1

Aigner 1

Technische und

wirtschaftliche Aspekte

AEA, 17. März 2016

Bild-Quelle [8]

Aigner 2

Qualitätsmerkmal Wichtigste Auswirkungen

Wassergehalt Lagerfähigkeit, Heizwert, Anlagenauslegung, Selbstentzündung

Heizwert, Brennwert Brennstoffausnützung, Anlagenauslegung

Elementgehalte Cl, N, S, K,

Mg, Ca, P

Schwermetalle

Emissionen, Korrosion

Ascheerweichungspunkt

Schadstoffemissionen, Ascheverwertung

Aschegehalt Partikelemission, Ascheverwertung, -entsorgung

Ascheerweichungspunkt Anlagentechnik, -regelung, Betriebssicherheit

(Lager-) Dichte Transport-, Lageraufwand, Logistikplanung

Abmessung, Form, Größenverteilung Förder-, Feuerungstechnik, Betriebssicherheit, …

Feinanteil (bei Preßlingen) Lagerdichte, Staubbildung

Abriebfestigkeit (bei Preßlingen) Qualitätsänderung beim Umschlag, Entmischung,

Biomasse

Unterscheidung in feste, flüssige und gasförmige Biomasse.

Feste BM - holzartige Biomassen: Hackgut, Pellets, Brennholz, etc.

- halmgutartige Biomassen: Stroh, Getreideganzpflanzen

- andere Biomassen: Gülle, Ölfrüchte (z.B. Raps, Sonnenblumen)

Charakteristika holzartiger Festbrennstoffe

2

Aigner 3

Definition

Quelle: Holzforschung Austria

Hackgut

Typische

Werte

A2.0, F15

A3.0, F15

A5.0, F25

A7.0, F25

ÖNORM C 4005

Aigner 4

Definition

ÖNORM M 7133 Klasse Grenzwert Bezeichnung

Wassergehalt

in Gew% FS

W 20

W 30

W 35

W 40

W 50

< 20

20 - 29

30 - 34

35 - 39

40 - 49

lufttrocken

lagerbeständig

beschränkt lagerbeständig

feucht

erntefrisch

Schüttdichte

in kg TS/m3

S 160

S 200

S 250

< 160

160 - 199

> 250

geringe

mittlere

hohe

Aschegehalt in %

Brennstoff TS

A 0,5

A 2

< 0,5

0,5 - 2

geringer

erhöhter

Größe

G 30

G 50

G 100

Feinhackgut

Mittelhackgut

Grobhackgut

ÖNORM EN ISO 17225-1, die sehr viele Eigenschaften auf Basis von Analysen

abbildet, ist für die meisten praktischen Anwendungen zu komplex und detailliert.

ÖNORM C 4005, nur für „Waldhackgut“, das in Anlagen > 500 kW Leistung

verfeuert wird. Es verwendet zur Beschreibung des Ausgangsmaterial nur vier Klassen

(C1 bis C4) und für diese Klassen typische Asche- und Feinanteilgehalte.

Folgendes sollte eine korrekte Bezeichnung des Hackguts aufweisen:

Handelsform Hackgut oder Schredderholz

Herkunft u. Quelle bei ÖNORM 4005 nur Wald- und Plantagenholz

sowie anderes erntefrisches Holz

Rohstoffgruppe

C1 bis C4, sagt aus ob Stammholz,

Ganzbaum mit oder Wurzeln,

Restholz wie Astwerk und Reisig usw.

Partikelgröße P16 (früher G30), P31 (früher G50),

P45, P63 (früher G100) usw.

Feinanteil F15, F25 (typische Werte der Klasse oder Schätzung)

Wassergehalt M35, M45, M55, M55+

Asche A2.0, A3.0, A5.0, A7.0, A7.0+

(typische Werte oder Schätzung)

Quelle: Biomasseverband OÖ

Hackgut

3

Aigner 5

Definition Pellets

Produktion

Lieferung

Quelle: propellets Austria

Aigner 6

Definition Pellets

4

Aigner 7

Einsatz von Biomasse

Nah-, Fernwärme,

Ortsversorgung

Verteilung

neu

bestehend

Wärme-Erzeugung

Neu / Sanierung / Substitution

Leistungsbedarf,

Winter- / Sommer- Betrieb

Brennstoff

Hackgut, Pellets,

Rinde, Stroh, …

Abnehmer / Verbraucher

Objektversorgung,

Mikronetz

Anlass ?

Motivation ?

Ziel ?

Ausgangslage

______________________________________________________

______________________________________________________

______________________________________________________

______________________________________________________

______________________________________________________

Aigner 8 Quelle: [7]

Technische

Aspekte

Wirtschaftliche

Aspekte

Zusätzliche

Aspekte

Randbedingungen Standort, Erschließung, Verkehrsanbindung,

Leistungsbedarf Spitze / Winter / Sommer,

Wärmebedarf, Temperaturniveau, …

versorgte Objekte, neu / bestehend, …

Kapitalbedarf & Förderungen Investkosten Maschinentechnik / E&MSR-

Technik / Gebäude, Planung,

Finanzierung (Eigenmittel, Kredit, Leasing,

Contracting), …

Organisation, -Struktur Projektbeteiligte, bei Errichtung, im

Betrieb, Eigentumsverhältnisse, …

Brennstoff & Bereitstellung Welche Biomasse, benötigte / verfügbare

Mengen, Eigenschaften,

Anlieferungsform, Lager, Aufbereitung,

Transport,

Fixkosten & Betriebskosten Tilgung, Zinsen, Wartung, Instandhaltung,

Versicherung, Personal, Betriebsmittel,

Brennstoffkosten, …

Behörden Prüfung der Genehmigungspflicht,

baurechtl, wasserrechtl. Aspekte,

Emissionen

Anlagenkonzept & Bautechnik Grundlast / Spitze / Reserve, vorhandene

Anlagen, erforderliche Verfügbarkeit,

Rauchgasreinigung, Verteilung, E-Technik,

Leittechnik, …

Gebäude, Außenanlagen, …

Wirtschaftlichkeit Varianten: Energieträger, Konzept

Wärmeverkauf, …

Akzeptanz Intern, extern

Risikobewertung , zukünftige Entwicklung

Gesamtbewertung , Entscheidung

Biomasse-Projekt Themen, Inhalte

5

Aigner 9

Projektstruktur

Projekt-Beteiligte

Biomasse-Projekt

Aigner 10 Quellen: [1]

Biomasse-Projekt

Monitoring, Betriebsoptimierung,

Berichtlegung, Instandhaltung

Projektphasen

6

Aigner 11 Quelle: [7]

Biomasse-Projekt 1. Projektskizze, wesentliche Inhalte

Aigner 12 Grafik-Quelle: [7]

• inakzeptable Deckungslücke, die weder durch geänderte Randbedingungen noch

durch Förderung geschlossen werden kann.

• nicht ausreichend Biomasse in erforderlicher Menge oder benötigter Qualität zur

Verfügung.

• Genehmigung problematisch bzw. ist mit unzumutbaren Auflagen verbunden.

• verfügbare Fläche bzw. das Bauvolumen des Standortes ist nicht ausreichend.

• Bei Anrainern fehlt eine ausreichende

Akzeptanz, so dass mit eventuell

unzumutbaren Erschwernissen bei der

Realisierung gerechnet werden muss.

• Keiner übernimmt die Federführung für die

weitere Realisierung und/oder es kann kein

Investor für das Vorhaben gewonnen werden.

• Anschlussdichte des erforderlichen

Nahwärmenetzes ist zu gering.

• zeitliche Verlauf der Anschlüsse der

potentiellen Abnehmer ist inakzeptabel lang.

Biomasse-Projekt Projektskizze, Ausschlusskriterien

7

Aigner 13

befürchtete negative Auswirkungen:

• erhöhte lokale Schadstoffemissionen

• Geruchsemissionen

• erhöhte Verkehrsbelastung

• optisches Erscheinungsbild

• Schwadenbildung

• tlw. schlechtes Image

• …

Biomasse-Projekt Akzeptanzproblematik

Maßnahmen zur Verbesserung der Akzeptanz:

• optimale Anlagenkonzeption

• Optimierung der Anlieferlogistik

• angepasste Architektur

• frühzeitige Einbindung betroffener

Institutionen

• gezielte Informations-/ Öffentlichkeitsarbeit

• …

Aigner 14

Brennstofflagerung

Aufbereitungsform d. Brennstoffes

(Hackgut grob, mittel, fein, Späne,

Pellets, etc.

Qualität (Feuchte) d. Brennstoffes

Pellets vor Feuchtigkeit schützen

Belüftung (CO !)

Aspekte

örtliche Gegebenheiten

ausreichende Bevorratung

Logistikkonzept

Preisverhalten d. Brennstoffes

Manipulationsaufwand, Befüllung

Austragungskonzept

Lagerfähigkeit d. Brennstoffes

Selbstentzündungsrisiko

Umsetzungsprozesse (Schimmel)

Hinweis:

TRVB H 118 Automatische Holzfeuerungsanlagen

ÖN M7137 …Pelletslagerung … - gültig bis 100 to

- ab 30 to Zwangsbelüftung od. Arbeitsorg. mit nat./mech. Lüftung

- > 100 to EX-Schutz-Konzept

8

Aigner 15 Quelle: Deutscher Energieholz- und Pellet-Verband e.V.

Brennstofflagerung

Freilagerung

oberirdische Lagerhalle

(teils aus Holz und gut

durchlüftet, Befüllung durch

Lkw bzw. Radlader)

oberirdischer Rundsilo

(oberhalb oder neben Kessel)

Gewebesilo (Pellets)

unterirdischer Lagerraum

(meist aus Stahlbeton,

Befüllung durch Lkw

bzw. Radlader)

Wechselcontainer

Grundkonzepte

Aigner 16 Quellen: [7]

Lager-Beschickung

Radlader

über Silodeckel

Pumptankwagen,

Einblasen

Siloverteiler

Hallenkran

Kratzkettenförderer

9

Aigner 17 Quellen: [7]

Lager-Austragung

Schubboden

Knickarm,

Federblatt

Zentrumsschnecke

Konusschnecke

Pendelschnecke

Nicht für Hackgut geeignet

Schnecke

mit

Schrägboden

Saugsysteme

Aigner 18 Quellen: TFZ im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe

Feuerungsbeschickung, Feuerung

Hydraulischer Einschieber

zyklische Beschickung,

Verdichtung des Brennstoffes

Schneckenförderer

kontinuierliche Beschickung

ohne Brennstoffverdichtung,

gleichmäßige Rostbelegung

Unterschubfeuerung

Abwurffeuerung

mit Kipprost

mit Schalenbrenner

mit Tunnelbrenner

Quereinschubfeuerung

mit Rost (starr, Vorschub)

mit Glutbettmulde

10

Aigner 19

Brennstoffqualität und Feuerungssystem

• http://www.qmholzheizwerke.at/uploads/tx_tcfaq/FAQ36_02.pdf

FAQ 36 Tabelle 4: Empfohlener Einsatzbereich der neuen Klassifizierung

für Feuerungssysteme und Leistungsgrößen

Aigner 20

Vorschubrost- Feuerung

11

Aigner 21

Staubabscheidung

Quellen: [1,7]

Multizyklon Gewebefilter Elektrofilter

Holz Holz, Halmgut Holz, Halmgut

Investkosten Betriebskost.

gering gering

mittel hoch

hoch mittel

Reingas mg/Nm3 100 - 200 < 25 (1–5) 5 - 50

Entstaubungsgrad bis 90% bis 99% bis 99%

Einsatzbereich ab 100 kW ab 500 kW

Aigner 22

Asche

Quellen: [1,7]

Grob- oder Rostasche:

überwiegend mineralischer Rückstand, oft mit

Sand, Erde und Steinen; beim Einsatz von Rinde

und Stroh, gesinterte Aschenteile und

Schlackebrocken enthalten.

Zyklonflugasche:

überw. anorganische Brennst.bestandteile.

Feinstflugasche:

In Elektro- oder Gewebefiltern bzw. als

Kondensatschlamm in Rauchgaskondensations-

anlagen anfallende Flugaschenfraktion.

12

Aigner 23

Ascheverwertung, -entsorgung

§, VO, RL:

sachgerechte Einsatz von Pflanzenaschen zur Verwertung auf land- und forstwirtschaftlich

genutzten Flächen, Richtlinien für sachgerechte Düngung, Kompostverordnung, Deponieverordnung,

Abfallwirtschaftsgesetz,

Deponie:

- (Bodenaushub.)

- (Baurestmassen.)

- Reststoff.

- Massenabfall.

- (untertägig)

- Aufbringung auf Acker- und Grünland

- Aufbringung auf Waldflächen

- Zugschlagstoff zu Kompostieranlagen

Abhängig von Inhaltsstoffe und Grenzwerte (v.a. Schwermetalle, TOC, PAK, PCDD/F)

Behandlung

pH-Wert-

Absenkung

Aigner 24

Konzeption Biomasseanlage

Kriterien:

Brennstoffangebot und -Qualität

Verfügbarer Platz,

vorgegebene Baulichkeiten

Ganzjahresbetrieb oder nur Heizperiode

Lastschwankungen, Bandlast

Vollbetriebsstundenzahl Biomassekessel

Versorgungssicherheit, Redundanz

Ausbaustufen

Brennstoffpreis

Invest- und Betriebskosten

…

Zielsetzung:

Optimale Wirtschaftlichkeit und

niedrige Emissionen

hoher Jahresnutzungsgrad

hoher Kesselwirkungsgrad

hohe Auslastung der BM-Anlage

wenig Glutbettunterhalt

Geringe Investkosten

geringe Betriebs- und Instandhaltungs-

kosten

günstige Brennstoffmanipulation und

-lagerung

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Aigner 25

Systemwahl & Auslegung Biomasseanlage

Fundierte Leistungs- und Wärmebedarfserhebung !!!

Wärmeleistungsbedarf kW

Raumwärme, Warmwasser, Prozesswärme

Jahreswärmebedarf MWh

Raumwärme, Warmwasser, Prozesswärme

Temperaturbedarf

Lastkennlinien, Tagesgänge & Jahresdauerlinie

Bilder: Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

Quelle: Schriftenreihe QM Holzheizwerke

Aigner 26

Systemwahl & Auslegung Biomasseanlage

Festlegung:

max. notwendige Leistung

Wärmeerzeuger

Wärmeerzeugungssystem

monovalent / bivalent

Ein- / Mehrkesselanlage

mit / ohne Speicher

Aufteilung Wärmeleistung

Anlagenkomponenten

- Feuerungssystem

- Heizzentrale

- Kaminanlage

- etc.

Quelle: Q-Leitfaden

14

Aigner 27

Systembeispiel Biomasseanlage

Quellen: Schriftenreihe QM Holzheizwerke Band 2 – Standardschaltungen Teil I, 2010

Wärmespeicher /

Lastausgleichsspeicher

Rücklaufanhebung

bei nassen Brennstoffen

NICHT bei Brennwert-Kessel

Keine grundlegend andere Betrachtungsweise der Anlagenhydraulik von BM-Anlagen

gegenüber anderen Systemen; Spezifika sind zu berücksichtigen;

Nicht zwingend

erforderlich !

Aigner 28

Biomasse-Projekt Kosten & Wirtschaftlichkeit

Biomasseprojekte zeichnen sich durch hohe Investitionskosten

und in der Regel niedrige Brennstoffkosten aus.

Mit fundierter, qualitativ hochwertiger

Konzeption, Planung und Ausführung:

=> optimale Anlagenkonzepte

=> effizienter Anlagenbetrieb

=> technisch und wirtschaftlich

erfolgreiche Biomassenutzung

15

Aigner 29

Biomasse-Projekt Kosten & Wirtschaftlichkeit

FÖRDERUNGEN

WICHTIG: Immer aktuelle FÖ-Richtlinien beachten !

Bundesumweltförderung (UFI) KPC Kommunalkredit Public Consulting ODER

Österreichisches Programm für die

Entwicklung des ländlichen Raums

div. Landesförderungen

Hinweis: “de-minimis“ Regelung, KMU – Kriterien;

Aigner 30

Betrachtung Brennstoffpreis

Richtwerte:

Hackgutpreis Heizwerk: ± 20 - 30 €/MWh

Holzpellets: ± 40 - 48 €/MWh

Biomasse-Projekt

16

Aigner 31

a: erzeugte

Wärmemenge

b: Gewicht (mit

Berücksichtigung

des Wassergehalts)

c: Schüttvolumen

Abrechnung Hackgut Kosten & Wirtschaftlichkeit

Aigner 32

Biomasse-Projekt Kosten & Wirtschaftlichkeit

• Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

(selber durchführen oder überprüfen - mit Hausverstand)

ON M 7140

Betriebswirtschaftliche

Vergleichsrechnung

für Energiesysteme …

VDI 2067

Wirtschaftlichkeit

Gebäudetechnischer Anlagen

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Aigner 33

qm heizwerke – Was ist das?

• Bundesweites QM-System (seit 2006!)

• Planung, Bau und Betrieb von Biomasseheizwerken und Wärmenetzen

• Summe der BM-Kesselnennleistung ≥ 400 kW und/oder

Trassenlänge ≥ 1000 m

• 50 Qualitätsbeauftragte begleiten die Projekte und sichern die Qualität

• AEE INTEC: Programmleitung

• Auftraggeber: Österreichische Energie Agentur / BMLFUW im Rahmen

des klimaaktiv-Programmes

• qm heizwerke ist Fördervoraussetzung (Umweltförderung

im Inland UFI)

Aigner 34

qm heizwerke – Zielsetzungen

• Steigerung der technischen Qualität und Effizienz von

Biomasseheizwerken und Nahwärmenetzen

• Betriebsoptimierung bestehender Anlagen

• Optimierter Einsatz von Fördermitteln

• Verbreitung der Erkenntnisse und Erfahrungsaustausch

unter (inter)nationalen Akteuren im Biomassebereich

• Steigerung des Images der effizienten Nutzung von

Biomasse

• Infos, Tools, Ansprechpartner http://www.klimaaktiv.at/qmheizwerke

18

Aigner 35

qm kompakt

• Vereinfachtes QM-System für Kleinanlagen

• < 400kW oder < 1000 lfm Trasse

• pdf-Formular mit automatischer Plausibilitätsprüfung

• Entwickelt von klimaaktiv qm heizwerke

• Abfrage technischer Daten

• Information über mögliche Mängel und Schwachstellen

• Kein Qualitätsbeauftragter erforderlich

• Seit 2012 Fördervoraussetzung (UFI)

• Für Anlagen mit Wärmeverkauf !

Tool ist frei verfügbar, und nutzbar !

http://www.umweltfoerderung.at/

Aigner 36

Technische Voraussetzungen

Qualitätskriterien von qm heizwerke

basieren auf der

„Schriftenreihe QM Holzheizwerke“ (Herausgeber: ARGE QM Holzheizwerke)

Außerdem:

“ÖKL Merkblatt Nr. 67”

(derzeit in Überarbeitung)

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Aigner 37

Biomasse - Anlagencontracting

versorgte Objekte Hotel-Zentralgebäude

und 20 Chalets

Wärmebedarf 3.000 MWh/a für Raumheizung,

Lüftung, Pool, Warmwasser

Grundlast 1.000 kW Pelletkesselanlage

Spitzenlast & 1.200 kW Ölkesselanlage

Ausfallsicherung

Pufferspeicher 30.000 l

Brennstoffeinsatz 97 % Pellet, 3 % HEL

Pelletlager 300 m3

Trassenlänge 400 trm

Leading Family Hotel + Resort Dachsteinkönig

Aigner 38

Biomasse - Anlagencontracting

Feriendorf Obertraun Zentralgebäude mit Pool und Wellnessbereich,

und 75 (59) Wohneinheiten in 46 (38) Gebäuden

Wärmebedarf 1.500 (1.200) MWh/a Ganzjahresbetrieb

für Raumheizung u. Warmwasser

Trassenlänge 1.350 (1.160) trm

Übergabestationen mit

Systemtrennung Heizung und WW

Grundlast 390 kW Biomasse

Spitzenlast 700 kW Ölkessel

Pufferspeicher 12.000 l

Ausfallsicherung mobile Heizstation

Brennstoff 95 % Hackgut,

5 % HEL

Hackgutlager 250 m3

mit Fernwartung, Telenotsystem, …

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Aigner 39

FRONIUS INTERNATIONAL GmbH

versorgte Objekte Bürogebäude,

Montage-, Lagerhallen,

Heizwerk zur Gänze unterirdisch angeordnet

Trassenlänge 130 m

Brennstoff Hackgut, SNP, Rinde

Brennstofflager 600 m3, Schubbodenaustragung,

Brennst.logistik lokale Lieferanten,

Brennstoffhandel

Biomasse - Anlagencontracting

Aigner 40

Inbetriebnahme 2006

Wärmebedarf 5.000 MWh/a, 3.200 kW,

für Raumheizung, Warmwasser

und Prozesswärme,

(Ganzjahresbetrieb)

Nennleistung 300 kW Biomasseanlage

1.200 kW Biomasseanlage

Spitzenlast 1.300 kW Erdgas

erzeugte Wärme zu 98 % aus Biomasse und

2 % aus Gas

Erweiterung 2010

Wärmebedarf 800 MWh/a, 650 kW

Biomasse - Anlagencontracting

Prinzipschema BM-Heizwerk

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Aigner 41

Biomasse - Anlagencontracting

Inbetriebnahme 2007

versorgte Objekte Bürogebäude, Produktions-

und Lagerhallen,

Trockenkammern

Wärmebedarf 4.000 MWh/a

für Prozesswärme,

Raumwärme, Warmwasser,

(Ganzjahresbetrieb)

Nennleistung

Brennstoff

1.500 kW

Hackgut, Sägenebenprodukte

Spitzenlast &

Ausfallsicherung

1.000 kW bestehende

Ölkesselanlage

PRO PET Austria

Heimtiernahrung GmbH

Aigner 42

Erweiterung

(Firmenerweiterung

und Heizhauszubau)

2012

Wärmebedarf

gesamt:

7.100 MWh/a

Nennleistung 1.500 kW Bestand

+ 1.500 kW neu

Pufferspeicher 30 m3

Spitzenlast &

Ausfallsicherung

2.000 kW

neue Ölkesselanlage

Rauchgasreinigung Elektrofilter für

beide BM-Anlagen

PRO PET

Biomasse - Anlagencontracting

22

Aigner 43

Inbetriebnahme 2006 / 07

Abnehmer Bürogebäude, Fertigungshallen,

Lagerhallen

Wärmebedarf 2.100 MWh/a

Trassenlänge 50 m

Nennleistung,

Brennstoff

1.000 kW

Hackgut, SNP

Spitzenlast &

Ausfallsich.

550 kW bestehende

Ölkesselanlage

Plastic Products Innovation

Biomasse - Anlagencontracting

Aigner 44

Biomasse - Anlagencontracting

Weber Hydraulik GmbH

Inbetriebnahme 2005/2006

Wärmeversorgung für Bürogebäude, Montage-, Lager-

halle (9.000 m2 beheizte Fläche)

Wärmebedarf 720 MWh/a für Raumheizung,

Warmwasser und Prozesswärme,

(Ganzjahresbetrieb)

Nennleistung 85 kW + 500 kW

Pufferspeicher 5.000 l

Anmietung von Heizraum

und Brennstofflagerraum

Einbindung und Nutzung von

Kompressor-Abwärme

Brennstoff Waldhackgut

Brennstofflager 200 m3, Gelenkarmaustragung

Brennst.logistik örtliche

Liefergemeinschaft

23

Aigner 45

EA-NRW

Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit !

aigner energie contracting gmbh

ing.aigner wasser-wärme-umwelt gmbh

A-4501 Neuhofen, Kremstalstraße 18

Tel: +43 (0)7227 6081–0 Fax: -13

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DI Siegfried Aigner

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