ReSource 2011_2

Abfall · Rohstoff · Energie. Fachzeitschrift für nachhaltiges Wirtschaften

ISSN: 1868-9531
Veröffentlicht: Mai 2011, 24. Jahrgang. Auflage, Einband: geheftet, Seiten 72, Format DIN A4, Gewicht 0.22 kg
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ReSource 2011_2

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Inhaltsübersicht Heft 2/2011

 

THEMENSCHWERPUNKT: ENERGIEWENDE UND VERBRENNUNG


Liebe Leserinnen und Leser,

In diesem Heft bieten wir im Wesentlichen zwei Schwerpunkte: die Energiewende und die Verbren­nung, jeweils mit zusätzlichen Randaspekten. Die Energiewende wurde für Deutschland kurzfristig nach dem Unfall in Japan beschlossen. Die Beendigung der Stromerzeugung aus Kernkraft – und vielleicht zukünf­tig auch aus Kohlekraft – wird zwangsläufig die Umstel­lung auf Erneuerbare Energien mit sich bringen. Diese tragen zwar erst knapp siebzehn Prozent zur Strom­erzeugung bei, sollen aber in den nächsten Jahrzehnten unser Land vollständig versorgen. Mit möglichen Stol­persteinen werden wir uns auseinandersetzen müssen. Hierzu mehr im Artikel Richtungswechsel. Vergärungsanlagen werden zur Energieversorgung beitragen, wenn auch nicht entscheidend. Professor Christina Dornack von der TU Cottbus beleuchtet die Prozesskette der Biogaserzeugung von der Sammlung der Substrate bis zur Abwasserentsorgung. Abschlie­ßend weist sie auf die unbefriedigende Situation der Emissionsminderung und den damit verbundenen Untersuchungsbedarf hin. Dr. Helmut Schnurer, früher für die Siedlungsabfall­wirtschaft im Bundesumweltministerium zuständig, und Ewa Harlacz haben die Kombination von Abfall­entsorgung und Trinkwassergewinnung für Malta un­tersucht. Trotz des zukunftsweisenden Ansatzes wurde das Projekt noch nicht in Angriff genommen. Dennoch interessieren sich zahlreiche Mittelmeeranrainerländer, weil damit zwei Probleme – insbesondere in Mittel­meerstaaten – gelöst werden könnten. Ein realisiertes Abfallverbrennungsprojekt mit effizi­enter Energienutzung wird von Dieter Jäger für die vier­te Linie des Heizkraftwerks in Göteborg vorgestellt. Die Voraussetzungen für hohe Effizienz sind dank der gut ausgebauten Fernwärmenetze für Haushalte und Industrie gut. Mit der vierten Linie dieses Kraftwerks wird der Abfalldurchsatz auf 550.000 Tonnen Abfall erhöht. Dr. Stephanie Thiel stellt eine Zusammenfassung der Verwendung von Ersatzbrennstoffen in Kohlekraftwer­ken vor und erläutert Einzelheiten anhand von Anla­gen. Seit 2005 wurde der Einsatz von Ersatzbrennstoffen von 300.000 auf 800.000 Tonnen pro Jahr gesteigert. Prognostiziert wird keine weitere Steigerung. Professor Quicker von der RWTH Aachen et al. ha­ben Abgasreinigungsverfahren und deren Kombination auf ihre Leistungsfähigkeit untersucht. Schwerpunkte sind die Abscheidung von Staub, Schwermetallen, sau­ren Gasen und organischen Spurenstoffen sowie die Minderung von Stickoxidemissionen. Die Emissions­werte divergieren je nach Anlagentyp, zum Beispiel  weisen Ersatzbrennstoffkraftwerke hohe Chlorwasser­stoffgehalte im Rohgas auf. Den Herausforderungen stellt er Verfahren der Abgasreinigung gegenüber. Mit dem Zielkonflikt von Immissionsschutz und Energieeffizienz setzen sich Professor Carlowitz und Dipl.­Ing. Neese auseinander. Sie weisen auf Vermei­dungsmöglichkeiten von Emissionen durch hochwerti­ge Maßnahmen hin. Hier tut sich ein Feld für zukünfti­ge Entwicklungen auf. Professor Wolfgang Dott und Sabrina Michael bewer­ten die toxikologische Wirkung von Luftinhaltsstoffen auf Menschen. Sie gehen von den Quellen der Verunrei­nigung aus und kommen zu einzelnen Schadstoffgrup­pen und ihrer toxikologischen Wirkung. Letztlich sei auf den Kurzkommentar von Professor Andrea Versteyl über das Urteil des Europäischen Ge­richtshofs im Klageverfahren des BUND gegen das Trianel Kohlekraftwerk hingewiesen. Hierzu wollen wir in Kürze einen ausführlichen Artikel bringen. Für die Lektüre dieses inhaltsschweren Heftes wün­sche ich Ihnen reichlich Muße.


Die Mühe lohnt sich.
Karl J. Thomé-Kozmiensky



RUBRIK: ENERGIE

Richtungswechsel
Auf dem Weg zur Energiewende sind Stolpersteine und Akzeptanzfragen zu berücksichtigen

Seite 4 - 13

Als Folge der Nuklearkatastrophe von Fukushima änderte die Bundesregierung kurzfristig die nationale Energiepolitik. Sie verkündete ein dreimonatiges Atom- Moratorium und die Absicht, die erst im Oktober 2010 beschlossene Laufzeitverlängerung deutscher Kernkraftwerke wieder rückgängig zu machen. Am 6. Juni 2011 beschloss das Bundeskabinett dann die endgültige Abschaltung für acht ältere Kernkraftwerke und den stufenweisen Atomausstieg bis 2022. Bereits bis 8. Juli soll das geänderte Atomgesetz Bundestag und Bundesrat passiert haben, um rasch in Kraft treten zu können. Im Zuge dieser sogenannten Energiewende sollen neben fossilen Energieträgern insbesondere die erneuerbaren Energien zügig ausgebaut werden.  Zu den Bausteinen zählen Windenergie, Biomasse, Sonnenenergie, Wasserkraft, Geothermie und Maßnahmen wie Energiesparen und Steigerung der Energieeffizienz. Im nachfolgenden Beitrag werden wesentliche Aspekte erörtert, die beim Ausstieg aus der Kernenergie und bei der Umsetzung der Energiewende eine Rolle spielen.

Autor: Professor Dr. Dr. h. c. Karl J. Thomé-Kozmiensky vivis Consult GmbH, Dorfstraße 51, D-16816 Nietwerder. 


RUBRIK: ASK-MAGAZIN

Seite 14 - 17

Liebe Leserinnen und Leser, mit dem ASK MAGAZIN der vorliegenden Ausgabe von ReSource wollen wir erneut auf die Vielfalt der Fachartikel in ASK und die dahinter stehenden Exper­ten verweisen. Wir beginnen mit einem Interview, um die ganz be­sondere Meinung des hier ausgewählten Experten vor­zustellen. Noch voll der Eindrücke von der soeben durch die Bundesregierung beschlossenen Gesetze, war mir die Frage wichtig, was die Energiewende  für einen Betrei­ber eines Abfallheizkraftwerks (AHKW) bedeutet. Dr. Thomas König, Vorstand eines Kommunalunterneh­mens, das die Energieeffizienz seiner Anlage schon seit langem ausbaut, schien mir der richtige Ge­sprächspartner. Dass das Thema ein wenig breiter be­handelt wurde, ist gewollt. Auf Ihr schriftliches Feedback oder Ihre Anmerkun­gen direkt in ASK (www.ask­eu.de) freuen wir uns. Beim letzten ASK MAGAZIN habe ich auf die Suche in ASK verwiesen; heute will ich sie Ihnen vorführen. Das Beispiel der Suche nach dem Schlagwort „Biogas“ passt zu den Artikeln im vorliegenden Heft – aber wer will 819 Fachartikel lesen oder aus 1074 Experten wählen… Deshalb grenzen wir die Suche etwas ein und ergänzen das Schlagwort  „Biogas“ um den Begriff „Aufberei­tung“. Schon sind wir nur noch bei 148 Fachartikel, 57 Nachrichten und 208 themenbezogenen Experten. Da wir in unserem Beispiel einen Sachverhalt mit Depo­nien im Blick haben, schränkt das Wort „Deponie“ die Suche weiter ein und wir landen bei 20 Artikeln, 5 Nachrichten und 28 Experten. Viel Erfolg mit Ihren eigenen Themen. Als ReSource ­Abonnent haben Sie in ASK ganz besondere Vorteile.

Autor: Werner P. Bauer (V.i.S.d.P. für ASK MAGAZIN) ia GmbH, D­ 81371 München.


RUBRIK: BIOLOGISCHE VERFAHREN

Der Kreis schließt sich
Die Prozesskette der Biogaserzeugung reicht von der  Sammlung bis zur Abwasserentsorgung

Seite 18 - 26

Produkte, Stoffe und Reststoffe können entweder mehrfach verwendet oder verwertet werden. In der Abfallwirtschaft dient als Vorbild die Natur, die als Kreislaufsystem alle ihre Reststoffe in einem geschlossenen Zyklus verwertet. Auch bei organischen Abfällen und bei der Verwertung von Klärschlamm können Stoffe nach erfolgreicher Behandlung wieder in den Naturkreislauf eingeschleust werden. Ziel der anaeroben Behandlung von Biomasse ist es, zunächst das energetische Potenzial der organischen Stoffe zu nutzen und den darin enthaltenen Kohlenstoff zu Methan zu fermentieren. Nähr- und Spurenstoffe bleiben im Gärrest enthalten, sodass sie nach der Fermentation wieder in den natürlichen Stoffkreislauf zurückgeführt werden. Der vorliegende Beitrag beschreibt die Prozesskette von der Sammlung bis zur Abwasserentsorgung und benennt die verschiedenen Aspekte, die bei der Biogaserzeugung zu berücksichtigen sind.

Autor: Prof. Dr.-Ing. Christina Dornack, Juniorprofessur Abfall- und Bioenergiewirtschaft, TU Cottbus, D-03046 Cottbus.



RUBRIK: THERMISCHE VERFAHREN

Waste to Water
Eine Machbarkeitsstudie für Malta zeigt wie Energie aus Abfall zur Trinkwassergewinnung genutzt werden kann

Seite 27 - 36

In vielen Regionen der Erde gibt es eine unzureichende Trinkwasserversorgung. Häufig wird die Qualität des zur Verfügung stehenden Wassers durch Industrie, Landwirtschaft und Abfallentsorgung beeinträchtigt. Meeresanrainer, die nicht über ausreichend Grund- oder Oberflächenwasser verfügen, behelfen sich meist durch die Entsalzung von Meerwasser, die jedoch sehr energieintensiv ist. Die Republik Malta, ein südeuropäischer Inselstaat im Mittelmeer, der seit 2004 zur Europäischen Union gehört, hat in einer Machbarkeits-Studie jetzt erstmals untersucht, ob die Probleme bei der Abfallentsorgung und Trinkwasserversorgung gemeinsam gelöst werden können. Das Konzept WASTE TO WATER (W2W) sieht vor, die Energie aus der Müllverbrennung zur Meerwasserentsalzung zu nutzen. Wie die Ergebnisse der Studie für Malta belegen, ist es möglich, mit der energetischen Verwertung des Restabfalls (circa 200.000 Tonnen pro Jahr) die gesamte Energie bereitzustellen, die für die Meerwasserentsalzung erforderlich ist. Der Studie zufolge lassen sich in Malta aus einer Tonne Abfall 220 Kliogramm (kg) Baustoffe, 20 Kilogramm Metalle und Energie für die Erzeugung von über 90.000 Liter Trinkwasser gewinnen. Darüber hinaus ergeben sich der Studie zufolge Gutschriften zur Erreichung der Klimaschutzziele Maltas. Die Autoren erörtern im vorliegenden Beitrag, wie die Energie aus der energetischen Nutzung von Abfällen zur Meerwasserentsalzung genutzt werden kann, welche Probleme sich im Hinblick auf Technik, Umweltschutz, Finanzierung und Politik stellen und wie diese gelöst werden können. Darüber hinaus gehen sie der Frage nach, ob geeignete Technologien auch eine Exportchance bieten.

Autor: Ministerialdirigent a. D. Dr. Helmut Schnurer war im Bundesumweltministerium Unterabteilungsleiter WA II Abfallwirtschaft, D-53547 Kasbach-Ohlenberg; Ewa Harlacz, LL.M war in Malta Langzeitberaterin des EU geförderten Twinning-Projektes zur Umsetzung von EG-Richtlinien zur Abfallwirtschaft (2006-2007), D-50935 Köln.


Effiziente Energieausnutzung
Der Zeckverband Renova Göteborg hat die vierte Linie  seines Müllheizkraftwerkes in Betrieb genommen

Seite 37 - 39

Die Ursprünge des Müllheizkraftwerkes Sävenäs gehen bis auf das Jahr 1972 zurück, als die ersten Kessel in Betrieb gingen. Seither hat sich für den Betreiber Renova – ein Zweckverband von heute elf Kommunen an der Westschwedischen Küste mit Zentrum in Göteborg – vieles geändert. Umweltverträglich, energieeffizient und nachhaltig sind die Prinzipien nach denen Renova sein Handeln ausrichtet – von der Mülleinsammlung über Verwertung und Recycling bis zur Produktion von Fernwärme und Strom aus den nicht weiter verwertbaren Müllbestandteilen. Auf dem Kraftwerksstandort Sävenäs befinden sich heute zwei Linien aus den frühen 90er Jahren, sowie die 2001 von Martin GmbH gelieferte Linie PU1 und die neue Martin Linie P7, die 2010 in Betrieb ging. Typisch für die skandinavischen Länder sind gut ausgebaute Fernwärmenetze, die Privathaushalte und Industriebetriebe mit Fernwärme versorgen. Dieser Umstand war ein wesentlicher Grund für Renova, die Kraftwerksanlage um eine vierte Linie zu erweitern. Zur Erzeugung der Fernwärme können jährlich 550.000 Tonnen Müll als Brennstoff eingesetzt und somit wertvolle Primärenergieträger wie Kohle, Öl und Gas ersetzt werden.

Autor: Dieter Jäger ist Mitarbeiter der  Martin GmbH für Umwelt- und Energietechnik, D-80807 München.



RUBRIK: ERSATZBRENNSTOFFE

Trends der Mitverbrennung
Der Emissionshandel und die Entwicklung der  Brennstoffpreise beeinflussen maßgeblich den Einsatz  von Ersatzbrennstoffen in Kohlekraftwerken

Seite 40 - 49

Derzeit werden in zehn Kohlekraftwerken in Deutschland Ersatzbrennstoffe aus gemischten Siedlungsabfällen (EBS-S) und/oder produktionsspezifischen Gewerbe-abfällen (EBS-P) im Dauerbetrieb mitverbrannt. An weiteren Standorten wurden Versuche unterschiedlicher Dauer durchgeführt. Insgesamt wurden im Jahr 2010 etwa 800.000 Tonnen EBS-S/EBS-P eingesetzt. Davon entfielen etwa 78 Prozent auf Braunkohlekraftwerke und etwa 22 Prozent auf Steinkohlekraftwerke. Nach den Einsatzplanungen der Betreiber ist für die kommenden Jahre bis 2014 mit leicht rückläufigen Mitverbrennungsmengen zwischen etwa 750.000 und 770.000 Tonnen pro Jahr zu rechnen. Wie die Betriebserfahrungen der zurückliegenden Jahre gezeigt haben, gibt es zwei verfahrenstechnische Schlüsselfaktoren, an denen sich der betriebstechnische Erfolg oder Misserfolg eines Mitverbrennungsprojekts grundsätzlich entscheidet: die Feuerungstechnik und die Korrosion. Die Bedeutung des Energie- und Brennstoffmarkts nimmt weiter zu. Maßgeblichen Einfluss auf die Entwicklung der Mitverbrennungsaktivitäten haben, insbesondere für Steinkohlekraftwerke zur öffentlichen Stromversorgung, die zum Teil gravierenden Änderungen des Einsatzregimes von Kohlekraftwerken infolge der steigenden Stromeinspeisung aus erneuerbaren Energien. In mehreren Steinkohleblöcken musste der Ersatzbrennstoffeinsatz infolgedessen deutlich eingeschränkt oder vollständig eingestellt werden. Bedeutende marktbezogene Einflussfaktoren sind zudem die Preisentwicklungen bei den CO2-Zertifikaten, den Ersatzbrennstoffen sowie den Importkohlen. Neben dem Einsatz von Ersatzbrennstoffen mit biogenen Anteilen steigt der Stellenwert der Mitverbrennung rein regenerativer Biobrennstoffe in Kohlefeuerungen.

Autor: Dr.-Ing.  Stephanie Thiel ist Mitarbeiterin der  vivis Consult GmbH, D-16816 Nietwerder.


RUBRIK: EMISSIONEN

Deutliche Nuancen
Die Abgasreinigungsverfahren und deren Kombinationen  weisen unterschiedliche Leistungsfähigkeiten auf

Seite 50 - 54

Wie die Auswertung der Emissionsdaten deutscher Abfallverbrennungsanlagen zeigt, sind die Abgasreinigungsverfahren aller 58 betrachteten Siedlungsabfallverbrennungsanlagen in der Lage, die Emissionsgrenzwerte nach 17. BImSchV zuverlässig einzuhalten. In der Regel werden diese Grenzwerte signifikant unterschritten. Die verwendeten Abgasreinigungsverfahren und deren Kombinationen zeigen jedoch unterschiedliche Leistungsfähigkeiten. Dies zeigt sich im Hinblick auf die Emissionswerte für Schwefeloxide, Chlorwasserstoff und Stickoxide. Was die Abscheidung von sauren Schadgasen betrifft, führen Waschverfahren und die Trockensorption unter Einsatz von Natriumhydrogencarbonat zu den niedrigsten Emissionswerten. Der Vergleich der verschiedenen Anlagentypen zur thermischen Abfallbehandlung zeigt, dass der Betrieb von Siedlungsabfall-, Sonderabfall- und Klärschlammverbrennungsanlagen mit einem niedrigeren spezifischen Schadstoffausstoß verbunden ist als dies bei Ersatzbrennstoff- und Altholzkraftwerken der Fall ist. Als Grund hierfür kommen neben der Zusammensetzung der Einsatzstoffe auch wirtschaftliche Erwägungen in Frage. Basis der Betrachtungen ist die Erhebung von Emissionsdaten an deutschen Abfallverbrennungsanlagen, die im Rahmen des Umwelt forschungsplanes des Bundesumweltministeriums im Auftrag des Umweltbundesamtes durchgeführt wurde. („Überprüfung der Emissionsfaktoren für die Abfallverbrennung“, FKZ 3708 49 107 5).

Autor: Professor Dr.-Ing. Peter Quicker ist Universitätsprofessor für das Fach Technologie der Energierohstoffe der Fakultät für Georessourcen und Materialtechnik der RWTH Aachen, D-52062 Aachen; Dipl.-Ing. (FH) Robert Daschner ist Doktorand am ATZ Entwicklungszentrum Energietechnik, D-92237 Sulzbach-Rosenberg, Dipl.-Ing. Yves Noël ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehr- und Forschungsgebiet Technologie der Energierohstoffe der RWTH Aachen, D-52062 Aachen; Dipl.-Ing.  Ulf Raesfeld ist wissenschaftlicher Mitarbeiter im FG III 2.4 Abfalltechnik und Techniktransfer des Umweltbundesamts, D-06844 Dessau-Roßlau; Dipl.-Ing.  Markus Gleis ist wissenschaftlicher Mitarbeiter im FG III 2.4 Abfalltechnik und Techniktransfer des Umweltbundesamts, D-06844 Dessau-Roßlau; Professor Dr.-Ing. Martin Faulstichist Inhaber des Lehrstuhls für Rohstoff- und Energietechnologie an der Technischen Universität München und Vorsitzender des Sachverständigenrats für Umweltfragen, D-94315 Straubing.


Von Fall zu Fall
Der Zielkonflikt zwischen Immissionsschutz  und Energieeffizienz erfordert meist einen  prozessspezifischen Ansatz

Seite 55 - 60

Grundsätzlich bedingen emissionsmindernde Maßnahmen einen zusätzlichen Energieeinsatz, was zu einem Zielkonflikt zwischen Immissionsschutz und Energieeffizienz führt. Dieser Konflikt kann im Einzelfall nur entschärft oder beseitigt werden, wenn sowohl der emittierende als auch der emissionsmindernde Prozess aus Sicht der Ingenieurtechnik betrachtet wird. Langfristig muss das Ziel darin bestehen, die Emissionen prozessintegriert zu vermeiden beziehungsweise diese gar nicht erst entstehen zu lassen. Dies dürfte jedoch zu erheblichen Investitionen führen. In der Logistik und der Verwaltung können Energiemanagementsysteme dazu beitragen, dass unter Beibehaltung der bestehenden Prozesse energieeffiziente und wirtschaftliche Lösungen gefunden werden, die den Vorgaben des Umweltschutzes entsprechen oder diese sogar übertreffen. Für eine umfassendere Lösung in der Produktion, Ver- und Entsorgung ist jedoch ein ingenieurtechnischer, prozessspezifischer Ansatz notwendig, der neben Fachkenntnissen Kreativität und Beharrlichkeit voraussetzt. Pauschalisierte Aussagen führen hier in der Regel nicht zum Ziel. Darüber hinaus zeigt sich, dass auf diesem Gebiet noch sehr viel Forschungs- und Entwicklungsarbeit geleistet werden muss.

Autor: Professor Dr.-Ing.  Otto Carlowitzist Geschäftsführer der CUTEC Clausthaler Umwelttechnik-Institut GmbH, D-38678 Clausthal-Zellerfeld; Dipl.-Ing. Olaf Neese ist Mitarbeiter der CUTEC Clausthaler Umwelttechnik-Institut GmbH, D-38678 Clausthal-Zellerfeld.


RUBRIK: UMWELTMEDIZIN

Dosis, Dauer und Häufigkeit
Für die toxikologische Wirkung und umweltmedizinische  Bewertung von Luftinhaltsstoffen spielen viele Faktoren eine Rolle

Seite 61 - 66

Ein erwachsener Mensch atmet pro Tag bis zu 20 Kubikmeter Luft ein. Diese Luft sollte möglichst frei von Stoffen sein, welche die menschliche Gesundheit aber auch die Umwelt schädigen. Aber wann ist ein Luftinhaltsstoff ein Schadstoff und wann ein natürlicher Bestandteil? Rechtlich werden alle Veränderungen der natürlichen Zusammensetzung der Luft als Verunreinigungen bezeichnet. Es handelt sich dabei um Stoffe, die natürlich in der Luft vorkommen, deren Konzentration aber durch menschlichen Einfluss erheblich angestiegen ist. Der Begriff reine Luft ist nicht eindeutig definierbar, sondern stark abhängig von der geographischen Lage und der Jahreszeit.

Autor: Professor Dr. rer. nat. Wolfgang Dott ist Direktor des Instituts  für Hygiene und Umweltmedizin, RWTH Aachen, D-52074 Aachen; Dipl.-LMChem. Sabrina Michael ist wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Hygiene und Umweltmedizin, RWTH Aachen, D-52074 Aachen.


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