Gewerbliche Biomasseverbrennung mit Nahwärme > 50 kWth befeuert mit Stroh
Zusammenfassung
Es besteht ein großes Interesse an der Nutzung von Biobrennstoffen. Aufgrund der hohen Nutzungskonkurrenz für Holz, dem bislang am weitesten verbreiteten biogenen Brennstoff, erfährt Stroh derzeit zunehmende Aufmerksamkeit als mögliche Alternative. Allerdings unterscheiden sich die Brennstoffeigenschaften von Holz und Stroh wesentlich. Diese abweichenden Eigenschaften müssen bei der Nutzung als alternativer Energieträger beachtet werden:
- Energiedichte und Transportierbarkeit: Obwohl sich die Heizwerte von Holz und Stroh nicht wesentlich unterscheiden (rund 15 MJ/kg), hat Stroh aufgrund seiner geringeren Lagerdichte (Buche: ~750 kg/m3, Strohhäcksel: 65-80 kg/m3) deutlich geringere Energiedichten als Holz und ist in loser Form für den Transport nur schlecht geeignet. Aus diesem Grund wird Stroh in der Regel zu Ballen verdichtet (Dichte: 110-200 kg/m3) oder für ausgewählte Anwendungen pelletiert (Dichte: 400-600 kg/m3). Die Energiedichte der gepressten Strohbrennstoffe kann durch diese Verfahren erhöht werden, liegt aber dennoch deutlich unter den Energiedichten anderer Brennstoffe (loses Stroh: 750-1050 MJ/m3, Strohballen: 1500-2400 MJ/m3, Buche: 11000-15000 MJ/m3, Braunkohle: 18000 MJ/m3, Heizöl: 36000 MJ/m3). Demzufolge werden für die Lagerung von Stroh als Brennstoff große Lagerkapazitäten benötigt.
- Eintrag: Für den Stroheintrag in den Verbrennungskessel müssen angepasste Eintragssysteme verwendet werden, welche für Halmgut geeignet sind. Andernfalls muss Stroh stark zerkleinert werden, gängige Eintragssysteme ohne Anpassung verwenden zu können.
- Aschegehalt und Ascheschmelzverhalten: Stroh hat im Vergleich zu Holz einige kritische Brennstoffeigenschaften. Der Aschegehalt ist deutlich höher. Dadurch muss zum einen das Ascheaustragssystem an die größeren Aschemengen angepasst werden. Zum anderen müssen diese Aschen auch entsorgt werden, so dass die dafür notwendig Aschelogistik geschaffen werden muss. Darüber hinaus liegt die Ascheerweichungstemperatur von Strohasche deutlich niedriger, wodurch sich das Risiko der Schlackebildung erhöht. Um dies zu vermeiden müssen Strohverbrennungsanlagen genau steuerbar sein, um den Temperaturanstieg im Brennraum und im Glutbett zu beschränken (z.B. durch Limitierung von Luft- und Brennstoffzufuhr durch Rauchgasrückführung). Zusätzlich sollte für das Rost und/oder die Brennraumwände eine Luft- oder Wasserkühlung vorgesehen werden.
- Emissionen: Ein weiterer kritischer Parameter bei der Strohverbrennung ist die Feinstaub- und Schadstoffemission (Kohlenstoffmonoxide CO, flüchtige organische Verbindungen VOCs, Stickoxide NOx, polychlorierte Dioxine und Furane PCDD/F). Während zur Verringerung der Feinstaubemission Filter und Zyklone eingesetzt werden, kann die Schadstoffemission zum großen Teil durch eine angepasste Prozesskontrolle verringert werden (Vorheizen, Luftüberschuss, Temperatur, Rauchgasrezirkulierung, Nachverbrennung).
Biomasseverbrennungsanlagen sind in Deutschland strengen Reglementierungen unterworfen (1. BImSchV und 4. BImSchV). Stroh kann nur in Verbrennungsanlagen mit mehr als 15 kWth eingesetzt werden. In anderen europäischen Ländern sind die Grenzwerte weniger streng, insbesondere in Dänemark, welches die energetische Strohverwertung explizit fördert. Demzufolge ist die Anwendung der Strohverbrennung im gewerblichen und im Fernwärmebereich in Dänemark am weitesten fortgeschritten.
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