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FORSCHUNG/471: Effizienz und optimierter Einsatz von Reststoffen für den Energiemarkt von morgen (idw)


Deutsches Biomasseforschungszentrum - 24.10.2013

Mit mehr Effizienz und dem optimierten Einsatz von Reststoffen auf den Energiemarkt von morgen



Im Zusammenspiel der Erneuerbaren Energien hat die energetische Nutzung von Biomasse neben Windkraft und Solarenergie in den letzten Jahren stark an Bedeutung gewonnen. Ohne die Bioenergie kann eine Transformation des Energiesystems von fossilen zu erneuerbaren Energieträgern kaum gelingen - bietet sie doch flexible, dezentrale und effiziente Lösungen zur Bereitstellung von Wärme, Strom und Kraftstoffen. Für einen nachhaltigen Marktausbau der Bioenergie bedarf es jedoch weiterer Impulse in der Technologieentwicklung sowie innovativer Konzepte für Biomasse als Energieträger. Das vom DBFZ wissenschaftlich begleitete BMU-Förderprogramm "Energetische Biomassenutzung" zeigt hier neue Wege auf.

Im Rahmen der Nationalen Klimaschutzinitiative fördert das Bundesumweltministerium seit fünf Jahren Forschungs- und Entwicklungsprojekte zur praxistauglichen Weiterentwicklung wettbewerbsfähiger Technologien, systemflexibler Anlagenkonzepte und Produkte für eine nachhaltige und effiziente Erzeugung von Strom und Wärme aus Biomasse. Aufgrund ihrer ökologischen Vorteile, des großen regionalen Wertschöpfungspotenzials, sowie des breiten Einsatzspektrums steht dabei die energetische Nutzung aus biogenen Rest- und Abfallstoffen im Vordergrund der Forschung. In diesem Jahr starten 13 neue Vorhaben. Damit erhalten nun 90 Projekte bzw. 225 Einzelprojekte rund 41.6 Millionen Euro. Innovative Projektideen, vor allem auch zur bedarfsgerechten Strom-und/oder Wärmebereitstellung, können zum vorerst letzten Mal als Projektskizzen bis zum 22. November 2013 beim Projektträger Jülich eingereicht werden.

Der Fokus der aktuell bewilligten Vorhaben liegt in der energetischen, wirtschaftlichen und ökologischen Effizienzsteigerung der Technologien und Prozesse, sowie dem optimierten Einsatz von Reststoffen. Die neuen Vorhaben leisten damit einen wichtigen Beitrag zur Umsetzung des Energiekonzepts der Bundesregierung, in dem vor allem kosten- und umwelteffiziente Technologien und Verfahren entwickelt werden, die eine Steigerung des Anteils der Erneuerbaren Energien und Senkung der Treibhausgase ermöglichen.

Konkret wird beispielsweise in Biogasanlagen untersucht, wie vorhandene Reststoffe systematisch und effizient verfügbar gemacht werden können. Darüber hinaus beschäftigen sich fünf der neu gestarteten Projekte mit den innovativen Möglichkeiten der Flexibilisierung von Biogasanlagen durch die Steuerung bedarfsgerechter Biogasproduktion. Aber auch die bedarfsangepasste energetische Nutzung von Biomasse in der Vergasung und der Verbrennung stellen einen Schwerpunkt der diesjährigen Bewilligungsrunde dar. Ganz speziell untersucht man hier den Einsatz torrefizierter Brennstoffe und Stroh in dezentralen Anlagen als auch die Kraft-Wärme-Kopplung. Bei der Optimierung der thermischen Nutzung von Biomasse liegt das Augenmerk auf der Feinstaubminderung von Abscheidern für Biomassefeuerungen.


Hier die einzelnen Vorhaben im Überblick:
Innovative Möglichkeiten der Flexibilisierung von Biogasanlagen durch die Steuerung bedarfsgerechter Biogasproduktion

03KB080: Flex75 - Anwendung der Flexibilitätsprämie für Gülleanlagen → Im Projekt sollen aus wissenschaftlicher Sicht wesentliche Erkenntnisse zum Potenzial, der technischen Machbarkeit, sowie der Wirtschaftlichkeit bei der Umstellung von kleinen Gülleanlagen auf eine flexible Betriebsweise gewonnen werden. Hierbei werden das mögliche Regelenergiepotenzial von Gülleanlagen < 75 kW und die dabei erzielbaren THG-Einsparpotenziale evaluiert. Zudem werden die wirtschaftlichen Effekte der Flexibilisierung geprüft, d. h. wie die Ertragschancen durch Kombination von Flexibilitätsprämie und Teilnahme am Regelenergiemarkt, die Mehrkosten einer bedarfsgerechten Betriebsweise ausgleichen können.

03KB082: HydroCon - Flexible Anlagenkomponente zur Steigerung der Substratausnutzung in Biogasanlagen → Das Forschungskonsortium beabsichtigt einen flexiblen Container zu entwickeln, in welchem die Hydrolyse-/Acidogenese-Stufen des Biogasprozesses separiert ablaufen, wodurch ein effizienterer Aufschluss schwer umsetzbarer Biogassubstrate ermöglicht wird. Die Zuführung von in der Hydrolysestufe aufgeschlossenem Material in den Hauptfermenter (oder Nachgärer) zu bestimmten Zeitpunkten bietet das Potenzial, zukünftig gezielt die Menge des produzierten Biogases zu beeinflussen und dem zeitlichen Bedarf in bestimmten Grenzen anzupassen.

03KB084: ACidestion - Modifizierte VFA (Fettsäure)-Silierung zur Steuerung einer bedarfsorientierten Biogasproduktion → Zur Realisierung einer zeitlich regelbaren Produktion von Biogas sollen Biogasanlagen neben "normaler" Silage zu den Bedarfszeiten alternativ siliertes Substrat nutzten. Dieses soll durch die Zugabe von Mikroorganismen im Silierprozess erzeugt werden, die dort flüchtige kurzfettige Fettsäuren (VFA) produzieren. VFA können im Prozess schnell zu Biogas umgewandelt werden und erhöhen nach Zugabe dieser Substrate zeitnah die Gasmenge.

03KB087: RegioBalance - Bioenergie-Flexibilisierung als regionale Ausgleichsoption im deutschen Stromnetz → Biogasanlagen können insbesondere aufgrund ihrer dezentralen Verteilung einen regionalen, kostengünstigen und heute verfügbaren Ansatz zur Netzstabilisierung bieten. Ziel des Projektes ist es, für definierte Modellregionen die Leistungsfähigkeit und die Kosten von Bioenergieanlagen als eine regionale Netzausgleichs-Option zu analysieren und zu bewerten.

03KB089: BioPower2Gas - Optimierung von Anlagenauslegung und Anlagenbetrieb zur Markt- und Netzintegration erneuerbarer Energien → Im Fokus der Untersuchungen stehen unterschiedliche flexibilisierende Technologien für Biogas- und Biomethananlagen (z. B. Biomethaneinspeisung mit BioPower2Gas-Verfahren), welche teilweise in der Praxis demonstriert und evaluiert werden. Neue Möglichkeiten für einen Einsatz derart flexibilisierter Anlagen durch den Verteilnetzbetreiber beim Netzengpassmanagement sollen anhand von Szenarien erforscht werden. Zudem wird untersucht, wie die flexiblen Anlagen in das Konzept einer sogenannten "Regionalen Strommarke" eines Energielieferanten eingebunden werden können.


Bedarfsangepasste energetische Nutzung in der Vergasung und der Verbrennung durch den Einsatz torrefizierter Biomasse und hochqualifizierter Brennstoffe aus kommunalen Biomassereststoffen

03KB088: IbeKET - Innovatives bedarfsangepasstes Kommunal- Energieträger-Konzept → Ziel des Vorhabens ist es, aus bisher kaum genutzten kommunalen Biomassereststoffen wie Laub, Gras sowie Reststoffen aus der Landschaftspflege und dem Gewässerschutz hochqualifizierte Brennstoffe in Pelletform herzustellen. Die gewonnenen Energieträger sollen dann bedarfsgerecht in der Vergasung bzw. Verbrennung für die Erzeugung von Strom und Wärme in den Kommunen einsetzbar sein. Das Vorhaben bietet damit eine Möglichkeit der Behandlung mengenrelevanter kommunaler Reststoffe und die für die Kommune bedarfsgerechte energetische Nutzung dieser Biomassen.

03KB091: FlexiTorr - Flexibilisierung der Energiebereitstellung in Bioenergiekleinanlagen durch den Einsatz torrefizierter Brennstoffe → Die Torrefizierung von Biomasse wird derzeit von Seiten der Großkraftwerksbetreiber, mit dem Ziel den Einsatz von Kohle zu verringern, sehr stark vorangetrieben. Diese Anwendung erscheint im Zuge des Umbaus der Stromversorgung jedoch nur als zeitlich eng begrenzte Brückentechnologie. Ziel dieses Vorhabens ist es daher, bereits heute alternative Anwendungen für torrefizierte Biomassepellets in dezentralen Anlagen innerhalb eines erneuerbaren Energiesystems zu identifizieren. Daneben werden auch die Erhöhung des Beitrages und die Flexibilität von Bioenergiekleinanlagen zur bedarfsgerechten Strom- und/oder Wärmebereitstellung sowie das ökologische und ökonomische Potenzial dieser innovativen Biomassepfade untersucht.

03KB092: FlexHKW - Flexibilisierung des Betriebes von Heizkraftwerken → In dem Vorhaben soll das Potenzial von Biomasse-Heizkraftwerken zur flexiblen Stromerzeugung untersucht werden. Hierzu werden Konzepte zur Flexibilisierung verschiedener Anlagenarten von Heizkraftwerken erarbeitet und bei einer Pilotanlage mit Fernwärmenetz umgesetzt. Es werden die Kosten und der Nutzen der Flexibilisierung von Heizkraftwerken geschätzt und bei der Umsetzung und dem Testbetrieb der Pilotanlage validiert.


Optimierung des Einsatzes biogener Reststoffe durch energetische, wirtschaftliche und ökologische Effizienzsteigerung und Verfahrensoptimierungen in Biogasanlagen sowie bei der Vergasung von Stroh

03KB081: EFFIGEST - Effizienzsteigerung bei der Vergärung von Geflügelmist und modifizierter Strohfraktionen → Die Vergärung sowohl von größeren Anteilen an Geflügelmist als auch von Stroh stellt trotz guter Wirtschaftlichkeit und Ökobilanz eine Herausforderung für die Verfahrenstechnik dar. Projektziel ist es, eine effiziente, energetisch autarke Prozesskette bestehend aus integrierter Aufbereitungstechnologie (Aufschluss und Kompaktierung), optimierter Fermentationstechnik (z. B. Nährstoff- und Wassermanagement, effizientes Mischen), stofflicher und energetischer Gärrestnutzung (Düngemittel und thermische Verwertung über Pyrolyse) zu entwickeln.

03KB085: stROhgas - Entwicklung eines Verfahrens zur Vergasung von asche- und chlorhaltiger Biomasse am Beispiel Stroh → Studien zufolge, hätte man mit dem Einsatzstoff Stroh ein erhebliches Potenzial für die energetische Nutzung von Biomasse. Um die theoretischen Möglichkeiten praktisch nutzbar zu machen, ist die Entwicklung geeigneter Verfahrens- und Anlagentechnik jedoch noch dringend erforderlich. Aus diesem Grund widmet sich das Vorhaben der Herstellung von Strohpellets sowie deren Nutzung mittels Vergasung. Die Ansätze zur Optimierung des Vergasers und zur Qualitätssicherung der Strohpellets sind dabei neuartig und innovativ, da eine vergleichbare Forschungsarbeit bisher noch nicht beschrieben wurde.

03KB086: Ovaler BioReakt - Biogaserzeugung aus biogenen Reststoffen in ovalen Reaktoren aus Stahlfaserbeton → Ziel des Vorhabens ist die praxistaugliche Erprobung und Validierung einer neuartigen Biogas-Erzeugungstechnologie für den Einsatz biogener Reststoffe. Durch die Einführung einer ovalen Reaktorgeometrie mit effizienter Mischtechnik kann die sich ausbildende Umlaufströmung gezielt mit den verfahrenstechnischen Vorteilen einer Reaktionskaskade genutzt und somit die biologische Aktivität der Mikroorganismen erhöht werden. Im Ergebnis sollen ein erhöhter Substratumsatz sowie Substratabbau bei gleichzeitiger Reduzierung der erforderlichen Energie zum Mischen erreicht werden. Neben der erhöhten Biogasausbeute wird die Wirtschaftlichkeit der Biogasanlage durch Einsatz eines neu entwickelten Stahlfaserbetons zum Reaktorbau positiv beeinflusst.


Optimierung der thermischen Nutzung von Biomasse durch die Feinstaubminderung von Abscheidern für Biomassefeuerungen

03KB083: Carola - Elektrostatischer Feinstpartikelabscheider zur flexiblen Anpassung an Biomassekessel → Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Demonstration eines elektrostatischen Feinstpartikelabscheiders, der optimal an Biomassekessel angepasst ist und mit hohen Abscheidegraden die Staubemissionsgrenzwerte der 2. Stufe der 1.BImSchV sicher unterschreitet. Dieser adaptierte Abscheider soll einen stabilen, wartungsarmen Langzeitbetrieb, eine geringe elektrische Leistungsaufnahme, niedrigen Druckverlust und eine kostengünstige Herstellung aufweisen. Dazu wird er im Dauerbetrieb am Teststand bezüglich der Abscheidegrade und der Stabilität charakterisiert. Beim Bau einer Kleinserie werden die Fertigungsverfahren und -kosten optimiert. Zum Abschluss des Projekts wird der Abscheider in einem Feldtest unter typischen Betriebsbedingungen getestet.

03KB090: ToxOAb - Optimierung der Feinstaubminderung von Abscheidern für Biomassefeuerungen unter Berücksichtigung der toxikologischen Relevanz mittels mikrobieller Testsysteme → Zur Minderung von Feinstaubemissionen aus der Verbrennung biogener Festbrennstoffe kommen elektrostatische und katalytische Nachbehandlungssysteme verstärkt zum Einsatz. Wissenschaftlich unklar sind ihre Auswirkungen auf das toxikologische Potenzial der verbleibenden Partikel. Mögliche Gefahren liegen in einer drastischen Verkleinerung der durchschnittlichen Partikelgröße, der Bildung hochtoxischer Sekundäraerosole durch den Abscheidemechanismus oder die Erhöhung der biologischen Verfügbarkeit von potenziell gesundheitsgefährdenden Feinstaubkomponenten. Anhand ausgewählter Testsysteme soll die Feinstaubminderung von Abscheidern für Biomassefeuerungen optimiert und evaluiert werden.

Neue Einreichungsfrist
Stichtag für die Einreichung neuer Projektskizzen beim Projektträger Jülich ist der 22. November 2013.

Forschung für die Energie der Zukunft - DBFZ
Das Deutsche Biomasseforschungszentrum arbeitet als zentraler und unabhängiger Vordenker im Bereich der energetischen Biomassenutzung an der Frage, wie die begrenzt verfügbaren Biomasseressourcen nachhaltig und mit höchster Effizienz zum bestehenden, vor allem aber auch zu einem zukünftigen Energiesystem beitragen können. Im Rahmen der Forschungstätigkeit identifiziert, entwickelt, begleitet, evaluiert und demonstriert das DBFZ die vielversprechendsten Anwendungsfelder für Bioenergie und die besonders positiv herausragenden Beispiele gemeinsam mit Partnern aus Forschung, Wirtschaft und Öffentlichkeit.

Kontakt

Programmbegleitung des BMU-Förderprogramms
"Energetische Biomassenutzung"
Diana Pfeiffer - Projektkoordinatorin
Telefon: +49 (0) 341 2434-554
E-Mail: diana.pfeiffer(at)dbfz.de

Weitere Informationen finden Sie unter
http://www.energetische-biomassenutzung.de

Die gesamte Pressemitteilung erhalten Sie unter:
http://idw-online.de/de/news558265
Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung stehen unter:
http://idw-online.de/de/institution1389

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Quelle:
Informationsdienst Wissenschaft e. V. - idw - Pressemitteilung
Deutsches Biomasseforschungszentrum, Bianca Stur, 24.10.2013
WWW: http://idw-online.de
E-Mail: service@idw-online.de


veröffentlicht im Schattenblick zum 27. Oktober 2013