Gründruck der VDI Richtlinie 3461 · 16. Fachkongress Holzenergie 06. und 07. Oktober 2016 in...

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


Yves Noel


Arbeitsgebiete

Übersicht

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• Konversion und Veredlung von biogenen

fossilen

sekundären Energieträgern

• Thermochemische Prozesse Verbrennung

Vergasung

Pyrolyse

• Agglomerationsverfahren

• Abgasreinigung

Biomasse

Kohle

Abfälle


Yves Noel


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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Yves Noel


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


Yves Noel


Biomassevergasung früher

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Quelle: Generatorjahrbuch 1942


Yves Noel


Biomassevergasung heute

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Quelle: Zeymer 2014


Yves Noel


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?)


Yves Noel


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?


Yves Noel


Motivation

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Quelle: 2011mondschein.wordpress.com

gehen

Hand in Hand!

Betriebsstabilität und emissionsarmer Betrieb

Arbeitskreis VDI Richtlinie 3461


Yves Noel


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


Yves Noel



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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


Yves Noel



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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!

.


Yves Noel


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


Yves Noel



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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


Yves Noel


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


Yves Noel



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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


Yves Noel


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


Yves Noel



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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


Yves Noel


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


Yves Noel



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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!


Yves Noel


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

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