69. Symposium des ANS e.V.

Energie aus Abfall - Biomasse- und Ersatzbrennstoffverwertung, 16. und 17. September 2008 in Göttingen

Prof. Dr. Klaus Fricke; TU Braunschweig, Abt. Abfall- und Ressourcenwirtschaft

Thema: Ressourceneffizienz in der Abfallwirtschaft:

Im Grundsatzvortrag von Herrn Fricke werden für ausgewählte Abfallfraktionen Einstufungen hinsichtlich abfallwirtschaftlicher Strategien zur nachhaltigen Ressourcennutzung vorgenommen. Ebenso zeigt er mittelfristige Auswirkungen der zu erwartenden Veränderungen an den Sekundärrohstoffmärkten auf die Abfallwirtschaft auf.

Es wird herausgestellt, dass die stoffliche Verwertung von z.B. Papier, Pappe und Kartonagen (PPK) sowie Kunststoffen einer energetischen Nutzung vorzuziehen ist, da die stoffliche Verwertung bei diesen Abfallstoffen eine deutlich bessere Energiebilanz - und damit auch eine bessere CO2-Bilanz - aufweist.

Welche Konsequenzen sind aus diesem Sachverhalt zu ziehen? Die stoffliche Verwertung muss für die oben genannten Stoffgruppen intensiviert werden. Für die Stoffgruppen Papier/Pappe, Kunststoffe, Metalle und Glas zeichnet sich ab, dass durch Intensivierung und Flexibilisierung der Getrenntsammlungssysteme, in Verbindung mit einem intensiveren Einsatz von Sortiertechnologien, die stoffliche Verwertung gesteigert werden kann. Erfassungs- und Sortiersysteme sind aufeinander abzustimmen. Für das Gesamtsystem definiert Fricke das Ziel, ein Optimum zwischen einer möglichst hohen Abschöpfungsleistung und einer hohen Wertstoffqualität zu erreichen.

Mittelfristig ist nach Fricke mit einer weiteren Verbesserung der Erlössituation für Sekundärrohstoffe zu rechnen. Schon kurzfristig wird ein deutlicher Rückgang der PPK-Fraktion aus dem Restabfall zu verzeichnen sein. Gleiches trifft zu für einen Teil der Metallfraktion. Wie auch bei PPK dürfte bei den Metallen der Status der selbsttragenden Ressourcenwirtschaft mittlerweile erreicht sein. Bei der erwarteten Marktentwicklung für Sekundärkunststoffe wird mittelfristig dieser Prozess auch bei den Kunststoffen einsetzen, einhergehend mit einem Rückgang der Mengen im Restmüll. Durch Intensivierung der stofflichen Verwertung ist mit einem Rückgang der Restmüllmengen von 2,5 bis 5,2 Mio. Mg zu rechnen. Die Problematik der zu erwartenden Überkapazitäten durch den Ausbau der MVA- und EBS-Kapazitäten würde sich hierdurch massiv verschärfen. Diese Überkapazitäten werden als Gefahr für eine ressourceneffiziente Abfallwirtschaft eingestuft.
 
 
 

MinDir. Dr. Helge Wendenburg; BMU, Bonn

Grundsatzvortrag: Beitrag der Abfallwirtschaft zu einer nachhaltigen Energieversorgung

Die dramatischen Steigerungen der Weltmarktpreise für alle relevanten Rohstoffe in den vergangenen Jahren haben nach Auffassung von Wendenburg gezeigt, dass der in Deutschland und Europa praktizierte Weg, möglichst viel der anfallenden Abfälle zu verwerten, zur Sicherung der Rohstoffversorgung beiträgt und auf lange Sicht die Reichweite von Rohstofflagern verlängern kann.

In aller Regel ist das Recycling auch unter Klima- und Energieaspekten sinnvoll, da Verarbeitungs- und Transportvorgänge eingespart werden und damit der anfallende
Energieaufwand reduziert werden kann. Ergänzend zu diesen mittelbaren Energie- und Klimaeffekten trägt die Abfallwirtschaft auch unmittelbar zur Energiegewinnung über Bereitstellung von Brennstoffen oder Brennstoffsubstituten bei. Hier gilt es, künftig zusätzliche sinnvolle Einsatzwege für Abfälle zur Energiegewinnung zu erschließen sowie bereits bestehende thermische Verwertungswege noch effizienter zu gestalten.

Die möglichen Beiträge, die die Abfallwirtschaft künftig bei der Energieversorgung leisten kann, beziffert Wendenburg auf Basis unterschiedlicher Prognosen und Schätzungen auf etwa 3% bis zu 8% des Primärenergieverbrauches. Neben der stofflichen Verwertung ist die Ausschöpfung der energetischen Potenziale stofflich nicht oder nur schwer nutzbarer Abfälle weiter voran zu bringen und die Energieeffizienz zu verbessern.

Gemäß den Plänen der Bundesregierung soll bis zum Jahr 2020 der Anteil erneuerbarer Energien von derzeit 5,8% auf dann 16% ansteigen – eine wichtige Rolle werden dabei auch Biogasanlagen spielen und damit die Klima- und Energiebilanz Deutschlands entlasten. Bei der Elektrizität sollen die erneuerbaren Energien im Jahr 2020 rd. 27% zur Erzeugung beitragen. Ein Großteil der Erzeugung dieser Elektrizität wird über die Vergärung von Biomasse einschließlich Bioabfällen erfolgen.

Wendenburg stellt aber auch heraus, dass die Energieausbeute aus Abfallbiomasse nicht allein das Maß der Dinge darstellen kann – mindestens gleiche Bedeutung wie die energetische Nutzung hat nach seiner Auffassung die stoffliche Nutzung der durch Kompostierung gewonnenen organischen Materialien. Aufgrund verschärfter Wettbewerbsbedingungen und der Spezialisierung in der Landwirtschaft weisen zunehmend mehr Ackerflächen eine negative Humusbilanz auf. Nicht zuletzt deshalb wird EU-weit durch „Cross-Compliance" die Bewirtschaftung landwirtschaftlicher Flächen mit dem Ziel des Humuserhaltes oder der Verbesserung der Humusgehalte von Böden vorgegeben und als Ziel von finanziellen Fördermaßnahmen der Landwirtschaft in EG-Europa vorgegeben.

Gerade der Einsatz von Komposten bietet eine sehr gute Möglichkeit, den Humusgehalt der Böden zu stabilisieren oder zu verbessern sowie die biologische Aktivität zu fördern. Bioabfälle sind neben landwirtschaftlicher Biomasse die Hauptlieferanten für Humus.
 
 
 

Dr. Mario Ragwitz; Fraunhofer-Institut ISI, Karlsruhe

Thema: Entwicklung des Energiemarktes für erneuerbare Energien in Deutschland und Europa

Die Zielvorgabe, den Anteil Erneuerbarer Energien (EE) am Primärenergieverbrauch von 6% auf 12% bis 2010 in Europa zu erhöhen und der Einsatz von Förderinstrumenten (Einspeisesysteme oder Quotenregelungen) zur Umsetzung dieser Ziele führte zu einem starken Wachstum im EE-Sektor. In Deutschland ist der Anstieg der EE auf die Einführung und Novellierung des Erneuerbaren-Energien-Gesetzes zurückzuführen. Herr Ragwitz stellte in diesem Zusammenhang unterschiedliche Ansätze zur Optimierung des EEGs vor, mit deren Hilfe Erneuerbare Energien zukünftig besser im Energiemarkt integriert werden sollen. 
 
 
 

Prof. Dr. Rainer Wallmann; HAWK, FG Nachhaltige Energie- und Umwelttechnik, Göttingen

Thema: Energie aus Abfall: Potenziale und Nutzungsmöglichkeiten

Herr Wallmann zeigte in seinem Vortrag das energetische Potenzial von Siedlungsabfällen (ohne getrennt gesammelte Gewerbeabfälle) in thermischen und biologischen Abfallbehandlungsanlagen auf. Für die betrachteten Abfallströme lag im Jahr 2006 das theoretische Energiepotenzial bei 540 – 659 PJ, welches einen Anteil von 3,9 – 4,6% am Primärenergiebedarf Deutschlands entspricht und mit einer durchschnittlichen Energieeffizienz von 26,5% nur etwa 1,7% des Endenergieverbrauchs entspricht. Für die Abfallströme PPK, LVP (Leichtverpackungen) und getrennt gesammelte Organik spricht sich Herr Wallmann für eine weitestgehende stoffliche Verwertung aus. Eine Erhöhung der energetischen Verwertung dieser Stoffströme sollte nur bei Nachweis der ökologischen Sinnhaftigkeit im Einzelfall in Betracht gezogen werden.
 
 
 

Prof. Dr. Bernhard Gallenkemper; ASA, Ennigerloh

Thema: Optimierungsansätze zur Sekundärbrennstoff- und Energiebereitstellung bei MBA

Die Anforderungen an einen guten EBS liegen vor allem in einer gleichbleibenden Qualität (Heizwert, geringer Chlorgehalt, geringe Schwermetallbelastung, etc.). Herr Gallenkemper verdeutlicht, dass diese Qualitätsanforderungen nur durch eine umfangreiche Qualitätskontrolle bei der Bereitstellung der EBS in der MBA erreicht werden können. Weiterhin ging er auf die Einflussfaktoren auf den Nutzenergieertrag bei MBA ein und stellte fest, dass dieser bei optimierten Konzepten mit MVA vergleichbar ist. 
 
 
 

Prof. Dr. Arnd I. Urban; Universität Kassel, FG Abfallwirtschaft

Thema: Energiebereitstellung durch thermische Abfallbehandlung

Herr Urban stellte in seinem Vortrag klar, dass es sich bei der thermischen Abfallbehandlung primär um den Entsorgungsprozess handle und nur sekundär um ein Energiebereitstellungsverfahren. Müllverbrennungsanlagen (MVA) haben deutlich geringere Wirkungsgrade als Kraftwerke, die mit fossilen Rohstoffen wie Braunkohle betrieben werden und aufgrund geringerer Schadstoffkonzentrationen mit höheren Dampfparametern betrieben werden können. Eine Steigerung des elektrischen Wirkungsgrades von MVA - und damit eine bessere Ausnutzung des energetischen Potenzials - ist mit den derzeit zur Verfügung stehenden Technologien auf max. 30 % realisierbar, während die bestehenden Anlagen maximal 21 % erreichen. Herr Urban sprach sich für weitere Forschungsaktivitäten in diesem Bereich aus. 
 
 
 

Frau Dr. Birnstängel; Prognos AG, Berlin

Thema: Status Quo und Perspektiven für Sekundärbrennstoffe aus der Abfallwirtschaft in Deutschland und Europa

Die Prognos AG gab einen Überblick über das Abfallaufkommen sowie die Behandlungskapazitäten in MVA und MBA in Deutschland und Europa. Es wird für die nächsten Jahre von Überkapazitäten im Bereich der MVA in Deutschland ausgegangen, die z.T. durch Schließung älterer Anlagen und ggf. die Mitbehandlung ausländischer Abfälle kompensiert werden können. Bisher werden europaweit mehr als 50 % des Abfalls ausschließlich deponiert. 
 
 
 

Dr. Hartmut Berndt; Landkreis Göttingen

Thema: Energetische Biomassenutzung im Landkreis

Im Landkreis Göttingen wird sowohl Biomasse aus Abfall als auch aus der Land- und Forstwirtschaft zur Energiegewinnung genutzt. Im Bereich der Abfallnutzung ging Herr Berndt auf das Bioenergiezentrum Göttingen GmbH (ehm. Kompostwerk Göttingen) und den Abfallzweckverband Südniedersachsen mit der MBA in Deiderode ein. Für den Bereich der land- und forstwirtschaftlich genutzten Biomasse stellte er neben den Rapsmühlen vor allem die örtlichen Biogasanlagen vor. Der Göttinger Ortsteil Jühnde stellt Deutschlands erstes Bioenergiedorf im Landkreis Göttingen dar, dessen Konzept zukünftig auf drei weitere Ortschaften übertragen werden soll. Damit machte Herr Berndt deutlich, dass die energetische Biomassenutzung im Landkreis Göttingen einen hohen Stellenwert einnimmt.
 
 
 

Dr. Ottomar Rühl; Bioenergiezentrum Göttingen GmbH

Thema: Nachrüstung einer Vergärungsstufe im Kompostwerk Göttingen

Durch die Erweiterung des Kompostwerkes um eine aerobe Perkolationsstufe und die Vergärung des Perkolats kann der biologische Abfall im Kompostwerk Göttingen sowohl stofflich als auch energetisch verwertet werden. Herr Rühl erläuterte in seinem Vortrag die Hintergründe der Nachrüstung sowie das aktuelle technische Konzept der Anlage. Insbesondere betont er dabei den geringen Umbau- und Investitionsaufwand der Verfahrenserweiterung.
 
 
 

Dr. Jens Wegener; Georg-August-Universität Göttingen

Thema Zukunftsorientierte technologische Umsetzung der energetischen Nutzung von Biomassen

Im Vortrag von Herrn Wegener ging es um die Verwertung bislang ungenutzter Biomassepotenziale durch den Anbau von Feldgehölzen auf Acker- oder Schienenrandstreifen. Dabei ging er sowohl auf die Vorteile als auch auf die Hemmnisse dieses Vorgehens ein. Das größte Hindernis stellt dabei nach Einschätzung von Herrn Wegener die Bewirtschaftungs- und Erntetechnik dieser Anbauvariante dar, die bisher nicht automatisiert werden konnte.
 
 
 

Prof. Dr. Achim Loewen; HAWK, FG Nachhaltige Energie- und Umwelttechnik, Göttingen

Thema: Zukunftsorientierte technologische Umsetzung der energetischen Nutzung von Biomassen

Herr Loewen verdeutlichte in seinem Vortrag, dass die Potenziale zur CO2-Einsparung zum Einen im Einsatz Erneuerbarer Energien und zum Anderen in der Effizienzsteigerung der Kraftwerke liegen. Ein von der HAWK und anderen Projektpartnern geplantes Forschungsvorhaben in Obernjesa und am Kompostwerk Göttingen fasst beide Potenziale zusammen: Nutzung von Biogas und/oder Synthesegas in einer Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle mit nachgeschaltetem ORC-Prozess. Für die Umsetzung dieses Vorhabens muss vor allem die Gaszusammensetzung an die Brennstoffzelle angepasst werden. Am Beispiel dieses Vorhabens stellte Herr Loewen klar, dass die energetische Nutzung von Biomasse ein hohes Potenzial aufweist, in Zukunft aber effizienter werden muss. 
 
 
 

Prof. Dr. Ulf Theilen; FH Gießen, Institut für Siedlungswasserwirtschaft in Vertretung für Prof. Dr. Norbert Dichtl; TU Braunschweig, Institut für Siedlungswasserwirtschaft

Thema: Synergieeffekte bei Co-Vergärung mit Klärschlamm oder Gülle

Die Co-Vergärung von Bioabfällen, Rasenschnitt oder Silage mit Klärschlamm hat deutliche Vorteile gegenüber der Monovergärung dieser Substrate. Einerseits können die Reservekapazitäten der Faulbehälter effektiver genutzt und andererseits die Investitionskosten reduziert sowie höhere Energieerträge sichergestellt werden. In diesem Zusammenhang ging Herr Theilen in seinem Vortrag auf die spezifischen Anforderungen an das Co-Substrat und auf die rechtliche Einordnung der verschiedenen Arten der Co-Vergärung ein.
 
 
 

Dr. Frank Scholwin, Institut für Energetik und Umwelt GmbH, Leipzig

Thema: Weiterentwicklung der Anaerobtechnik von der Mikrobiologie bis zur Gasnutzung

Die Biogasanlagenkapazität und -leistung hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Um die Energieeffizienz der Vergärungsanlagen zu erhöhen, ist bei der Substratbereitstellung und -lagerung, beim Prozess der Biogasgewinnung (Anlagentechnik, Prozessbiologie), bei der Gasnutzung und beim Gärrestmangement weiterer Forschungsbedarf erforderlich. Herr Scholwin zeigte in seinem Vortrag das Entwicklungspotenzial für die einzelnen Bereiche auf. Weiterhin verdeutlichte er die Wichtigkeit dieses Vorhabens, da die Biogastechnologie technisch, wirtschaftlich und ökologisch eine Vorreiterolle im Bereich der energetischen Nutzung von Biomasse einnimmt. 
 
 
 

Prof. Dr. Ulf Theilen; FH Gießen, Institut für Siedlungswasserwirtschaft

Thema: Trockenfermentation von Biomasse aus Abfall und NawaRo

Trockenfermentationsverfahren sind in der Bioabfallbehandlung seit einiger Zeit als kontinuierlich betriebene Anlagen etabliert, während diese Technologie bei NawaRo-Anlagen bisher überwiegend nur als diskontinuierliche Batch-Verfahren ausgeführt wurde. Vor diesem Hintergrund wurde von der FH Gießen und der Ingenieurgemeinschaft Witzenhausen (IGW) ein Forschungsvorhaben durchgeführt, in dem kontinuierlich betriebene Trockenvergärungsverfahren optimiert und an die Bedingungen nachwachsender Rohstoffe angepasst werden sollten. Nach ersten Ergebnissen kann durch einen thermophilen Betrieb eine deutlich bessere Gasausbeute erreicht werden, als bei einem mesophilen Betrieb. Weiterhin konnte eine Verbesserung der Prozessstabilität durch Zugabe von Rinderfestmist oder Steinmehl beobachtet werden. 
 
 
 

Dr. Gregor Stadtmüller; ZAK Kaiserslautern

Thema: Trocken-/Nasstrennung von Siedlungsabfall - Erfahrungsbericht VM-presse

Der Zweckverband Abfallwirtschaft Kaiserslautern (ZAK) betreibt ein Abfallwirtschaftszentrum in dem Hausabfälle von ca. 260.000 Einwohnern mechanisch-biologisch aufbereitet werden. Dafür wird der Abfall mit Hilfe der VM-Presse in Trocken- und Nassfraktion getrennt. Die VM-Presse besteht aus einem großen Rad, in dem Matrizen enthalten sind, durch die die Nassfraktion aus den Abfällen abgepresst und anschließend einer nachgeschalteten Vergärungsstufe zugeführt wird. Die Trockenfraktion wird in einem EBS-Kraftwerk energetisch verwertet. Herr Stadtmüller berichtete über die ersten Betriebserfahrungen mit der Anlage.
 
 
 

Martin Mayer; Kompotech GmbH, Frohnleiten, Österreich

Thema: Kosteneffektive Gesamtlösung der Bioabfallbehandlung mit Teilstromvergärung

Nach dem Verfahren der Fa. Kompotech zur Teilstromvergärung wird Bioabfall zerkleinert, Schwerstoffe mittels Sternsieb separiert und mit Hilfe einer Presse in Trocken- und Nassfraktion getrennt. Während der feuchte Anteil der Vergärungsstufe zugeführt wird, gelangt die Trockenfraktion in die Kompostierung. Herr Mayer verdeutlichte, dass mit diesem Verfahren der Bioabfall durch die Stoffstromtrennung optimal verwertet wird. Das Verfahren kann nach Aussage von Herrn Mayer sowohl in Neuanlagen berücksichtigt, als auch in bestehenden Anlagen als Vorschaltanlage nachgerüstet werden.
 
 
 

Peter Lutz; BEKON Energy Technologies GmbH & Co.KG, Unterföhring

Thema: Wirtschaftliche Optimierung der Abfallvergärung durch weitergehende Energienutzung

Herr Lutz stellte die Bioabfallbehandlung nach dem BEKON-Verfahren mittels Perkolation und Trockenfermentation im Batch-Betrieb vor. Hierbei wird der Bioabfall in einem Garagenfermenter mit Heizung kontinuierlich bewässert und das Perkolat im Bewässerungskreislauf gefahren bis das Material ausgegoren ist. Das dabei gewonnene Biogas wird durch ein BHKW in Strom und Wärme umgewandelt. Um eine ganzjährige Wärmenutzung zu realisieren und damit die Energieeffizienz des Verfahrens zu erhöhen, könnte die Abwärme, wie bei der Anlage in München realisiert, zur Trocknung des Kompostes genutzt werden. 
 
 
 

Prof. Dr. Thomas Pretz; RWTH Aachen, Institut für Aufbereitung

Thema: SBS-Aufbereitung und -verwertung - Technologien und Anlagenkapazitäten

Herr Pretz verdeutlichte in seinem Vortrag, dass die Verfahrenstechnik der Aufbereitungsanlage durch die Qualitätsanforderungen an den Sekundärbrennstoff (SBS) sowie die Qualität des Abfalls bestimmt wird. Mit steigender Intensität der Aufbereitung steigen die Investitionskosten für die Anlage und sinkt die Ersatzbrennstoffausbeute. Bei einer Anlage mit sehr hoher Sortiertiefe liegt die EBS-Ausbeute unter 50 %.
 
 
 
 
Marti
 
 
 
 

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