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12 | 2016

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Special Thermische

Special Thermische Abfallbehandlung Energieerzeugung aus Deponiegas mit Stirling-BHKW In stillgelegten Deponien steckt Energie in Form von Methan. Die Lambda Gesellschaft für Gastechnik mbH aus Herten verwertet das Gas mit einem Stirling-Blockheizkraftwerk (BHKW). Das Verfahren spart mehrere Tonnen CO 2 -Äquivalent durch die Methannutzung und die alternative Strom- und Wärmegewinnung ein. Das Umweltbundesamt schätzt, dass heute – und damit rund zehn Jahre nach dem Verbot der Ablagerung von organischem Material – noch immer 500 000 t Methan jährlich in deutschen Deponien entstehen, die erfasst und behandelt werden müssen. Dabei wirkt eine Tonne Methan in der Luft wie 28 t CO 2 . Dass sich die Gasproduktion zunehmend verlangsamt, stellt die Deponiebetreiber vor große Herausforderungen. Denn je geringer die Konzentration des Methans ist, desto schwieriger lässt es sich aus der Deponie mittels Gasbrunnen absaugen. Bei konventioneller Technik droht zunehmend die Gefahr, dass das Methan unkontrolliert in die Atmosphäre entweicht. Mit dem Stirling-BHKW zur energetischen Verwertung von Abfallgasen bietet die Lambda Gesellschaft für Gastechnik mit einem Produkt mehrere Verfahren, um den Gasausstoß zu verringern. Erstens behandelt die Anlage bereits Deponie-Schwachgas mit einem Methangehalt von 18 %, zweitens verbrennt das Gas im Stirling-BHKW bei niedrigen Abgasemissionen, und drittens wird das Methan energetisch verwertet. Mit konventionellen Gas-Otto- Motoren ist das erst ab einem Methangehalt von 35 % möglich. Ein Stirling- BHKW produziert im Jahr Strom für 16 Vier-Personen-Haushalte und deckt damit zuerst den Stromverbrauch der Gasförderung. Der Überschuss wird ins öffentliche Netz eingespeist. Zudem besteht die Möglichkeit, thermische Energie in ein Nahwärmenetz abzugeben. Neben diesen Vorteilen soll die Technik es den Deponiebetreibern einfacher Die Lambda Gesellschaft für Gastechnik mbH verbindet für die Klimaschutzprojekte ein Stirling-BHKW zur Energieerzeugung und Flox-Brenner zur Schwachgasbehandlung. machen, zukünftig die gesetzlichen Auflagen zu erfüllen und das Klima zu schonen. Das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit würdigte den Einsatz des Stirling-Motors mit der Übernahme der Schirmherrschaft des von dem Unternehmen im Februar 2015 organisierten Fach-Seminars „Deponienachsorge und Klimaschutz“, bei der das Motor-Konzept vorgestellt wurde. Emissionen aus Deponien Jahrzehntelang landete ein Teil des Siedlungsabfalls auf Deponien. In der Tiefe, wo der Sauerstoff nicht mehr hingelangt, verfaulen bis heute tonnenweise Obst- und Gemüseschalen, schimmeliges Brot und verdorbenes Fleisch neben Papier, Holz, Laub, Gras und weiteren organischen Bestandteilen. Die für die Faulung verantwortlichen Mikroorganismen produzieren dabei Methan. Wenn es an die Oberfläche gelangt, wirkt das Gas bis zu 28 mal klimaschädlicher als Kohlendioxid. Seit dem Jahr 2005 dürfen deshalb in Deutschland keine organischen Bestandteile mehr deponiert werden. Weil die davor abgelagerten Stoffe aber noch viele Jahre ausdünsten, sind die Deponiebetreiber gesetzlich dazu verpflichtet, die Methanemissionen möglichst weitreichend zu minimieren. In stillgelegten Deponien steckt aufgrund der Methanproduktion auch Energie. Eine Verwertung des dort gespeicherten Deponiegases verhindert somit nicht nur dessen Austreten in die Umwelt, sondern dient gleichzeitig der Stromerzeugung. Funktionsweise des Stirling-Motors Ein Stirling-Motor läuft mit Wärme als Antriebsenergie. In seinem Inneren wird im Gegensatz zum Gas-Otto-Motor nicht immer wieder ein Gas-Luftgemisch gezündet und ausgetauscht, sondern ein Arbeitsgas – meist Helium – unter hohem Druck innerhalb eines geschlossenen Kreislaufes über einen Wärmetauscher erhitzt. Arbeitsgas und Wärmequelle sind voneinander getrennt. Das erwärmte Gas dehnt sich aus, bewegt dabei den Expansionszylinder und entweicht auf die kalte Seite des Motors. Dort strömt es durch den Regenerator. Dieser speichert einen Teil der Wärmeenergie, bevor es auf dem weiteren Weg im Gaskühler abgekühlt wird. Der Kompressionszylinder drückt anschließend das abgekühlte Arbeitsgas wieder auf die heiße Seite. Die Bewegungen der beiden Zylinder treiben über eine Kurbelwelle dann einen Stromgenerator an. 16 UmweltMagazin Dezember 2016

Wo geshreddert wird, bin ich zuhause. Stirling-BHKW zur energetischen Verwertung von Abfallgasen. Wir reduzieren die Emissionen. Bilder: Lambda Gesellschaft für Gastechnik Unsere Shredder und Brennschneidanlagen erfüllen die behördlichen Umweltauflagen. Schutz von Mitarbeitern Effizienter Prozess Niedrige Betriebskosten Deponiebetreiber sind gesetzlich dazu verpflichtet, die Methanemissionen zu minimieren. Beitrag zum Klimaschutz Zu den CO 2 -Einsparungen durch die Energieerzeugung im Stirling-Motor-BHKW kommt die Klimaschutzwirkung durch vermiedene Methanemissionen aus der Deponie hinzu. Mit dem Betrieb können pro Jahr bis zu 61 000 kWh (el.) und 185 000 kWh (th.) aus Deponieschwachgas erzeugt werden. Durch die Substitution von Strom und Wärme aus fossilen Energiequellen können damit pro installiertem Motor Emissionen von rund 74 t CO 2 -Äquivalenten aus der Strom- und Wärmeproduktion vermieden werden, zusätzlich zu den etwa 508 t, die die Behandlung von methanhaltigem Deponieschwachgas einspart. In Deutschland, aber auch in anderen Ländern, besteht ein großes Potenzial zur Nutzung von Abfallgasen mittels alternativer Technik. Darüber hinaus kann der Stirling- Motor auch bei anderen organischen Gasen Anwendung finden, wie zum Beispiel Klärgas oder Biogas. Aus diesem Grund wurde das Projekt für die KlimaExpo.NRW als Vorreiter der Themenwelt „Energie neu denken“ qualifiziert. Es zeigt ein Verfahren auf, um vorhandene Potenziale zur klimaschonenden Energieerzeugung zu nutzen, und gleichzeitig ökonomische und ökologische Nachhaltigkeitsaspekte zu berücksichtigen. Wir lassen Luft für Sie arbeiten. Recycling- und Abfallaufbereitungsanlagen Sekundärbrennstofftechnologie Entstaubungsanlagen Industrieventilatoren Abluftbehandlungsanlagen Be-, Entlüftungs- und Klimatisierungsanlagen Benedikt Preker, Lambda Gesellschaft für Gastechnik mbH, Herten, Unternehmenskontakt: linda.paetz@lambda.de UmweltMagazin Dezember 2016

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