Infobrief der FNR 03/2017: Systemische Integration der Bioenergie in bestehende Energiesysteme

12. Aufruf des ERA-NET Bioenergy "Biomass as an important pillar within energy systems and the circular economy"

Projektträger und Ministerien aus Deutschland, Österreich, den Niederlanden, der Schweiz und Polen stellen für den aktuellen Aufruf insgesamt über 4 Mio. € zur Verfügung. In Deutschland fördert das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) die Beteiligung an Konsortien über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR).

Im Rahmen der aktuellen Bekanntmachung „Biomass as an important pillar within energy systems and the circular economy“ sollen Forschungsvorhaben gefördert werden, die durch die Entwicklung von Lösungen zur Verwertung von Biomasse zu einer sicheren, umweltfreundlichen und wirtschaftlichen Energieversorgung beitragen. Im Fokus der aktuellen Bekanntmachung stehen marktrelevante Forschungs- und Entwicklungsvorhaben, die durch die internationale Zusammenarbeit einen klaren Mehrwert aufweisen. Eine positive Bewertung kommt für Vorhaben infrage, die deutlich über den Stand der Technik im jeweiligen Gebiet hinausgehen und eine kurzfristige Marktwirkung ermöglichen.

Der vollständige Bekanntmachungstext ("Call Announcement") sowie alle notwendigen Informationen zu Teilnahmebedingungen und Antragsverfahren (Guidelines for Applicants) sind auf der ERA-NET Bioenergy Homepage hinterlegt.

Zukunftsforum Energiewende

Das „Zukunftsforum Energiewende - Den Wandel aktiv gestalten“ am 28. und 29. November 2017 in Kassel ist die zentrale Plattform für Erfahrungsaustausch, Information und Vernetzung und knüpft mit etwa 500 Teilnehmern an den Erfolg der bundesweiten Kongressreihe „100% Erneuerbare-Energie-Regionen“ an. Der Transfer von Wissen und Erfahrungen rund um die Gestaltung des Wandels in Städten, Gemeinden und Regionen steht daher im Mittelpunkt des zweitägigen Zukunftsforums. Über einhundert Referenten tauschen sich in mehr als dreißig Foren und Workshops gemeinsam mit den Teilnehmern zu den Themen Strom, Wärme und Mobilität bis hin zu neuen Geschäftsmodellen, Arbeitsplätzen und Förderprogrammen aus.

Die FNR stellt die Forschungsschwerpunkte „Systemintegration mit Bioenergie“ und „Minderung von THG-Emissionen“ des BMEL im Rahmen der kongressbegleitenden Fachausstellung vor. Beide Forschungsschwerpunkte werden aus Mitteln des Sondervermögens „Energie- und Klimafonds“ finanziert und im Auftrag des BMEL durch die FNR betreut. Darüber hinaus unterstützt die FNR die Organisation ausgewählter Fachforen zum Thema Bioenergie über die Agentur für Erneuerbare Energien.

Rückblick auf den 5. Kongress Biogas in der Landwirtschaft

Am 26. und 27.9.2017 fand in Bayreuth der von der FNR und dem KTBL ausgerichtete Kongress „Biogas in der Landwirtschaft“ statt. Der bereits fünfte Kongress wurde von über 200 Teilnehmern besucht, die sich über aktuelle Entwicklungen der Biogaserzeugung und –vermarktung informierten.

Mit dem Auslaufen fixer EEG-Vergütungsstrukturen ist die Biogasbranche künftig gefordert, ihre Produkte und Dienstleistungen an die bedarfsgerechte Bedienung der Märkte anzupassen und sich gemeinsam mit den Landwirten für eine nachhaltige Rohstofferzeugung zu engagieren. Im Rahmen der Veranstaltung wurde die Notwendigkeit der Anpassung und Optimierung bestehender Anlagen an die aktuellen Entwicklungen im Energiemarkt aufgezeigt. Angesichts der geänderten gesetzlichen Rahmenbedingungen, höheren Umweltauflagen sowie notwendigen Anpassungen im Energiemarkt fanden Themen wie die flexible Stromerzeugung und die Systemintegration ein besonderes Interesse

Begleitet wurde die Veranstaltung von einer Posterausstellung, in der 50 wissenschaftliche Poster neue Forschungsansätze und interessante Projektergebnisse präsentierten. Die Vorträge und Poster werden vom KTBL im Tagungsband veröffentlicht.

Aufruf "THG- und Schadstoffemissionsminderung bei klein- und mittelgroßen Biomassefeuerungsanlagen"

Das BMEL wirbt Projektideen zur Entwicklung innovativer, effizienter und emissionsarmer Biomasseanlagen ein. Der aktuelle Förderaufruf ist bis zum 30. April 2018 befristet. Projektvorschläge nimmt die FNR entgegen.

Mit dem jetzt vom Bundeslandwirtschaftsministerium veröffentlichten Forschungsaufruf sollen Vorhaben zur Treibhausgas(THG)- und zur Emissionsminderung bei Biomassefeuerungsanlagen initiiert werden. Gesucht sind Vorhaben zur Entwicklung von Konzepten, Komponenten und Systemelementen für die Reduzierung der THG-Emissionen durch Maßnahmen zur Erhöhung der Biomassenutzungs- und Anlageneffizienz bzw. zur Anlagenentwicklung und –optimierung durch primäre und/oder sekundäre Maßnahmen, um den Schadstoffausstoß weiter zu vermindern.

Monitoring des Biomethan-Produktionsprozesses

Im Verbundprojekt „Monitoring des Biomethan-Produktionsprozesses“ (MONA) wurden verschiedene Aufbereitungsprozesse für Biomethan untersucht und verglichen. Die Forscher betrachteten zwischen 2011 und 2015 in Deutschland praktisch betriebene Biogasaufbereitungsanlagen. Die Untersuchung umfasste drei Anlagen mit Aminwäsche, eine mit Membranverfahren und jeweils zwei mit Druckwechseladsorption und Druckwasserwäsche.

Hauptziele der umfangreichen Betrachtung waren die Analyse von Betrieb, Technik, Wirtschaftlichkeit und Umweltauswirkungen. Im besonderen Fokus stand der stark diskutierte Methanschlupf. Die untersuchten Aminwäschen emittierten mit durchschnittlich 0,04 - 0,12 Vol.-% am wenigsten Methan, gefolgt von der Druckwasserwäsche mit 1,3 Vol.-% und der Druckwechseladsorption mit 1 - 1,6 Vol.-%. Die untersuchte Membrananlage, die zum Prüfzeitpunkt jüngste Aufbereitungstechnologie im Test, wies mit 4,1 Vol.-% den höchsten Methanschlupf auf. Nach Gasnetzzugangsverordnung (GasNZV) lagen damit bis auf die Aminwäschen alle Anlagen über dem zugelassenen Grenzwert von 0,2 Vol.-% und bedürfen einer Abgasnachbehandlung.

Im Ergebnis schnitten die Aminwäschen bezüglich der Methanemissionen von allen untersuchten Verfahren am besten ab. Von den untersuchten Anlagen hatten Anlagen mit einem Aufbereitungsvolumen von 2.800 mn³/h Rohgas die niedrigsten Aufbereitungskosten von 0,66 bis 0,83 Cent pro kWhHs. Die höchsten Aufbereitungskosten hatten mit bis zu 2,3 ct/kWhHs (Euro-Cent pro Kilowattstunde unterer Heizwert) die kleinsten Anlagen mit einem Aufbereitungsvolumen bis 500 mn³/h Rohgas (Normkubikmeter Rohgas pro Stunde). Bei einem Volumen von 700 mn³/h Rohgas erstreckten sich die Kosten von 1,29 bis 1,89 ct/kWhHs.

Entsprechend ist bei zunehmender Anlagengröße mit weiteren Kostensenkungen für die Aufbereitung zu rechnen. Die Akteure stellten deutlich heraus, dass sich im Projektverlauf eine erhebliche Markt- und Technologieentwicklung vollzogen hat und allgemeingültige Aussagen demnach nur mit umfangreicheren Untersuchungen möglich seien.

Das Vorhaben wurde vom BMEL gefördert. Die Erkenntnisse dieses Projektes sind u. a. in das KTBL-Online-Berechnungstool „Wirtschaftlichkeitsrechner Biogas“ eingeflossen. Dort kann nun, je nach Aufbereitungsvolumina, zwischen verschiedenen Ausbereitungsverfahren gewählt werden.

Reduzierung der Methan- und Ammoniakemissionen von Gärresten

Das Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB) wollte eine einfache und wirtschaftliche Maßnahme entwickeln, um die Methan- und Ammoniakemissionen aus nicht gasdichten Gärrestlagern von Biogasanlagen zu vermindern. Dazu vermengten die Forscher den Gärrest mit handelsüblichen mineralischen Düngern. Dies senkt den pH-Wert, erhöht den Salzgehalt und schränkt die Aktivität der Mikroorganismen ein. Im Ergebnis ließen sich die Emissionen so – mit einer Ausnahme - erfolgreich verringern.

In dem Versuch testeten die Forscher die Auswirkungen von mineralischen Düngemitteln auf die Gärreste von fünf unterschiedlichen Biogasanlagen. Alle Anlagen arbeiten im Nassvergärungsverfahren bei Temperaturen zwischen 40 – 45 °C, unterscheiden sich aber in der Auswahl und Mischung der Gärsubstrate. Im Ergebnis ließen sich die Methan-Emissionen mit Triplesuperphosphat, Magnesiumchlorid, BORTRAC und Tenso Eisen unabhängig vom Substrat um mindestens 81 Prozent verringern. Bei der Ammoniakreduzierung waren die Dünger ebenfalls erfolgreich, allerdings schwankten die Ergebnisse hier deutlich stärker in Abhängigkeit vom eingesetzten Substrat. Die Beimischung von Triplesuperphosphat zeigte beispielsweise bei der Ammoniakabsenkung eine Spannweite von 34 bis 88 Prozent über alle getesteten Gärrückstände. Eine Ausnahme stellte der Dünger Tenso Eisen dar, der zu einem Anstieg der Ammoniakfreisetzung führt.

Das Vorhaben wurde vom BMEL gefördert. Der Abschlussbericht kann auf www.fnr.de unter dem Förderkennzeichen 22011213 eingesehen werden.

Biogasanlage mit offenem Gärrestlager; Quelle: NQ-Anlagentechnik GmbH
Biogasanlage mit offenem Gärrestlager; Quelle: NQ-Anlagentechnik GmbH

Biogasproduktion aus Industrieabwässern

Industrieabwässer, die in großen Mengen und mit Anteilen an vergärbaren, organischen Bestandteilen anfallen, beinhalten ein großes, bisher ungenutztes Potenzial für die Biogasproduktion. Das Aufheizen großer Volumenströme von nahezu Umgebungstemperatur auf Betriebstemperaturen, die für mesophile Bakterienstämme üblich sind, ist aus energetischer und wirtschaftlicher Sicht nicht praktikabel. Um das vorhandene Potenzial der Industrieabwässer dennoch nutzen zu können, haben die RWTH Aachen und die aixprocess GmbH im Verbundforschungsvorhaben AmbiGas Technologien und Prozesse entwickelt, die die geringeren bakteriellen Umsetzungsraten bei niedrigen Temperaturen kompensieren und gleichzeitig hohe Prozessvolumenströme verarbeiten können. Ziel des AmbiGAS-Projektes war es, übertragbare Prozessschemata, Auslegungsrichtlinien und Betriebsanleitungen für eine Biogaserzeugung aus niedrig beladenen Industrieabwässern zu entwickeln und im Labor- und Pilotmaßstab zu testen.

Das Verbundvorhaben AmbiGas wurde im Rahmen des 6th ERA-NET Bioenergy Joint Call gefördert. Im Rahmen des Projekts wurde von der aixprocess GmbH bei Nutzung acetogener, psychroaktiver Bakterienstämme und innovativer Reaktortechnik ein Verfahren entwickelt, mit dem der Abbauprozess von organischer Substanz zu Biogas auch bei Temperaturen im Bereich von 12 bis 25°C erfolgreich und energetisch effizient zu betreiben ist. Die Methanausbeute wird dabei mit Hilfe von verbesserten membranbasierten Abtrenn- und Reinigungsverfahren maximiert, die an der RWTH Aachen auf der Basis von Membrankontaktor-Systemen entwickelt wurden. An der RWTH Aachen wurden darüber hinaus Methoden zur Rückgewinnung von Methan aus der Fermentationsflüssigkeit erforscht, um die Biogasausbeute zu verbessern und unkontrollierte Emissionen in die Umwelt zu minimieren. Im Ergebnis des Projekts können damit - im Sinne des Umweltschutzes und zum Ausbau der erneuerbaren Energien - neue, zusätzliche Anwendungsfelder für die anaerobe Vergärung bei der Abwasserbehandlung im industriellen und kommunalen Bereich erschlossen werden.

BIOGAS Convention & Trade Fair

Vom 12. bis 14. Dezember 2017 findet die gemeinsam vom Fachverband Biogas und der Deutschen Landwirtschafts-Gesellschaft (DLG) ausgerichtete 27. BIOGAS Convention & Trade Fair auf dem Messegelände in Nürnberg statt. Die weltgrößte Biogasfachmesse und Fachkonferenz bietet neueste Innovationen und Trends in der gesamten Wertschöpfungskette einer nachhaltigen Energieproduktion aus Biomasse sowie vergärbaren Abfällen und Reststoffen. Erwartet werden mehr als 6.000 Messebesucher und Kongressteilnehmer. An drei Tagen wird ein umfangreiches Programm präsentiert. Hochkarätige Referenten aus den Bereichen Forschung, Technik, Recht, Sicherheit etc. werden in über 80 Vorträgen, Workshops und Podiumsdiskussionen referieren. Eine Abendveranstaltung und Exkursionen runden das Programm ab.

Die FNR ist mit einem Messestand in der Ausstellung vertreten und bietet Besuchern Informationen zu aktuell vom BMEL geförderten Projekten und Fördermöglichkeiten im Bereich Biogas/Biomethan.

Handbuch zum Qualitätsmanagement von Holzhackschnitzeln

Im Rahmen des Vorhabens „qualiS – Brennstoffqualifizierung und Qualitätsmanagement in der Hackschnitzelproduktion“ hat ein aus Praktikern und Wissenschaftlern zusammengesetztes und vom Bundesverband Bioenergie e. V. (BBE) koordiniertes Projektteam neue Ansätze entwickelt, wie die Qualität von Hackschnitzeln als Brennstoff maßgeblich verbessert werden kann. Die jetzt als „Handbuch zum Qualitätsmanagement von Hackschnitzeln“ veröffentlichten Projektergebnisse sollen dazu beitragen, den Betrieb von Hackschnitzelheizungen effizienter zu machen und Schadstoffemissionen, insbesondere (Fein-)Stäube und Kohlenstoffmonoxid, deutlich zu reduzieren.

Holzhackschnitzel sind ein bedeutender, nachhaltig erzeugter und klimaneutraler Biobrennstoff. Sie verbrennen zwar relativ emissionsarm, Praxiserfahrungen belegen jedoch erhebliche Unterschiede in der Qualität der eingesetzten bzw. gehandelten Hackschnitzel. Neben anlagentechnischen Aspekten hat vor allem die Hackschnitzelqualität maßgeblichen Einfluss auf das Emissionsverhalten und den störungsarmen Anlagenbetrieb. Bei Einsatz von minderwertigen Hackschnitzelqualitäten lassen sich insbesondere die in den zurückliegenden Jahren stufenweise verschärften Grenzwerte für Feinstaub oft nicht einhalten. Auch Betriebsstörungen, geringe Nutzungsgrade und erhöhte Kesselkorrosion können die Folge sein.

Der BBE, das Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe (TFZ), das Deutsche Biomasseforschungszentrum (DBFZ) und die Hochschule Hildesheim/Holzminden/Göttingen (HAWK) haben jetzt ein Qualitätsmanagementsystem entwickelt, das auf eine Vereinheitlichung und Verbesserung der Brennstoffqualität und auf die Reduzierung von Schadstoffemissionen aus Holzhackschnitzelfeuerungen abzielt. Hierzu führten die beteiligten Forscher umfangreiche Aufbereitungsversuche und Qualitätsprüfungen sowie Umfragen bei Forstwirten, Hackschnitzelproduzenten, Kesselherstellern, Planern und Betreibern von Biomasseanlagen u. a. durch.

Die Ergebnisse flossen in das „Handbuch zum Qualitätsmanagement von Hackschnitzeln“ ein, das von FNR und BBE gemeinsam veröffentlicht wurde und in der FNR-Mediathek heruntergeladen oder bestellt werden kann. Weitere Informationen zum Projekt bietet das qualiS-Team auf der Projektseite.

Basisdaten Bioenergie 2017

In der nunmehr 14. aktualisierten Auflage sind die „Basisdaten Bioenergie 2017“ verfügbar. Die Basisdaten Bioenergie Deutschland fassen alle wichtigen Daten und Fakten zur Bioenergiebereitstellung und -nutzung in Tabellen und Diagrammen zusammen. Die gut 50 Seiten starke Broschüre gliedert sich inhaltlich in die Bereiche Bioenergie allgemein, Festbrennstoffe, Biokraftstoffe und Biogas.

Die Basisdaten beinhalten Grafiken und Tabellen zu den Anteilen der Bioenergie an der Energiebereitstellung in Deutschland, zur Biomasseerzeugung sowie zur Nutzung von Biomasse für Wärme, Strom und Kraftstoffe. Allgemeine Kennzahlen und Schemata zu Verfahren, Angaben zu Heizwerten von Holz und anderen festen Biobrennstoffen sowie zu Biogaserträgen verschiedener Substrate, Umrechnungsformeln und Einheiten sowie aktuelle Informationen zum EEG bieten eine aktuelle und fundierte Wissengrundlage und sind mit den Basisdaten schnell zur Hand.

Die Tabellen und Grafiken stehen Nutzern als bestellbare Broschüre und auch in einer für Smartphones und Tablets optimierten Online-Version (Web-Applikation) zur Verfügung.

FVEE-Jahrestagung

Der ForschungsVerbund Erneuerbare Energien (FVEE) veranstaltet am 8. und 9.11.17 seine Jahrestagung "Innovationen für die Energiewende" im Umweltforum Berlin. Als bundesweite Kooperation von Forschungsinstituten geben verschiedene FVEE-Experten einen Überblick über den aktuellen Entwicklungsstand und die Perspektiven in den für die Energiewende relevanten Technologiebereichen.

Die FNR beteiligt sich an dieser Diskussion und präsentiert die Forschungsschwerpunkte „Systemintegration mit Bioenergie“ und „Minderung von THG-Emissionen“ im Rahmen Begleitausstellung. Beide Forschungsschwerpunkte werden aus Mitteln des Sondervermögens „Energie- und Klimafonds“ finanziert und im Auftrag des BMEL durch die FNR betreut.