BTU Cottbus - (Wojewodschaft Lubuskie) - Brandenburg 2007-2013

WÄRME
BIOMASSE
AUS EINHEIMISCHER
R. GUDER, DR. I. NAPIERALA, PROF. H. J. KRAUTZ BTU COTTBUS - LEHRSTUHL KRAFTWERKSTECHNIK
W. SZEFNER, DR. G. KOBYŁECKI, PROF. W. MICZULSKI PWSZ SULECHÓW
Insbesondere in der letzten Zeit steigen die Energiepreise
für Gas und Öl. Alternativen zu teuren fossilen Brennstoffen
können im Bereich der Wärmeerzeugung für kleine und mittlere
Feuerungsanlagen (10 – 100 kW) nur Biofestbrennstoffe
sein. Aktuelle Forschungen zielen zumeist auf die reine
Holznutzung ab und entsprechende Kessel wurden bisher
fast ausschließlich auf die Holzpelletnutzung ausgerichtet.
Die Holzressourcen sind allerdings begrenzt und der
Rohstoff ist zudem relativ teuer. Perspektivisch werden
daher Holzpellets auch teurer werden.
Ein weiterer Schwerpunkt liegt in der Nutzung von regionalem
Grünschnitt bzw. Landschaftspflegeholz, welches bisher als
Abfall oder Reststoff eingestuft wird. Ausgehend von den
Ergebnissen der Untersuchungen ist ein Verwertungskonzept
für die anfallende Biomasse zu erstellen. Das bildet die
Basis für eine praktische Nutzung des vorhandenen bisher
ungenutzten Potenzials.
Ein Anknüpfen an erste Untersuchungen ist von den
Vorläuferprojekten möglich. Die oben dargestellte Tabelle
zeigt beispielsweise erste Ergebnisse von den hergestellten
Biomischpellets.
Im Mittelpunkt des Projekts steht die Entwicklung
und Erprobung einer Kleinverbrennungsanlage für
Biomischpellets im Leistungsbereich bis 80 kW und
entsprechen somit dem regionalen bzw. kommunalen Bedarf
in vielen Bereichen. In den durchgeführten Feldtests von
drei Anlagen werden die Technologien überprüft, angepasst
und weiterentwickelt.
Straßengrünschnittreste
Preisvergleich Brennstoffe in Deutschland
(Quelle : DEPV. e.V. )
Eine sinnvolle Ergänzung zu Holzpellets sind Rohstoffe aus
alternativer Biomasse, die nur einen Heizwert, aber keinen
Nährwert haben. Heu, Stroh und Schalen beispielsweise fallen
in der Landwirtschaft immer meist als ungenutzte Reststoffe
an und der Konflikt „Tank oder Teller“ besteht dadurch nicht.
Das Projekt „Wärme aus einheimischer Biomasse“ möchte
hier ansetzen und der regionalen Landwirtschaft neue
Absatzmärkte eröffnen sowie den Übergang von fossilen zu
ökologisch vertretbaren Brennstoffen ermöglichen.
Feierlicher Auftakt des deutsch-polnischen Projekts „Wärme
aus einheimischer Biomasse“ war am 24.02.2012 mit der
Unterzeichnung des Fördervertrags im Spreeauenhof in
Dissen. Unter der Leitung des Lehrstuhls Kraftwerkstechnik
der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus
zusammen mit dem Lehrstuhl Energietechnik der FH
Sulechów (Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w
Sulechowie) werden die Fragen zur effizienten Nutzung von
Biomasse angegangen. Beide Lehrstühle haben bereits
langjährige Erfahrungen im Bereich der energetischen
Nutzung von Biomasse gesammelt. Eine ideale Grundlage
für die weiterführende Arbeit auf diesem Gebiet ist dadurch
gegeben.
Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Krautz, Lehrstuhl Kraftwerkstechnik, Amtsdirektor (Amt Burg) Ulrich Noack, Kanzler BTU Wolfgang Schröder, Bürgermeister (Dissen-Striesow) Fred Kaiser und
Projektmanager Carsten Jacob (v.l.n.r)
ZIELE
Der Schwerpunkt des Projekts ist die Forschung, Entwicklung
sowie Implementierung innovativer Technologien zur
Nutzung einheimischer Biomasse für die Wärmeversorgung.
Dabei steht die Entwicklung von geeigneten modernen
Kleinverbrennungsanlagen für Biofestbrennstoffe im
Mittelpunkt, in denen die gesamte Palette der einheimischen
Biomasse nutzbar ist. Weiterhin soll ein wirksamer Beitrag
geleistet werden, um die standortbedingten Nachteile in der
Grenzregion Brandenburg-Polen (Wojewodschaft Lubuskie)
abzubauen und Perspektiven für das „nach dem BraunkohleZeitalter“ in der Region zu schaffen.
ARBEITSPAKETE
Im Rahmen dieses Projektes werden, unter Einbeziehung
weiterer Rohstoffe, Biomischpellets der 2. Generation
entwickelt, welche umweltfreundlich, komfortabel handhabbar
und vor allem preiswert sind. Dazu stehen in der SNB-Region
u.a. folgende Ausgangsstoffe zur Verfügung:
• Getreidestroh
• Rapsstroh
• Topinamburstroh
• Maissilage
• Weidelgras
• Miscanthus
• Buchweizenschalen
• Weide (Energiepflanze)
Biomasseabfälle bei der Behindertenwerkstatt Hand in Hand GmbH
• Pappel (Energiepflanze)
• Robinie (Energiepflanze).
Ein weiterer wichtiger Punkt der Biomassenutzung ist die
Verwertung der anfallenden Asche. Da Asche aus der
Verbrennung von Biomasse nur die Bestandteile enthält,
die auch bei natürlicher Verwesung dem Boden zugeführt
wird, ist es naheliegend, zu untersuchen, ob diese Asche
nicht wieder in den Nährstoffkreislauf eingebunden werden
kann. Die FH Sulechów verfügt über ein gut ausgestattetes
Biologielabor und über zahlreiche Grünflächen. Dadurch sind
analytische Untersuchungen und praktische Untersuchungen
in Feldtests möglich.
Produktion von Biomischpellets
Die Analyse der Biomischpellets im Vergleich zur Norm DIN
plus zeigt die Kompliziertheit des Problems. Besonders die
hohen Werte an Asche, Stickstoff und Chlor erfordern einen
hohen Forschungsbedarf. Deshalb spielt die vorgesehene
durchgehende technologische Kette: Pellets, Heizung
und Filter in den Untersuchungen eine Schlüsselrolle.
Welche dann auf ihre praktische Anwendbarkeit hin in einer
angepassten Kesseltechnik erprobt wird.
Malve
Weide
Pappel
Waldrestholz
Kiefernholz
Roggenstroh
Weizenstroh
Rapsextrakt.
Rapsstroh
Roggenkleie
Heu
Buchweizenschalen
Topinambur
Melasse
Kreide
SNB 1
25%
25%
SNB 2
SNB 3
SNB 4
SNB 5
33%
30%
20%
20%
20%
20%
30%
SNB 6
SNB 7
SNB 8
33%
30%
50%
50%
30%
20%
20%
38%
33%
25%
25%
20%
25%
30%
10%
20%
20%
20%
50%
38%
33%
20%
25%
33%
40%
5%
33%
Labor an der FH Sulechów
SNB 9 SNB 10 SNB 11 SNB 12 SNB 13
65%
25%
40%
30%
20%
20%
20%
25%
25%
5%
20%
Abschließend ist im Rahmen des Projekts „Wärme
aus einheimischer Biomasse“ ein Marketingkonzept
zu entwickeln, mit dessen Hilfe auf regionalen und
überregionalen Fachmessen Produkte der SNB-Region für
die Wärmeversorgung aus Biomasse (Kessel, Filter, Pellets)
zielstrebig vermarktet werden.
2%
2%
Übersicht: Zusammensetzung von ersten entwickelten Biomischpellets
„Grenzen überwinden durch gemeinsame Investition in die Zukunft“
Telefon +49 355 / 69 36 95
Telefax +49 355 / 69 40 11
Internet www.kwt-cottbus.de
Internet www.biomasse-projekt.de
Verbrennungstechnischer Versuchsstand vom LS KWT der BTU Cottbus
Nicht nur gewerbliche Unternehmen beschäftigen sich mit
der Nutzung von anfallenden Biomasseresten, sondern auch
Behindertenwerkstätten, deren Zweck in der gemeinnützigen
Arbeit liegt, verfügen zum Teil über große Mengen an bislang
ungenutzter oder unter Wert genutzter Biomasse. Der
dezentrale Ansatz dieses Projektes erlaubt es, auch für diese
Mengen einen neuartigen oder nur noch nicht gesehenen
Lösungsweg aufzuzeigen. So sollte es möglich sein, dass
diese Werkstätten ihren Heizbedarf zumindest teilweise aus
eigenem Biomasseaufkommen decken können. Daher liegt
der Schwerpunkt der Untersuchungen in der Entwicklung
eines konkreten Verwertungskonzeptes von anfallender
Biomasse in Behindertenwerkstätten.
Zahl der Holzpelletheizungen in Deutschland
(Quelle : DEPV. e.V. )
Mischung in %TM
Im Rahmen des Projekts wird ein grenzüberschreitendes
Kommunikationszentrum für die nachhaltige Nutzung
der Bioenergie in der Region erstellt. Im Internet wurde
eine gemeinsame Seite mit der Datenbank „Wärme aus
einheimischer
Biomasse“
(www.biomasse-projekt.de)
entwickelt. Ziel der breit angelegten Kommunikation ist die
Vorbereitung und Durchführung von konkreten Projekten
und die Impulsgebung zum Thema Bioenergienutzung.
Brandenburgische Technische Universität Cottbus
Lehrstuhl Kraftwerkstechnik
Universitätsstraße 22
03046 Cottbus
Email [email protected]
Der Bedarf an Holz steigt permanent an. Die Nachfrage kann
zurzeit kaum befriedigt werden. Angesichts dieser Situation
ist es sinnvoll, die Rohstoffbasis zur Herstellung von Pellets
zu erweitern.
DIESES PROJEKT WIRD AUS MITTELN DES EUROPÄISCHEN FONDS FÜR
REGIONALE ENTWICKLUNG (EFRE) IM RAHMEN DES OPERATIONELLEN
PROGRAMMS ZUR GRENZÜBERGREIFENDEN ZUSAMMENARBEIT POLEN
(WOJEWODSCHAFT LUBUSKIE) - BRANDENBURG 2007-2013 GEFÖRDERT.
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa
in Sulechów
ul. Armii Krajowej 51
66-100 Sulechów
Email [email protected]
Telefon +48 68 / 352 94 58
Telefax +48 68 / 352 94 58
Internet www.pwsz.sulechow.pl
Internet www.biomasse-projekt.de
CIEPŁO
R. GUDER,
Szczególnie w ostatnim czasie wzrastają ceny ropy i gazu.
Alternatywą do drogich paliw pierwotnych w dziedzinie
dostarczania ciepła dla małych i średnich urządzeń do
spalania (10 – 100 kW) są biopaliwa. Aktualnie badania
ukierunkowane są głównie na wykorzystanie drewna i do
tej pory odpowiednie kotły grzewcze były przystosowane
wyłącznie do spalania peletu z drewna. Zasoby drewna są
jednak ograniczone i surowiec ten jest również relatywnie
drogi. Można się spodziewać, że w przyszłości pelet z
drewna będzie coraz droższy.
DR
Z RODZIMEJ
BIOMASY
I. NAPIERALA, PROF. H. J. KRAUTZ BTU COTTBUS - ZAKŁAD ENERGETYKI ZAWODOWEJ
W. SZEFNER, DR G. KOBYŁECKI, PROF. W. MICZULSKI PWSZ SULECHÓW
Dalszy punkt ciężkości w projekcie znajduje się w
wykorzystaniu regionalnych odpadów zieleni lub też
odpadów z drewna podczas ochrony krajobrazu, które do
tej pory traktowane były jako odpad albo pozostałość.
Możliwe jest również nawiązanie do wcześniejszych badań
poprzednich projektów. Powyżej przedstawiona tabela
pokazuje przykładowo pierwsze wyniki wyprodukowanych
biopeletów mieszanych.
W centrum zadań projektu jest rozwój i praktyczne sprawdzenie
urządzenia do spalania biopeletu miesznego w klasie do
80 kW, która odpowiada regionalnemu i komunalnemu
zapotrzebowaniu w wielu dziedzinach. W przeprowadzonych
testach praktycznych będą sprawdzone technologie trzech
urządzeń oraz odpowiednio dopasowane, jak również dalej
rozwinięte.
Powstałe przy drodze odpadki zieleni
Zapotrzebowanie na drewno permanentnie wzrasta. Obecny
popyt można z trudem zaspokoić. W związku z tą sytuacją
rozsądna jest integracja dalszych biomateriałów w celu
powiększenia bazy surowca do produkcji peletu.
Porównanie cen paliw w Niemczech
(źródło: DEPV. e.V. )
Znaczącym uzupełnieniem peletu drzewnego są surowce
z alternatywnej biomasy, które posiadają jedynie wartość
opałową, a nie posiadają wartości pokarmowej. Przykładowo
siano, słoma i łupiny zawsze traktowane są w gospodarstwie
rolnym jako niewykorzystane pozostałości i dlatego nie
powstaje konflikt związany z wykorzystaniem ich również do
produkcji żywności. Projekt „Ciepło z rodzimej biomasy“ chce
tutaj wyznaczyć i otworzyć nowe rynki zbytu w regionalnym
rolnictwie, jak również umożliwić przejście z pierwotnych do
ekologicznie zastępczych paliw.
Oficjalnym rozpoczęciem niemiecko-polskiego projektu
„Ciepło z rodzimej biomasy“ było podpisanie umowy o
dofinansowanie w dniu 24.02.2012 w Spreeauenhof w
Dissen. Pod patronatem Katedry Energetyki Zawodowej
Brandenburgskiego Uniwersytetu Technicznego Cottbus
wraz z Państwową Wyższą Szkołą Zawodową w Sulechowie
będą przeanalizowane pytania dotyczące efektywnego
wykorzystania biomasy. Obydwie uczelnie posiadają już
długoletnie doświadczenie w obszarze energetycznego
wykorzystania biomasy. W związku z tym jest to idealna
sytuacja wyjściowa do dalszej pracy w tej dziedzinie.
Prof. dr inż. Hans-Joachim Krautz, Katedra Energetyki Zawodowej,
dyrektor urzędu (Urząd Burg) Ulrich Noack, BTU-kanclerz Wolfgang
Schröder, burmistrz (Dissen-Striesow) Fred Kaiser i projektmanager
Carsten Jacob (na zdjęciu od lewej do prawej strony)
CELE
Punktem ciężkości projektu jest badanie, rozwój, jak również
implementacja innowacyjnych technologii do wykorzystania
rodzimej biomasy w celu dostarczania ciepła. W centrum
uwagi jest rozwój odpowiedniej modernizacji urządzeń do
spalania biomasy stałej, w tym wykorzystanie całej palety
miejscowych biomas. Poza tym, projekt przyczyni się do
zmniejszania niekorzystnych warunków położenia regionu
granicznego Brandenburgia-Polska (województwo lubuskie)
i do stworzenia perspektyw w regionie po epoce kopalnictwa
węgla brunatnego
PAKIETY
Nie tylko firmy przemysłowe powinny zajmować się
powstającymi resztkami biomasy. Także warsztaty
prowadzone dla osób niepełnosprawnych, których celem
jest praca służąca użyteczności publicznej, częściowo
dysponują dużymi ilościami dotąd nieużywanej biomasy
(zdjęcie poniżej). Decentralna droga do rozwiązania tego
projektu, pozwoli na odkrycie nowatorskich rozwziązań
użytkowania ilości biomasy. Celem jest stworzenie możliwości
Liczba ogrzewań biopeletem w Niemczech
częściowego pokrycia zapotrzebowania na ogrzewanie
(źródło: DEPV. e.V. )
własną biomasą. Dlatego główny punkt ciężkości badań leży
W ramach tego projektu zostaną rozwinięte biopelety mieszane w rozwoju konkretnej koncepcji zużycia powstającej biomasy
2. generacji z uwzględnieniem dalszych surowców, które w warsztatach prowadzonych dla osób niepełnosprawnych.
będą przyjazne dla środowiska naturalnego, komfortowe w
użytku i przede wszystkim korzystne cenowo. W regionie
SNB są do dyspozycji między innymi następujące surowce
wyjściowe:
• słoma
• słoma z rzepaka
• topinambur
• kiszonka z kukurydzy
• życica
• miscanthus
• łupiny gryki
• wierzba (roślina energetyczna)
Odpady stolarniane w warsztacie prowadzonym dla osób niepełnosprawnych
• topola (roślina energetyczna)
Ręka w Ręke GmbH
• robinia (roślina energetyczna).
Kolejnym ważnym punktem wykorzystania biomasy, jest
zużytkowanie powstałego biopopiołu. Popiól pochodzący
ze spalenia biomasy, zawiera tylko te składniki, które i tak
zostałyby po naturalnym rozkładzie wprowadzone do ziemi.
Dlatego też, zrozumiałym jest to, że należy przebadać
odprowadzenie popiołu do obiegu substancji odżywczych.
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Sulechowie
posiada bardzo dobrze wyposażone laboratorium biologiczne
oraz liczne tereny zielone. Jest to dobra baza wyjściowa do
przeprowadzenia badań analitycznych oraz praktycznych w
terenie.
Produkcja biopeletu mieszanego
Analiza biopeletu mieszanego w porównaniu z niemiecką
normą przemysłową DIN plus wskazuje na złożoność
problemu. Wysoka zawartość popiołu, chloru i azotu
wymaga dużej czasowej inwestycji badawczej. Dlatego w
projekcie kluczową rolę odgrywa, przewidziany przejściowy
technologiczny łańcuch: pelety, ogrzewanie i filtry, który będzie
ze względu na jego zastosowanie poddany praktycznym
próbom w odpowiedniej technice kotłowej.
składniki
PRACY
W ramach projektu powstanie w regionie transgraniczne
centrum komunikacji w dziedzinie bioenergii. W internecie
zostanie stworzona wspólna strona internetowa z bazą
danych „Ciepło z rodzimej biomasy“ (www.biomasseprojekt.de). Celem tak szeroko zakrojonej komunikacji jest
przygotowanie i przeprowadzenie konkretnych projektów
oraz wypromowanie zagadnień związanych z użytkowaniem
bioenergii.
Brandenburgski Uniwersytet Techniczny Cottbus
Katedra Energetyki Zawodowej
Universitätsstraße 22
03046 Cottbus
Email [email protected]
Stanowisko testowe na Katedrze Energetyki Zawodowej BTU Cottbus
SNB 1
[% masa sucha]
ślazowiec
wierzba
topola
zrębki leśne
sosna
słoma żytna
słoma pszenna
wytłoczki rzepaku
słoma rzepakowa
otręby żytne
siano
łuski gryki
topinambur
melasa
kreda
25%
25%
SNB 2
SNB 3
33%
SNB 4
30%
20%
30%
SNB 5
SNB 6
20%
20%
20%
SNB 7
SNB 8
33%
SNB 9
30%
SNB 10
50%
SNB 11
50%
30%
SNB 13
Laboratorium analizy fizykochemicznej paliwa i popiołu na PWSZ w Sulechowie
20%
20%
38%
33%
25%
25%
20%
25%
30%
33%
10%
20%
20%
20%
50%
38%
20%
25%
33%
40%
5%
33%
65%
25%
40%
30%
20%
20%
20%
25%
25%
5%
20%
Ostatnim pakietem pracy w projekcie „Ciepło z rodzimej
biomasy“ jest stworzenie koncepcji marketingowej.
Wspomoże ona między innymi na regionalnych i
ponadregionalnych targach specjalistycznych konsekwetnie
wypromować produkty z regionu SNB, które zaopatrują w
ciepło z biomasy (kotły, filtry, pelety).
2%
2%
Skład pierwszych rozwiniętych biopeletów mieszanych
„Pokonywać granice poprzez wspólne inwestowanie w przyszłość“
Telefon +49 355 / 69 36 95
Telefax +49 355 / 69 40 11
Internet www.kwt-cottbus.de
Internet www.biomasse-projekt.de
SNB 12
PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY ZE ŚRODKÓW UNII EUROPEJSKIEJ (EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO) W RAMACH PROGRAMU OPERACYJNEGO WSPÓŁPRACY TRANSGRANICZNEJ POLSKA (WOJEWÓDZTWO LUBUSKIE) – BRANDENBURGIA 2007 - 2013.
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa
w Sulechowie
ul. Armii Krajowej 51
66-100 Sulechów
Email [email protected]
Telefon +48 68 / 352 94 58
Telefax +48 68 / 352 94 58
Internet www.pwsz.sulechow.pl
Internet www.biomasse-projekt.de