Aktueller Stand der Pelletierung - ALB

Aktueller Stand der Kompaktierung von
Stroh in Deutschland – eine Marktübersicht
Dipl.-Ing. Th. Hering
13.03.2012, Bad Hersfeld
Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft
Anteile erneuerbarer Energien an der Energiebereitstellung in Deutschland
35
mind.301)
30
1998
2000
2002
2004
2006
2007
2008
25
2020 Ziele der
Bundesregierung
20
[%]
182)
15,1
15
141)
124)
9,5
10
7,4
7,03)
5,9
5
4,8
3,5
3,1
2,1
0,2
0
Anteile EE am gesamten
Endenergieverbrauch
(Strom, Wärme, Kraftstoffe)
1)
Anteile EE am gesamten
Bruttostromverbrauch
Anteile EE an der gesamten
Wärmebereitstellung
Anteile EE am gesamten
Kraftstoffverbrauch
Anteile EE am gesamten
Primärenergieverbrauch
Quellen: Erneuerbare-Energien-Gesetz, (EEG 2009) vom 25.10.2008 und Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) vom 7.8.2008;
2)
3)
Quelle: Neue EU-Richtlinie zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen
Anteil Primärenergieverbrauch berechnet nach (der offiziellen) Wirkungsgradmethode; nach Substitutionsmethode: 9,2 %;
4)
Ziel: 12 % energetisch; Quelle: Nationaler Biomasseaktionsplan für Deutschland
EE: Erneuerbare Energien; Quelle: BMU Publikation "Erneuerbare Energien in Zahlen – nationale und internationale Entwicklung", KI III 1; Stand: Juni 2009; Angaben vorläufig
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Prognostizierte Deckungslücke für Deutschland im Jahr 2020: 20 bis 40 Mio. m³
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Energieeffizienzen der verschiedenen Nutzungspfade
100
Energieeffizienz in %
80
60
40
20
0
Wärme
KWK
Kraftstoff
Strom
(Quelle: Biomasseaktionsplan der Bundesregierung)
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Potenzial für Deutschland
nach Humusbilanz
Ca. 7 bis 13 Mio. t / a
[Repro, VDLUFA]
Quelle: Weiser & Vetter; TLL (2011)
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Stroh von Getreide, Ölsaaten, Körnerleguminosen
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Alternative naturbelassene biogene Festbrennstoffe
Getreidereste etc. sind seit
23.03.2010 Brennstoff nach § 3 Nr.
8 der 1. BImSchV
hohe Anforderungen bei
Typenprüfung
Stroh- und Mischpellets (Holz-Stroh)
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Statistik für mechanisch beschickte Feuerungsanlagen
(1.BImSchV) feste Brennstoffe [Quelle: ZIV, 2010]
14000
Staub- und CO-Gehalt zu hoch
12511
Anzahl der messpflichtigen Anlagen 2010 [Stück]
nur CO-Gehalt zu hoch
11774
12000
nur Staubgehalt zu hoch
1. BlmSchV eingehalten
Gesamtanlagenzahl
10000
8000
2010
Gesamt
15 -1.000
kW
16 -1.000
kW
Holz
Restholz
15 - 100
kW
Stroh
6000
4000
handbeschickt
11209
357
5
automatisch
24.285
856
126
Gesamt
35494
1213
131
2000
856
486
126
0
Koks/Kohle
Dipl.-Ing. Th. Hering
Natur-Holz
Pellets
eingesetzter Brennstoff
Restholz
Stroh
Energie aus Halmgut
Rechtliche Rahmenbedingungen
Brennstoffe nach Nr. 8 § 3 der 1. BImSchV
Grenzwerte (Typenprüfung) für Anlagen und Brennstoffe nach
Nr. 8 § 3 der 1. BImSchV (Bezugs O2 13 %)
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Brennstoffkosten Quader-Ballen (20 ha /Schlag)
wesentliche Einflussfaktoren am Beispiel der Strohbereitstellung
u.a. abhängig von
1 Nährstoffwert
2 Strohpressen
Mittlere Kosten
• Stickstoff, Phosphor, Kalium, Mg, Ca
18,20 € /t (84 % TM)
• Invest.-kosten der Presseinrichtungen
• Einsatzzeiten (d/a, h/d)
• Umsetz- und Rüstzeiten
20,40 € / t
• Schlaggrößen
• Schwadabstände
• Strohertrag ?
3,00 € / t
3 Qualitätssicherung • Wassergehalt
• Störstoff- und Beikrautanteil
4 Transport
• Entfernung Feld - Lager - Heizwerk
14,00 bis 18,00 € / t
• Technik / Pressdichte / Lagerungsdichte
5 Verluste
• ca. 5 % Verluste
2,00 € / t
∑ 57,60 bis 61,60 € / t
evtl. Zwischenlagerung verursacht Zusatzkosten für Ein- und Auslagerung,
Lagerfläche, Transport, etc. zwischen 10,00 und 30,00 € / t
∑ 67,60 bis 91,60 € / t
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Logistikoptimierung
Ablage der Ballen in Reihen
Einsatz von Quader-Ballenpresse
und Ballensammelwagen
Ballentransport mit Plattenwagen
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Lagerung im Freien
Balleneinlagerung mit Teleskoplader
neue Lagerhalle
herkömmliche Lagerhalle
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Entwicklung der Strohpreise in Hessen (frei Anlage; Quelle: Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen)
140
Preise [in € / t FM, 15 % TS]
120
100
80
y = 0,1517x2 - 2,7447x + 65,931
R2 = 0,7371
60
40
20
0
IV
2003
I
II
III
IV
2004
Dipl.-Ing. Th. Hering
I
II
III
2005
IV
I
II
III
2006
IV
I
II
III
2007
IV
I
II
III
2008
IV
I
II
III
2009
IV
I
II
III
IV
2010
Energie aus Halmgut
I
II
2011
Bereitstellungskosten Strohpellets
u.a. abhängig von
Mittlere Kosten
1 Strohpreis
• Art, Lieferentfernung, Lagerung
57,60 bis 91,60 €/t
2 Auflösung
• Invest.-kosten der Auflöseeinrichtungen
Vermahlung
Konditionierung
• Investkosten Kompaktieranlage
50 bis 80 €/t
• Einsatzzeiten (d/a) und Durchsatz (t/h)
• Energiekosten (Strom, Dampf)
• Presshilfsmittel
Pressen
3 Art des Gebindes
• Sackware, Big Bags, lose Ware
4 Transport
• Entfernung Pelletieranlage - Heizanlage
108 bis 175 €/t
• Technik / Pressdichte / Lagerungsdichte
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Ballenauflöser - Strohpelletierungsanlage
Dipl.-Ing. Th. Hering
Stand der Strohverbrennung
Hammermühle
Pressanlage
Dipl.-Ing. Th. Hering
Dampferzeuger
Stand der Strohverbrennung
Entwicklung von Designbrennstoffen
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Brennstoffeigenschaften
Physikalisch-mechanische Brennstoffeigenschaften z.B.
• Schütt/Pressdichte
⇒ Transport, Lagerdichte
• Wassergehalt
⇒ Lagerung, Heizwert, Ausbrand
• Aschegehalt ⇒ Auslegung Austragsystem, Staubemission
• Störstoffe (Beikrautanteil) ⇒ Ausbrand
• Halmgutlänge (Stroh lang/kurz, Ganzpflanze)
Chemisch-stoffliche Brennstoffeigenschaften z.B.
• Stickstoff
⇒ NOx-Emissionen
• Schwefel
⇒ SOx-Emissionen, Korrosion
• Chlor
⇒ HCl-,PCDD/F-Emissionen, Korrosion
• K, Na, Ca, (Mg)⇒ Ascheschmelzverhalten, Korrosion
• Cd
⇒ Ascheverwertung
Dipl.-Ing. Th. Hering
Stand der Halmgutverbrennung
Brennstoffeigenschaften
Vergleich der Press- und Schüttdichten (bei 85 % TS-Gehalt)
Form
Häcksel
Rundballen
Quaderballen
Quaderballen
Quaderballen
Hobelspäne
Hackgut
Sägemehl
Hackgut
Pellets
Getreidekörner
Getreidekörner
Getreidekörner
Dipl.-Ing. Th. Hering
Art / Sorte
Dichte kg/m³
Stroh
50 - 70
Stroh
100 - 120
Gräser
120 - 180
Stroh
130 - 160
Getreideganzpflanzen
150 - 230
Holz
80 - 100
Fichte
160 - 170
Holz
160 - 180
Buche
250 - 260
Holz u. Stroh
400 - 650
Hafer
500 - 550
Gerste
600 - 650
Weizen/Roggen
700 - 750
Stand der Halmgutverbrennung
Brennstoffeigenschaften - Vergleich Rohaschegehalte
14,0
Körner
Ganzpflanze
Rohaschegehalt [% d. TM]
16,0
Stroh
12,0
10,0
Holz
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
n = 25
n = 23
n = 25
Wi Wi Roggen Weizen
n = 15
Wi Wi Gerste Triticale
n =5
n = 14
Hafer
Wi Raps
n = 52
n = 55
n = 51
n = 46
n = 47
n = 42
n = 288 n = 12
n = 51
Wi Wi Wi Hafer Wi - Raps Trit icale - Pappel Laubholz Nadelholz
Roggen Weizen Gerste (Flämlings-(Express)
GP
(A vanti) (Batis) (Theresa) lord)
M AX
2,0
1,9
3,0
2,1
4,9
4,8
8,4
12,8
9,3
10,9
12,0
7,6
4,5
1,2
2,2
M IN
1,5
1,3
1,9
1,6
3,0
4,1
2,6
3,2
3,0
4,8
4,0
3,4
0,6
0,3
0,2
MW
1,7
1,6
2,5
2,1
3,5
4,4
5,5
6,3
6,5
8,0
8,0
5,0
2,0
0,6
0,8
Dipl.-Ing. Th. Hering
Stand der Halmgutverbrennung
Brennstoffcharakteristik Vergleich Ascheschmelzverhalten
1500
1400
Temperatur [°C]
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
Sintertemperatur
Erweichungstemperatur
Sphärischtemperatur
Halbkugelpunkt
Fließtemperatur
Nacktgetreide
Spelzgetreide
Triticale-GP
Getreidestroh
Miscanthus
Waldholz
Dipl.-Ing. Th. Hering
Stand der Halmgutverbrennung
Fragebogen
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Ergebnisse
Rücklauf
Mobil - Stationär
Mobile
Anlagen
10%
Rücklauf
23%
n=4
n = 35
n = 115
Keine
Angaben
77%
n = 35
n = 150
Dipl.-Ing. Th. Hering
Stationäre
Anlagen
90%
n = 39
Energie aus Halmgut
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Ergebnisse
Kompaktierverfahren
Brikettpresse
n=7
n = 32
n = 39
Pelletpresse
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Herstellerverteilung (Pelletiereinrichtungen)
16
14
Anzahl
12
10
8
6
4
2
0
AMANDUS BÜHLER AGCPM Europe
Gama
KAHL GmbH
BV
Pardubice
& Co. KG
s.r.o.
Dipl.-Ing. Th. Hering
MÜNCHEdelstahl
GmbH
NESTRO
PCM
SALMATEC
Lufttechnik GreenEnergy
GmbH
GmbH
GbR
SWISS
COMBI
n=9
Energie aus Halmgut
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Herstellerverteilung (Brikettiereinrichtungen)
Anzahl
3
2
1
0
GROSS
Apparatebau
GmbH
Dipl.-Ing. Th. Hering
mütek
Systemtechnik
GmbH
NESTRO
Lufttechnik GmbH
PINI KAY
n=5
RUF
Maschinenbau
GmbH
Energie aus Halmgut
Anzahl
Leistung der Pressen bei der Verarbeitung von Stroh
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
< 1 t/h
1-2 t/h
2-3 t/h
3-4 t/h
Pellet
4-5 t/h
5-10 t/h
10-15 t/h
Brikett
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Pressleistung pro Jahr (Durchschnitt)
12
Anzahl
10
8
6
4
2
0
< 500 t/a
500 - 1.000 t/a
1.000 - 2.500
t/a
Pellet
Dipl.-Ing. Th. Hering
2.500 - 5.000
t/a
5.000 - 10.000
t/a
> 10.000 t/a
Brikett
Energie aus Halmgut
Jahr der Inbetriebnahme der Pressen
8
7
Anzahl
6
5
4
3
2
1
0
1975-1979 1980-1984 1985-1989 1990-1994 1995-1999 2000-2004 2005-2009
Pelletpressen
ab 2010
Brikettpressen
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Produktionsmenge - Rohstoffbezogen (absolut)
180000
Produktionsmengen [t / a]
160000
140000
120000
100000
80000
60000
40000
20000
0
Heu/Gras
Stroh
Holz
Pellets
Dipl.-Ing. Th. Hering
Miscanthus
Sonstiges
Briketts
Energie aus Halmgut
Verwendungszweck der Presslinge (absolut)
180000
Produktionsmengen [t / a]
160000
153546
140000
120000
94040
100000
80000
60000
30229
40000
8070
20000
8001
0
0
Futtermittel
251
Brennstoff
Einstreu
Pellet
0
Sonstiges
Brikett
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Verwendungszweck der Presslinge (relativ)
Pellets
Briketts
Sonstiges
0%
Einstreu
34%
Einstreu
50%
Brennstoff
11%
Futtermittel
55%
Dipl.-Ing. Th. Hering
Brennstoff
50%
Energie aus Halmgut
Erzeugte Produkte
Strohballen
Strohbrikett
Strohcobs
Strohhäcksel
Strohpellets
Strohpellets gekrümelt
Holzpellets
Holzbriketts
Grasballen
Grascobs
Graspellets
Grüncobs
Grünfutter-Pellets
Grünschnittpellets
Heupellets
Gärrestepellets
Langgutpresslinge
Luzerneballen
Luzernecobs
Miscanthuspellets
Grünmaispellet
Maiscobs
Maispellets
Körnermaiscobs
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Verwendete Hilfsstoffe
Keine; n = 18
keine Angabe; n = 6
Wasser
Wasser
Wasserdampf
Stärke
Maisstärke,
Getreidestärke
Modifizierte Stärke
Zucker
Melasse
Vinasse
Kalk
Fett
Sonstiges
Dipl.-Ing. Th. Hering
Lignolbond
Roggenmehl
Energie aus Halmgut
erzielte Preise für lose Ware ab Werk (Herstellerangaben)
45%
40%
35%
30%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
0
50
100
150
200
250
300
Vermarktungspreise [€ / t]
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Vermarktungswege der Kompaktate (relativ)
Handel
17%
Sonstiges
0%
Eigenbedarf
24%
Direktvertrieb
59%
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
350
29. – 30. 03.2012
Dipl.-Ing. Th. Hering
Energie aus Halmgut
Weitere Informationen unter
www.tll.de/nawaro
bzw.
[email protected]