Strohheizungsanlage Gülzow

bioenergie.fnr.de
Strohheizungsanlage
Gülzow
Demonstration einer Strohheizung
mit Nahwärmenetz
Wärme aus Stroh
Nachhaltig
Wertschöpfend
Impressum
Herausgeber
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)
OT Gülzow, Hofplatz 1
18276 Gülzow-Prüzen
Tel.: 03843/6930-0
Fax: 03843/6930-102
[email protected]
www.nachwachsende-rohstoffe.de
www.fnr.de
Gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und
Verbraucherschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages
Text
Elmar Knüppel, Landgesellschaft Mecklenburg-Vorpommern mbH
Dr. Andreas Gurgel, Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft und Fischerei Mecklenburg-Vorpommern
Dr. Hermann Hansen, Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.
Redaktion
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)
Abteilung Öffentlichkeitsarbeit
Bilder
Titel: FNR/Dr. H. Hansen
Sofern nicht am Bild vermerkt: FNR
Gestaltung/Realisierung
www.tangram.de, Rostock
Druck
www.druckerei-weidner.de, Rostock
Gedruckt auf 100 % Recyclingpapier
mit Farben auf Pflanzenölbasis
Bestell-Nr. 641
FNR 2013
Alle Rechte vorbehalten.
Kein Teil dieses Werkes darf ohne schriftliche Einwilligung des Herausgebers
in irgendeiner Form reproduziert oder unter Verwendung elektronischer
Systeme verarbeitet, vervielfältigt, verbreitet oder archiviert werden.
Strohheizungsanlage
Gülzow
Demonstration einer Strohheizung
mit Nahwärmenetz
Vorwort
Es braucht Beharrlichkeit, Kraft und Ausdauer, um in der
Wärmeversorgung öffentlicher Gebäude neue Wege zu gehen. Dies zeigte sich auch in den vergangenen Jahren in den
Vorbereitungen für eine Energieträgerumstellung in Gülzow.
Und es braucht dazu auch eine gehörige Portion Mut, eine
Wärmeversorgung auf Grundlage von Getreidestroh zu realisieren.
Dass dies machbar ist, zeigen nicht allein die vielen seit
Jahrzehnten betriebenen Strohheizungen in Kommunen
und Landwirtschaftsbetrieben in Dänemark, sondern auch
die – bisher wenigen – in Deutschland in Landwirtschaftsbetrieben mit Sauen- oder Geflügelhaltung erfolgreich betriebenen Strohheizungen – zwei davon befinden sich im
Landkreis Rostock.
Mit der Strohheizungsanlage Gülzow wird erstmals in Mecklenburg-Vorpommern eine Wärmeversorgung von öffentlichen Liegenschaften auf Grundlage des hier nachhaltig und
reichlich verfügbaren Brennstoffes Stroh umgesetzt.
Dies ist ein beispielgebender Beitrag zu Energiewende und
Klimaschutz, zu stabilen Energiekosten sowie zu Beschäftigung und Wertschöpfung im ländlichen Raum. Mit Unterstützung durch die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.
(FNR) und die Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft
und Fischerei (LFA) soll die von der Landgesellschaft Mecklenburg-Vorpommern (LGMV) errichtete und betriebene
Strohfeuerung als Demonstrationsanlage dienen und Kommunen und Landwirten – und den vielen Dörfern, die auf
dem Weg zum Bioenergiedorf sind – eine wichtige Informationsquelle und Entscheidungshilfe bei der Energieträgerumstellung sein.
Mein Dank gilt an dieser Stelle den Partnern im Betrieb für
Bau und Liegenschaften Mecklenburg-Vorpommern (BBL),
die nach vielen und langen Diskussionen den Blick von der
Fokussierung auf niedrige Investitionskosten hin zu einer
regenerativen Energieversorgung aus regional verfügbaren
Brennstoffen mit Perspektive auf mittel- bis langfristig preiswürdige und preisstabile Wärmegestehungskosten geweitet haben. Gedankt sei Minister Dr. Till Backhaus und den
Partnern in den Schweriner Ministerien für Landwirtschaft,
Umwelt und Verbraucherschutz, für Energie, Infrastruktur
und Landesentwicklung sowie für Finanzen, die das Vorhaben engagiert unterstützen.
2
In der europaweiten öffentlichen Ausschreibung des BBL
konnte sich die LGMV mit dem Konzept Strohheizung gegen
zahlreiche Mitbewerber behaupten. Ich wünsche der LGMV
mit dem Betrieb der Strohheizungsanlage viel Erfolg.
Dr.-Ing. Andreas Schütte,
Geschäftsführer Fachagentur
Nachwachsende Rohstoffe e. V.
Da sich die Errichtung einer Biogasanlage zur Wärmeerzeugung wegen der örtlichen Gegebenheiten nicht anbot, entstand die Idee für ein Heizwerk auf der Basis anderer nachwachsender Rohstoffe. Am Standort Gülzow befinden sich
außer den Gebäuden der FNR noch ein Gewächshauskomplex und weitere Liegenschaften, die von der Landesanstalt
für Landwirtschaft und Fischerei genutzt und vom Betrieb
für Bau und Liegenschaften des Landes (BBL) verwaltet
werden. Es wurde daher vom BBL für alle diese Gebäude
ein Wärmeliefer-Contracting auf der Basis von biogenen
Brennstoffen europaweit ausgeschrieben. Die Landgesellschaft hat sich an dieser Ausschreibung mit einem Angebot
für eine Wärmeversorgung auf der Basis von Stroh beteiligt
und erhielt den Zuschlag. Abgesehen von dem für Mecklenburg-Vorpommern bisher eher seltenen, aber beispielsweise in Dänemark tausendfach bewährten Heizungskonzept
sind auch die Planung, Errichtung und der künftige Betrieb
der Anlage auf eigene Rechnung für die Landgesellschaft
neue Geschäftsfelder. Eine entsprechende Erweiterung der
Satzung unseres Unternehmens war daher erforderlich, die
uns nunmehr die direkte – auch wirtschaftliche – Beteiligung an Projekten erneuerbarer Energien ermöglicht. Ziel
ist es, damit ein in eigener Verantwortung betriebenes und
vor allem ökonomisch sinnvolles Pilotprojekt als Alternative
zu anderen biogenen Wärmequellen zu schaffen, das Land-
©©LGMV
Die Landgesellschaft Mecklenburg-Vorpommern mbH beschäftigt sich im Rahmen ihres breit gefächerten Aufgabenspektrums schon seit über einem Jahrzehnt auch mit dem
Thema der erneuerbaren Energien. Seitdem sind wir unter
anderem erfolgreich bei der Planung und Umsetzung von
Energiegewinnungsanlagen aus Biomasse – insbesondere
einer Vielzahl von Biogasanlagen – und in letzter Zeit auch
bei der Konzeptionierung von Nahwärmenetzen für Kommunen im ländlichen Raum aktiv. Auch mit der von der Landgesellschaft getragenen und vom Bundesministerium für
Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV)
zwischen 2009 und 2012 über die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) geförderten Beratungsgruppe Bioenergie Mecklenburg-Vorpommern reagierte die
Landgesellschaft auf das wachsende wirtschaftliche und
klimapolitische Interesse an der Nutzung alternativer Energiequellen. Durch diese Zusammenarbeit, die zuvor schon
durch die ebenfalls über die FNR geförderte Beratungsgruppe Biokraftstoffe und nicht zuletzt auch durch schon in den
neunziger Jahren erbrachte Architektenleistungen unseres
Unternehmens zur Sanierung des Schlosses Gülzow als Sitz
der FNR begründet wurde, ergab sich ein enger Kontakt zu
dieser Einrichtung. So war es naheliegend, dass, als es darum ging, deren Wärmeversorgung von fossilen Brennstoffen auf erneuerbare Energien umzustellen, auch die Landgesellschaft einbezogen wurde.
wirtschaftsbetrieben, gewerblichen Nutzern oder Kommunen zur Anwendung empfohlen werden kann. Deshalb freuen wir uns sehr, dass auch die Gemeinde Gülzow Interesse
an dieser Wärmeversorgung gezeigt hat und nun mit einer
ganzen Reihe von öffentlichen Gebäuden an unser Nahwärmenetz angeschlossen ist.
Wir bedanken uns bei unserem Vertragspartner, dem Betrieb für Bau und Liegenschaften sowie bei der Fachagentur
Nachwachsende Rohstoffe, der Landesforschungsanstalt
und der Gemeinde Gülzow als Wärmeabnehmer für die
Unterstützung bei der Umsetzung unseres Projektes und
das uns entgegengebrachte Vertrauen.
Dr. Thomas Pitschmann,
Geschäftsführer Landgesellschaft
Mecklenburg-Vorpommern mbH
3
GruSSwort
Die Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen und erneuerbaren Energien – und damit einhergehend die Schonung
unserer Umwelt – ist heute mehr denn je ein Gebot vernünftigen Handelns. Nur so können wir künftigen Generationen
eine lebenswerte Welt hinterlassen. Die Substitution von
konventionellen Rohstoffen spielt gerade vor dem Hintergrund der CO2-Minderungsziele eine zentrale Rolle.
Biomasse ist gespeicherte Sonnenenergie, die im Gegensatz zu anderen erneuerbaren Energien einen entscheidenden Vorteil hat – sie ist transportier- und lagerbar und lässt
sich in fast alle Endenergieträger weitgehend problemlos
umwandeln.
Als sich für den Standort Gülzow die Frage einer neuen zukunftsträchtigen Wärmeversorgung stellte, haben sich die
Nutzer am Standort, insbesondere die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe, für die Idee einer Strohheizungsanlage eingesetzt. Das passte in die Strategie der Landesregierung Mecklenburg-Vorpommern. Denn dem Schutz des
Klimas kommt eine ständig wachsende Bedeutung zu. Um
die Auswirkungen des Klimawandels zu begrenzen, ist die
Reduktion von Treibhausgasemissionen unerlässlich. Die
CO2-Einsparung durch die Strohheizungsanlage in Gülzow
beträgt über 500 Tonnen pro Jahr.
4
Der Ausbau der Erneuerbaren Energien, Preiswürdigkeit
und Versorgungssicherheit sowie die Verbesserung der
Energieeffizienz bilden die energiepolitischen Schwerpunkte der Landesregierung. Als ein maßgebliches und erfolgreiches Instrument des Landes im Klimaschutz dient die
Klimaschutz-Förderrichtlinie. Zur Unterstützung von innovativen Maßnahmen zur Treibhausgasreduzierung werden
auf Basis der Richtlinie insgesamt 32 Mio. Euro in der EUFörderperiode 2007 bis 2013 aus dem Fonds für Regionale
Entwicklung (EFRE) bereitgestellt. Bisher wurden mit über
200 Projekten Gesamtinvestitionen in Höhe von 76 Mio.
Euro ausgelöst. Der Schwerpunkt der Förderung liegt weiterhin bei Energieeffizienzmaßnahmen und der regionalen
Biomassenutzung mit lokalen Wärmenetzen. Das Förderspektrum ist sehr vielfältig. Es reicht von der Nutzung regenerativer Energien, Speichertechnologien, Maßnahmen zur
Steigerung der Energieeffizienz bis hin zur Errichtung von
dezentralen Wärmeversorgungsanlagen. Insgesamt konnten für die Strohheizungsanlage inklusive Nahwärmenetz
ca. 300.000 Euro aus dem EFRE bewilligt werden.
Die Landgesellschaft Mecklenburg-Vorpommern mbH hat
2012 das erste Nahwärme-Contracting-Konzept auf Basis
einer Strohheizkesselanlage entwickelt und das Vorhaben
geplant, begleitet und umgesetzt. In 2011 wurde, finanziert durch den Bund und das Land Mecklenburg-Vorpommern, am Standort in Gülzow ein neues Dienstgebäude für
die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe errichtet, das
als Demonstrationsobjekt Möglichkeiten des Bauens mit
nachwachsenden Rohstoffen und ein innovatives Energiekonzept veranschaulicht. Gleichzeitig befindet sich hier die
Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft und Fischerei
des Landes Mecklenburg-Vorpommern. Sie befasst sich u. a.
auch mit Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Biomasseerzeugung.
©©C. Groß
©©F. Berger
Mit der Errichtung der Strohheizungsanlage zur Versorgung
dieser Einrichtungen schließt sich hier also ein Kreis von
nachhaltigem Denken, Planen, Arbeiten und Leben. Für uns
als Minister für Landwirtschaft, Umwelt und Energie haben
Projekte, die eine höhere Wertschöpfung ermöglichen,
gleichzeitig positive Klimaeffekte erzielen und die sinnvolle
Nutzung von erneuerbaren Energien aufzeigen, eine besondere Bedeutung. In diesem Fall wurde mit einem Landwirtschaftsbetrieb aus der Region ein Vertrag über die Lieferung
des neuen Brennstoffes, nämlich Stroh, abgeschlossen. Dadurch erschließen sich zusätzliche Einkommensmöglichkeiten für den Landwirt.
Gleichzeitig wird durch die Substitution von Öl durch Stroh
der CO2-Ausstoß drastisch gesenkt. Welche Werte genau erzielt werden können, werden die Betriebsergebnisse zeigen.
Dr. Till Backhaus,
Minister für Landwirtschaft, Umwelt und
Verbraucherschutz Mecklenburg-Vorpommern
Volker Schlotmann,
Minister für Energie, Infrastruktur und
Landesentwicklung Mecklenburg-Vorpommern
Ein weiterer positiver Aspekt ist, dass es bei dieser Art von
Biomassenutzung keine Verschärfung der Flächenkonkurrenzen gibt.
Wir wünschen beim Lesen der Broschüre viele interessante
Informationen und gewecktes Interesse an dieser Art der
Wärmeerzeugung.
5
©©FNR/W. Stelter
©©FNR/W. Stelter
©© Fotolia
INHALT
1
Energiewende und Wärme aus Biomasse 2
Stroh als Rohstoff und Festbrennstoff
Eignung von Stroh als Brennstoff | Strohernte und Logistik vom Acker zum Kessel
10
3
Struktur und Ausgangslage in Gülzow und der Region Güstrow
Landwirtschaftliche Struktur in und um Gülzow | Nutzungsmöglichkeit von Getreidestroh
zur Energiegewinnung in der Region Güstrow
12
4
Ausgangslage, Motivation und Umsetzung
Ausgangslage im Dorf Gülzow | Motivation pro Bioenergie | Umsetzung der Biowärmeversorgung 14
5
Strohheizungsanlage Gülzow
Heizkesselanlage | Strohfeuerungsanlage | Emissionsminderungsmaßnahmen | Strohbrennstoffzuführung/Ballenauflöser | Aschenaustragung und -verwertung | Installation der Anlage | Technische Daten
15
6Nahwärmenetz
Projektbeschreibung Nahwärme | Redundanzsystem und Pufferspeicher | Wärmeabnehmer und Erweiterungsmöglichkeiten | Technische Daten KMR-Rohr Fabrikat isoplus 6
8
20
©©FNR/Dr. H. Hansen
©©FNR/W. Stelter
©©FNR/Dr. H. Hansen
7
Bauablauf in Bildern
23
8
Betrachtung zu den Kosten der Strohheizungsanlage Einfluss der Baukosten | Betriebskosten der Anlage |
Wirtschaftlichkeit – Vergleich Stroh zu fossilen Brennstoffen
27
9
Wissenschaftliche Begleitung und behördliche Kontrollen Demonstration und wissenschaftliche Begleitung | Regelmäßige Überwachung
29
10Umweltrelevanz
Minderung von Treibhausgas-Emissionen | Staubemissionen |
Umweltrisiken aus der Brennstofflagerung
29
11
Weitere Beispiele von Strohheizanlagen
30
12
Weiterführende Informationen
32
7
1Energiewende und Wärme aus Biomasse
Deutschland verfolgt ehrgeizige Ziele beim Klimaschutz
(Treibhausgas-Emissionsminderung), bei der Energieeinsparung und Umstellung auf Erneuerbare Energien. Zahlreiche Gesetze und Verordnungen sowie Fördermaßnahmen
untersetzen und lenken die sogenannte Energiewende.
Auch wenn in der Medienberichterstattung und in politischen Erklärungen oft Strompreise, Windkraft und Photovoltaik im Fokus stehen, so sind es doch Wärme und Biomasse, die größere Aufmerksamkeit verdienen. Es sind über
54 % des Energieverbrauchs Deutschlands (Jahr 2011), die
auf den Bedarf an Raumwärme und Warmwasser sowie Prozesswärme entfallen, in Bezug auf Haushalte sind es sogar
mehr als 70 % des Energieverbrauchs, der zu Lasten von
Raumwärme und Warmwasser geht.
Landwirtschaftliche Koppelprodukte, insbesondere Getreidestroh, werden bisher kaum zur Energiegewinnung eingesetzt. Ein Teil des Strohaufkommens verbleibt zur Humusreproduktion auf dem Feld. Für das darüber hinausgehend
verfügbare Stroh bestehen – einmal abgesehen von einigen
lokal begrenzten Nachfrageschwerpunkten z. B. in Regionen
mit ausgeprägtem Gemüseanbau oder konzentrierter Pferdehaltung – keine besonderen Nutzungskonkurrenzen. Die
energetische Nutzung von Stroh kann der Landwirtschaft –
durch Strohvermarktung oder Vermarktung von Wärme aus
Stroh – zusätzliche Einkommensmöglichkeiten bieten, die
Rentabilität des Getreideanbaus verbessern und neue Wertschöpfungsketten im ländlichen Raum schaffen.
©©FNR/Dr. H. Hansen
Erneuerbare Energien haben einen Anteil von rund 10 % an
der Wärmebereitstellung. Bei den regenerativen Energieträgern für die Wärmebereitstellung dominiert die Biomasse
mit einem Anteil von 91 %. Die Nutzung von Biomasse ist
damit ein wichtiger und notwendiger Beitrag zur Einsparung
von fossilen Energieträgern und zur Minderung der Treibhausgas-Emissionen.
Derzeit ist Energieholz mit Herkunft aus Wald, Gebrauchtholzaufkommen und Landschaftspflege etc. der bedeutendste
Bioenergieträger. Künftig zu erschließende Biomassepotenziale liegen vorwiegend im speziellen Energiepflanzenanbau auf Ackerflächen, große und bisher kaum erschlossene
Potenziale schlummern aber auch in Koppelprodukten und
Reststoffen der landwirtschaftlichen Erzeugung. Ein Blick auf
die Biomassepotenziale (siehe Abbildung 1) zeigt, dass an
landwirtschaftlichen Koppelprodukten und Reststoffen ein
annähernd so großes Energiepotenzial gegeben ist wie bei
Energieholz aus dem Wald.
Stroh als Koppelprodukt der Getreidekornerzeugung ist auch zur Wärmeerzeugung nutzbar.
8
Interessante Perspektiven bieten sich hier für Landwirtschaftsbetriebe mit hohem Wärmebedarf, z. B. in der
Schweine- und Geflügelhaltung, die wirtschaftliche Vorteile
in der Umstellung einer bisher auf Öl oder Gas basierenden
Wärmversorgung generieren können. Auch für Landwirtschaftsbetriebe oder Kommunen/Unternehmen, die eine
auf Stroh basierende Nahwärmeversorgung für Wohngebiete und Gewerbebetriebe aufbauen wollen, öffnen sich
hier aussichtsreiche Geschäftsfelder. Und nicht zuletzt ermöglicht dies die Entwicklung von Bioenergiedörfern und
Bioenergieregionen, die auf regionale Herkunft und Preisstabilität der zu nutzenden Energieträger bauen.
Gemäß dem Nationalen Biomasseaktionsplan und dem
Aktionsplan Erneuerbare Energien der Bundesregierung
sollen durch Forschung und Entwicklung sowie Demonstration die Potenziale von Nebenprodukten und Reststoffen
der agrarischen Erzeugung, wie z. B. Stroh, verstärkt nutzbar
gemacht werden. Mit der Errichtung der Strohheizungsanlage Gülzow und der geplanten Begleitforschung zu pflanzenbaulichen, technischen und ökonomischen Fragen der
energetischen Strohnutzung zur Wärmelieferung leisten die
Landgesellschaft Mecklenburg-Vorpommern (LGMV), die
Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft und Fischerei
(LFA) und die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR)
einen Beitrag zur Umsetzung und zur Verwirklichung der
Ziele der Energiewende.
Einheimische Bioenergie: Was kann sie leisten?
Quelle: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)
Zahlen gerundet
Abbildung 1: Einheimische Bioenergie
9
2 Stroh als Rohstoff und Festbrennstoff
Eignung von Stroh als Brennstoff
Grundsätzlich kommen alle Arten von Stroh und Halmgut
für eine energetische Nutzung in Frage, also neben Getreidestroh z. B. auch das Stroh von Raps, Sonnenblumen und
Körnermais und das Halmgut von speziell für die Energiegewinnung angebauten Gräsern und Miscanthus. In den
ackerbaulichen Fruchtfolgen in Mecklenburg-Vorpommern
dominieren Getreide, vorrangig Weizen, und Raps. Getreidestroh ist für die Energiegewinnung in Feuerungsanlagen
dem Rapsstroh vorzuziehen, da es technologisch einfacher
zu bergen ist und in der Regel trockener eingebracht werden kann. Aus der Sicht der Humusreproduktion können
Raps- und Getreidestroh als etwa gleichwertig eingeschätzt
werden. Somit ist es durchaus üblich, das Rapsstroh auf
dem Feld zu belassen und Getreidestroh im möglichen Rahmen dem Kreislauf zu entnehmen.
Ein gewisser Nachteil von Stroh im Vergleich zu anderen
Festbrennstoffen besteht darin, dass der Ballen aufgrund
geringerer Energiedichte einen höheren Bedarf an Transport- und Lagerraum benötigt. Die Transportwürdigkeit ist
daher begrenzt, aber so gibt es auch kaum einen überregionalen Wettbewerb um Stroh. Um die Lagerfähigkeit des
Strohs sowie auch die Betriebssicherheit der Heizungsanlage zu gewährleisten, muss der Wassergehalt im Stroh
berücksichtigt werden, er sollte 15 % nicht übersteigen. Je
reifer und trockener das Stroh ist, desto günstiger sind die
Brennstoffeigenschaften. Getreidebestände für die energetische Strohnutzung sollten daher nicht zu früh gedroschen
werden. Oft bedarf es einiger Tage Feldliegezeit, damit das
Stroh in den Schwaden ausreichend trocknet. Durch mehrere Tage Feldliegezeit und die Einwirkung von Tau und ggf.
Regen wird zudem der Gehalt an Chlor und Alkalimetallen
(u. a. Kalium) im Stroh deutlich reduziert, was aus verbrennungstechnischer Sicht vorteilhaft ist und Nährstoffe auf
dem Feld belässt.
Strohballen sind bei einem Wassergehalt von etwa 15 % gut
lagerfähig, wenn sie unter Dach bzw. unter Plane gelagert
werden. Eine Lagerung von Stroh zum Heizen ohne Abdeckung im Freien scheidet wegen des Feuchtigkeitseintrages
aus. Mit steigendem Wassergehalt sinkt der Heizwert und
im Stroh kann es zu Fäulnis und zu Pilzsporenbelastungen
für die damit arbeitenden Personen kommen. Hinzu kommt,
dass zu feuchtes Stroh im Kessel zu technischen Problemen
(bei Bildung von Schlacke) und erhöhten Emissionen führen
kann.
Getreidestroh enthält etwa 5 % Asche, die im Verbrennungsprozess in Form von Rostasche und Filterasche anfällt. Während die Asche der letzten filternden Einheit (hier Gewebefilter) zu entsorgen ist, stehen für die Rostasche und die Asche
aus dem Zyklonabscheider Wege zur Nutzung als Düngemittel bzw. für die Düngemittelherstellung offen. Da diese
Asche aus nahezu allen, ursprünglich im Stroh enthaltenen
Mineralien besteht, ist einerseits der Nährstoffentzug durch
die Strohbergung zu beachten, andererseits kann durch die
Ascherückführung auf die Ackerflächen dieser Nährstoffverlust wieder ausgeglichen werden. Die Aschenutzung ist
darum ein wichtiger Bestandteil des betrieblichen Nährstoffkreislaufes sowie auch der Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen
einer Strohheizung.
Tabelle 1: typische Eigenschaften von
Getreidestroh
Eigenschaft
Wert
Maße*
1,2 x 1,3 x 2,5 m
Gewicht*
505 kg
Dichte*
ca. 130 kg/m3
Heizwert Hi
14,3 MJ/kg
(bei 15 %
3,96 kWh/kg
Wassergehalt) ca. 513 kWh/m3
Quelle
Landwirtschaftsbetrieb
Zehna
FNR: Basisdaten
Bioenergie
Deutschland, 2013
Auch über agrotechnische Maßnahmen im Bereich der
Düngung kann der Landwirt die Eigenschaften von Stroh als
Brennstoff maßgeblich beeinflussen. So sollte eine Grunddüngung mit chlorhaltigem Kalkdünger nicht im Vorjahr
einer geplanten Brennstoff-Strohnutzung erfolgen.
Heizöläquivalent
ca. 2.000 kWh/Ballen
entspricht
ca. 200 l Heizöl/Ballen
(bei Ballengewicht
505 kg, w = 15 %)
Aschegehalt/
Ascheanfall
6,1 %
TLL (www.tll.de)
Witterungsbedingt sind Getreideernte und Bergung größerer Strohmengen in den kurzen Zeitspannen zwischen
Druschreife und Wiederbestellung oftmals eine Herausforderung für den Landwirtschaftsbetrieb. Eine evtl. längere
Feldliegezeit kann zusätzliche Kosten (z. B. für das Wenden
der Schwaden) verursachen, gegebenenfalls sind bei zeitlich nicht optimaler Aussaat der Folgefrucht auch Ertragsminderungen zu berücksichtigen.
Inhaltsstoffe/
Nährstoffe
C
N
P
K
Mg
47,8 % i. TM
0,55 % i. TM
0,52 % i. TM
1,07 % i. TM
0,10 % i. TM
LFA, EVA-Projekt
Mecklenburg-Vorpommern
(www.eva-verbund.de)
10
* für einen Strohballen (Quaderballen)
Stroh
(Quaderballen)
Hackschnitzel
(Kiefer)
130
203
10 bis 20
15 bis 50
Heizwert Hi in kWh/kg
(bei w = 15 %)
3,96
4,33
Heizwert Hi in kWh/m3 bei
typischem Wassergehalt
(Stroh w = 15 %,
Hackschnitzel w = 30 %)
513
745
4 bis 8
1 bis 1,5
Dichte in kg/m3
Spanne Wassergehalt in %
Aschegehalt in %
©©FNR/Dr. H. Hansen
Tabelle 2: Vergleich der Eigenschaften von
Getreidestroh und Holzhackschnitzel
Strohernte und Logistik vom Acker zum
Kessel
Ballen/Brennstoffvorräte für die Strohheizung
Das Stroh für die Gülzower Biomasseanlage wird von der
Landwirtschaftsgesellschaft e. G. bereit gestellt. Dieser Ackerbaubetrieb bewirtschaftet rund 2.200 ha landwirtschaftliche
Nutzfläche. Auf 2.080 ha Ackerfläche werden Raps, Weizen,
Roggen, Hafer, Zuckerrüben und Mais angebaut. Raps und
Getreide werden an den Handel vermarktet, Stroh u. a. auch
an Pferdezüchter. Im Rahmen eines Bewirtschaftungsvertrages wird Silomais für die örtliche Zehnaer Biogasanlage
erzeugt, Gärreste werden äquivalent auf die Ackerflächen
zurückgeführt.
Das Getreidestroh wird vom Mähdrescher bei der Getreideernte im Schwad abgelegt. Nachfolgend wird das Stroh
im folgenden Arbeitsschritt – ggf. nach einer mehrtägigen
Feldliegezeit zum Trocknen des Strohs – von einer traktorgezogenen Strohpresse kompaktiert. Abgestimmt auf
den Ballenauflöser der Strohfeuerungsanlage werden die
Strohballen mit einer Hochdruckpresse mit Schneidvorrichtung und einem Pressenkanal von 1,20 x 1,30 m zu
Quaderballen von ca. 2,20 bis 2,50 m Länge gepresst. Das
Ballengewicht beträgt damit ca. 500 kg. Die Ballen werden
im Landwirtschaftsbetrieb unter Dach zwischengelagert.
Bedarfsgerecht wird das Stroh – außerhalb der landwirtschaftlichen Arbeitsspitzenzeiten – an die Kunden und so
auch zur Gülzower Strohheizungsanlage transportiert. Die
Transportentfernung beträgt rund 15 km.
Betriebsspiegel Zehnaer
Landwirtschaftsgesellschaft e. G.
Landwirtschaftliche Nutzfläche:
Ackerfläche:
Grünland, Stilllegung,
Nichtbewirtschaftung:
Anbau zur Ernte 2013
• Winterraps:
• Winterroggen:
• Winterweizen:
• Zuckerrüben:
• Hafer:
• Silomais:
2.206 ha
2.080 ha
In der Strohlagerhalle in Gülzow können bis zu 400 Ballen
gelagert werden. Vor Ort steht ein Teleskoplader zur Verfügung, mit dem die Ballen im Lager eingestapelt und auf das
Zufuhr-Förderband des Ballenauflösers aufgelegt werden.
126 ha
918 ha
113 ha
772 ha
54 ha
45 ha
178 ha
Anmerkung: Der Winterrapsanteil variiert markt- und
fruchtfolgebedingt von Jahr zu Jahr.
Das Förderband fördert die manuell vom Bindegarn befreiten Ballen dem Ballenauflöser zu. Die Messerwalzen des
Ballenauflösers lockern das bereits in der Ballenpresse auf
ca. 20 cm Länge geschnittene Stroh und geben es in den
Förderkanal. Pneumatisch wird das Kurzstroh dann bedarfsabhängig in einen Zyklon am Strohheizkessel befördert.
Während die Abluft der pneumatischen Strohförderung aus
dem Zyklon über einen Gewebefilter ins Freie geführt wird,
gelangt das Stroh über eine Zellenradschleuse als mechanische Rückbrandsicherung auf eine Stokerschnecke, die das
Stroh dem Brennraum des Kessels zuführt.
11
3 Struktur und Ausgangslage in Gülzow
und der Region Güstrow
Landwirtschaftliche Struktur in und um
Gülzow
Als Flächenkulisse für die Betrachtung der landwirtschaftlichen Struktur in und um Gülzow wird – der Datenverfügbarkeit wegen – der frühere Landkreis Güstrow in den bis
2012 bestehenden Grenzen gewählt. Gülzow als ein Ortsteil
der Gemeinde Gülzow-Prüzen ist darin relativ zentral gelegen. In der entsprechenden Region Güstrow des heutigen
Landkreises Rostock gibt es 470 Landwirtschaftsbetriebe,
die rund 107.000 ha Ackerfläche und 27.000 ha Grünland
bewirtschaften.
Die Böden in der Region sind wie die meisten in Nordostdeutschland durch die letzte Eiszeit gebildet und geprägt
worden. Grundmoränen, Endmoränen und auch größere
Sanderflächen dominieren. Nacheiszeitliche Veränderungen
haben ebenfalls die Bodenentwicklung beeinflusst, so zum
Beispiel Erosion und Bodenauftrag sowie auch anthropogen
bedingte Veränderungen. Das bedeutet aber auch, dass die
Bodenverhältnisse sehr heterogen sind und demzufolge bei
einer standortgerechten Bewirtschaftung diesen Umständen Rechnung getragen werden muss. Die durchschnittliche
Ackerzahl liegt bei 39 im Landesdurchschnitt. In den Regio-
nen und Betrieben schwankt die Ackerzahl aufgrund der heterogenen Bodenverhältnisse allerdings erheblich. Zudem
beeinflussen regional unterschiedliche Niederschlagssummen und -verteilung die Anbau- und Fruchtfolgeentscheidungen der Landwirte. Der mittlere langjährige Niederschlag
beträgt in Gülzow 559 mm/Jahr.
Der Ackerbau in der Region Güstrow ist geprägt durch einen
Anteil von über 50 % Wintergetreide und gut 20 % Winterraps auf der Ackerfläche (siehe Abbildung 2) und liegt damit
im Getreideanteil über dem Landesdurchschnitt.
Das Fruchtartenverhältnis ist zwar standortspezifisch, wird
aber sehr stark durch die agrarökonomischen Verhältnisse
bestimmt. Darum nehmen auch Winterweizen und Winterraps
eine so herausragende Stellung innerhalb der Fruchtfolgen
ein. Durch die Nähe zum Rostocker Seehafen und Optionen
für Weltmarktexporte wird der Anbau von Weizen und Raps
ebenfalls gestützt. Der Maisanteil im Anbauspektrum ist in den
vergangenen Jahren etwa verdoppelt worden, liegt mit unter
20 % aber im pflanzenbaulich und phytosanitär günstigen Bereich. Dennoch kann punktuell um Tierproduktions- und Biogasanlagen eine überhöhte Maiskonzentration und eine geringe Artenvielfalt in der Fruchtfolge festgestellt werden.
Fruchtartenanteil auf dem Ackerland
Region Güstrow
Kartoffeln 0,5 %
Land Mecklenburg-Vorpommern
6,2 % Andere
Leguminosen 0,7 %
Kartoffeln 1,3 %
9,1 % Andere
Leguminosen 0,8 %
Silomais 14,8 %
Silomais 12,4 %
Stilllegung 1,4 %
Zuckerrüben 1,6 %
Stilllegung 2,3 %
Zuckerrüben 2,2 %
Winterraps 23,5 %
Winterraps 23,3 %
51,2 % Wintergetreide
48,6 % Wintergetreide
Quelle: stat. Landesamt (2010)
Abbildung 2: Fruchtartenanteil auf dem Ackerland der Region Güstrow (links) und im Land Mecklenburg-Vorpommern (rechts)
12
© FNR 2013
Nutzungsmöglichkeit von Getreidestroh zur
Energiegewinnung in der Region Güstrow
©©FNR/Dr. H. Hansen
Eine wichtige Rolle im Humuskreislauf von Ackerböden
spielt das Getreidestroh. Es ist eine der wichtigsten Humusquellen. Darum muss – ebenso wie der verstärkte Maisanbau zur Biogasproduktion – auch die Entnahme von Getreidestroh zur energetischen Nutzung unter dem Aspekt eines
ausgeglichenen Humushaushaltes betrachtet werden. Das
nutzbare Potenzial an Getreidestroh steht in einem engen
Zusammenhang zum Fruchtartenverhältnis, zur Tierhaltung
und zur Biogasproduktion und ist demzufolge betrieblich
wie auch regional spezifisch zu bewerten.
Weizenflächen in der Gemarkung Gülzow
Für die Region Güstrow kann unter Beachtung des Humuserhalts eine mögliche Erntemenge von knapp 32.000 t
(etwa 64.000 Quaderballen mit einem Volumen von rund
200.000 m3) veranschlagt werden. Das entspricht einer Erntefläche von 8.000 ha Getreide bzw. 14 % der Getreideanbaufläche der Region Güstrow. Das hiermit zu erschließende
Energiepotenzial ist erheblich. 2,5 kg Getreidestroh können
energetisch 1 l Heizöl ersetzen. 32.000 t Stroh entsprechen
bei einem mittleren Heizwert des Strohs von 14,3 MJ/kg bei
einem Wassergehalt von 15 % dem theoretischen Energieertrag von 457.600 GJ, das sind 126.944 MWh. Dies entspricht ca. 12 Mio. l Heizöl bzw. dem Wärmebedarf von etwa
10.000 Haushalten! Die Substitution von Heizöl durch Stroh
und andere regional erzeugte Bioenergieträger hat also
nicht nur Klimaschutzeffekte, sondern erhöht auch die Wertschöpfung im ländlichen Raum.
Die Erträge in der Region sind aufgrund der heterogenen Bodenverhältnisse sehr unterschiedlich. Die mittleren Erträge
lagen 2010 bei Getreide in der Region Güstrow bei 67,7 dt/
ha, im Landesdurchschnitt bei 67,1 dt/ha. Die Rapserträge
weichen in der Region Güstrow mit 37,9 dt/ha etwas stärker
vom Landesdurchschnitt (40,2 dt/ha) ab. Der Umfang der
Tierhaltung wurde in den vergangenen 20 Jahren deutlich
reduziert. Im Mittel des Landes werden pro Hektar landwirtschaftlicher Nutzfläche 0,4 Großvieheinheiten gehalten, in
der Region Güstrow sind es 0,45. Der geringe Tierbesatz hat
auch einen wesentlichen Einfluss auf die Nutzung des Grünlandes und der Ackerflächen.
Die Bereitstellung von Futter von der betriebseigenen Fläche
für die Tiere wie auch von Kosubstraten für die Nutzung in
Biogasanlagen ist ein wichtiges Anliegen der Pflanzenproduktion. Die Nutzung von Ganzpflanzen, vornehmlich Mais
zur Biogasproduktion, führt zu einer starken Biomasseabfuhr von den Ackerflächen, teilweise wird diese Abfuhr aber
durch die Rückführung der Gärreste kompensiert. Welche
Auswirkungen der Ausbau der Biogasproduktion und der
Strohnutzung auf den Humushaushalt der Böden hat, kann
zumeist nur anhand von Modellen kalkuliert werden. Eine
Messung der tatsächlichen Veränderung des Humusgehaltes erfordert längere Zeiträume.
13
4Ausgangslage, Motivation und Umsetzung
Ausgangslage im Dorf Gülzow
Vor der politischen Wende zu Zeiten des Instituts für Pflanzenzüchtung Gülzow-Güstrow der Akademie der Landwirtschaftswissenschaften der DDR bestand in Gülzow schon
einmal ein zentrales Heizwerk mit Nahwärmenetz. Das
Heizwerk wurde mit Braunkohle befeuert, die Wärme über
ein weitgehend oberirdisch verlegtes Wärmenetz verteilt.
Im Zuge der Umstrukturierung und Gründung der Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft und Fischerei Mecklenburg-Vorpommern (LFA) und der Modernisierung der
Energieversorgung Anfang der neunziger Jahre wurde die
Wärmeversorgung im Contracting vergeben. Das Kohleheizwerk wurde daraufhin stillgelegt, die Reste des oberirdischen
Nahwärmenetzes im Laufe der neunziger Jahre zurückgebaut. Vom Contracting-Unternehmen wurden zwei Container
mit 600-kW-Ölheizkesseln eingerichtet. Der Ölheizkessel
am Hofplatz übernahm die Wärmeversorgung der Labore,
Werkstätten und Verwaltungsgebäude der LFA sowie der Behördenkantine und des Gutshauses, das im Dezember 1994
von der FNR als Dienstsitz bezogen wurde. Der Ölheizkessel
am Krebssee auf der anderen Seite des Dorfes übernahm die
Wärmeversorgung der dort liegenden Gewächshäuser und
Versuchseinrichtungen der LFA. Auch die zwischenzeitlich
errichten Gebäude des Landesamtes für Landwirtschaft, Lebensmittelsicherheit und Fischerei (LALLF) wurden bis zum
Ende der Heizsaison 2012/13 von diesem Kessel geheizt.
Motivation pro Bioenergie
Die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V., die sich entsprechend ihren satzungsgemäßen Aufgaben – unter anderem – der Förderung und Entwicklung einer nachhaltigen und
effizienten Bioenergienutzung verschrieben hat, regte zeitig
vor dem Auslaufen des langfristigen Contracting-Wärmeliefervertrages bei dem für die Energieversorgung der öffentlichen Liegenschaften zuständigen Betrieb für Bau- und Liegenschaften Mecklenburg-Vorpommern (BBL) an, die Möglichkeiten für eine Energieträgerumstellung auf Biomasse zu
prüfen. Auch Mitarbeiter der LFA und des BBL setzten sich
engagiert für eine Energieträgerumstellung nach dem Motto
„weg vom Öl“ ein. Verschiedene Optionen der Nutzung von
Biomasse und anderen erneuerbaren Energieträgern wurden also im Vergleich zu Lösungen auf Basis fossiler Energieträger gerechnet, bewertet und in zahlreichen Arbeitsgesprächen diskutiert. Die Berechnungen zu den über die
gesamte Nutzungsdauer der Heizungsanlage zu erwartenden
Wärmegestehungskosten für diverse mögliche Varianten mit
verschiedenen fossilen sowie regenerativen Energieträgern
ergaben eine Vorzüglichkeit für Wärmeversorgungslösungen
auf Basis regional verfügbarer Biomasse wie Holzhackschnit-
14
zel und Stroh. Diese Varianten lassen sowohl wirtschaftlich –
hinsichtlich der spezifischen Wärmegestehungskosten – als
auch im Hinblick auf die Treibhausgasminderung deutliche
Vorteile erwarten. Als Unterschied und Herausforderung stellen sich dabei allerdings deutlich höhere anfängliche Investitionskosten und die Absicherung einer täglichen – kurzzeitigen – Betreuung und Wartung der Anlagen.
Im Ergebnis einer Abwägung zwischen dem eigenwirtschaftlichem Bau und Betrieb einer Biomasseanlage durch den
BBL und der öffentlichen Ausschreibung einer Dienstleistung
Wärmeversorgung der Liegenschaften mittels Biomasseanlage fiel die Entscheidung schließlich für die letztere Variante.
Umsetzung der Biowärmeversorgung
Am 1. September 2011 wurde ein „Vertrag zur Wärmeversorgung für die Landesforschungsanstalt M-V und der
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. in Gülzow einschließlich der Umsetzung erforderlicher baulicher Maßnahmen sowie deren Planung und Betrieb über einen Zeitraum
von 16 bis 21 Jahren unter Verwendung von naturbelassener Biomasse entsprechend der Biomasseverordnung“ im
Amtsblatt der Europäischen Union europaweit ausgeschrieben. In der Auftragsbeschreibung wurde u. a. die Nutzung
von Stroh und Halmgut (Brennstoffe gemäß § 3 (1) Nr. 8 der
1. Bundes-Immissionsschutz-Verordnung) für die Wärmeversorgung zur Voraussetzung erklärt. Im Ergebnis der Auswertung der bei dem BBL eingereichten Angebote wurde am
6. März 2012 der Auftrag zugunsten der Landgesellschaft
Mecklenburg-Vorpommern mbH (LGMV) vergeben, die die
Wärmeversorgung mittels Strohheizung und Wärmeverteilung über ein Nahwärmenetz zu wirtschaftlich vorzüglichen
Konditionen angeboten hat.
Die LGMV konnte im Angebot ihre Planungserfahrungen für
Strohheizungen aus dem Bereich der Sauen- und Geflügelställe sowie die Marktkenntnisse zu den in der Region verfügbaren landwirtschaftlichen Nebenprodukten und Reststoffen
einbringen. Nach der Zuschlagserteilung und Vertragsverhandlung wurden von der LGMV die bau- und emissionsrechtlichen Genehmigungen für das Vorhaben eingeholt. Die
Strohfeuerungsanlage bedurfte dabei eines einfachen Genehmigungsverfahrens gemäß 4. Bundes-ImmissionsschutzVerordnung (4. BImSchV). Die Rauchgasreinigung hat in der
Weise zu erfolgen, dass die Anforderungen der Technischen
Anleitung Luft (TA Luft) eingehalten werden. Die Einhaltung
der Emissionsanforderungen ist künftig wiederkehrend alle
drei Jahre durch praktische Messungen an der Anlage – ausgeführt von unabhängigen, zertifizierten Prüfinstituten –
nachzuweisen.
5 Strohheizungsanlage Gülzow
Heizkesselanlage
Strohfeuerungsanlage
Am Standort Gülzow-Prüzen wurde eine zentrale Strohheizungsanlage errichtet, welche von der FNR, LALLF und LFA
genutzten Liegenschaften über eine Nahwärmeleitung mit
Heizenergie versorgt. Im hierfür neu errichteten Heizhaus
sind zentral alle Komponenten der Wärmeerzeugung und
des Nahwärmenetzbetriebes untergebracht. Dazu zählen als
Hauptheizkessel ein 1.000-kW-Strohheizkessel von LIN-KA
sowie als Redundanzsystem ein 1.200-kW-Gasheizkessel.
Des Weiteren wurden 30.000-l-Wärmepufferspeicher, die
Mess-, Steuer- und Regeltechnik sowie Pumpen und Wärmeverteiler im Heizhaus installiert. Auch die gesamte Rauchgasreinigungsanlage, bestehend aus Zyklon und Gewebefilter nebst Schornsteinanlage, steht im bzw. am Heizhaus.
LIN-KA Strohfeuerungsanlagen sind komplette und voll funktionale Feuerungsanlagen, die alle für die Verfeuerung von
Stroh erforderlichen Komponenten enthalten. Die Strohfeuerungsanlage basiert auf den praktischen und theoretischen
Erfahrungen bestehender LIN-KA Strohfeuerungsanlagen
der letzten Dekade und spiegelt den aktuellen Stand der
Strohfeuerungstechnik und Rauchgasreinigung wider.
Die Anzahl geeigneter und entsprechend spezialisierter
Strohheizkessellieferanten im geforderten Leistungsbereich
ist begrenzt. Insbesondere die Anforderungen hinsichtlich
der zulässigen Emissionswerte, der kontinuierlichen Betriebsweise und nicht zuletzt des Wirkungsgrades haben
letztlich zur Auswahl einer Anlage des dänischen Kesselherstellers LIN-KA Energy A/S, installiert von der Anlagenbaufirma Hans-Jürgen Helbig GmbH, geführt. Diese Firmen
verfügen über umfangreiche Referenzen in Deutschland und
anderen europäischen Ländern sowie über die entsprechende Erfahrung, die Versorgungsaufgabe vor dem Hintergrund
der geforderten Rahmenbedingungen zu erfüllen.
Im Havariefall und in Spitzenlastzeiten übernimmt vollautomatisch das Redundanzsystem auf der Basis eines Erdgaskessels die Erbringung der erforderlichen Heizleistung. Die
Leistung der Heizkessel ist den Anforderungen der außentemperaturabhängig schwankenden Heizlast der Gebäude
entsprechend modulierbar und auf das Puffervolumen und
den Nahwärmebedarf abgestimmt.
LIN-KA Strohfeuerungsanlagen sind ausgelegt für die Verbrennung von Stroh mit einer Feuchte (u) von bis zu 18,0 %
bzw. einem Wassergehalt (w) von 15,25 %.
Die Feuerungsanlage besteht aus dem bekannten LIN-KA/
Danstoker Kessel mit wassergekühlter Vorschubrostfeuerung, einem Gebläse zur pneumatischen Strohförderung
zum Zyklonabscheider, einer mechanischen Rückbrandsicherung (Zellenradschleuse) sowie Stokerschnecke zur
Strohförderung in den Brennraum und Aschenschnecken zur
Förderung von Rost- und Filteraschen in die Aschecontainer.
Für die Verfeuerung von Stroh ist die Anlage standardmäßig
mit einem energieeffizienten Ballenauflöser und einem Ballenförderer ausgerüstet. Ballenauflöser und Ballenförderer
sind in der Strohlagerhalle platziert. Die Länge des Ballenförderers kann variiert werden, je nach Anspruch, um eine bestimmte Mindestmenge an Quaderballen auflegen zu können. Nach Beladen des Ballenförderers wird das Bindegarn
der Strohballen von Hand entfernt. Ein Förderband führt die
Ballen zum Ballenauflöser. Der Vorschub des Ballenförderers
wird dabei – abhängig vom Brennstoffbedarf des Kessels –
elektronisch gesteuert. Über eine Saugleitung wird das zerkleinerte Stroh zum Zyklonabscheider an der Feuerungsanlage transportiert.
Schematischer Anlagenaufbau
Strohlager
Heizhaus
FNR Gutshaus
Institut
Werkstatt
Nahwärmenetz
Gasanschluss
Kartoffelhalle
LALLF
Gemüseverarbeitung
Gewächshaus
Abbildung 3: Schematischer Anlagenaufbau
15
Von dort wird das Material durch eine Zellenradschleuse
zur Stokereinschubschnecke übergeben und mittels dieser
auf den im Feuerraum installierten wassergekühlten Vorschubrost eingeschoben. Das Material wandert kontrolliert
im Rahmen des dreistufigen Verbrennungsprozesses den
Vorschubrost hinab und fällt am Ende des Rostes auf die
automatische Feuerraumentaschung. Die Asche wird mittels Schnecken in Aschencontainer gefördert. Bedingt durch
die weltweit patentierte, innovative Feuerraumkonstruktion
in Kombination mit einer frequenzumrichtergesteuerten
Primär-, Sekundär- und Tertiärluft der Feuerungsanlage ist
der Wirkungsgrad der Anlage sehr hoch. Ist der O2-Anteil
im Rauchgas zu hoch, fordert die Lambdasondensteuerung
mehr Brennstoff an. Entsprechend weniger Brennstoff wird
angefordert, wenn der O2-Anteil im Rauchgas zu niedrig ist.
Sinkt die Kesseltemperatur unter den voreingestellten Wert,
startet die Anlage selbsttätig den Feuerungsprozess. Die Stokereinschubschnecke startet zuerst die Brennstoffzuführung,
daraufhin nehmen der Ballenauflöser und der Ballenförderer
den Betrieb auf, um die Anlage entsprechend der installierten Leistung mit Brennstoff zu versorgen. Die eingebrachte
Brennstoffmenge wird durch die Lambdasondensteuerung,
die kontinuierlich den O2-Anteil im Rauchgas erfasst, überwacht. Die heißen Gase aus dem Feuerraum werden über
effiziente Röhrenwärmetauscher geleitet und danach in die
Rauchgasreinigungs- und Abgasanlage geführt.
Emissionsminderungsmaßnahmen
dem Kessel nachgeschalteten Zyklonabscheider zur Abscheidung der groben Rußpartikel und einem Gewebefilter
zur Abscheidung der Feinpartikel. Die Geräuschemissionen
sind durch eine optimale Auslegung der Antriebe und Gebläse sowie durch eine großzügig dimensionierte Ausführung
der Abgaswege und Abgasanlage minimal, sodass während
des Betriebes mit keiner erhöhten Schallbelastung der angrenzenden Nachbarbebauung zu rechnen ist.
Strohbrennstoffzuführung/Ballenauflöser
Neben dem Heizhaus auf der anderen Seite eines Wirtschaftsweges steht die neu errichtete Strohlagerhalle. In
der Strohlagerhalle sind Ballenauflöser und ein Ballenförderer von 15 m Länge installiert. Das Annahmeband des
Ballenförderers wird mittels Teleskoplader mit Strohballen
bestückt. Die Strohzufuhr zum Ballenauflöser erfolgt automatisch nach Anforderung durch die Strohfeuerungsanlage.
Der Ballenauflöser lockert das angeförderte Stroh auf und
wirft es in einen Annahmeschacht. Von hier wird das Stroh
mittels einer Absaugrohrleitung zur Kesselanlage gefördert
und dort in einem Zyklonabscheider von der Förderluft abgeschieden. Vom Zyklon gelangt das Stroh über eine dicht
schließende Zellenradschleuse auf die Einschubschnecke.
Die Zellenradschleuse dient dem Druckausgleich und zur
sicherheitstechnischen Entkopplung, sodass ein Rückbrand
sicher verhindert wird. In der nachstehenden schematischen Darstellung ist der Weg des Strohs abgebildet.
©©FNR/Dr. H. Hansen
©©Helbig Bioenergiesysteme
Die hocheffiziente Kesselanlage unterschreitet die geltenden Emissionsvorschriften deutlich. Dies wird gewährleistet
durch eine optimierte Feuerraumgeometrie in Kombination
mit einer ausgeklügelten Rauchgasreinigung für die Strohfeuerungsanlage. Die Rauchgasreinigung besteht aus einem
Ballenförderer und Ballenauflöser einer Strohheizungsanlage
16
LIN-KA/Danstoker Strohheizkessel
Schornstein
Rauchgasfilter
RauchgasZyklonabscheider
Rauchgasgebläse
Strohförderrohr
StrohZyklonabscheider
Ballenauflöser
Zellenradschleuse
Strohheizkessel
Stokerschnecke
Strohförderband
©©LIN-KA/Helbig Bioenergiesysteme
Rauchgasrohr
Schematische Darstellung der Strohheizungsanlage
Aschenaustragung und -verwertung
Installation der Anlage
Die Verbrennungsrückstände wie Rost- und Filteraschen werden automatisch abgeschieden und mittels Austragschnecken und Rohrleitungen in die geschlossenen Aschencontainer gefördert. Bei Erreichen der maximalen Auffangmengen
der Container wird die Rostasche auf geeignetem Wege in
den landwirtschaftlichen Nährstoffkreislauf zurückgeführt.
Die Installation der Anlage wurde komplett vom Lieferanten
des Strohheizkessels, der Hans-Jürgen Helbig GmbH, ausgeführt. Hier eingeschlossen ist neben der Elektroinstallation
und der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik auch die Lieferung und der Einbau von Pufferspeichern, Schornsteinanlage, Redundanzkessel auf Erdgasbasis und des Nahwärmenetzverteilers mit Netzpumpe.
Schematischer Anlagenaufbau
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Quelle: Helbig Bioenergiesysteme
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Abbildung 4: Schema der Anlageninstallation
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17
Technische Daten
Tabelle 3: Technische Daten der Strohheizkesselanlage
LIN-KA® TYPE
200
400
600
800
1000
1500
2000
3000
Allgemeine Kesseldaten
Auslegungsparameter
Nennleistung
kW
Standard Auslegungsdruck
bar (0)
200
400
600
800
1.000
1.500
2.000
4
4
4
4
4
4
4
Standard Auslegungstemperatur
3.000
4
°C
110
110
110
110
110
110
110
110
Wasserseitiger Widerstand
Pa
7.850
7.850
7.850
7.850
7.850
7.850
7.850
7.850
Druckverlust (Vor-/Rücklauf)
bar (0)
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
CE-geprüft
°C
120
120
120
120
120
120
120
120
Max. Vorlauftemperatur
°C
110
110
110
110
110
110
110
110
Abmessungen
Wasservolumen
l
1.600
2.700
3.100
4.100
4.800
5.700
6.900
9.700
Gewicht
kg
2.800
3.800
4.200
4.900
5.050
7.800
8.500
10.000
Länge
mm
2.675
2.925
2.975
3.115
3.215
3.425
3.625
4.005
Breite
mm
1.510
1.760
1.910
2.150
2.250
2.440
2.695
3.000
Höhe
mm
1.730
2.020
2.175
2.440
2.530
2.710
2.975
3.280
Verschiedenes
Rauchgastemperatur
°C
Rauchgasmenge
Nm3/h
400
800
Leistungsabhängig (normalerweise 150–170 °C)
1.150
1.550
1.950
2.900
3.850
5.750
Durchmesser Rauchrohranschluss
mm
153
248
248
348
348
348
348
478
Länge Rauchrohrstutzen
mm
175
175
175
175
175
175
175
175
Anzahl Druckluftventile
Stk.
2
3
4
5
8
10
12
16
minimaler Zugbedarf
Pa
5
5
5
5
5
5
5
5
Vor- und Rücklaufflansch
DN
65
80
80
100
100
125
125
150
Sicherheitsventil
DN
50
50
50
50
50
2 x 40
2 x 50
2 x 50
Revisionstür
DN
500
500
500
500
500
500
500
500
Emissionen
mg/Nm3
Durchmesser Schornsteinanschluss
mm
Schall
dB (A)
Abhängig von örtlichen Emissionsvorgaben, ob ein Filter, Zyklone o. ä. benötigt wird.
150
200
200
250
250
300
350
450
M16
max. 78 (Abstand 1 m)
Brennstoffspezifische Daten
Stroh
Wassergehalt
Klasse
M16
M16
M16
M16
M16
M16
M16
Abmessungen
Klasse
P4
P4
P4
P4
P4
P4
P4
P4
Dichte
Klasse
BD150
BD150
BD150
BD150
BD150
BD150
BD150
BD150
Asche
Klasse
A05
A05
A05
A05
A05
A05
A05
A05
Brennstoffverbrauch3
kg/h
60
115
170
230
285
425
570
850
Min. Rücklauftemperatur
°C
Durchflussmenge
kg/h
540
1.050
1.540
2.010
2.510
3.480
5.160
7.990
Druckverlust
Pa
600
600
600
600
600
700
700
800
Min. Wirkungsgrad3
%
89
89
89
89
89
89
89
89
Hauptsicherung
Amp.
25
35
35
50
63
63
80
100
Eingang bei max. Auslastung
Amp.
18
21
26
39
46
50
62
72
80 °C, durch Bypass geregelt auf Δt < 30 °C
Emissionswerte
Staub
mg/m3
CO
mg/m3
NOx
mg/m3
18
< 501
< 201
< 250 (11 % O2 ) 2
< 500 (11 % O2 )
< 400 (11 % O2)
LIN-KA® TYPE
200
400
600
800
1000
1500
2000
3000
Holz-Pellets
Wassergehalt
Klasse
M10
M10
M10
M10
M10
M10
M10
Abmessungen
Klasse
D08
D08
D08
D08
D08
D08
D08
M10
D08
Beständigkeit
Klasse
DU95.0
DU95.0
DU95.0
DU95.0
DU95.0
DU95.0
DU95.0
DU95.0
Asche
Klasse
A1.5
A1.5
A1.5
A1.5
A1.5
A1.5
A1.5
A1.5
Brennstoffverbrauch3
kg/h
50
95
145
190
240
355
475
710
Min. Rücklauftemperatur
°C
Durchflussmenge
kg/h
510
970
1.480
1.890
2.360
3.620
4.850
7.250
Druckverlust
Pa
580
580
580
580
580
650
700
750
Min. Wirkungsgrad3
%
90
90
90
90
90
90
90
90
Hauptsicherung
Amp.
20
25
25
35
50
50
63
100
Eingang bei max. Auslastung
Amp.
14
16
19
23
38
38
42
72
M40
70 °C, durch Bypass geregelt auf Δt < 30 °C
Holz-Hackschnitzel
Wassergehalt
Klasse
M40
M40
M40
M40
M40
M40
M40
Abmessungen
Klasse
P45
P45
P45
P45
P45
P45
P45
P45
Asche
Klasse
A1.5
A1.5
A1.5
A1.5
A1.5
A1.5
A1.5
A1.5
Brennstoffverbrauch3
kg/h
80
155
230
305
380
570
760
1.140
Min. Rücklauftemperatur
°C
Durchflussmenge
kg/h
560
1.080
1.610
2.060
2.580
3.980
5.310
7.970
Druckverlust
Pa
600
600
600
600
600
700
800
900
Min. Wirkungsgrad3
%
88
88
89
89
89
89
89
89
Hauptsicherung
Amp.
35
35
35
40
63
63
80
125
Eingang bei max. Auslastung
Amp.
22
24
27
31
46
46
65
80
90 °C, durch Bypass geregelt auf Δt < 30 °C
in Kombination mit Schlauchfilteranlage (ohne Filter ~350 mg/m3)
2
Emissionswert gilt nur bei Betrieb mit Nennlast
3
Rauchgastemperatur 160 °C und Konvektionsverlust 1,5 %
1
19
6Nahwärmenetz
Projektbeschreibung Nahwärme
Redundanzsystem und Pufferspeicher
Das Nahwärmenetz ist nach den modernsten Erkenntnissen
auf geringste mögliche Wärme- und Druckverluste ausgelegt
worden. Hierzu wurden leistungsgeregelte Netzumwälzpumpen installiert, die nur die jeweils benötigte Wärmeleistung
im Netz bewegt. Bei der Wahl der Trassenführung wurde auf
kurze Wege und geringe Verlegungskosten geachtet. Als
Rohrmaterial ist unter diesen Gesichtspunkten hochwärmegedämmtes Stahlrohr mit diffusionsdichter und alterungsbeständiger Ummantelung gewählt worden. Das Rohrleitungsnetz verfügt über eine automatische Leckageüberwachung,
das sogenannte „nordische System“, bei dem über eine
Kupferdrahtsensorik die Rohre überwacht werden. Dieses
System wird weltweit von führenden kommunalen Wärmeversorgern eingesetzt.
Der Redundanz- und Spitzenlastkessel wird über einen vom
zuständigen Energieversorger bereitzustellenden Gasanschluss mit Erdgas versorgt. Dieser Kessel läuft nur im Havarie- oder Spitzenlastfall an. Die Ansteuerung hierfür erfolgt
automatisch über die Leittechnik.
©©PEWO Energietechnik GmbH
Nutzerseitig befinden sich in den zu versorgenden Objekten
spezifisch auf den jeweiligen Versorgungsfall bemessene
und ausgestattete Wärmeübergabestationen mit Wärmetauschern. Diese bilden den Netzabschluss und trennen die jeweilige Objektwärmeverteilung vom Nahwärmenetz. Hierin
erfolgt auch die Zählung der verbrauchten Wärmemengen
zur Abrechnung.
Beispiel Wärmeübergabestation Fabrikat PewoCad
20
Die Wärmeerzeuger- und Heizkreise werden über drei insgesamt 30 m3 große Pufferspeicher hydraulisch entkoppelt.
Hieraus wird das Nahwärmenetz über einen Wärmeverteiler
gespeist. Am Wärmeverteiler sind weitere Anschlüsse für
Noteinspeisung von Fremdwärme und weitere optionale
Verbraucheranschlüsse vorhanden.
Wärmeabnehmer und Erweiterungsmöglichkeiten
Die Wärmelieferung erfolgt zunächst an die vertraglich vereinbarten Abnehmer, also an die von LALLF, LFA und FNR
genutzten Gebäude des Landes Mecklenburg-Vorpommern
und an Gebäude der Gemeinde Gülzow, wie u. a. Ärztehaus,
Bauhof, Feuerwehr und Kindergarten. Abhängig von den Betriebserfahrungen hinsichtlich Auslastung und Gleichzeitigkeitsfaktor des Wärmebedarfs kann nach Ablauf einer Heizperiode und Auswertung der Daten entschieden werden,
ob ein Anschluss weiterer Wärmeabnehmer möglich ist. Die
Kapazität des Nahwärmenetzes ist hierfür netzabschnittsabhängig auf insgesamt etwa 2.000 kW ausgelegt worden.
STROHHALLE
- Strohförderband
- Ballenauflöser
HEIZHAUS
- Strohheizkessel: 1.000 kW
- Gasheizkessel: 1.000 kW
Gutshaus FNR
Werkstattgebäude LFA
Bauhof Gemeinde
Neues Institut
Altes Institut
Kindergarten Gemeinde
Ärztehaus Gemeinde
NAHWÄRMENETZ GÜLZOW
Netzlänge: 950 m
Haupt- und Anschlußleitungen
DN25-DN100
KMR-Rohr verstärkt
Erweiterungsanschluss
Sporthalle Gemeinde
Gewächshaus
Feuerwehr Gemeinde
Gewächshauskomplex
Übersichtsplan Nahwärmeversorgung in Gülzow
21
©©FNR/Dr. H. Hansen
Die Kunststoffmantelverbundrohre sind mit einem Überwachungssystem ausgerüstet. In die Wärmeisolierung der Rohre sind zwei
Kupferdrähte eingebettet, die per Widerstands- und Laufzeitmessung das Rohrnetz überwachen und im Schadensfall der
Leckortung dienen.
Technische Daten KMR-Rohr Fabrikat isoplus
Das isoplus-KMR-Einzelrohr wird vorwiegend als Energierohr
für den Transport von Fernwärme und Fernkälte eingesetzt.
Die hochwertige PUR-Hartschaumdämmung – 100 % freonfrei, Cyclopentan getrieben und auf modernsten Maschinen
verarbeitet – garantiert über eine lange Nutzungsdauer
gleich bleibend gute Wärmedämmeigenschaften. Der äußere Mantel aus hochfestem Kunststoff (PEHD) umschließt
das Dämmsystem schlag- und bruchfest sowie wasserdicht.
Die werkseitig hergestellten Rohre und Formteile (u. a. Abzweigungen und Bogenrohre) können quasi als Baukastensystem auf der Baustelle einfach und zeitsparend verarbeitet
werden.
• Wärmeleitfähigkeit 50 Diskonti = 0,027 W/(m • K) bei
60 kg/m3 PUR-Schaumdichte
• Dämmung in Standard, 2 x verstärkt
• Betriebstemperatur mindestens nach EN 253 und 25 bar
Druck
• Bis 85 °C statische Berechnungstemperatur unendliche
Verlegelänge möglich
• Mediumrohr P235TR1/TR2/GH nach EN 253, DIN EN
10217-1 oder -2, DIN EN 10216-2
• Als 6, 12 oder 16 m Rohrstange lieferbar
• IPS-Cu®, IPS-NiCr® und andere als Netzüberwachung
22
7 Bauablauf in Bildern
©©FNR/L. Kummert
Der Bau der Gülzower Strohheizung konnte witterungsbedingt – aufgrund Frost und Schneelage bis in die erste Aprilwoche – erst spät begonnen werden. Dennoch gelang es
aufgrund guter Planung und Koordination der Gewerke und
der partnerschaftlichen Abstimmung unter den bauausführenden Betrieben, den Bau von Kesselhaus und Strohlager
und die Installation der Kessel und hydraulischen Anlage
termingerecht umzusetzen. Reibungslos erfolgte die Verlegung der Wärmerohre am Hofplatz und in der Dorfstraße
zu den Gewächshäusern und Gebäuden am Krebssee. Die
Beeinträchtigungen für FNR- und LFA-Angestellte, Anlieger
und den Durchgangsverkehr im Ort Gülzow konnten gering
gehalten werden.
2. Die Anschlüsse im Heizhaus für Fernwärme, Wasser, Strom und
Gas sind vorbereitet. Eine Aussparung im Beton wird das Rohr
aufnehmen, durch das das Häckselstroh aus dem Strohlager zum
Heizkessel befördert wird.
Die folgenden Bilder zeigen den Bauablauf:
©©FNR/W. Stelter (2)
Bürgerinformation
Im Rahmen einer Einwohnerversammlung wird das Bauvorhaben
Strohheizungsanlage den Gülzower Bürgern vorgestellt. Vertreter
der Landgesellschaft Mecklenburg-Vorpommern und der am Bau
beteiligten Firmen erläutern Kesseltechnik und Rauchgasreinigung
einer Strohheizung sowie den zeitlichen Ablauf des Rohrleitungsbaus.
©©FNR/Dr. H. Hansen
Heizhaus mit Strohheizkessel,
Reservekessel und Wärmespeichern
1. Das Fundament für das Heizhaus wird gebaut.
3. Der mobile Schwerlastkran hebt den Strohheizkessel an seinen
künftigen Einsatzort.
23
©©FNR/W. Stelter
4. Die Anlagenbauer machen sich an die Arbeit. Flansche und
Rohre werden vor Ort passgenau angefertigt und montiert.
©©FNR/L. Kummert
7. Die Wärmespeicher haben schon ihre Dämmung erhalten.
8. Im roten Gehäuse liegt die Stroheinschubschnecke, rechts
daneben Zündung und Sekundärluftgebläse. Oben ist ein Teil der
Vorrichtung zur Druckluft-Reinigung der Wärmetauscherrohre zu
erkennen.
©©FNR/Dr. H. Hansen (4)
5. Blick herab auf den Strohheizkessel: Oben das Gebläse (blau),
welches das Stroh vom Ballenauflöser in der Strohhalle im Luftstrom ansaugt und über Zyklonabscheider (blank verzinkt) und
Zellenradschleuse (rot) der Dosiervorrichtung/Stokerschnecke
zuführt.
6. Das Heizhaus ist aufgemauert und bedacht, vor den Aussparungen werden noch der Schornstein sowie die Filtervorrichtung für
die Abluft des Strohgebläses errichtet.
24
9. Hier wird die Wärme der Strohheizung und Speicher an das
Wärmenetz übergeben.
©©FNR/W. Stelter
Strohlagerhalle
4. Das Tragwerk der Halle – in maßgenau vorgefertigten Elementen geliefert – wird mit Kran und Hebebühne in wenigen Tagen
aufgestellt und verschraubt.
©©FNR/L. Kummert
1. Hier wird eine 15 x 40 m große Strohlagerhalle entstehen.
©©FNR/Dr. H. Hansen (3)
2. Auf der Fundamentplatte der Strohhalle wird der Ballenauflöser
mit dem 15 m langen Förderband montiert.
3. Das Strohförderrohr wird zusammengeschraubt.
5. Strohlagerhalle für bis zu 400 Quaderballen.
25
©©FNR/Dr. H. Hansen (5)
Nahwärmenetz
1. Rund 1.000 m Kunststoffmantelwärmeverbundrohre (kurz: KMR)
liegen zur Verlegung in der Wärmetrasse bereit.
2. Zügig sind die Wärmerohre bis zum Gutshaus der FNR verlegt.
Dann geht es links hinauf zu den Gebäuden der Landesforschungsanstalt.
4. Bei der ausgedienten Ölheizung am Krebssee hat die Wärmerohrleitung nun ihr Ende erreicht. Hier erhalten Gewächshäuser
der LFA und die Kartoffelvirus-Prüflabore des LALLF ihren Wärmeanschluss.
3. Und dann geht es die Dorfstraße entlang – am Ärztehaus und
dem Kindergarten vorbei – zu den Gewächshäusern.
5. Nachdem die Wärmerohre verlegt sind und die Druckprüfung
bestanden haben, wird die Straße wiederhergestellt.
26
8 Betrachtung zu den Kosten der
Strohheizungsanlage
Einfluss der Baukosten
Das Heizhaus mit den Maßen von ca. 10 x 10 m in der direkten Verlängerung der Achse eines vorhandenen Gebäudes,
nimmt die gesamte Ausrüstung für die Heizung, außer der
Strohannahme, auf.
Einen wesentlichen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit einer
Heizungsanlage, besonders einer Strohheizungsanlage durch
den hohen Bedarf an Lagerkapazität für das Heizmaterial, haben die Baukosten. Eine Nutzung von ggf. vorhandenen und
verfügbaren Altgebäuden, die den Anforderungen entsprechen, kann im Einzelfall Kosteneinsparungen ermöglichen.
Im Abstand von ca. 15 m befindet sich die Strohlagerhalle, in
der die Strohannahme mit Ballenförderer und Ballenauflöser
installiert ist. Mittels einer Saugrohrleitung gelangt das Stroh
unterflur in das Heizhaus.
Die Lage bzw. die Entfernung der Wärmeabnehmer zueinander und zum Standort des Heizhauses bestimmt die Länge
der Wärmerohrleitung und die Trassenführung. Netzlänge
und Wärmerohrdurchmesser (abhängig von Wärmeabnahmemenge insgesamt und zeitlicher Verteilung der Wärmeabnahme) sowie Beschaffenheit der Trasse (unterschiedliche
Wiederherstellungskosten z. B. für Rasenflächen und ggf. geteerte oder gepflasterte Straßen und Wege) sind weitere sehr
wesentliche Einflussgrößen auf die Investitionskosten.
Das Strohlager wurde mit den Abmaßen 15 x 40 m so dimensioniert, dass es ca. ⅓ des Jahresstrohbedarfs fassen
kann. Die restliche Strohmenge wird bei einem vertraglich
gebundenen Landwirtschaftsbetrieb unter Dach eingelagert
und auf Anforderung in Gülzow angeliefert. Der Landwirt bevorratet eine über den durchschnittlichen Jahresbedarf hinausgehende Strohmenge, sodass auch in langen und kalten
Wintermonaten die Brennstoffversorgung gesichert ist. Die
Beschickung des Strohannahmebandes mit Quaderballen
(1,2 x 1,3 x ca. 2,4 m) erfolgt mittels eines Teleskopladers.
Am Standort Gülzow war die Möglichkeit zur Nutzung von Altgebäuden für ein Heizhaus oder Strohlager nicht gegeben.
Durch die dezentrale Lage der zu versorgenden Objekte ist
eine Heiztrasse mit einer Länge von insgesamt 950 m, vorwiegend im Straßenverlauf, hergestellt worden. Für das Heizhaus
und das Strohlager sind Neubauten errichtet worden.
Auf Grund der genannten Anforderungen für die notwendigen
Gebäude und die Heiztrasse entfallen ca. 30 % der Gesamtinvestitionskosten auf die reinen Baukosten für das Heizhaus
und die Strohlagerhalle (einschließlich der Baunebenkosten) und ca. 15 % auf die Baukosten der Heiztrasse. Insgesamt machen die Kosten für Gebäude und Wärmetrasse
einen Anteil von fast 50 % an den Gesamtinvestitionskosten
aus. Die übrigen 50 % entfallen auf Maschinen und Anlagen
des Strohfördersystems und Heizungssystems.
Bei der Standortwahl sind – neben der Entfernung zu den
Wärmeabnehmern – unbedingt von vornherein die genehmigungsrelevanten Anforderungen/Bedingungen (nach
BImSchG) zu beachten.
N
GARAGE
HEIZHAUS
Parkplatz
Parkplatz
WERKSTATT
PFERDEST
ALL
Hauptzufahrt
©©Landgesellschaft Mecklenburg-Vorpommern mbH
STROHLAG
ERHALLE
Lageplan: Heizhaus und Strohlagerhalle
27
Betriebskosten der Anlage
Wirtschaftlichkeit – Vergleich Stroh zu
fossilen Brennstoffen
Bei der Betrachtung der Gesamtkosten teilen wir diese zur
Gegenüberstellung in drei Kostengruppen auf:
1. Kapitalgebundene Kosten
–– Kapitaldienst (Zins, Tilgung)
–– Instandhaltungs- und Reparaturkosten für Gebäude, Heiztechnik und mobile Technik
2. Verbrauchsgebundene Kosten
–– Brennstoffkosten für Stroh und Gas
–– Kraftstoff, Schmierstoffe und Sonstiges
–– Stromkosten
3. Betriebsgebundene Kosten und Sonstiges
–– Löhne
–– Überprüfungen, Wartungen
–– Versicherungen, Pachte, Gebühren
Tabelle 4: Anteil der einzelnen Kosten zu den
Gesamtkosten
Kostengruppe
Anteil zu den Gesamtkosten (%)
Kapitalgebundene Kosten
55
Verbrauchsgebundene Kosten
35
Betriebsgebundene Kosten
10
Quelle: Landgesellschaft Mecklenburg-Vorpommern mbH
Der Anteil der kapitalgebundenen Kosten macht mit 55 %
den überwiegenden Teil der Gesamtkosten aus. Hier widerspiegeln sich die im oberen Abschnitt beschriebenen hohen
Baukosten durch die erforderlichen Neubauten und die Länge der Wärmetrasse. Die Ausrüstung der Heizungsanlage
mit einem Redundanzsystem in voller Leistung der Strohheizungsanlage ist hier unbedingt erforderlich, um die Versorgungssicherheit zu garantieren, hat aber auch seinen Preis.
Die verbrauchsgebundenen Kosten mit 35 %, bei denen
80 % die Strohkosten ausmachen, sind bei einer Strohheizungsanlage anteilig gegenüber anderen Brennstoffen sehr
niedrig.
Im Gegensatz zu Heizungsanlagen auf der Basis von fossilen Brennstoffen wie Öl und Gas ist diese Anlage täglich
personell zu bedienen (Ballenförderer mit Stroh beladen,
Aschenaustrag aus dem Brennraum kontrollieren, allgemeine Kontrolle und Überwachung der Anlagenfunktion). Die so
entstehenden Lohnkosten machen mehr als 50 % der kalkulierten betriebsgebundenen Kosten aus. Durch einen
möglichst störungsfreien Lauf der Anlage, auf den die Strohqualität einen sehr wesentlichen Einfluss hat, kann der Arbeits- und somit der Lohnaufwand gering gehalten werden.
28
In der folgenden Tabelle sind Leistungsanforderungen an die
Heizungsanlage aufgeführt und die kalkulatorischen Ansätze
für den Bedarf der eingesetzten Energieträger dargestellt.
Tabelle 5: Anlagen- und Betriebsdaten –
kalkuliert
Bezeichnung
Geforderte Heizleistung der Anlage
Einheit
Wert
kW
1.000
Jahreswärmebedarf
MWh
2.000
Wärmeenergieeinsatz/
Jahr einschl. 150 MWh Netzverluste
MWh
2.150
Nutzungsdauer
Jahre
15
Nutzungsgrad Strohheizung
%
83
Nutzungsgrad Gasheizung
%
84
Anteiliger Energieeinsatz Stroh 95 %/Jahr
Spezifischer Heizwert Hi Stroh
Erforderliche Brennstoffmenge Stroh/Jahr
Wärmeenergieeinsatz/Jahr Gas 5 %
Spezifischer Heizwert Hi Erdgas
MWh
kWh/kg
2.461
4
t
615
MWh
128
kWh/m3
10
Erforderliche Brennstoffmenge Erdgas/Jahr
3
m
10.423
Brennstoffpreis Stroh
€/t
80
Brennstoffpreis Stroh, spezifisch
€/MWh
20
Brennstoffpreis Erdgas, spezifisch
€/MWh
60
Strompreis
€/kWh
0,2
Stromverbrauch
kWh
Arbeitszeitbedarf
h
16.000
600
Quelle: Landgesellschaft Mecklenburg-Vorpommern mbH
Ziel ist es, einen maximalen Einsatz von Stroh als Brennstoff zu erreichen. Kalkulatorisch wurden 95 % energetische
Nutzung angesetzt. Die restlichen 5 % werden über den
Gaskessel abgedeckt, der nur als Redundanzsystem für störungs- und wartungsbedingte Ausfallzeiten und Spitzenlasten automatisch in Betrieb geht.
Wie aus den oben gezeigten Kennzahlen zu ersehen ist, beträgt der spezifische Brennstoffpreis von Stroh mit 20 Euro/
MWh nur ein Drittel gegenüber dem von Erdgas und ca. ein
Viertel bis ein Fünftel gegenüber dem von Heizöl. Daraus ergibt sich schon die Aufgabe, den Stroheinsatz so hoch als
möglich sicher zu stellen.
9Wissenschaftliche Begleitung und
behördliche Kontrollen
Demonstration und wissenschaftliche
Begleitung
Regelmäßige Überwachung
©©FNR/Dr. H.Hansen
Die Strohheizungsanlage der LGMV in Gülzow soll interessierten Landwirten und Vertretern von Kommunen und
Unternehmen als Demonstrationsanlage dienlich sein. Die
Anlage kann nach Absprache besichtigt werden. Wesentliche technische und ökonomische Kenndaten der Biomasseanlage sollen dokumentiert und verfügbar gemacht
werden. Hierzu wird die LGMV im Rahmen eines vom Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) über die FNR geförderten Begleitforschungsvorhabens mit der LFA zusammenarbeiten.
Eine Überwachung der technischen Funktion und der wesentlichen Anlagenparameter erfolgt täglich durch das Bedienungspersonal der Strohheizungsanlage. Ein optimaler
und störungsfreier Betrieb der Biomasseanlage bei hoher
Effizienz und geringen Emissionen ist schließlich eine
Grundvoraussetzung für einen wirtschaftlich erfolgreichen
Anlagenbetrieb. Es gilt, die Anlage mit höchst möglicher
Verfügbarkeit zu fahren und den Betrieb des erdgasbefeuerten Redundanzkessels möglichst zu vermeiden.
Gemäß den Regelungen aus der 4. BImSchV sind im Anlagenbetrieb die Emissionsanforderungen der TA Luft einzuhalten. In jedem dritten Jahr hat der Anlagenbetreiber; die
LGMV, gegenüber dem Staatlichen Amt für Landwirtschaft
und Umwelt (StaLU) Rostock, den Nachweis der Einhaltung
der Emissionsanforderungen zu erbringen. Hierzu ist von
der LGMV eine unabhängige, zugelassene Prüfinstitution
mit der Durchführung der Emissionsmessungen zu beauftragen und das Prüfprotokoll dem StaLU vorzulegen.
10Umweltrelevanz
Minderung von Treibhausgas-Emissionen
Staubemissionen
Die gesamten Treibhausgas-Emissionen ergeben sich aus
der Summe der lokalen Emissionen am jeweiligen Standort
und der Emissionen aus den vorgelagerten Ketten. Neben
CO2 werden auch andere Treibhausgas-Emissionen erfasst
und in sogenannte CO2-Äquivalente umgerechnet. Für verschiedene Energieträger werden CO2-Emissionsfaktoren (als
CO2-Äquivalente) berechnet.
Biomassefeuerungen und so auch Strohfeuerungen weisen
höhere Partikelanteile im Rauchgas auf als Ölfeuerungen.
Aus diesem Grund wurde eine moderne leistungsfähige
Anlage zur Rauchgasminderung, bestehend aus Zyklonabscheider und Gewebefilter, installiert, um möglichst geringe
Staubemissionen zu erreichen. Mit der installierten Rauchgasreinigung werden Staubemissionswerte von deutlich
unter 50 mg/m3 erreicht.
Erdgas: 244 kg CO2/MWh (Hi )
Heizöl: 302 kg CO2/MWh (Hi )
Stroh (frei Anlage): 8,49 kg CO2/MWh (Hi )
Umweltrisiken aus der Brennstofflagerung
Mit der Energieträgerumstellung von Heizöl auf Stroh können in Gülzow bei rund 2.000 MWh/Jahr jährlich ca. 500 t
CO2- Äquivalente eingespart werden.
Im Gegensatz zur Lagerung von Heizöl sind mit der Lagerung
von Stroh keine Umweltrisiken für Boden und Gewässer verbunden.
29
11Weitere Beispiele von Strohheizanlagen
Die Zahl der in Deutschland betriebenen Strohheizungsanlagen ist in Ermangelung einer weitergehenden Differenzierung der Statistiken zu Feuerungsanlagen für nicht holzartige Biobrennstoffe nicht genau bekannt. Es wird geschätzt, dass die Anlagenzahl von Strohheizungen im zweistelligen Bereich liegt. Ausgewählte Beispiele bzw. Referenz- und Demonstrationsanlagen werden nachfolgend
benannt.
Gern wird die FNR auf Anfrage für die Demonstrationsanlage in Gülzow und für weitere Strohheizungsanlagen im Einvernehmen mit
den Anlagenbauern bzw. -betreibern Interessenten – insbesondere auch Energieberatern und Fachjournalisten – Besichtigungen der
Anlagen vermitteln.
Landwirtschaftsbetrieb Schwasdorf
Landwirtschaftsbetrieb in Schwasdorf
(Mecklenburg-Vorpommern)
©©Helbig Bioenergiesysteme (2)
Hersteller:
LIN-KA
Leistung:
600 kW
Inbetriebnahme: 2007
Wärmenutzung: Beheizen der Sauen- und Ferkelaufzuchtställe sowie Verwaltungsgebäude
Landwirtschaftsbetrieb Gut Dennin
©©Gut Dennin/H. Schroll
Landwirtschaftsbetrieb Gut Dennin
(Mecklenburg-Vorpommern, 1.000 ha Ackerfläche)
30
Hersteller:
PASSAT
Leistung:
600 kW
Inbetriebnahme: 1994
Wärmenutzung: Beheizen der Sauen-, Ferkelaufzucht- und Schweinemastställe, Getreide-
trocknung, Wirtschafts- und Wohn-
gebäude
Strohbedarf:
ca. 400 t/Jahr
Landwirtschaftsbetrieb Farwick, Lüdinghausen
©©Helbig Bioenergiesysteme
Landwirtschaftsbetrieb Farwick, Lüdinghausen
(Nordrhein-Westfalen, 210 ha Ackerfläche)
Hersteller:
LIN-KA
Leistung:
400 kW
Inbetriebnahme: 2006
Wärmenutzung: Beheizung der Sauen- und Ferkelaufzuchtställe
Strohbedarf:
ca. 360 t/Jahr
Landwirtschaftsbetrieb Ameskamp, Cappeln – Elsten
©©Helbig Bioenergiesysteme
Landwirtschaftsbetrieb Ameskamp, Cappeln – Elsten
(Niedersachsen, 86 ha Ackerfläche)
Hersteller:
Leistung:
Inbetriebnahme:
Wärmenutzung: Strohbedarf:
LIN-KA
200 kW
2008
Beheizung von Sauen- und Ferkelaufzuchtställen sowie Schweinemastställe und Wohnhaus
ca. 260 t/Jahr
Werkstätten Heating Systems GmbH, Freren
©©Werkstätten Heating Systems GmbH
Werkstätten Heating Systems GmbH, Freren
(Niedersachsen)
Hersteller:
Werkstätten Heating Systems GmbH, Demonstrationsanlage Drehrohr
Heizkessel REH500eco
Leistung:
500 kW
Inbetriebnahme: 2012
Wärmenutzung: Beheizung einer Trocknungsanlage (Schubwendetrockner)
©©BIOBETH/Thüringer Landgesellschaft mbH
Landesanstalt für Landwirtschaft (TLL), Jena
Landesanstalt für Landwirtschaft (TLL), Jena
(Thüringen)
Hersteller:
LIN-KA
Leistung:
3.500 kW
Inbetriebnahme: 1997
Wärmenutzung: Beheizung der Verwaltungsgebäude der Thüringer Landesanstalt für
Landwirtschaft
31
12Weiterführende Informationen
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)
Hofplatz 1/OT Gülzow
18276 Gülzow-Prüzen
Tel.: 03843/6930-0
www.bioenergie.fnr.de
Landgesellschaft Mecklenburg-Vorpommern mbH (LGMV)
Lindenallee 2 a
19067 Leezen
Tel.: 03866/404-0
www.lgmv.de
Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft
und Fischerei Mecklenburg-Vorpommern (LFA)
Dorfplatz 1/OT Gülzow
18276 Gülzow-Prüzen
Tel.: 03843/789-0
www.lfamv.de
Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft (TLL)
Naumburger Straße 98
07743 Jena
Tel.: 03641/683-0
www.tll.de
Technologie- und Förderzentrum (TFZ)
Schulgasse 18
94315 Straubing
Tel.: 09421/300-210
www.tfz.bayern.de
Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen
Landwirtschaftszentrum Haus Düsse
Ostinghausen
59505 Bad Sassendorf
Tel.: 02945/989-0
www.duesse.de
DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum
gemeinnützige GmbH
Torgauer Straße 116
04347 Leipzig
Tel.: 0341/2434-112
www.dbfz.de
Thüringer Landgesellschaft mbH
BIOenergieBEratung THüringen (BIOBETH)
Weimarische Straße 29 b
99099 Erfurt
Tel.: 0361/4413-213
www.thlg.de
www.biobeth.de
32
Gemeinde Gülzow-Prüzen
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)
OT Gülzow, Hofplatz 1
18276 Gülzow-Prüzen
Tel.:03843/6930-0
Fax:03843/6930-102
[email protected]
www.nachwachsende-rohstoffe.de
www.fnr.de
Gedruckt auf 100 % Recyclingpapier
mit Farben auf Pflanzenölbasis
Bestell-Nr. 641
FNR 2013