Diplomkolloquium Andre Gerstenberg „Möglichkeiten und Grenzen der Energiebereitstellung durch Strohfeuerungsanlagen in der gewerblichen Produktion“ Anwendungsbeispiel landwirtschaftliche Getreidebrennereien Diplomkolloquium Andre Gerstenberg Betreuer: Prof. Dr. rer. nat. Reiner Malessa, FH Brandenburg Dr.-Ing. Ernst-Peter Jeremias, tetra ingenieure GmbH, Neuruppin Datum: 15.11.2007

Aktionsplan Biomasse der EU Angaben in Mio. Tonnen Öläquivalent Motivation für die Diplomarbeit Aktionsplan Biomasse der EU Angaben in Mio. Tonnen Öläquivalent Quelle: EurObservER 2006 Ausbau der Bioenergie führt zu einer größeren Nachfrage und folglich zu Preissteigerungen Erschließung ungenutzter Biomassepotenziale zur Reduzierung von Nutzungskonflikten © Andre Gerstenberg, FH Brandenburg

Zielstellungen der Diplomarbeit 1 Potenziale für die Wärmeerzeugung aus Stroh 2 Stand der Technik Strohverbrennung Bereitstellung Verbrennung 3 Anwendungsbeispiel Brennerei Erweiterung und Optimierung des Brennereibetriebes Strohfeuerungskonzepte Wirtschaftlichkeit © Andre Gerstenberg, FH Brandenburg

1 Strohpotenziale Getreideanbaufläche Stoffliche Nutzung Deutschland: 6,7 Mio. ha Brandenburg: 0,5 Mio. ha Stoffliche Nutzung Einstreu in Tierställen, Einarbeitung in die Ackerkrumme zur Bodenverbesserung Strohmenge Deutschland: 40,2 Mio. t Brandenburg: 3,1 Mio. t Mittelwert Min/Max ca. 89 TWh Verdopplung des Anteiles fester Biobrennstoffe Quelle: Daten für Endenergie und feste Biobrennstoffe aus AGEE-S, Stand 03/07 © Andre Gerstenberg, FH Brandenburg

2 Stand der Technik Strohverbrennung Bereitstellung Großballen quaderförmig Ballendichte: 139 – 170 kg/m³ Preis: ca. 70 €/t Häcksel Schüttdichte: 45 – 80 kg/m³ Preis: ca. 77 €/t Quelle: http://www.videncenter.dk/uk/index.htm Quelle: http://www.videncenter.dk/uk/index.htm © Andre Gerstenberg, FH Brandenburg

2 Stand der Technik Strohverbrennung Bereitstellung Briketts Schüttdichte: 400 – 500 kg/m³ Preis: 140 €/t Pellets Schüttdichte: 400 – 650 kg/m³ Preis: 150 €/t Quelle: www.asket.pl/ de/brikette.php Quelle: http://www.videncenter.dk/uk/index.htm © Andre Gerstenberg, FH Brandenburg

2 Stand der Technik Strohverbrennung Bereitstellung Bsp.: Lieferung von 25 t Stroh durch Transport-Lkw mit max. 100 m³ Ladevolumen und max. Nutzlast von 25 t © Andre Gerstenberg, FH Brandenburg

2 Stand der Technik Strohverbrennung Rostfeuerungen dominierende Technologie meist modifizierte Holzfeuerungen Beschickung mit Pellets, Häckseln oder aufgelösten Ballen Quelle: http://www.binder-gmbh.at/Deutsch/Heizanlagen/Feuerungssysteme/SRF-S.html © Andre Gerstenberg, FH Brandenburg

2 Stand der Technik Strohverbrennung Aschegehalt: Grenzwerte für Staubemissionen schwer einzuhalten, starke Verschmutzung der Feuerungskomponenten, höhere Aufwendungen zur Entaschung Kaliumgehalt: geringer Ascheschmelzpunkt (Verschlackung der Asche), Rostkühlung erforderlich © Andre Gerstenberg, FH Brandenburg

3 Anwendungsbeispiel Brennerei Erweiterung und Optimierung des Brennereibetriebes Ist-Zustand Jährliche Getreidemenge in t 336 Ethanolgehalt in Vol. % 86 Jährliche Ethanolmenge in hl: 1.217 Jahresbetriebsstunden: 480 Heizölverbrauch in l/hl Ethanol: 34 Strohverbrauch in kg/hl Ethanol: 77 Soll-Zustand 5.313 86 19.250 7.590 17 39 Maßnahmen: Wärmerückgewinnung und Wärmedämmung Austausch von ausgedienter oder unzureichender Anlagentechnik Investitionskosten 330.900 € © Andre Gerstenberg, FH Brandenburg

3 Anwendungsbeispiel Brennerei Strohfeuerungskonzepte Dampfkessel Strohfeuerung Stroh ECO Wasser Luft Asche Rauchgas Zur Brennerei Dampf Konzept 1 Leistung: 390 kWth Dampfleistung: 590 kg/h Jährliche Brennstoffmenge: - Strohballen 750 t Investitionskosten: 617.600 € Kostenersparnis gegenüber Heizöl: 119.000 € © Andre Gerstenberg, FH Brandenburg

3 Anwendungsbeispiel Brennerei Strohfeuerungskonzepte Heißwasserkessel Dampfkessel Hauptfeuerung Heizöl ECO Stroh Wasser Rauchgas Zur Brennerei Zusatzfeuerung Luft Asche Dampf Konzept 2 Leistung: - Heizölfeuerung: 340 kWth - Strohfeuerung: 29 kWth Dampfleistung: 540 kg/h Brennstoff: - Strohpellets 50 t - Heizöl 278.000 l Investitionskosten: 128.800 € Kostenersparnis Heizöl 20.000 € © Andre Gerstenberg, FH Brandenburg

3 Anwendungsbeispiel Brennerei Strohfeuerungskonzepte Schlempetrocknung, Prozesswärme, Nah- und Fernwärme Dampfkessel Strohfeuerung G ECO Wasser Rauchgas Schlempe Zur Brennerei Dampfmotor 2-stufig Stroh Asche Luft Dampf Konzept 3 Leistung: 2.400 kWth Dampfleistung: 3.500 kg/h Brennstoff: - Strohballen 3.352 t - Schlempe 1.075 t Investitionskosten: 3.019.500 € Kostenersparnis: - Brennstoff 75.000 € - el. Energie 90.000 € Wärmeverkauf: 460.000 € © Andre Gerstenberg, FH Brandenburg

3 Anwendungsbeispiel Brennerei Wirtschaftlichkeit © Andre Gerstenberg, FH Brandenburg

3 Anwendungsbeispiel Brennerei Wirtschaftlichkeit © Andre Gerstenberg, FH Brandenburg

Fazit Stroh kann als nachwachsendes und CO2-neutrales Nebenprodukt in nennenswerten Mengen zur Energieversorgung beitragen durch den niedrigen Brennstoffpreis von Strohballen und die Beschränkung auf den ländlichen Raum kann die Grenze zur Wirtschaftlichkeit bereits überschritten werden für eine stärkere Verbreitung des Brennstoffes Stroh muss eine preisgünstige Aufbereitung zu Strohpellets oder Strohbriketts etabliert werden Feuerungsanlagen für Stroh sind vorhanden (vor allem in Dänemark), müssen aber für die Einhaltung der deutschen Emissionsgrenzwerte weiterentwickelt werden für die Brennerei liegt das größte Potenzial in der Reduzierung des Energiebedarfes © Andre Gerstenberg, FH Brandenburg