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10/11 | 2013

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RTO-Anlagen nur bis zu

RTO-Anlagen nur bis zu einem bestimmten Energiegehalt im Abgas geeignetsind, muss überschüssigeEnergie bei zu hohenVAM-Konzentrationenabgeleitet werden. Noch wirtschaftlicher durch Emissionszertifikate Trotz vielfach noch fehlender Vorschriften für Emissionsobergrenzen erkennen viele Minenbetreiber und Venture-Capital-Firmen,dass sichdie Reinigung vonMethanemissionenrechnet– etwa durch die Möglichkeit, dafür CO 2 -Ausgleichszertifikate zu erhalten, die als Emissionszertifikate gehandelt werden können. Ab Methankonzentrationenvon über 0,3 Prozent kann eine RTO-Anlageohne zusätzlichen Brennstoff betrieben werden. Beihöheren Konzentrationenentsteht ein Energieüberschuss, der nach Erreichender normalenBrennkammertemperatur vonrund 845°Cwirtschaftlich genutzt werden kann. Mit einem Heißgas-Bypass an der Brennkammer lässt sichüberschüssigeWärme entnehmen und damit die Temperatur in der Brennkammer bei 955 °C stabilisieren. Die entnommene Abwärme – bis zu 30 Prozent des Abgasvolumens – wird via Dampfkessel einer Dampfturbine zur Stromerzeugung zugeführt. Entsprechend den jeweiligen lokalen Rahmenbedingungen wird derStrom selbst verbraucht oder an Energieversorger verkauft. Methan mit Grubengas mischen In den USA befinden sich Bergwerksschächte oftrelativ nah bei Städtenund Stromversorgungsnetzen. Die Methankonzentration liegt hier zwischen 0,6 und 1,1 Prozent. Beides zusammen machtesmöglich, dass dieStromgewinnung durch RTO-Anlagen mit Dampfturbinen sogar die Abluftreinigungsanlagefinanziert.InChina liegen Bergwerkedagegenweiterentfernt vonmöglichen Stromverbrauchszentren. Ein weiteres Hemmnis sind die geringeren Methankonzentrationen von 0,3 bis 0,4Prozent. Um Unterbrechungen der Stromversorgung zu vermeiden, die leicht durch Konzentrationsschwankungen möglich sind, wird so lange Grubengas (Coal Mine Methane,CMM) mit Konzentrationenvon 10 bis25Prozent beigemischt, bis das VMA/CMM- Gemisch eine Konzentration von etwa 1,2Prozenterreicht. Reingaskamin der VAM RTO-Anlage der Gaohe Mine in China Modulares Anlagenkonzept Bereits im Jahr 2000 hat der Maschinen- und Anlagenbaukonzern Dürr seine erste EcoVAM-Anlage mit einer speziellen RTO-Baureihe für die Methangasbehandlung im Bergbau entwickelt. Wesentliche Merkmale der Anlagen sind neben dem sicheren Betrieb vorallemsehrhohe Zuverlässigkeit auch unter sehr rauen Bedingungen, eine lange Lebensdauer, einfache Wartung mit Ferndiagnosemöglichkeit sowie leichte Bedienung. Für die Betriebssicherheit istdas RTO-SystemindreiunabhängigeModule aufgeteilt, die einzeln in Betriebgenommenoderabgeschaltet und repariert werden können, während das Gesamtsystem weiterarbeitet. Eine weiteres Merkmal ergibt sich aus der begrenzten Betriebsdauer einzelner Lüftungsschächte: EcoVAM-Systeme sind modular aufgebaut und können damit ohnegroßenAufwand zu neuenSchächtenverlagertwerden. Positive Projekterfahrungen Seit Anfang 2012läuft in der McElroy Kohlemine in Glen Easton (West Virginia/USA) das größte und erste kommerzielle VAM-Reinigungsprojektder USAerfolgreich imVollbetrieb. Drei EcoVAM- Anlagen von Dürr reinigen 278000 Nm 3 /h mit einer Methankonzentration vonrund 0,5Prozent. Voraussichtlichinsechs Jahren solldie Anlagen an einen anderen Schacht versetzt werden. In Changzhi City (Provinz Shanxi/ China) wirdander GaoheMine in Kürze Bilder (2): Dürr Systems GmbH das mit einemAbluftvolumen vonüber 1 Millionen Nm 3 /h größte VAM-Reinigungs-Projekt Chinas fertiggestellt. Dabei handelt essich umeines der ambitioniertestenProjekte dieser Artüberhaupt. Zwölf EcoVAM-RTO-Module vonDürrsammeln in einer20mhohen, 10 mx10mgroßen Haube die Abluft, deren Methankonzentration 0,3 Prozent beträgt. Zusätzlich hat Dürr eine CMM-Injektion mit einem25-prozentigen Methangehalt geliefert,sodass VAM und CMM zusammeneine Methankonzentration von bis zu 1,2 Prozent erreichen. 300 000 Nm 3 /h Überschusswärme mit 955 °C erzeugen über eine Dampfturbine 20 MW Strom. Fazit und Ausblick Bisher erfolgt die VAM-Reinigung auf freiwilliger Basis. Vordem Hintergrund immer gravierender Folgen der Erderwärmung werden weltweit strengere Gesetzesvorgaben erwartet.Sokündigte das California Air Resources Board (CARB) im September 2013 an, Ausgleichszertifikate anzubieten, die für das Cap-and-Trade-Treibhausgasemissions-Reduktionsprogramm in Kalifornien genutzt werden können. Damit könntenVAM-Projekte in denUSA bald förderfähig werden. Werner Zondler, Dürr Systems GmbH, Clean Technology Systems, Bietigheim- Bissingen, werner.zondler@durr.com UmweltMagazin Oktober -November 2013 53

TECHNIK UND MANAGEMENT Management Standards für eine ökologischeund wirtschaftliche Elektromobilität Elektromobilität ist ein Zukunftsmarkt. Für die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen ist jedoch eine breite Basis an privater und öffentlich zugänglicher Ladeinfrastruktur erforderlich. Denn das Tanken der Zukunft muss für jeden immer leicht und sicher möglich sein. Der Standardisierung im Bereich Elektromobilität kommt daher eine besondere Bedeutung zu. Klare Normen bieten Schutz und Komfort in der Anwendung und sichern gleichzeitig Investitionen und die Erreichung ökologischer Zielsetzungen. Einheitliche Standards öffnen den Zugang zu einem größtmöglichen Netz an Ladestationen. Torsten Günter ImFokus steht die Ladesteckdose als Schnittstelle zwischen E-Fahrzeug undLadestation. Dies gilteinerseits für die physikalische Steckverbindung über die Auto und Ladebuchse mit einemLadekabelverbundenwerden, andererseits betrifft esdie bidirektionale Datenkommunikation zwischen dem Auto auf der einen und der Ladesäule auf der anderen Seite. Elektromobilitätsnormen definieren Ladearten und Leistungsbereiche, Ladestecker und -buchse sowie Datenschnittstellen. Wechselstromladen (AC) Einen Erfolg der Standardisierung stellt die Norm für den Typ 2-Ladestecker dar. Erhat als Standard für sicheres, schnelles und intelligentes Laden eine weite Verbreitung in Nord-, Mittel- und Südeuropa erhalten. Anfang 7-poliger Standard: Ladestecker-Typ 2nach IEC 62196–2; (1) Proximity: überprüft und signalisiert die maximale Belastbarkeit des Kabels; (2) Control Pilot: ermöglicht die Kommunikation mit dem Elektrofahrzeug und erfüllt die Funktionen Schutz (Prüfung und Kontrolle) sowie Begrenzung und Steuerung des Ladestroms; (3) Ground: Erdung; (4) Neutral: Null-Leiter; (5-7): Phase 1-3. 2013 hat die EU Kommission diesen Typ 2-Stecker als europäischen Einheitsstecker vorgeschlagen, eine Übergangsfristfür parallelgültige Standards bis 2020 istinder aktuellenpolitischen Diskussion. Die Elektroauto-Steckverbindung Typ 2steht imGegensatz zur bekannten Haushaltssteckdose nicht ständig unter Spannung. Denn nach dem stromlosen Einstecken des Ladesteckers wird die Spannung erst dann zugeschaltet, wenn vier Bedingungen erfüllt sind: Zuerst muss die vollständige Einsteck-Tiefe erkannt werden (Proximity-Funktion), dann wird der Stecker verriegelt. Das Fahrzeug muss auf das Pilotsignal der Ladeinfrastruktur zur Erdungsüberwachung (Control Pilot) reagieren und –bei öffentlich zugänglicher Ladeinfrastruktur – muss sich der Fahrer des Elektroautos autorisieren. Erst dann startet die Stromladung. Die Steckernorm Typ 2 sieht aber auch den bidirektionalen Datenaustausch vor und stellt damit die Brücke zur wichtigen internationalen Norm fürdie „Vehicle-to-Grid“-Kommunikation dar.Sowurde dasSteckgesicht des Typ 2-Steckers aufgrund des hohen Leistungspotentials (kürzere Ladezeiten für den Kunden), der Sicherheitsmerkmale und seiner Fähigkeit für Datenkommunikation ebenso in den Normvorschlag des Combined ChargingSystems für Europa übernommen. Gleichstromladen (DC) DC-Laden mit einem externen Ladegerät (Offboard Charger) stellt eine Ergänzung zum Wechselstromladen dar. Hier muss das Ladegerät nicht ständig im Fahrzeug transportiert werden und das Leergewicht wird reduziert. Um den Aufbau von Ladeinfrastruktur wirtschaftlich und netzverträglich voranzutreiben, sind Gleichstromladestationen vor allem ergänzend an Autobahnen und Schnellstraßen sinnvoll. Denn esist zu erwarten, dass alle Fahrzeuge mit einer DC-Lademöglichkeit als zweite Ladestrategie mit einem On-Board-Ladegerät ausgerüstet werden. So kann in jedem Fall eine Standardladung an einer Wechselstrom- Steckdosedurchgeführt werden. Von führenden Automobilherstellern aus Amerika und Deutschland wurde im Herbst 2011 die Entwicklung eines AC/DC-Kombosteckers angestoßen. Die Entwicklung dieses Combined Charging Systems (CCS) erfolgte auf Basis desTyp 1- (Nordamerika)und 54 UmweltMagazin Oktober -November 2013

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