Long-term monitoring and functionality of particulate matter separators for individual room heating appliances in the field.

Mittelgeber/ Projektträger:     

Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)/Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR)

Laufzeit:

01.01.2023 – 31.12.2025

Projektverantwortung:

Prof. Dr. Stefan Pelz

Projektpartner:

Technologie- und Förderzentrum (TFZ), Deutsches Biomasseforschungszentrum (DBFZ), Kutzner + Weber GmbH, OekoSolve AG, Exodraft A/S

Projektmitarbeiter/innen:

M.Sc. Julian Drewes
M.Sc. Florian Empl

Beschreibung:

Im Vorhaben „LangEFeld“ wird erstmals in Europa ein Langzeit-Monitoring von Elektroabscheidern im Feld an Einzelraumfeuerungsanlagen wie Pellet- und Kaminöfen durchgeführt. Hierbei sollen die Wirksamkeit, Verfügbarkeit und mögliche Alterungseffekte der Elektroabscheider, v.a. die Abscheideeffizienz im Echtbetrieb untersucht werden. Ein wichtiger Aspekt ist die Prüfung und Entwicklung von geeigneten Messverfahren zur Ermittlung des Abscheidegrads und zur Bestimmung der Partikelanzahl und Partikelgrößenverteilung. Daraus werden Empfehlungen an die Praxis hinsichtlich der Betriebssicherheit und der Vermeidung von Fehlbedienungen formuliert. Gleichzeitig werden Grundlagen erarbeitet, um zukünftig effektive Staubminderungsmaßnahmen zu entwickeln sowie wirkungsvolle Benutzerregeln und angepasste Fördermaßnahmen für die nachrüstbaren Komponenten zu etablieren. Das Projekt nutzt die gewonnenen Erkenntnisse und Prüfstände an den drei beteiligten Institutionen auch, um die erheblichen Wissenslücken in der Langzeitwirkung von Katalysatoren zu schließen, die ebenfalls als ein vielversprechendes Instrument zur Reduktion der organischen Emissionen aus Holzfeuerungen gelten.

In the "LangEFeld" project, long-term monitoring of electrostatic precipitators in the field is being carried out for the first time in Europe on single room combustion systems such as pellet and wood stoves. The aim is to investigate the effectiveness, availability and possible ageing effects of the electrostatic precipitators, especially the separation efficiency in real operation. An important aspect is the testing and development of suitable measurement methods to determine the capture efficiency and to determine the particle number and particle size distribution. From this, recommendations will be formulated for practical application with regard to operational safety and the avoidance of operating errors. At the same time, basic principles are being worked out in order to develop effective dust reduction measures in the future and to establish effective user rules and adapted conveying measures for the retrofittable components. The project is also using the knowledge gained and the test benches of the three participating institutions to close the considerable gaps in knowledge about the long-term effectiveness of catalytic converters, which are also considered a promising instrument for reducing organic emissions from wood combustion devices.

Links:

• Meldung Hochschule Rottenburg
• TFZ Bayern

Projektträger:     

Europäische Union – Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)
Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg

Laufzeit:

03.03.2022 – 28.02.2027

Projektverantwortung:

Prof. Dr.-Ing. Harald Thorwarth

Projektpartner:

FairEnergie GmbH
FairNetz GmbH
Hochschule Reutlingen / Reutlingen University
Stadtwerke Mössingen
Stadtwerke Rottenburg am Neckar GmbH
Stadtwerke Tübingen GmbH
Sülzle Holding GmbH & Co. KG
Technische Hochschule Ulm

Projektmitarbeiter/innen:    

B.Sc. Svenja Ott

Beschreibung:

Das Leuchtturmprojekt H2-Grid erprobt dezentrale Konzepte und weist deren Funktion durch vernetzte Demonstratorsysteme in der Modellregion für eine ökologisch und ökonomisch effiziente Integration von Elektrolyseuren in Haushalte, Industriebetriebe (KMUs), Quartiere und Kommunen in einem Konzept nach.

In diesem Konzept wird der erzeugte Wasserstoff an Abnehmer (Wasserstoffzug, Wasserstofftankstellen, ÖPNV, Industrie) in der Region abgegeben. Die beim Elektrolyseprozess entstehende Wärme wird über ein Wärmenetz genutzt, der entstehende Sauerstoff nach Bedarf einer direkten Nutzung zugeführt.

Der innovative Charakter des Projekts besteht in der optimierten Betriebsführung durch ein sektorübergreifendes, prognosebasiertes Demandmanagement, das die Verfügbarkeit von grünem Strom einerseits und die Wasserstoff- und Wärmebedarfe andererseits berücksichtigt und so zu einem ökonomisch und ökologisch optimierten Betrieb führt. Zusätzlich werden Aspekte wie die Netzdienlichkeit des Anlagenbetriebs berücksichtigt.

Das Engineering umfasst den Aufbau der Elektrolyseure, Fragen der Gasübergabe und -speicherung, die Sektorkopplung, eine prognose- und angebotsgesteuerte Regelung der Gesamtanlagen, die Teillastoptimierung der Elektrolyseure sowie die Erprobung von lokalen und netzübergreifenden Regelstrategien unter Einbeziehung des virtuellen Kraftwerks Neckar-Alb und der kommunalen Netzleitstellen.

Ziel:

Erprobung dezentraler netzdienlicher Konzepte zur Erzeugung von grünem Wasserstoff.

Projektträger:

Plattform Erneuerbare Energien Baden-Württemberg e.V. (Plattform EE BW) mit Unterstützung durch den Deutschen Säge- und Holzindustrie Bundesverband e. V. (DeSH) und den Holzenergie-Fachverband Baden-Württemberg e. V. (HEF)
 

Laufzeit:

01.05.2021 – 30.09.2022

Projektverantwortung:

Hochschule für Forstwirtschaft Rottenburg
Prof. Dr.-Ing. Harald Thorwarth

Projektmitarbeiter/innen:

M. Sc. Johanna Eichermüller

Beschreibung:

Holz ist einer der wichtigsten heimischen nachwachsenden Rohstoffe und Kernelement einer klimaneutralen Wirtschaftsweise unter dem Leitgedanken einer kreislauforientierten Bioökonomie.

Im Forschungsprojekt BKS werden die derzeit verfügbaren Daten zu regional verfügbaren Potenzialen an Holz in Baden-Württemberg gesammelt, dokumentiert und aufbereitet. Offizielle Erhebungen zu Waldbeständen, Holzzuwächsen und –entnahmen deuten darauf hin, dass das Potenzial zur Nutzung von Holz im Land noch nicht ausgereizt ist.

Allerdings fehlt eine detaillierte Erfassung aller Holzstoffströme entlang der gesamten Wertschöpfungskette, um das nachhaltige Nutzungspotenzial von Holz exakt zu beziffern. Ein solches Monitoring gibt es z. B. in den Nachbarländern Österreich, Schweiz und Bayern, die ähnlich reich an Wald wie Baden-Württemberg sind. Eine solche Datengrundlage wird sowohl für die politische Weichenstellung (z. B. die Weiterentwicklung von Förderinstrumenten oder mögliche Einschränkungen bei der Holznutzung) als auch für unternehmerische Investitionsentscheidungen dringend benötigt.

Die Ergebnisse der Kurzstudie: Holzbasierte Bioökonomie in Baden-Württemberg - Analyse der Datenlage zu Holz-Stoffströmen sollen die Grundlage liefern für ein umfassender angelegtes Forschungsprojekt zur Erfassung und zum Monitoring der Stoffströme für die Holzwirtschaft in Baden-Württemberg.

Die Studie sowie begleitende Informationen sind auch unter diesem Link frei verfügbar.

Downloads:  

Kurzstudie: Holzbasierte Bioökonomie Baden-Württemberg: Analyse der Datenlage zu Holz-Stoffströmen | PDF

Projektträger:

Bundesministerium für Bildung und Forschung

Laufzeit:    

29.07.22-28.07.25

Projektverantwortung:

• Prof. Dr. Stefan K. Pelz,
• Prof. Dr. Steffen Abele

Projektpartner:

• University of Energy and Natural Ressources (UENR) Sunyani, Ghana,
• Novis GmbH,
• Neyer Brainworks GmbH,
• AHT Syngas Gruppe

Projektmitarbeiter/innen:

• M.Sc. Ralf Mueller,
• M.Sc. Florian Empl
• Joseph Yankyera Kusi (Externer Doktorand, Gastwissenschaftler)
• M.Phil. Agricultural Economics Felix Kwame Ayenyebo

Beschreibung:

Das Ziel des Projekts „LevelUp“ ist die Erforschung der technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit eines dezentralen Energiesystems basierend auf lokalen biogenen Reststoffen aus Agrar- und Forstwirtschaft für die zuverlässige und nachhaltige Versorgung mit Strom, Wärme, Kälte und Biogas in Westafrika, mit besonderem Fokus auf Ghana. Zu diesem Zweck wird gemeinsam mit den Partnerunternehmen eine Mehrkomponenten-Forschungsanlage auf dem Campus der University of Energy and Natural Ressources (UENR) in Sunyani, Ghana entwickelt und implementiert. Die Anlage besteht aus den Prozesskomponenten Biomasseaufbereitung (incl. solarthermische Trocknung), Biomassevergasung, Biomasse-fermentation und Kälteerzeugung (Absorptionskälteanlage). Das Gesamtziel des Verbundes ist die erfolgreiche Entwicklung und Installation, die spezifische Optimierung und umweltrelevante Einordnung des Systems, die Schulung von MitarbeiterInnen für die Inbetriebnahme und den Betrieb der Gesamtanlage sowie die zukünftige Vermarktung inklusive eines private-public-partnership Betreibermodells, das die Grundlage für einen Transfer des Energiesystems in die Breite darstellt.

The aim of the "LevelUp" project is to research the technical and economic feasibility of a decentralised energy system based on local biogenic residues from agriculture and forestry for the reliable and sustainable supply of electricity, heating, cooling and biogas in West Africa, with a special focus on Ghana. For this purpose, a multi-component research plant is being developed and implemented together with the partner companies on the campus of the University of Energy and Natural Resources (UENR) in Sunyani, Ghana. The plant consists of the process components biomass preparation (incl. solar thermal drying), biomass gasification, biomass fermentation and cooling (absorption chiller). The overall goal of the network is the successful development and installation, the specific optimisation and environmentally relevant classification of the system, the training of employees for the commissioning and operation of the entire plant as well as the future marketing including a private-public-partnership operator model, which represents the basis for a transfer of the energy system on a broad scale.

Projektträger:     

Ministerium für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg

Laufzeit:    

01.12.2020 bis 31.08.2021

Projektverantwortung:

Prof. Dr. Stefan Pelz

Projektpartner:

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE 

Projektmitarbeiter/innen:

M.Sc. Gregor Sailer

Beschreibung: 

Deutschland hat zum Ziel sich im internationalen Vergleich zu einem dynamischen Innovationsstandort für bio-basierte Produkte, Energien, Verfahren und Dienstleistungen zu entwickeln. Zugleich soll Verantwortung für den Klima-, Ressourcen- und Umweltschutz übernommen werden. Diese Ziele sind auch in den gesetzlichen Rahmenbedingungen (nationale Bioökonomiestrategie) verankert.

Eine effiziente Nutzung von Biomasse und Reststoffen ist ein Schlüsselelement für eine Bioökonomie und das kreislauforientierte Wirtschaften. Das Forschungsprojekt REST2VALUE der Hochschule für Forstwirtschaft Rottenburg und des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme zielt darauf ab „Low-Value“ Ausgangsstoffe primär land- und forstwirtschaftlicher Herkunft mit der Hilfe der HTC-Technologie in „High-Value“ Produkte zu wandeln. Die HTC-Technologie nutzt Wasser als Reaktionsmedium und ermöglicht den Einsatz feuchter Ausgangsmaterialien sodass Kosten für energieintensive Trocknungsverfahren entfallen. HTC bietet weiterhin die Möglichkeit Stoff- bzw. Produkteigenschaften nach Bedarf zu beeinflussen. Es können sowohl Feststoffe als auch Flüssigkeiten hergestellt werden. Die geplanten Anwendungen erfüllen die Ziele der Bioökonomiestrategie dadurch, dass Koppelprodukte durch Kaskadennutzung zu hochwertigen Produkten weiterverarbeitet werden.

Im Speziellen werden die Verwertungsmöglichkeiten von festen wie flüssigen HTC-Produkten aus landwirtschaftlichen (z.B. Gärreste aus Biogasanlagen) und forstwirtschaftlichen Reststoffen (z.B. in steigendem Umfang anfallendes Schadholz) betrachtet. Da die Weiterentwicklung von Biogasanlagen und die möglichst wertschöpfende Holznutzung vor dem Hintergrund aktueller Marktentwicklungen (z.B. auslaufende EEG-Förderung von Biogasanlagen oder Preisverfall von Holz durch Umweltereignisse) für die ländlichen Räume eine enorme Relevanz haben, stehen die quantitativ relevantesten Gärresttypen und Holzsortimente im Vordergrund von REST2VALUE. Zusätzlich werden aber auch weitere Ausgangsmaterialien mit hohem Kohlenstoff-Potenzial wie kommunale Bio- und Grünabfälle oder Klärschlamm untersucht. Diese Materialien ergänzen die land- und forstwirtschaftliche Rohstoffpalette. 

Durch eine umfassende physikalisch-chemische Charakterisierung der in REST2VALUE selektierten Ausgangsmaterialien und der Produkte nach dem HTC-Prozess wird das Potenzial des Verfahrens evaluiert. Ziel ist hierbei insbesondere die Erzeugung von hoch-reinen Kohlenstoffen und deren stoffliche Verwertung (z.B. für die Elektro- bzw. Thermo-Katalyse wie beispielsweise in Brennstoffzellen). Weitere stoffliche (z.B. Dünger, Chemikalien, Pflanzenkohle) sowie energetische (z.B. emissionsarme Brennstoffe) Einsatzmöglichkeiten runden das Spektrum vielversprechender Verwertungspfade ab. Die Erhöhung der Wertschöpfung durch die Weiterverarbeitung von Reststoffen zu biobasierten Produkten stärkt die Wettbewerbsfähigkeit der heimischen Wirtschaft, insbesondere im ländlichen Raum. 

Evaluation of high-speed measurement technology for fuel analysis in wood (heating) power plants.

Projektträger:     

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.

Laufzeit:  

01.01.2020 – 31.12.2022

Projektverantwortung:

Hochschule für Forstwirtschaft Rottenburg
Prof. Dr.-Ing. Harald Thorwarth 

Projektpartner:

• Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
• APC Analytics GmbH
• Biomasseheizkraftwerk Herbrechtingen GmbH
• EnBW
• MVV EnergySolutions GmbH
• Stadtwerke Heidleberg
• Steag New Energies GmbH

Projektmitarbeiter/innen:

M.Sc. Felix Endriss

Beschreibung: 

Im Zentrum des Vorhabens „EBA-Holz“ stehen die Weiterentwicklung bereits auf dem Markt befindlicher, einfacher und zum Teil mobiler Schnellmesstechnik sowie die Neuentwicklung leistungsfähigerer und in den Prozessablauf als Steuerungskomponente integrierbarer Schnellmessverfahren zur Brennstoffanalytik in Holzheiz-(Kraft-)Werken. Bestreben der Arbeiten ist die Bereitstellung von kommerziell verfügbaren Messtechnologien zur Optimierung des Betriebs von mittleren und großen Holzfeuerungsanlagen mit dem Ziel, sowohl Treibhausgase (THG) als auch weitere Luftschadstoffemissionen zu reduzieren. Gleichzeitig haben eine über die Brennstoffqualität erfolgende Prozesssteuerung oder der Einsatz einer definierten, hohen Brennstoffqualität das Potenzial, mechanische Störungen und Probleme im Betriebsablauf von Heiz- (Kraft-)werken signifikant zu minimieren sowie die Effizienz der Verbrennung zu verbessern und damit die THG-Emissionen zu reduzieren. Mit der Evaluierung und Optimierung bereits vorhandener Technologien werden vor allem Optionen für die Anwendung in mittleren Feuerungsanlagen bis ca. 10 MW Feuerungswärmeleistung (FWL) und für den Einsatz bei Brennstofflieferanten (z. B. Biomassehöfe) bereitgestellt werden. Mit der Neuentwicklung einer in den Prozessablauf von Heiz-(Kraft) Werken integrierter Technologie, welche wesentlich mehr Brennstoffparameter bestimmen kann als alle derzeit auf dem Markt befindlichen Systeme, soll eine Option bereitgestellt werden, welche es vor allem großen Feuerungsanlagen ab ca. 10 MW FWL ermöglicht, auf die sich ändernden gesetzlichen Rahmenbedingungen zu reagieren und ihre THG und Luftschadstoffemissionen dadurch signifikant zu reduzieren.

The central points of the "EBA-Holz" project are the further development of simple, partly mobile high-speed measuring technology already on the market, as well as the new development of rapid measurement methods for fuel analysis in wood heating (power) plants, which are more efficient and easily to be integrated in the process sequence as a control component. The aim of the work is the provision of commercially available measurement technologies to optimize the operation of medium and large wood combustion plants with the aim of reducing both greenhouse gases (GHG) and other air pollutant emissions. At the same time, process control based on fuel quality or the use of a defined, high fuel quality have the potential to significantly minimize mechanical disturbances and problems in the operation of heating (power) plants, as well as the improvement of combustion efficiency and thus the reduction of GHG emissions. With the evaluation and optimization of already existing technologies, options for the application in medium firing systems up to approx. 10 MW firing heat output and for fuel suppliers (eg biomass yards) will be provided. With the new development of a technology integrated in the process flow of heating (power) plants, which can determine significantly more fuel parameters than all systems currently on the market, an option will be provided, which is particularly important for combustion plants larger than 10 MW to react to changing legal conditions and thereby significantly reduce their GHG and air pollutant emissions.