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Untersuchungen zur Verfeuerung biogener Brennstoffe

Ueber die Verfeuerung von biogenen Brennstoffen ist wenig gesichertes Wissen vorhanden. Insbesondere die saubere und effiziente Nutzung von solchen Brennstoffen ist ein wichtiges Anliegen. Zur Beurteilung von Heizkesseln und Verbrennungsanlagen sollen einheitliche Anforderungen hinsichtlich Funktion, Sicherheitstechnik und Umweltvertraeglichkeit erarbeitet werden. Dabei sollen insbesondere Wirkungsgrad und Emission von Staub, Kohlenmonoxid und organisch gebundenem Kohlenstoff beachtet werden.

Stickstoffoxid-Emissionen

<p>Stickstoffoxide entstehen hauptsächlich bei Verbrennungsprozessen in Anlagen und Motoren. Geringe Emissionen entstehen auch in bestimmten Industrieprozessen und in der Landwirtschaft. Trotz erheblicher Reduzierungen sind weitere Maßnahmen nötig, um die seit 2010 einzuhaltenden Höchstmengen dauerhaft zu unterschreiten und die Minderungsverpflichtungen seit 2020 und 2030 einzuhalten.</p><p>Entwicklung seit 1990</p><p>Emissionsangaben von Stickstoffoxiden (NOx) werden als NO2 berechnet. Diese übliche Umrechnung erfolgt, weil Stickstoffoxide zwar überwiegend als Stickstoffmonoxid (NO) emittiert werden, anschließend aber atmosphärisch zu Stickstoffdioxid (NO2) oxidieren. Von 1990 bis 2023 ist ein Rückgang der NOx-Emissionen um knapp 2 Millionen Tonnen (Mio. t) oder 70 % zu verzeichnen (siehe Abb. „Stickstoffoxid-Emissionen nach Quellkategorien“). Dieser Rückgang erfolgte in allen Quellkategorien – mit einem Minus von über 1,1 Mio. t am deutlichsten im Verkehr. Trotz dieser Minderung ist der Verkehrsbereich mit einem Emissionsanteil von fast 37 % weiterhin mit Abstand der größte Verursacher von NOx-Emissionen (siehe Tab. „Emissionen ausgewählter Luftschadstoffe nach Quellkategorien“).</p><p>Obwohl die Stickstoffoxid-Emissionen im Verkehrssektor insgesamt sinken, nimmt der Anteil des giftigen Stickstoffdioxids an den gesamten Stickstoffoxid-Emissionen zu. Als Grund hierfür wird neben der natürlichen Umwandlung von NO zu NO2 der höhere Anteil von NO2 im Abgas von mit Oxidationskatalysatoren ausgestatteten Dieselfahrzeugen diskutiert. Das in diesen Katalysatoren gebildete NO2 wird direkt emittiert und führt zum Beispiel in verdichteten Innenstädten zu erhöhten Stickstoffdioxid-Konzentrationen.</p><p>Emissionsminderungen in den anderen Bereichen resultierten aus dem Einsatz emissionsärmerer Brennstoffe, dem effizienteren Energieeinsatz, dem Einsatz von mobilen und stationären Katalysatoren sowie historisch in Folge des Strukturwandels in den neuen Bundesländern.</p><p>Die NOx-Freisetzung aus landwirtschaftlichen Böden dominiert die Emissionen aus der Landwirtschaft. Sie gingen zwischen 1990 und 2023 um 31,5 % zurück. Die Stagnation auf hohem Niveau in den Jahren 2014 bis 2016 konnte in den letzten Jahren mit deutlichen Rückgängen beendet werden. 2023 sanken die Emissionen auf den niedrigsten Stand der gesamten Zeitreihe.</p><p>Verursacher</p><p>Zu den Stickstoffoxiden (NOx) zählen Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2). Sie entstehen größtenteils bei Verbrennungsvorgängen in Anlagen und Motoren und werden überwiegend als NO ausgestoßen und anschließend zu NO2 umgewandelt. Der prozessbedingte Anteil (2023 bei ca. sechs Prozent) wird von den energieintensiven Industrien der Wirtschaftssektoren Steine und Erden sowie Metallindustrie dominiert.</p><p>Die Bildung von NOx variiert in den Verbrennungsanlagen stark. Die höchsten Emissionen je Einheit verbrauchter Energie weist der Verkehrsbereich auf, gefolgt von den Kraftwerken. Die niedrigsten spezifischen Emissionen werden an den Kleinfeuerungen der Haushalte festgestellt, in der Summe sind die Emissionen aus diesem Bereich jedoch signifikant. Die entstehenden NOx-Emissionen können durch Nachbehandlung (Katalysatoren im Verkehrsbereich, DENOX-Anlagen bei Großfeuerungen) erheblich vermindert werden. Aber auch die Landwirtschaft (2023: 12 %) ist weiterhin eine relevante Emissionsquelle, wobei vor allem die landwirtschaftlichen Böden NOx emittieren.</p><p>&nbsp;</p><p>Erfüllungsstand der Emissionsminderungsbeschlüsse</p><p>Im <a href="https://unece.org/environment-policy/air/protocol-abate-acidification-eutrophication-and-ground-level-ozone">Göteborg-Protokoll</a> zur ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UNECE#alphabar">UNECE</a>⁠-Luftreinhaltekonvention und in der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/n?tag=NEC-Richtlinie#alphabar">NEC-Richtlinie</a>⁠ (<a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32016L2284">EU 2016/2284</a>) der EU wird festgelegt, dass die jährlichen NOx-Emissionen ab 2020 um 39 % niedriger sein müssen als 2005. Diese Ziele wurden 2021, 2022 und 2023 eingehalten.&nbsp;</p><p>Auf EU-Ebene legt die NEC-Richtlinie (<a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32016L2284">EU 2016/2284</a>) auch fest, dass ab 2030 die jährlichen Emissionen 65 % niedriger gegenüber 2005 sein sollen. Dieses Ziel wurde bisher nicht erreicht.</p>

Thermische Filterstaubentgiftung

Filterasche aus Elektrofiltern von Verbrennungsanlagen ist giftig, da loesliche Schwermetallverbindungen, sowie Dioxine und Furane enthalten sind. Bei der thermischen Filterstaubentgiftung von Asea Brown Boveri wird die Filterasche in einem elektrisch beheizten Ofen erhitzt. Dabei verschmilzt der sandaehnliche Filterstaub oberhalb von 1200 GradC zu einem Glas, das aus dem Ofen ausgetragen wird. Die Auslaugraten von diesem Glas liegen deutlich unter den Grenzwerten der Abwassernorm. Die Schwermetallverbindungen dampfen bei der hohen Temperatur ab und werden nach Quenchen mit viel Kaltluft auf einem Schlauchfilter abgeschieden. Eine Rueckgewinnung der Schwermetalle aus dieser Fraktion ist moeglich. Dioxine und Furane werden thermisch zerstoert und nicht wieder gebildet.

INSPIRE-WMS SL Versorgungswirtschaft und staatliche Dienste - Umweltmanagementeinrichtungen

Dieser Dienst stellt für das INSPIRE-Thema Versorgungswirtschaft und staatliche Dienste umgesetzte Daten bereit.:Dieser Layer visualisiert die saarländischen stillgelegten Betriebsanlagen.

Clearance of waste from the Philippsburg nuclear power plant for incineration at the MVV Umwelt Ressourcen GmbH

Radioactive contaminated wastes from the Philippsburg nuclear power plant should be incinerated in the MVV incineration facility in Mannheim. This waste is mainly contaminated protective clothing. The OEko-Institute was commissioned to examine whether the clearance concept and the related dose criterion are in accordance with the state of science and technology. In addition, a manual is to be drawn up which specifies the requirements for control in the nuclear power plant and requirements for the incineration of these wastes.

Errichtung einer hocheffizienten Holzvergasungsanlage (Heatpipe-Reformer) und dessen Einbindung am Standort der Biomassehof Achental GmbH & Co. KG

Die agnion Operating GmbH & Co. KG wurde im Juni 2010 als Projektgesellschaft gegründet, um die mit dem Vorhaben geplante Holzvergasungsanlage zu betreiben. Am Standort des Biomassehofes Achental in Grassau (Bayern) wird eine hocheffiziente Holzvergasungsanlage mit der neuartigen Heatpipe-Reformer Technologie errichtet. Heatpipes sind hocheffiziente Wärmeübertrager mit großer Leistungsdichte. Der Heatpipe-Reformer ermöglicht es, holzartige Biomasse in ein heizwertreiches Synthesegas umzuwandeln. Dazu wird die Wärme aus der Wirbelschichtbrennkammer durch Heatpipes in den Wirbelschichtreformer gleitet. Dort erfolgt die Reaktion der Biomasse mit Wasserdampf zu Synthesegas. Das Synthesegas wird als Brennstoff in einem eigens für dieses Vorhaben entwickelten Gasmotor in Strom und Wärme umgewandelt. Die erzeugte Wärme wird in das Wärmeversorgungsnetz vor Ort, der erzeugte Strom in das nationale Netz eingespeist. Im Vergleich zu einer konventionellen Wärme- und Stromerzeugung können mit dem Vorhaben jährlich 1.500 t CO2-Emissonen und 600.000 t Heizöl eingespart werden. Die geplante Anlage zeichnet sich durch eine wesentlich höhere Effizienz der Brennstoffausnutzung im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen zur Verbrennung holzartiger Produkte aus. Einsatzmöglichkeiten eröffnen sich nicht nur bei der Errichtung neuer, vor allem dezentraler Anlagen in Städten und Gemeinden, sondern auch beim Ersatz bestehender Anlagen.

Oekologische Verwertung von Alt- und Restholz bei der Asphaltherstellung als regenerativen Energietraeger

Eine Verbesserung der Erfassungs- und Verwertungsquoten fuer Alt- und Restholz sowie eine Minimierung des Transportaufwandes soll durch den Einsatz in dezentralen Verbrennungsanlagen ermoeglicht werden. Zur Asphaltherstellung werden enorme Mengen an Energie benoetigt, fuer die momentan die fossilen Energietraeger Oel und Gas eingesetzt werden. Diese Energie liesse sich aber prinzipiell mit dem nachwachsenden CO2-neutralen Energietraeger Holz abdecken. Die in der BRD flaechendeckend verbreiteten ca. 850 Asphaltmischanlagen stellen somit ein potential an dezentralen Alt- bzw. Restholzverbrennungsanlagen dar. Des weiteren besteht durch eine ergaenzende Verwertung der Holzasche als Fuellmaterial in der Asphaltproduktion die Moeglichkeit zur Schliessung des Verwertungskreislaufs. In diesem Projekt soll dieser bislang nicht beschrittene Verwertungsweg durch gezielte Zusammenstellung und Aufarbeitung vorhandenen Wissens und durch unterstuetzende Untersuchungen verifiziert werden.

Experimentelle Untersuchung einer Anlage zur integrierten Pyrolyse und Verbrennung von Biomasse

Hauptproblematik bei der Umsetzung von Vergasungsverfahren für Biomassen stellen nach wie vor die im Produktgas enthaltenen höheren Kohlenwasserstoffe dar. Ziel der Entwicklung des IPV-Verfahrens ist es, ein preisgünstiges Verfahren zur energetischen und rohstofflichen Nutzung von Biomassen und biogenen Reststoffen zu entwickeln, das die Vorbehandlung auf ein Minimum reduziert, ein hochwertiges, nicht mit Inertgasen verdünntes Produktgas erzeugt, dabei mit möglichst einfacher Anlagentechnik robust ist und eine hohe Verfügbarkeit aufweist. Das Verfahren beinhaltet die Kopplung eines Pyrolyse- und eines Verbrennungsprozesses. Das entstehende weitgehend teerfreie Synthesegas kann rohstofflich oder energetisch verwendet werden.

Fragestellungen und Alternativen bei der Verbrennung rückgelieferter radioaktiver Abfälle aus Mol (Belgien) in der Verbrennungsanlage der Firma Hoechst AG

Notwendigkeit einer Sicherheitsanalyse nach der Störfallverordnung für die Anlage zur Verbrennung von Trockenstabilat aus Abfällen der Firma Herhof Umwelttechnik GmbH in Aßlar

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