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Die aktuellsten Fachartikel über Regenerative Energien

Biomass steam processing (BSP)
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Rostock (6/2015)
Die langfristig gesetzten Ziele zur Minderung der CO2-Emission haben in den letzten Jahren dazu geführt, dass vermehrt erneuerbare Energieträger zur Deckung des Primärenergiebedarfs eingesetzt werden. Mit über 60 % stellt Biomasse den größten Anteil der regenerativen Energieträger dar, weswegen die effiziente und nachhaltige Nutzung vorhandener Biomassen hohe Priorität hat. Vermehrt in den Fokus rücken dabei auch Abfallbiomassen, wie zum Beispiel pflanzliche Haushaltsreststoffe ('Biotonne'), Rückstände aus Fermentationsverfahren oder Klärschlamm. Das BSP-Verfahren ist für diese Stoffströme einsetzbar ebenso wie auch für klassische Biomassen (Holz, Stroh etc.). Das BSP-Verfahren kombiniert vorteilhafte Elemente der langsamen Pyrolyse und der hydrothermalen Karbonisierung (HTC) bei moderateren und verfahrenstechnisch einfach zu realisierenden Prozessparametern. Die Biomasse wird in überhitzter Dampfatmosphäre drucklos bei Temperaturen von etwa 350 °C und kurzen Reaktionszeiten zwischen 30 und 150 min behandelt. Die daraus resultierenden trockenen Biokohlen haben im Vergleich zu durchschnittlichen HTC-Produkten ähnliche elementare Zusammensetzungen und Brennwerte. In der vorliegenden Arbeit wurden Experimente in einem Technikumsreaktor mit maximalen Durchsatz von 0,5 kg/h durchgeführt und diese Erkenntnisse zur Planung und Umsetzung einer vergrößerten Pilotanlage mit bis zu 50 kg/h Durchsatz verwendet.

Langzeitstudie zum Wirkungsgrad von Gärstrecken von 5 Biogasanlagen
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Rostock (6/2015)
In der vorliegenden Studie wurden die Gärstrecken von 5 Biogasanlagen hinsichtlich ihres energetischen Umsatzgrades/Wirkungsgrades wöchentlich über eine Dauer von 52 Wochen untersucht. Dabei wurde die Methode der 'Theoretischen 100 %' verwendet, bei der die Eingangs- und Ausgangsstoffe aufgrund Ihrer Brennwertes bewertet werden. Die Messwerte wurden mittels Zeitreihenanalyse ausgewertet. Die errechneten energetischen Wirkungsgrade der 5 Anlagen liegen durchschnittlich zwischen 67,0 und 77,4 %. Im Jahresverlauf schwankten diese Werte bei einer Anlage bis ±11%. Daraus geht die Notwendigkeit einer regelmäßigen, wenigstens wiederholten Messung der Effizienz hervor, wenn solide ökonomische Entscheidungen getroffen werden sollen. Die Schwankungen im Wirkungsgrad waren vordergründig durch die schwankende Energiezufuhr mit den Substraten zu begründen. Die vor verdauten Reststoffe (tierische Exkremente) schwankten deutlich stärker in ihrem spezifischen Brennwert als die eingesetzten Energiepflanzen. Substratwechsel und erhöhte Futtermengen führten ebenfalls zu sichtbaren Schwankungen im Wirkungsgrad. Die Langzeituntersuchung des Wirkungsgrades von Biogasanlagen mittels Zeitreihenanalyse ermöglicht es, Veränderungen der Anlageneffizienz auf Ursachen in der Vergangenheit zurückzuführen.

Wirtschaftliche Bewertung von Anlagenkonzepten zur Bioabfallvergärung
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Rostock (6/2015)
Gegenwärtig spielt der Einsatz von Bio- und Grünabfällen aus getrennter Sammlung, gewerblichen organischen Abfällen (Lebensmittel; Speisereste aus Kantinen, Großküchen und Gastronomie) sowie Abfällen aus der Nahrungsmittelindustrie bei der Biogaserzeugung in Deutschland nur eine untergeordnete Rolle. Die Zahl der Abfallvergärungsanlagen steigt jedoch kontinuierlich. Infolge der Novellierungen des Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG) 2012 und 2014 rückt die Vergärung von Bioabfällen neben der Installation von landwirtschaftlichen Gülle- Kleinanlagen stärker in den Fokus. Zum Stand 31.12.2014 sind in Deutschland knapp 140 Abfallvergärungsanlagen in Betrieb, die ausschließlich oder überwiegend organische Abfälle vergären. Dabei werden in 83 Anlagen Bio- und Grünabfälle aus der getrennten Sammlung (Biotonne) eingesetzt - mit sehr unterschiedlichen Anteilen am Gesamtinput der Anlage. Insgesamt handelt es sich nach Datenlage des DBFZ bei 68 Anlagen um Bioabfallvergärungsanlagen, in denen ausschließlich oder überwiegend Bioabfälle gemäß § 27a EEG 2012 bzw. § 45 EEG 2014 Einsatz finden. Mit der im EEG 2012 eingeführten Direktvermarktung und der Flexibilitätsprämie wurden weitere Anreize geschaffen, die auf eine stärker systemorientierte Stromeinspeisung von Biogasanlagen abzielen. Inwieweit diese Erwartungshaltung umgesetzt wird, entscheidet die Wirtschaftlichkeit über die Gesamtbetriebslaufzeit. Eine Verdopplung der installierten elektrischen Leistung stellt für eine durchschnittliche Modellanlage gegenwärtig die wirtschaftlich sinnvollste Variante dar.

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Zum "Energiekonzept 2050" der Bundesregierung:

Die Bundesregierung hat im Oktober 2010 ihr "Energiekonzept 2050" vorgelegt, welches den Gebäudebereich eindeutig als Meilenstein des gesamten Konzeptes identifiziert hat. Nach Angaben der Bundesregierung bzw. den ihr zur Verfügung gestellten Studien und Expertisen entfallen ca. 40% des Endenergieverbrauchs in Deutschland auf den Gebäudebereich, wobei vom Altbaubestand ca. 75% noch gar nicht oder kaum energetisch saniert sind.

Das Ziel eines "klimaneutralen Gebäudebestands" soll nach Willen der Bundesregierung durch eine Verdopplung der energetischen Sanierungsrate, eine stufenweise Reduktion des Wärmeenergiebedarfs sowie eine Deckung des Restbedarfs durch Regenerative Energien erreicht werden. Auch in zeitlicher Hinsicht sollen die Maßnahmen in dieser Reihenfolge getroffen werden.

Unter energetischer Sanierung ist dabei nicht ausschließlich oder automatisch von Wärmedämmungsmaßnahmen auszugehen, sondern auch von Steigerungen der Effizienz der eingesetzten Technik, also z.B. der Steigerung von Wirkungsgraden. Ausdrücklich verweist die Bundesregierung dabei auf die zunehmende Bedeutung des Einsatzes moderner Meß-, Steuer- und Regeltechnik.

Zur Deckung des Restbedarfs der benötigten Energie eröffnen sich im Hausbau zahlreiche Möglichkeiten zum Einsatz Regenerativer Energien, von Solarwärmeanlagen über Pelletöfen bis zur Wärmepumpe als umweltschonende Heizung. Die "Umweltqualität" der Wärmepumpe steigt dabei mit dem Anteil an umweltfreundlichem Strom im gesamten Strommix an. Verbraucher, die sich für umweltfreundlichen Strom interessieren, sollten trotzdem einen Stromanbieter Vergleich innerhalb der von ihnen gewünschten Stromqualität durchführen, da es auch hier erhebliche Unterschiede gibt. Mittlerweile gilt dies auch für die Gasversorgung, da einige Gasanbieter bereits unterschiedliche Anteile an gereinigtem Biogas als sogenanntes Bioerdgas in ihrem Produktangebot aufzuweisen haben.

Die Bundesregierung will die gesteckten Ziele auch mit einer verbesserten Förderung erreichen, so u.a. mit einer besseren Ausstattung des CO2-Gebäudesanierungsprogramms, einer Aufstockung des Marktanreizprogramms für Erneuerbare Energien in Gebäuden oder das neue Förderprogramm für energetische Stadtsanierung. Flankiert werden sollen die Maßnahmen durch steuerliche Anreize, die bislang jedoch noch nicht abschließend konkretisiert werden konnten.

Handlungsbedarf sieht die Bundesregierung auch im bestehenden Mietrecht, welches nach ihrer Ansicht energetische Sanierungen der Eigentümer nicht hinreichend unterstützt, durch einfache Preisvergleiche in Mietspiegeln teilweise sogar behindert.

In diesem Zusammenhang will die Bundesregierung auch die Stellung eines Wärmeliefer-Contractings in Miethäusern verbessern, da Contractoren in der Regel sowohl Anreiz als auch know-how zur effizienteren Wärmebereitstellung haben. Während das Wärme-Contracting vertraglich und praktisch noch recht einfach umzusetzen ist, stellt sich dies im Strombereich durch z.B. Lieferung von Kälte oder Licht wesentlich komplexer dar, da dies in die individuelle Gestaltungsfreiheit des Verbrauchers eingreift. Aus technischer Sicht könnte auch hier durch Investition eines Contractors in effiziente Kühlgeräte erhebliche Energie eingespart werden.


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