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10-2019

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E N E R G I E F O R U M

E N E R G I E F O R U M F e u e r u n g s t e c h n i k Dies verdeutlicht auch ein Blick über den Tellerrand: Zwar mögen die BVT- Vorhaben der EU vielen Anlagenbetreibern zunächst ambitioniert erscheinen, doch gelten schon jetzt in vereinzelten Staaten noch deutlich strengere Emissionsgrenzen als in Europa. Zu nennen ist hier insbesondere China, das im Raum Peking bereits heute NO X -Emissionen unterhalb von 30 mg/m 3 (i. N.) für gasbefeuerte Neu- und Bestandsanlagen fordert. Die auf dem Markt gängige Low-NO X -Technologie stößt in diesen Bereichen an ihre Grenzen. Die typischen primären Maßnahmen zur NO X -Minderung, etwa eine erhöhte Abgasrezirkulation oder ein hoher Luftüberschuss, führen von steigenden Betriebskosten der Gebläse über Effizienzverluste durch größere Abgasverluste (siehe BImSchV) teilweise sogar bis hin zu einem instabilen Betrieb der Feuerungsanlage. Nur mit fortschrittlichster Technik und der abgestimmten Kombination verschiedener primärer Maßnahmen gelingt es, solch niedrige NO X -Emissionen wie in den urbanen Ballungsräumen Chinas verlässlich über den gesamten Leistungsbereich abzubilden. Seit über 80 Jahren entwickelt die in Bremen ansässige Saacke GmbH kontinuierlich neue und effizientere Feuerungstechnologien, um den stetig steigenpensieren, aber im Falle von wetter - abhängigen Versorgungslücken ergibt sich allein in der Bundesrepublik ein Bedarf für gasbefeuerte Wärmekraftwerke von 100 GW. Bei einem Status quo von lediglich 30 GW gilt es auch hier, diese Diskrepanz perspektivisch durch fortschrittliche Technologie zu minimieren. Emissionen vermeiden oder vermindern Genau hier setzt die EU an, indem sie bereits 2013 das Inkrafttreten der Industrieemissionsrichtlinie forcierte. Seitdem haben Merkblätter für die besten verfügbaren Techniken (BVT) und die damit verbundenen Emissionsbandbreiten einen verbindlichen Stellenwert erhalten. So müssen Genehmigungsbehörden innerhalb von vier Jahren nach Veröffentlichung von BVT-Schlussfolgerungen sicherstellen, dass die betroffenen Anlagen die mit BVT verbundenen Emissionswerte einhalten. Die Industrieemissionsrichtlinie definiert die besten verfügbaren Techniken dabei als „(...) den effizientesten und fortschrittlichsten Entwicklungsstand der Tätigkeiten und entsprechenden Betriebsmethoden, der spezielle Techniken als praktisch geeignet erscheinen lässt, grundsätzlich als Grundlage für die Emissionsgrenzwerte zu dienen, um Emissionen in und Auswirkungen auf die gesamte Umwelt allgemein zu vermeiden oder, wenn dies nicht möglich ist, zu vermindern (...)“. 2021 gelten EU-Vorgaben auch in Deutschland Die Vorgaben aus dem aktuellsten Merkblatt der Europäischen Union von 2017 bedeuten eine deutliche Reduktion der NO X -Werte für Großfeuerungsanlagen (9 50 MW) in Bezug auf feste, flüssige und/oder gasförmige Brennstoffe inklusive industriellen Nebenprodukten, Abfallstoffen und Biomasse. Dies gilt vor allem für Neuanlagen (ab 2014), wobei hier einige Einschränkungen hinsichtlich der jährlichen Betriebsdauer vorgesehen sind. Die exakten Emissionswerte werden bis 2021 in nationales Recht überführt, allerdings sind die verbindlichen Grenzwerte noch nicht definitiv festgelegt. Die dazu veröffentlichten BVT-Schlussfolgerungen der EU geben aber bereits hilfreiche Orientierung zum definierten Stand der Technik und sind in der Tabelle zusammengefasst. In der Tabelle wird aufgezeigt, dass primär gasbefeuerte Bestands- und Neuanlagen von einer Reduzierung der zulässigen NO X -Emissionen betroffen sind. Angesichts des prognostizierten Anstiegs beim weltweiten Gasbedarf ein nicht zu unterschätzender Umstand. Denn gerade jene Betreiber, die auch aus umweltbewussten Motiven von Schwer- und Heizölkesseln auf Erdgas umgestellt haben, werden trotz dieser richtungsweisenden Strategie vor erhebliche Herausforderungen gestellt: Durch die teilweise sehr hohe Feuerraumwärmebelastung von Bestandsanlagen gestaltet sich die Einhaltung der gesetzlichen Grenzwerte bereits heute schwierig. Generell sind zwei verschiedene technische Ansätze zur Minderung der NO X - Emissionen bekannt und im Einsatz: zum einen primäre Maßnahmen, die auf einer geänderten Feuerungsführung basieren (Low-NO X -Technologie) und zum anderen sekundäre Maßnahmen, die der Feuerung nachgeschaltet sind (Abgasreinigung). In der Regel gehen sekundäre Maßnahmen mit hohen Investitionskosten und zusätzlichen Betriebskosten einher, sodass viele Anlagenbetreiber bevorzugt kosteneffizientere Low-NO X -Feuerungssysteme einsetzen. Obwohl Bestandsanlagen mit Low-NO X -Technologie aktuell noch hinreichend sicher unterhalb der gesetzlichen Grenzwerte betrieben werden können, unterstreichen die BVT-Werte in der Tabelle, dass die NO X -Anforderungen für Großfeuerungsanlagen in naher Zukunft steigen werden. China setzt strengere Emissionsgrenzen als die EU NO X -Emissionen als Tagesmittelwert bei 3 % O 2 [mg/m 3 (i. N.)] Feuerungsleistung [MW] Bestandsanlagen Neuanlagen (ab 2014) Schweröle und Heizöle Erdgase Schweröle und Heizöle Erdgase < 100 ≥ 100 210 bis 330 85 bis 110 85 bis 110 100 bis 215 85 bis 100 30 bis 85 Tabelle Erreichbare NO X -Emissionen gemäß des BVT-Merkblatts (beste verfügbare Techniken) der Europäischen Union. 56 BWK BD. 71 (2019) NR. 10

F e u e r u n g s t e c h n i k E N E R G I E F O R U M dies beispielhaft: Hier sind die für eine Großfeuerungsanlage in China mit hochbelastetem Feuerraum erzielten Abgasemissionen über den Leistungsbereich aufgeführt. Gesetzgeber schöpft technologisches Potenzial nicht vollends aus Bild 1 Querschnitt der Stoffströme am Beispiel eines Saacke-„Atonox“-Brenners (gelbe Pfeile = gasförmiger Brennstoff, blaue Pfeile = Verbrennungsluft, graue Pfeile = interne Rauchgasrezirkulation). Bild 2 Erzielte Abgasemissionen für eine hochbelastete Großfeuerungsanlage in China. Bilder (4): Saacke den Anforderungen infolge sinkender Emissionsgrenzen verlässlich und sicher entgegenzutreten. So sind bereits heute weltweit eine Vielzahl von Saacke-Feuerungssystemen im Einsatz, die die strengen aktuellen chinesischen und zukünftigen europäischen Emissionsgrenzen sicher unterschreiten können. Beispielsweise am Beijing New International Airport sind Saacke-Brenner der Serie „Atonox G“ (Bild 1) an fünf Kesseln mit je 62,5 MW Leistung installiert. Hier hat sich die Ultra-Low-NO X -Technologie bereits in der Praxis erfolgreich bewährt – wie auch bei anderen Projekten im Reich der Mitte mit einem Gesamtvolumen von 1 274 MW installierter Feuerungskapazität. In Deutschland setzen unter anderem Unternehmen aus der Lebensmittel- und Chemieindustrie auf die Atonox-Brenner aus Bremen, um auch zukünftig BVTkonform produzieren zu können. Sogar Wärmeerzeuger mit einer bis zu 60 % höheren Feuerraumwärmebelastung (verglichen mit marktüblichen Wärmeerzeugern) können durch diese Technologie basierend auf ausgeklügelter Rauchgasrückführung sicher unterhalb der gesetzlichen Grenzwerte von 30 mg/ m 3 (i. N.) betrieben werden. Bild 2 zeigt Die Messwerte belegen, dass die europäischen Behörden mit ihrem Ziel der Emissionsminderung auf dem richtigen Weg sind, jedoch die bereits heutzutage vorhandenen technologischen Möglichkeiten durch den Gesetzgeber noch keinesfalls ausgereizt wurden. Im Sinne eines Wettbewerbs um die wortwörtlich besten verfügbaren Techniken zum Wohle der Umwelt, sollte die Politik somit mehr Vertrauen in die Innovationskraft des Engineerings entwickeln. So oder so gilt für Anlagenbetreiber: Obwohl die aktuellen Emissionsvorschriften in Europa für Bestandsanlagen noch weit entfernt von Grenzwerten chinesischer Ausprägung liegen, zeigt das aktuelle BVT-Merkblatt insbesondere für gasbefeuerte Neuanlagen deutlich die Richtung der zukünftigen Zielvorgaben der Europäischen Union auf. Und: Bereits 2021 soll das BVT- Merkblatt in nationales Recht umgesetzt werden (13. BImSchV). Die in Aussicht stehenden Anforderungen an Großfeuerungsanlagen sind somit eine Herausforderung – die aber bereits heute durch neue Technologien und individuelle Bewertung lösbar sind. • www.saacke.com Dr.-Ing. C h r i s t o p h e r R o s e b r o c k Entwicklungs- und Prozessingenieur, Saacke GmbH, Bremen. BWK BD. 71 (2019) NR. 10 57

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