Das Oeko-Institut ueberpruefte im Auftrag der Kreistagsfraktion der GRUENEN in Viersen ein Gutachten ueber die 'Einsatz- und Standortmoeglichkeiten einer Muellverbrennungsanlage fuer das Gebiet der Stadt Moenchengladbach und des Kreises Viersen'. Die wichtigsten Ergebnisse dieser Ueberpruefung waren: Der Anteil an Hausmuell, der einer endgueltigen Beteiligung zugefuehrt werden muss, ist wesentlich geringer, als in dem Gutachten angenommen wird. Die konventionelle Rostfeuerung wurde durch methodisch fehlerhafte Wertung zu vorteilhaft dargestellt. Die Emissionen der vorgeschlagenen Anlage wurden aufgrund nicht korrekten Vergleichs mit Kohlekraftwerken bagatellisiert. Es wird vorgeschlagen, ein neues mengen- und schadstoffbezogenes Gutachten zu verlangen
Die Entsorgung kommunaler Abfaelle erfordert die Weiterentwicklung des klassischen Muellverbrennungsprozesses mit dem Ziel einer Minderung der Freisetzung von Schadstoffen. Dazu sind umfassende Kenntnisse ueber die Entstehung und das Verhalten einzelner Schadstoffe notwendig. Entsprechende Untersuchungen werden an bestehenden Muellverbrennungsanlagen, insbesondere mit Hilfe der halbtechnischen Testanlage TAMARA des KfK durchgefuehrt. Sie betreffen folgende Problemkreise: 1) Bilanzierung und Verhalten von Schadstoffen mit dem Ziel einer Schadstoffbilanz in Muellverbrennungsanlagen mit unterschiedlichen Gasreinigungssystemen mittels Einsatz moderner Analyseverfahren. 2) Untersuchungen der Verbrennungsvorgaenge im Brennraum und in der Nachbrennkammer von Muellverbrennungsanlagen, insbesondere der Entstehung organischer Schadgase, des chemischen und thermischen Verhaltens von Schwermetallen und der Bildungs-, Emissions- und Zersetzungsmechanismen organischer Schadstoffe einschl. Entwicklung spezieller analytischer Verfahren. 3) Erprobung der Abscheidewirksamkeit verschiedener Entstaubungsverfahren wie Zyklone, Elektro- und Gewebefilter, in Kombination mit nasser Rauchgasbehandlung zur HCl-, Hg- und SO2-Abscheidung. 4) Methodische Entwicklungen zur Schwermetallaugung aus den Filterstaeuben mit der sauren Fluessigphase der Rauchgas-Waesche, zur Abscheidung und Konzentrierung dieser Metalle aus den resultierenden Waessern, mit Hilfe der Testanlagen DORA und KLARA sowie zur Rueckfuehrung der gelaugten Filterstaeube in den Verbrennungsraum, um anhaftende organische Schadstoffe zu zerstoeren (3R-Verfahren).
Holcim (Süddeutschland) GmbH wird in dem Vorhaben der Erstanwender der sogenannten 'CycloneCC-Technologie' als 'End-of-Pipe'-Lösung innerhalb der Zementindustrie im industriellen Maßstab sein. Im Projekt PRIDE-ID wird ein Versuch der Technologie zur Abscheidung unvermeidbarer CO2-Emissionen mittels realer Prozessgase in einem Zementwerk erfolgen. Die CycloneCC-Technologie, welche eine CO2-Ab-trennung mittels Rotating Packed Bed-Komponente einsetzt, ist als innovative, kostengünstige CO2-Abscheidungstechnologie von dem Unternehmen Carbon Clean entwickelt worden (eingebunden als Unter-auftragnehmer). Carbon Clean ist ein innovatives Unternehmen mit Hauptsitz in Großbritannien, das sich auf Kohlendioxid-Rückgewinnungstechnologie für industrielle Zwecke spezialisiert hat. Zudem ist im Rahmen des zu fördernden Vorhabens die Universität Stuttgart als Projektpartner eingebunden, welche den Einsatz der CycloneCC-Technologie wissenschaftlich begleiten wird und hierzu auch umfangreiche experimentelle Untersuchungen in eigenen Pilotanlagen sowie in Messkampagnen in dem Zementwerk Dotternhausen durchführen wird. Als weiterer wissenschaftlicher Partner charakterisiert das Institut für Nichtklassische Chemie e.V. die Wirkkomponenten und deren Alterungsprodukte in der Aminlösung und identifiziert die Mechanismen der Alterungsreaktionen. Ziel des Projekts ist die Installation einer Versuchsanlage zur CO2-Abtrennung mit der CycloneCC-Technologie im Zementwerk Dotternhausen, um 10 Tonnen CO2 pro Tag aus dem Gasstrom des Zementwerks abzuscheiden.
Die ökonomische und ökologische Energiebereitstellung stellt eine zentrale gesellschaftliche Herausforderung dar. Diese wird durch die steigenden Umweltbelastungen bei gleichzeitig wachsendem weltweitem Energiebedarf und zunehmender Ressourcenverknappung bedingt. Für mobile Antriebe nimmt insbesondere die Verminderung des bei der motorischen Verbrennung entstehenden Treibhausgases CO2 sowie der Schadstoffemissionen ein wichtiges Ziel ein. Dies sind zum Beispiel Stickoxide (NOx), Kohlenmonoxid (CO), unverbrannte Kohlenwasserstoffe (uHC) und Ruß, die erheblich zur städtischen und regionalen Luftverschmutzung beitragen. Zur Realisierung von hohen Wirkungsgraden bei gleichzeitig niedrigen Schadstoffemissionen untersucht die FOR2401 die zukunftsträchtige Niedertemperaturverbrennung (NTV). Die NTV kann sowohl auf Ottomotoren (Gasoline Controlled Auto Ignition, GCAI) als auch auf Dieselmotoren (Premiexed Charge Compression Igniton) angewendet werden und zeichnet sich als ein Brennverfahren aus, welches das Potential bietet, bereits innermotorisch die Emissionen deutlich zu reduzieren. Die Komplexität der Prozessführung ist einer der wesentlichen Gründe, welcher die technische Anwendung der NTV aktuell verhindert. Der Ablauf der NTV wird maßgeblich von lokalen thermodynamischen Zuständen und strömungsmechanischen Effekten bestimmt. Die Zeitskalen der hierbei auftretenden Abläufe sind kleiner als die des Verbrennungszyklus und können deshalb nicht mit einer dem Stand der Forschung entsprechenden zyklusbasierten Regelung beeinflusst werden. Um eine hinsichtlich Stabilität, Wirkungsgrad und Schadstoffemissionen verbesserte Prozessführung zu ermöglichen, werden im Rahmen der Forschergruppe Multiskalenregelungskonzepte untersucht, welche Neuland darstellen. Zur erfolgreichen Realisierung der Multiskalenregelung müssen grundlegende Forschungsfragen aus den Disziplinen Chemie, Verbrennungstechnik, Motorenforschung, Regelungstechnik und Numerik geklärt werden. Aus diesem Grund setzt die Forschergruppe auf einen stark vernetzten, interdisziplinären Ansatz. Innerhalb der FOR2401 soll ein detailliertes physikalisch-chemisches Prozessverständnis der NTV und der zugehörigen Beeinflussungsmöglichkeiten entwickelt werden, wodurch eine Beschreibung in Form von mathematischen Modellen ermöglicht wird. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen werden maßgeschneiderte regelungstechnische Methoden entwickelt, die auf Echtzeitoptimierung basieren und die Kontrolle auf einer kleineren als der aktuell möglichen Zeitskala erlauben. Die Forschung erfolgt im engen Schulterschluss zwischen Natur- und Ingenieurswissenschaftler/innen der Universität Bielefeld, der Universität Freiburg und der RWTH Aachen University.
In der holzverarbeitenden Industrie und in der Forstwirtschaft fallen grosse Mengen an Holzabfaellen an, deren Verbrennung oftmals sehr hohe Emissionen an Rauch, bestehend aus unverbrannten Stoffen, Partikeln und Stickstoffoxiden, verursacht. In diesem Projekt sollen erstmals bei Holz- und Holzabfall-Feuerungen mit Hilfe der numerischen Verbrennungssimulation die guenstigste Feuerraumgestaltung hinsichtlich optimaler Verbrennung und minimaler Schadstoffemission gefunden werden. Fuer die verbleibenden Partikelrestemissionen soll die Abscheidetechnologie an Holzfeuerungsabgase angepasst und optimiert werden. Dadurch kann die in Baden-Wuerttemberg ansaessige holzverarbeitende Industrie die anfallenden Holzreste umweltfreundlich und energiegewinnend verwerten und zukuenftige Entsorgungskosten (TA Siedlungsabfall) einsparen.
Der Einsatz druckaufgeladener zirkulierender Wirbelschichten als Feuerungssystem fuer Festbrennstoffe (Kohle) erlaubt den Einsatz des Gasturbinenprozesses. Hierdurch ist es moeglich, den Wirkungsgrad kohlegefeuerter Kraftwerke zu erhoehen. Die zirkulierende Wirbelschicht ihrerseits erlaubt durch Zugabe von Kalkstein in den Feuerungsraum eine In-situ-Entschwefelung. Die niedrige Feuerraumtemperatur ist ursaechlich fuer geringe Stickoxidemissionen, so dass nachgeschaltete Reinigungsanlagen nicht erforderlich sind. Im Forschungsvorhaben werden an einer kaltbetriebenen zirkulierenden Wirbelschicht die bis zu einem statischen Druck von 60 bar betrieben werden kann, Untersuchungen zur Stroemungsmechanik und Waermeuebergang durchgefuehrt. Es zeigt sich, dass gegenueber atmosphaerisch betriebenen zirkulierenden Wirbelschichten ein geaenderter Stroemungszustand auftritt und der wandseitige Waermeuebergang verbessert ist.
Die Waermeuebertragung an feinkoernigen Feststoffen kann in blasenbildenden Wirbelschichten erfolgen. Derartige Waermetauscher werden z.B. bei der Verbrennung von Kohle eingesetzt. Zur Einhaltung bestimmter Emissionsgrenzwerte muss die Temperatur der eingesetzten Feststoffpartikeln gezielt eingestellt werden. Dies erfordert eine eingehende Kenntnis ueber den vorliegenden Waermeuebertragungsmechanismus, damit physikalisch sinnvolle Korrelationen fuer den Waermeuebergangskoeffizienten erstellt werden koennen. Derartige Korrelationen sind dann auch fuer geaenderte Stoffsysteme anwendbar, wie sie z.B. in Gas-Feststoff-Reaktoren auftreten. In solchen Reaktoren muss ebenfalls, je nach vorliegenden Reaktionstyp, Waerme zu- oder abgefuehrt werden, um die gewuenschte Reaktionstemperatur einzustellen. Im Forschungsvorhaben wurden an blasenbildenden druckaufgeladenen Wirbelschichten Waermeuebertragungsuntersuchungen durchgefuehrt und das Bewegungsverhalten der Feststoffpartikeln an der Waermetauscherwand analysiert. Basierend auf diesen Untersuchungen konnte fuer einen weiten Bereich von Gas-Feststoff-Kombinationen eine Korrelation fuer den Waermeuebergangskoeffizienten erstellt werden.
Das Konzept des Projektes 'PrüfReal - Bench Tests' basiert auf der Erhebung grundlegender Aspekte der Emissionsbildung sowie die Auswirkung geringfügiger Änderung der Brennstoffqualität bzw. der Brennstoffzusammensetzung, die in der Vorprojektphase definiert wurden bzw. in der ersten Projektphase im Rahmen der Detailplanung definiert werden. Ziel ist es die Zusammenhänge zwischen Brennstoffzusammensetzung, insbesondere der aschebildenden Elementgehalte, deren kritische Konzentrationen sowie deren Auswirkung auf die Staub- und NOx-Emissionen unter Prüfstandsbedingungen herauszufinden. Mit Hilfe des Projektes soll erhoben werden, welche Auswirkungen Änderungen des Asche- bzw. Stickstoffgehaltes (ev. auch Kaliumgehalt) im Brennstoff auf das Emissionsverhalten im Voll- und Teillastbetrieb haben. Zur Ermittlung der Daten sind Verbrennungsversuche am Kesselprüfstand der BLT Wieselburg mit unterschiedlichen Kesseltypen und definierten Brennstoffqualitäten geplant. Die Variation der Brennstoffqualität bezieht sich auf die aerosolbildenden Elemente- und Stickstoffgehalte. Diese sollen innerhalb der in den aktuellen Brennstoffnormen geforderten Grenzwerte liegen. Für die Beurteilung von geringen Änderungen in der Brennstoffqualität und -zusammensetzung, existieren derzeit noch massive Kenntnisdefizite die mit Hilfe des Projektes 'PrüfReal - Bench Tests' beseitigt werden sollen. Zur Ermittlung der Daten sind Verbrennungsversuche am akkreditierten Kesselprüfstand der BLT Wieselburg mit mindestens 3 unterschiedlichen Kesseltypen und mindestens 3 unterschiedlichen definierten Brennstoffqualitäten (mit Variation des Asche- und Stickstoffgehaltes am unteren, mittleren und oberen Bereich der Grenzwerte) geplant. Die für die Verbrennungsversuche benötigten Feuerungsanlagen, sowie die personellen Ressourcen zur Installation, Wartung und für etwaige bauliche Veränderungen der Anlagen werden von den Firmenpartnern zur Verfügung gestellt. Ein weiteres Ziel des Projektes PrüfReal - Bench Tests ist die Untersuchung der Entstehung und Herkunft der NOx-Emissionen bei der Verbrennung von Holzbrennstoffen. Mittels Untersuchung der Stickstoffisotopie der Stickoxide soll der Einfluss des Luft- und Brennstoffstickstoffes auf die NOx-Emissionen bei der Holzverbrennung neu beleuchtet und bestehende Theorien zur Stickoxid-Entstehung überprüft werden. Die Ergebnisse des Projektes 'PrüfReal' werden in einem Bericht zusammengefasst und sollen den nationalen und internationalen Interessensvertretern der österreichischen Biomasseheizkesselhersteller als Diskussionsgrundlage für zukünftige Grenzwertdebatten und Normierungen dienen.
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