hybridkläranlage macht die energetische Nutzung von Faulschlamm
für kleine Gemeinden unter 10.000 EW dank des innovativen Konzepts der
Verflüssigung ungenutzter, biogener Reststoffe wirtschaftlich. Der
Betrieb eines eigenen Faulturms zur regenerativen Energiegewinnung und
der energieautarke Betrieb wird so für Klärwerke der Größenklasse 1, 2
und 3 realisierbar.
Es ist geplant, kommunale Kläranlagen im Demonstrationsverfahren durch
einen "Modularen Feststoff-Hydrolysator" sowie einem integrierten
chemischen Energiespeicher im low tec Verfahren aufzurüsten. Dazu
sollen die in den Gemeinden kostengünstig zur Verfügung stehenden
biogene Rest- und Abfallstoffe wie Grasschnitt, Bioabfall oder Laub mit
einem speziellen Verfahren zu Biogas umgewandelt und zusammen mit dem
Faulgas kann so zusätzliches und wesentlich hochwertigeres Klärgas mit
einem CH4-Gehalt von >80% und einem Energieäquivalent von bis zu
250 kW zur Stromproduktion erzeugt werden.
Partner: Bio H2 Umwelt GmbH, Zweckverband Wasser und Abwasser Orla;
Pößneck
FKZ 03KB117 BioAuto / Optimierung der thermischen Biomassenutzung
durch Autoklavierung
Im Projekt werden Biomassereststoffe durch Autoklavieren der
Feinfraktion zu einem lagerfähigen und flexibel einsetzbaren biogenen
Festbrennstoff verarbeitet. Potenziale werden ermittelt und das
innovative Verfahren in ein integriertes kommunales Konzept
eingepasst. Dazu sollen insbesondere Grünschnitt, Laub und weitere
biogene Stoffströme, die im derzeitigen Stoffstrommanagement der
Stadtreinigung Hamburg (SRH) nicht oder nur eingeschränkt (d. h.
ineffizient) energetisch genutzt werden, als Einsatzstoffe untersucht
werden. Ziel der Autoklavierung ist es, aus den entsprechenden
Stoffströmen Schad- und Störstoffe abzutrennen und einen entwässerten
und damit lagerfähigen, höherwertigen biogenen Festbrennstoff zu
erzeugen. Geplant ist eine Demonstrationsanlage zur Autoklavierung von
max. 1 Mg/h, die am Standort einer Abfallbehandlungsanlage der SRH
installiert werden soll.
Partner: TU Hamburg, ETH Umwelttechnik GmbH
FKZ 03KB111 SET-Laub / Systematische Ermittlung von Emissionsdaten bei
der thermischen Umsetzung unterschiedlicher Laubfraktionen
Laub wird auf kommunaler Ebene im Zuge der Straßenreinigung, der
Parkpflege und Bioabfallsammlung erfasst und meist kompostiert oder
mit geringer Methanausbeute vergärt. Thermische Verfahren könnten die
organische Substanz fast vollständig ausnutzen. Der Einfluss der
Laub(mit)verbrennung auf die Emissionen wurde bisher jedoch nicht
systematisch untersucht. Aus diesem Grund sollen im vorliegenden
Forschungsvorhaben unter der Einhaltung der Anforderungen an die
Feuerungsanlagen gemäß 4. BImSchV und TA Luft unterschiedliche
Laubfraktionen in Mischungsanteilen mit einem konventionellen,
holzartigen Brennstoff in einer bereits vorhandenen Verbrennungsanlage
(400 kW) thermisch untersucht und ihre Eignung zur energetischen
Nutzung demonstriert werden.
Partner: Fraunhofer UMSICHT, Netz Ingenieurbüro GmbH
III. OPTIMIERUNG DER THERMISCHEN NUTZUNG von Biomasse durch Regelungstechnik, KWK und Brennstoffzelle:
FKZ 03KB109 Kombinationssystem / Intelligentes Kombinationssystem zur
regelungstechnischen Optimierung der Verbrennung und zur Vermeidung
der Fehlbedingung in Biomasseheizkesseln durch den Einsatz modernster
Sensorik
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines innovativen Systems für
die regelungstechnische Optimierung der Verbrennung, sowie für die
rechtzeitige Erkennung der Fehlbedingung von Biomasseheizkesseln durch
den Einsatz von einer neuen Sensorik zur Identifizierung von
ungünstigen Betriebszuständen während der Verbrennung. Dieses
Kombinationssystem soll im Technikum des Fraunhofer IBP entwickelt und
in der Praxis an einem realen Biomasseheizkessel getestet und
dauererprobt werden. Mit dieser Sensorik soll eine hohe
Betriebszuverlässigkeit aufgrund von Fehlervermeidung durch den
Bediener und eine verbesserte Wirtschaftlichkeit entstehen, sowie der
Stand der Technik und die Effizienz der Biomasseheizkessel ohne großen
technischen Aufwand angehoben werden. Ferner wird aufgrund der
Reduzierung des Biomasseverbrauchs eine signifikante
Schadstoffminderung in Wohngebieten erzielt (z. B. CO2, CO, PAKs, und
VOCs).
Partner: Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP, HDG Bavaria GmbH,
LAMTEC Mess- und Regeltechnik für Feuerungen GmbH & Co. KG
FKZ 03KB118 Dampf-KWK / Entwicklung eines Klein-KWK-Dampfmotors zur
Nachrüstung von Feuerungsanlagen im mittleren Leistungsbereich
Kraftwärmekopplungsanlagen weisen in der Nutzung von Biomasse einen
sehr hohen Gesamtwirkungsgrad auf. Ziel des Projekts ist es,
Erkenntnisse zur Übertragung von etablierten KWK-Technologien im
Leistungsbereich von 10-30 kWel auf Feuerungen mit biogenen
Festbrennstoffen zu gewinnen, wobei der Fokus auf der Lösung typischer
technischer Probleme (z. B. Wärmeübertrager) und der Verbesserung der
Gesamteffizienz liegt. Durch Aufbau und Betrieb einer
Demonstrationsanlage soll die Praxistauglichkeit der gewonnenen
Erkenntnisse nachgewiesen werden.
Partner: DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH, Burkhardt
GmbH
FKZ 03KB112 FlexSOFC / Verwertung biogener Schwachgase schwankender
Qualität in Hochtemperaturbrennstoffzellen (SOFC)
Eine Verstromung von Holzgas kann beim Einsatz von minderwertigen
Brennstoffen zum Problem werden, weil die Gasqualität Schwankungen
unterworfen ist. Eine Umsetzung dieser Gase könnte ohne
Zwischenabkühlung in Hochtemperaturbrennstoffzellen (SOFCs) realisiert
werden, wenn eine geeignete Regelung der SOFC-Module entwickelt wird.
In ein existierendes 1 kWel Brennstoffzellenheizgerät wird dazu ein
Wechselrichter mit Onlinediagnostik integriert. Nach Inbetriebnahme im
Labor der FAU wird das optimierte System an einer realen
Holzvergasungsanlage der Fa. Spanner flexibel betrieben und mit
Brennstoffen unterschiedlicher Qualität demonstriert.
Partner: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, NOVUM
Engineering GmbH
IV. MESSVERFAHREN zur Prozesssteuerung in Biogasanlagen:
FKZ 03KB120 LaserSize / Laserrückreflexions-basierte Analyse der
Größenverteilung von Partikeln zur Ultraschall-gestützten Optimierung
der Flüssigphase in Gärprozessen
Im Projekt wird ein neuartiges Verfahren zur Messung der
Größenverteilung von Partikeln adaptiert, um die Aufbereitung von
Substraten sowie der Vorbereitung und Behandlung in der Flüssigphase
des Biogasprozesses zu optimieren. Die Lösung soll einfach in
Bestandsanlagen integrierbar sein und Online-Messung autark auswertbar
sein. Durch die Maßnahmen wird eine Erhöhung der Substratflexibilität
und Anlageneffizienz angestrebt. Die Methodik wird exemplarisch an
drei unterschiedlichen Praxisanlagen getestet.
Partner: Technische Universität Berlin, Sequip GmbH, Devad GmbH
FKZ 03KB115 OptiMand / Optimierter Einsatz von Mühlennachprodukten zur
bedarfsgerechten Bioenergieproduktion durch innovative Überwachungs-,
Mess- und Regelungsmethoden
Im Projekt soll die biogene Reststoffnutzung und
Prozessflexibilisierung zur bedarfsgerechten Energieproduktion
innerhalb eines flexiblen Hochlastvergärungsprozesses miteinander
verbunden werden. Für die flexible Biogasproduktion auf Basis von
Getreideabfällen und Mühlennachprodukten wir eine modellgestützte
Prozessregelung weiterentwickelt und im Anlagenmaßstab erprobt. Neben
herkömmlichen Prozessanalysedaten ist geplant dafür Onlinesensoren zur
Erfassung flüchtiger organischer Säuren im Gasstrom sowie im Gärmedium
(Halbleitersensor und mikrobielle elektrochemische Sensorplattform)
einzubinden.
Partner: DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH, ICR -
International Consulting Bureaux, S+B Service und Betrieb GmbH
V. STRATEGIEVORHABEN - Zukünftige Rolle der Bioenergie:
FKZ 03KB114 Bio-Strom-Wärme / Rolle der Bioenergie im Strom- und
Wärmemarkt bis 2050 unter Einbeziehung des zukünftigen
Gebäudebestandes
Das Ziel des Projekts besteht darin, die Rolle der energetischen
Nutzung von Biomasse im Strom- und Wärmemarkt in Deutschland von 2020
bis 2050 modellgestützt zu analysieren. Die Szenarienanalyse
berücksichtigt sowohl verschiedene Annahmen bzgl. des für den Strom-
und Wärmemarkt zur Verfügung stehenden Angebots an Bioenergie als auch
die Entwicklung von Heizungssystemen und des Wärmeschutzstandards im
Gebäudebestand. Es werden Vor- und Nachteile verschiedener
Einsatzpfade für die Bioenergie hinsichtlich Effizienz und
Klimaschutzwirkung herausgearbeitet.
Partner: Öko-Institut e. V. Institut für angewandte Ökologie
FKZ 03KB113 BioplanW / Systemlösungen Bioenergie im Wärmesektor im
Kontext zukünftiger Entwicklungen
Mit dem Projekt werden - unter umfassender Berücksichtigung der
politischen Zielstellungen im Wärmebereich sowie von vorliegenden
Biomassepotenzialabschätzungen, Energieszenarien und
Technologieinformationen - die Entwicklungsperspektiven der
Wärmeerzeugung aus Biomasse systematisch abgeschätzt. Dabei werden zum
einen die gegenwärtig in der Entwicklung befindlichen
Technologiekonzepte systematisiert und zum anderen ihre
Wettbewerbsfähigkeit in verschiedenen Teilmärkten simuliert und die
damit verbundenen Auswirkungen auf den Gesamtbeitrag zur
Energieversorgung, den Klimaschutzbeitrag und die Effekte auf die
Landnutzung bewertet und diskutiert.
Partner: DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH,
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Universität Kassel
Das Förderprogramm
Im Juni 2008 startete das Förderprogramm "Energetische
Biomassenutzung". Das Programm wird vom Bundesministerium für
Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert und war bisher mit rund 52
Millionen Euro ausgestattet. Nach fast achtjähriger Laufzeit umfasst
das Programm 115 Verbundprojekte bzw. 300 Einzelprojekte, die zum
Thema Biomasse als Energieträger forschen. Im Fokus stehen
insbesondere Forschungs- und Entwicklungsprojekte zur praxistauglichen
Weiterentwicklung wettbewerbsfähiger Technologien, insbesondere in den
Bereichen Verbrennung, Vergasung und Vergärung von Biomasse. Weitere
Forschungsschwerpunkte sind systemflexible Anlagenkonzepte und
Produkte für eine nachhaltige und effiziente Erzeugung von Strom und
Wärme aus Biomasse, hier vor allem aus biogenen Rest- und
Abfallstoffen. Fördermittelempfänger sind klassische
Forschungseinrichtungen, aber vor allem auch kleine und
mittelständische Unternehmen, die die Markteinführung bestimmter
Technologien anstreben. Insgesamt sind seit 2009 rund 200
Institutionen im Programm beteiligt, davon über 90 KMUs. Die
Programmbegleitung, angesiedelt am DBFZ Deutsches
Biomasseforschungszentrum gGmbH, ist für die wissenschaftliche
Begleitung und Öffentlichkeitsarbeit des Förderprogramms zuständig.
Mit der fachlichen und administrativen Koordination desselben wurde
der Projektträger Jülich (PtJ) beauftragt.
Weitere Informationen finden Sie unter
http://energetische-biomassenutzung.de
Programmportal des Förderprogramms
http://energetische-biomassenutzung.de/de/vorhaben.html
Informationen über die aktuellen Projekte im Förderprogramm
http://ptj.de/bioenergie
Informationen des PtJ zur Förderbekanntmachung sowie Hinweise zum
Antragsprozedere
http://foerderportal.bund.de/easyonline
Skizzeneinreichung mit dem easy-Online-Tool
Die gesamte Pressemitteilung erhalten Sie unter:
http://idw-online.de/de/news666430
Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung stehen unter:
http://idw-online.de/de/institution1389
*
Quelle:
Informationsdienst Wissenschaft e. V. - idw - Pressemitteilung
Deutsches Biomasseforschungszentrum, Bianca Stur, 17.01.2017
WWW: http://idw-online.de
E-Mail: service@idw-online.de
veröffentlicht im Schattenblick zum 20. Januar 2017
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