Möglichkeiten der thermischen Verwertung von landwirtschaftlichen Abfallprodukten in Vielstoff-Feuerungsanlagen

Stroh- und Heupellets

Stroh

Getreidestroh wird in größeren Anlagen als Strohballenfeuerung schon über längere Zeit angewendet.

Für Kleinfeuerungsanlagen sind aber Strohpellets wesentlich wirtschaftlicher.

Herstellungsverfahren

Das Pelletieren ist eine Alternative, biogene Brennstoffe z. B. auch privaten Haushalten zugänglich zu machen.

Die große Verdichtung ermöglicht den wirtschaftlichen Transport, eine platzsparende Lagerung, ein bequemes sauberes Handling und eine hohe Energiedichte.

Wie Futterpellets werden auch Strohpellets in Pelletieranlagen der Futtermittelindustrie hergestellt.

Kalkzusätze können die Ascheerweichungstemperatur anheben, verschlechtern aber die Festigkeit und erhöhen den Abrieb.

Ein Versintern ist aber bei einigen Kesselkonstruktionen nicht auszuschließen.

Der Staubgehalt lässt sich durch Verwendung von entstaubten Strohfaserstoff (zerfasertes und entstaubtes Stroh) positiv beeinflussen.

Die Herstellung von Strohfasern ist allerdings ein zusätzlicher Kostenfaktor.

Marktchancen

Verwendet werden Stroh- und Heupellets z. Z. in Deutschland aber hauptsächlich als Einstreumaterial und kaum zur Verbrennung.

In Deutschland ist offiziell noch kein Markt für die thermische Nutzung da. Inoffiziell ist aber ein großer Markt vorhanden, besonders für die Landwirtschaft.

Als rieselfähiger Brennstoff würden sie sich evtl. aber auch für kleinere Heizungsanlagen mit automatischer Beschickung eignen, natürlich mit entsprechend angepasster Verbrennungstechnik.

Problematik

Es sind bei Stroh die allgemeinen Probleme wie auch bei der Getreidekörnerverbrennung zu beachten.

Stroh ist allerdings als Regelbrennstoff eingestuft, damit sind keine Sondergenehmigungen erforderlich.

Geeignete Feuerungstechnik

Anlagentechnisch können dafür geeignete Getreidefeuerungsanlagen verwendet werden.

Nicht alle angebotenen Anlagen sind gleichzeitig auch für Strohpellets geeignet.

 !  Eine unabhängige Fachberatung ist unbedingt zu empfehlen.

Eigenschaften von Stroh und Heu

Pelletgröße: 8 mm

Schüttdichte: 600 kg

Feuchte < 10%

Heizwert: 17,5 MJ/kg, Energiegehalt: 4,9 kWh/kg

Abriebfestigkeit:< 7% Abrieb

Pellets aus Mühlen-Abfallprodukten

Mühlen-Abfallprodukte, wie Siebreste, Spelzen (kleine Körner, Körnerbruch etc.) könnten z. B. zu Getreidepellets gepresst werden und ebenfalls für automatisch beschickte Feuerungen verwendet werden.

Problematik

Es sind die allgemeinen Problematiken wie bei der Getreidekörnerverbrennung zu beachten.

Diese Brennstoffe sind allgemein z. Z. in den meisten Bundesländern nicht als Regelbrennstoff eingestuft.

Herstellungsverfahren

Die Herstellung dieser Pellets kann z. B. in den Pelletieranlagen der Futtermittelindustrie erfolgen.

Marktchancen

Für Tierfutterpellets aus Getreideabfällen ist ein großer Markt vorhanden. Offiziell ist in Deutschland aber noch kein Markt für die thermische Nutzung da. Das könnte sich aber mit der Zunahme ausgereifter Verbrennungsanlagen schnell ändern.

Inoffiziell ist aber ein großer Markt vorhanden, besonders für die Landwirtschaft.

Geeignete Feuerungstechnik

Anlagentechnisch können dafür entsprechend angepasste Getreidefeuerungsanlagen verwendet werden.

Die Anpassung ist evtl. nicht ganz unproblematisch, da z. Z. nur wenig praktische Erfahrungen vorhanden sind.

Ölkuchen und Ölkuchenpellets

Situation durch vermehrten Anbau von Ölsaaten

Infolge des vermehrten Anbaus von Raps und anderen Ölsaaten zur Bioölgewinnung fallen immer größere Mengen Rapskuchenpellets in den Ölmühlen als Abfall an, die für Futterzwecke allein nicht mehr sofort verbraucht werden können.

Die Ölmühlen werden in zunehmenden Maße somit Probleme bekommen - wohin mit den großen Ölkuchenmengen.

Infolge der großen nicht mehr verwertbaren Mengen kommt es automatisch zu einen Preisverfall und die Ölkuchenpellets werden kostengünstig zu beziehen sein.

Der immer noch relativ hohe Ölgehalt von ca. 10% bedeutet einen hohen Energiegehalt, was sich für die Energiegewinnung durch Verbrennung richtig anbietet.

Wegfall der Entsorgungskosten

Der an sich schon preiswerte Brennstoff wird somit noch interessanter, da diese bisherigen landwirtschaftlichen Abfallprodukte nicht mehr deponiert werden dürfen.

Marktchancen

Für Futterzwecke ist ein Markt vorhanden. Bei größeren Mengen dürfte die thermische Nutzung und besonders auch die sonst anfallenden Entsorgungskosten im landwirtschaftlichen Bereich bzgl. thermischer Verwertung eine echte Marktlücke schließen.

Heizwert im Vergleich zu Öl

1,7 kg Rapskuchen entspricht ca. 1 l Heizöl.

Momentane Nachteile für die Breitennutzung als Brennstoff

Lagerzeit

Durch den Ölgehalt ist allerdings die Lagerzeit begrenzt, was natürlich bzgl. einer breiten Nutzung als Brennstoff ein Nachteil ist.

Sie müssten also relativ kurzfristig verbrannt werden, bevor sie verschimmeln und dann nur noch in Abfall-Entsorgungsanlagen verbrannt werden können.

Eine thermische Nutzung direkt beim Erzeuger dürfte innerhalb der Lagerzeit unproblematisch sein.

Eine Lagerzeitverlängerung außerhalb des Erzeugers durch künstliche Kühlung ist in d. R. aus energetischen Gründen nicht sinnvoll.

Stabilität

Ein weiterer Nachteil ist die relativ geringe Stabilität der Pellets. Sie können nur wenig transportiert und umgeschlagen werden, wie das zur Brennstoffnutzung in einem breiten Bereich erforderlich wäre.

Problematik

Es sind die allgemeinen Problematiken wie bei der Getreidekörnerverbrennung zu beachten.

Diese Brennstoffe sind allgemein z. Z. in den meisten Bundesländern nicht als Regelbrennstoff eingestuft.

Technologische Herstellungsverfahren für Ölkuchenpellets

Die Pelletierpressen für die Holzpelletsherstellung nach dem Kaltpressverfahren sind für Ölkuchen ohne Zusatztechnologien wenig geeignet.

Durch den hohen Ölgehalt haben die Ölkuchenpellets, die beim Pressen in den Ölmühlen als Abfall anfallen, eine geringe Festigkeit.

Es müssten zur weiteren Bearbeitung technologische Verfahren entwickelt werden, die eine längere Lagerzeit ermöglichen und auch eine ausreichende Stabilität der Pellets (wie bei Holzpellets) gewährleisten.

Im Besonderen müsste man die Pelletiertechnologie dem Ölgehalt entsprechend anpassen, z. B. durch den zusätzlichen Einsatz von thermischen Verfahren.

Z. Z. sind uns dazu keine marktreifen Verfahren bekannt. Experimentelle Versuche im kleinen Maßstab mit thermischen Pressverfahren haben aber positive Ergebnisse bzgl. der Stabilität der Ölkuchenpellets gebracht.

Mischpellets - eine Lösung?

Um den Ölgehalt zu reduzieren wäre evtl. eine Zumischung von Mühlen-Abfallprodukten, gehäckseltem Stroh und im Besonderen Sägespänen etc. denkbar.

Ein Anteil von Sägespänen als Regelbrennstoff könnte außerdem zusätzlich die Verbrennungseigenschaften wesentlich verbessern.

Geeignete Feuerungstechnik

Anlagentechnisch können dafür entsprechend angepasste Getreidefeuerungsanlagen verwendet werden.

Die Anpassung ist eigentlich mehr ein technisches Problem, welches aber zu lösen ist.

Z. Z. nur wenig praktische Erfahrungen vorhanden sind.

 !  Über die Mitteilung Ihrer Meinung und besonders Ihrer

     Erfahrungen würden wir uns sehr freuen.

Daten von Rapskuchen

Vergleich verschiedener Pellets

Preisbeispiele von Rapskuchenpellets (Elbmarsch-Ölmühle)

Lagerung und Haltbarkeit

Kühl und trocken, bei sachgemäßer Lagerung 12 Monate haltbar

Verpackung

Gesackt, Big-Bag und lose

Chemische Zusammensetzung (Rapskuchen aus der Elbmarsch-Ölmühle)

Physikalisch-chemische Analyse von Bio-Rapskuchen

Quelle: http://www.elbmarsch-oelmuehle.de/

Pferdemist

Energiegewinnung statt Entsorgung

Die Entsorgung des Mistes wird mittlerweile vor allem für größere Ställe zum Problem (ca. 120.000 Pferde allein in Bayern). Vielen bleibt nur eine kostenpflichtige Entsorgung.

Energie aus Pferdemist könnte eine rentable Alternative sein. Für die Verbrennungsproblematik und geeignete Feuerungstechnik liegen aber z. Z. kaum Erfahrungen vor, besonders für wirtschaftliche Kleinfeuerungsanlagen < 100 kW.

Brennstoffaufbereitung

Der Pferdemist muss getrocknet und dabei der stechend riechende Ammoniak herausgefiltert werden und kann unter Zusatz von Stroh und Sägespänen in geeigneten Pressen zu Brikett oder Pellets gepresst werden.

Traubentrester, Tresterpellets und Rebholz - Energie aus dem Weinberg

Traubentrester

Chemische Analyse und Daten von Traubentrester (Pellets)

In den Weinanbaugebieten wird der in großen Mengen (ca. 2,5 t/ha Rebfläche mit TS-Gehalt von ca. 41%) anfallende Traubentrester z. Z. landbaulich entsorgt.

Diese Verwertung ist arbeitsaufwendig und kostenintensiv und zusätzlich mit einigen Risiken (Geruchsbelästigung, Mykotoxine, Schwarzfäule etc.) verbunden.

Auf Grund des hohen Anteils an schwer abbaubaren Lignin bietet sich als Lösung die Verbrennung und damit die thermische Nutzung an.

Zusammensetzung von Traubentrester

- ca. 40% feste Bestandteile (Beerenschalen, Kerne, Rappen)

- ca. 60% flüssige Bestandteile (Traubenmost, Wein)

Quelle: DI T. Pollatz, RLP AgroScience, Institut für Agrarökologie

Tresterpellets

Auf Grund des hohen Feuchtegehaltes fangen Trester bei der Lagerung schnell an zu faulen.

Eine Lösung ist die Trocknung und Pelettierung.

Bei Versuchen mit einer Ringmatrizenpresse ergab sich eine hohe Rohdichte und somit bzgl. der Stabilität eine hohe Pelletqualität.

Vorteile

- Energetisches Potenzial

In Deutschland fallen nachhaltig jährlich ca. 265.000 t Trester und 318.000 t Rebholz an.

Das ergibt ein bzgl. des Heizwertes ein Potenzial von ca. 1.400 GWh, damit kann man ca. 115.000 Einfamilienhäuser heizen.

Dies entspricht einem Heizöläquivalent von ca. 135 Mio. l und einer CO2-Einsparung von 354.000 t.

- Transportfähiges und lagerbares Schüttgut

Durch hohe Dichte und Schüttgewicht weiträumlich anwendbar, optimale Bedingungen für die Lagerung

- Optimal für automatisch beschickte Feuerungsanlagen

besonders auch für Kleinfeuerungsanlagen

- Wegfall der Entsorgungskosten

Der an sich schon preiswerte Brennstoff wird somit noch interessanter, da Trester nicht mehr deponiert werden dürfen und somit die damit verbundenen Kosten entfallen.

Marktchancen

Mittelfristig werden thermische Verwertung von Traubentrester und Rebholz zu einer wirtschaftlichen Stärkung der ländlichen Weinbauregionen und zur Schaffung von neuen Arbeitsplätzen beitragen.

Nicht zuletzt ist besonders in den Weinbauregionen auch mit einer großen Resonanz der Verbraucher zu rechnen.

Auswirkungen auf die Verbrennungseigenschaften

Geeignete Feuerungstechnik

Auswirkungen auf die Verbrennungseigenschaften bzgl. Forderungen der DIN Plus

- Wassergehalt

Wird nur leicht überschritten und ist unproblematisch

- Aschegehalt und Ascheschmelzpunkt

Der Aschegehalt wird deutlich überschritten. Problematisch ist dies evtl. mehr oder weniger in einigen für Holzbrennstoffe ausgelegten Feuerungsanlagen.

Für den Ascheschmelzpunk liegen uns z. Z. keine Messwerte vor.

- Heizwert

Durch den höheren Kohlenstoff- und niedrigen Sauerstoffgehalt ist der Heizwert sehr hoch.

- Stickstoff- und Schwefelgehalt

Gegenüber Holz ist mit höheren NOx- und SOx-Emissionen zu rechnen.

Da es bis jetzt noch keine Spezifikationen gibt, gelten die in der 1.BimschV für naturbelassenes Holz angegebenen Grenzwerte.

- Chlorgehalt

Die niedrigen Werte lassen keine negativen Auswirkungen bzgl. Kesselkorrosion, HCI-Emissionen und

Dioxinbildung erwarten

- Feinstaubhalt im Rauchgas

Dafür liegen uns z. Z. keine Messwerte vor.

Feuerungsanlagen für Halmgut (Vielstofffeuerungen)

Für die Halmgutverbrennung geeignete Feuerungsanlagen (s. Getreideheizung) dürften mit Sicherheit auch für Tresterpellets geeignet sein .

Von enormer zukünftiger Bedeutung ist bei diesen speziellen Feuerungsanlagen die große einsetzbare Brennstoffvielfalt, da neben Holzpellets auch Getreidekorn, Pellets aus Halmgut mehr oder weniger optimal verbrannt werden können

Bzgl. Asche- und Schlackeagglomeraten sind bei Tresterpellets weniger oder keine Probleme zu erwarten, als bei der Verbrennung von Halmgütern.

Feuerungsanlagen für Hackschnitzel/Holzpellets

Damit dürften evtl. auch einige für Hackschnitzel bzw. Holzpellets ausgelegte Feuerungsanlagen mit Unterschubfeuerungen für die Verbrennung von Tresterpellets interessant sein.

Bei Verbrennungsversuchen verbrannten die Tresterpellets mit starker Flamme, mit gutem Ausbrand und ohne Bildung von Asche- und Schlackeagglomeraten.

Die Verbrennungseigenschaften sind mit großer Wahrscheinlichkeit weniger problematisch als bei Getreide.

 !  Eine unabhängige Fachberatung für die Auswahl geeigneter Feuerungsanlagen ist unbedingt zu empfehlen.

Gärreste aus Biogasanlagen

Bei der Vergärung von Gülle und nachwachsenden Rohstoffen (Mais, Gras etc.) bleibt ein gülleähnlicher, flüssiger Rest.

Dieser Gärrest ist ein wertvoller Dünger.

Um den Dünger auszubringen, fehlen den Landwirten in manchen Regionen mit viel Tierhaltung die Flächen, um den gesamten Gärrest vor Ort ausbringen zu können.

Entsorgungskosten

Gülle und Gärreste werden dann per LKW in Ackerbauregionen gefahren, was natürlich Kosten (> 6 €/m³) verursacht.

Lösung

Als Lösung gibt es Aufbereitungsverfahren, die Wasser sowie die holzhaltigen pflanzlichen Reststoffe aus den Gärrest trennen.

Diese Pflanzenfasern können dann wie Stroh zu Pellets (Gärrestpellets) verarbeitet und zur Energieerzeugung genutzt werden.

Gärreste dürfen lt. Umweltbundesamt auch in Mischungen mit Regelbrennstoffen mittelfristig nicht in Kleinfeuerungsanlagen eingesetzt werden.

Heizwert

Gärrestpellets Hu ca. 4 kWh/kg

Für wesentlich mehr Informationen stehen wir Ihnen mit einer persönlichen Fachberatung jederzeit gerne zur Verfügung.

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