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stgerl |
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Post subject: sinnvolle Abwärmenutzung möglich?
 Posted: Mar 11, 2007 - 02:41 PM
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Joined: Mar 11, 2007
Posts: 6
Location: Werbach
Status: Offline
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Nachfolgend ein paar Gedanken zur Abwärmenutzung der TAV
Als Basis für die nachfolgenden Überlegungen werden die Daten der MVA Ingolstadt (http://www.mva.ingolstadt.de/frameset.cfm?url=http://www.mva.ingolstadt.de/documents/rund_linien_1_und_2_abwaerme_mi.htm) verwendet. In der MVA Ingolstadt werden auf 2 Ofenlinien je 12 t/h Abfall (Gesamt 24 t/h) verbrannt. Bei der geplanten TAV A81 ergibt sich ein stündlicher Durchsatz von 30 t/h Gewerbemüll (260.000 t/a / 8670 h/a); also gut 25% mehr.
In Ingolstadt wird im Abhitzekessel Hochdruckdampf von 40 bar bei 400°C Dampftemperatur erzeugt, der in Hochdruck- und Niederdruckturbinen auf 3,4 bar, 138°C entspannt wird (Je niedriger das Endniveau im Druck, um so höher der Wirkungsgrad der Turbine und somit der Stromerzeugung). Dabei entstehen aus insgesamt ca. 50 MW thermisch rund 18 MW elektrische Energie. Der Stromeigenbedarf der MVA Ingolstadt liegt bei ca. 5 MW (daraus folgt 13 MWel Netzeinspeisung) und der Eigenbedarf an Wärme für den Prozess und Gebäudeheizung (nur im Winter) bei ca. 4 MW. Unter Abzug des gesamten Eigenbedarf gibt die MVA Ingolstadt eine abgebare Wärmemenge von 35 MW thermisch bei ca. 130°C an.
Rechnet man diese Werte auf die TAV A81 hoch (+25% - vergleichbare Technik vorausgesetzt), so würden insgesamt ca. 62,5 MW thermisch entstehend aus denen ca. 22,5 MW elektrisch gewonnen werden können und 43,75 MW thermisch für Fernwärmenutzung. Bei einem Heizwertanschluss in einem Einfamilienhaus von 10 kW könnten somit ca. 4400 Einfamilienhäuser mit Wärme versorgt werden (MVA Ingolstadt gibt ca. 3500 Einfamilienhäuser bei 35 MWthermisch an). Praktisch sind es erheblich mehr Haushalte, da die 10 kW Wärme für die Heizung einer Vielzahl von Häusern nie gleichzeitig abgerufen werden, sondern nur beim Einsatz des Brenners (Öl-, Gas) kurzzeitig genutzt werden. Es wurden im Vorfeld gut 50.000 Wohnungen genannt, die mit Fernwärme versorgt werden könnten, was gut dem 10-fachen Wert der Überschlagsrechnung entsprechen würde. Bei rund 135.000 Einwohnern (entspricht ca. 54.000 2,5 Personen Haushalten) im gesamten Main-Tauber-Kreis, könnten somit nahezu alle Ein- und Mehrfamilienhäuser von Wertheim bis Rotenburg mit der Abwärme versorgt werden. Nur ist hierfür kein Fernwärmenetz vorhanden und der Transport der Wärme über gut 50 km Entfernung aufgrund der hohen Verluste nicht sinnvoll. Darüber hinaus heizt kein Mensch seine Wohnung im Sommer und die Warmwasseraufbereitung im Sommer benötigt einen bruchteil der Heizleistung im Winter. Zudem will die Bundesregierung die CO2 Emissionen reduzieren, wozu auch bessere Isolierungen der Wohnungen und Häuser beitragen sollen. Das würde zu einer deutlichen Reduzierung der notwendigen Wärmeleistung für eine Wohnung/Haus führen.
Stefan Gerl
Werbach |
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stgerl |
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Post subject: sinnvolle Abwärmenutzung möglich?
Posted: Mar 11, 2007 - 02:41 PM
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Joined: Mar 11, 2007
Posts: 6
Location: Werbach
Status: Offline
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Nun liegt das Problem der Abwärmenutzung nicht allein in der Wärmemenge von 44 MW, die bei Nutzung als Fernwärme natürlich auch nur im Winter gebraucht wird, und im Sommer nach wie vor nicht genutzt werden kann, sondern für eine anderweitige ganzjährige industrielle Nutzung auch in der Höhe des Temperaturniveaus. Entscheidend für eine industrielle Nutzung ist vor allem die Höhe der Temperatur der Wärme; vereinfacht gesagt, je höher die Temperatur liegt, um so besser lässt sich Wärme für z.B. eine Trocknung nutzen. Das Niveau von 130°C, welches am Austritt der Dampfturbinen bzw. Wärmetauscher anfällt, ist so niedrig, dass es sich gut für die Heizung von Wohnungen eignet, wo Niedertemperaturheizkörper zum Einsatz kommen. Es möchte sich ja keiner die Finger beim Berühren der Heizung verbrennen. Für die sinnvolle Nutzung in Industriebetrieben für z.B. die Trocknung von Holzpellets, ist das Niveau in der Regel zu niedrig, so dass man dort lieber auf die Nutzung von Primärenergie zurückgreift da ansonsten die Anlagen aufgrund der notwendigen sehr großen Luftvolumenströme bzw. Wärmeaustauschflächen zu groß und teuer werden.
Man kann überschlägig rechnen, dass mit einer Wärmemenge von 44 MW in Konvektionstrocknern etwa 44 t/h Wasser verdampft werden könnten. Übliche Trocknungsleistungen von großen industriellen und kommunalen Trocknungsanlagen für z.B. Klärschlämme aus kommunalen Kläranlagen großer Städte liegen im Bereich von 2 bis 5 t/h (also etwa nur 5 – 10% der zur Verfügung stehenden Leistung).
Um die riesigen Wärmemengen das ganze Jahr sinnvoll in einem Industriebetrieb nutzen zu können, müssen wiederum riesige Mengen an Rohstoffen verarbeitet werden. Nachfolgend hierzu eine kleine Rechnung am Beispiel von Klärschlamm.
Klärschlamm fällt in Klärwerken als mechanisch mit Zentrifugen oder Pressfiltern entwässerter Schlamm mit einem Trockensubstanzgehalt von ca. 35% an. Das bedeutet, dass in 1 Tonne feuchtem Klärschlamm ca. 650 kg Wasser enthalten sind. Damit Klärschlamm selbst ohne zusätzliche Stützfeuerung verbrennt, müssen gut 500 kg Wasser entfernt werden (85% Trockensubstanz). Zur vollständigen Trocknung (98% Trockensubstanz) gut 630 kg Wasser. Bei der bei der TAV A81 zur Verfügung stehenden Wärmemenge könnten bei einem entsprechendem Temperaturniveau von 300 – 450°C gut 70 – 88 t/h (613.000 – 760.000 t/Jahr) mechanisch entwässerter Klärschlamm getrocknet werden. Da bei MVA´s das Temperaturniveau der Abwärme so niedrig ist, könnte man nur ca. 30 – 50% für eine Trocknung nutzbringend einsetzen. Es könnten dann aber immer noch rund 25 t/h (88 t/h * 0,3) getrocknet werden. Hochgerechnet auf das Jahr wären das bei 8670 Betriebsstunden gut 216.000 t/Jahr. Im Main Tauber Kreis fallen lt. FN Bericht vom 24.04.2004 (http://www.fnweb.de/archiv/2004/m04/24/me/rundschau/20040424_F0D0929005_11404.html) rund 12.500 t/Jahr an Klärschlamm an. Man könnte also selbst bei dieser wenig effektiven Energieausnutzung aufgrund des geringen Temperaturniveaus die rund 20-fache Menge des gesamten Klärschlammanfalls im Main-Tauber-Kreis so trocknen bzw. aufbereiten, dass er als wertvoller Brennstoff (z.B. als Braunkohleersatz) in Kraftwerken eingesetzt werden könnte. Man müsste daher wiederum riesige Mengen aus anderen Landkreisen importieren, um die Wärme nur halbwegs sinnvoll zu nutzen.
Stefan Gerl
Werbach |
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