Vom Nassschlamm zum Brennstoffgranulat. Verwertung in ...
Vom Nassschlamm zum Brennstoffgranulat. Verwertung in ...
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Das EDZ-Trocknungsverfahren<br />
eröffnet neue Chancen<br />
<strong>Vom</strong> <strong>Nassschlamm</strong> <strong>zum</strong> <strong>Brennstoffgranulat</strong>.<br />
<strong>Verwertung</strong><br />
<strong>in</strong> Zementwerken<br />
und Kohlekraftwerken.<br />
Richard Zizmann im Mai 2006
Klärschlamm energetisch verwerten,<br />
nicht nur thermisch beseitigen<br />
Wenn alle biogenen Reststoffe, die <strong>in</strong> Deutschland regelmäßig<br />
anfallen, mit geeigneten technischen Verfahren energetisch<br />
genutzt werden könnten, dann könnten diese mit rund 10% zur<br />
Deckung unseres Primärenergiebedarfs <strong>in</strong> Deutschland<br />
beitragen.<br />
Wissenschaftlicher Bericht FZKA 6882<br />
Unser kommunaler Klärschlamm, mit Sonne und verlorener<br />
Abwärme auf 90% TR getrocknet, kann als biogener<br />
Ersatzbrennstoff jährlich mit 900.000 Tonnen SKE zur<br />
Energiewende und <strong>zum</strong> Klimaschutz beitragen.<br />
R. Zizmann, Erf<strong>in</strong>der des EDZ-Verfahrens
<strong>Nassschlamm</strong><br />
oder<br />
Vorentwässerung<br />
Filterkuchen<br />
Trocknung<br />
<strong>Brennstoffgranulat</strong>
Heizwert<br />
0,6 – 1,2<br />
MJ/kg<br />
Heizwertanhebung<br />
Heizwert<br />
8,6 – 11,6<br />
MJ/kg<br />
950 kg<br />
Entwässerung<br />
150 kg<br />
EDZ-Trocknung<br />
mit Sonne + Abwärme<br />
5,6 kg<br />
50 kg<br />
50 kg<br />
Massenreduzierung<br />
50 kg<br />
1.000 kg<br />
<strong>Nassschlamm</strong><br />
5% TR<br />
200 kg<br />
Filterkuchen<br />
25% TR<br />
55,6 kg<br />
<strong>Brennstoffgranulat</strong><br />
> 90% TR
Das Produkt der EDZ-Trocknung:<br />
E<strong>in</strong> biogener Kohle-Ersatzbrennstoff<br />
‣ Aus Klärschlamm-Filterkuchen ab 2 % bzw. 18% TR<br />
wird e<strong>in</strong> biogener Ersatzbrennstoff > 90% TR.<br />
‣ Dieser Brennstoff ist blasfähig und gut lagerbar.<br />
‣ Für diesen Brennstoff gibt es e<strong>in</strong>en wachsenden Markt.<br />
‣ Der Heizwert liegt zwischen 8,6 – 11,6 MJ/kg,<br />
bei 45% – 60% organische Substanz <strong>in</strong> der Trockenmasse.<br />
‣ Mit Klärschlamm als Brennstoff können Zementwerke und<br />
Kohlekraftwerke <strong>zum</strong> Klimaschutz beitragen:<br />
1 Tonne Trockenschlamm ersetzt 0,3 – 0,4 Tonnen Ste<strong>in</strong>kohle; hierdurch<br />
wird die Emission von ~ 1 Tonne CO 2<br />
aus fossiler Verbrennung vermieden.
Das EDZ-Sonnenhaus
Innenansicht der EDZ-Trocknung
E<strong>in</strong>deckung mit<br />
Doppelfolie,<br />
alternativ <strong>in</strong> Glas<br />
Glashaus<br />
Bauweise<br />
Folienhaus<br />
Fußbodenheizung<br />
Lüftung<br />
Wendetechnik<br />
System (EDZ)
Vollautomatischer Materiale<strong>in</strong>trag<br />
über Vorlagebunker<br />
LKW Anlieferung +<br />
Direktbefüllung<br />
Vollautomatischer<br />
Trockenschlammaustrag<br />
<strong>in</strong> unterfahrbares Silo zur<br />
Staubfreien LKW Verladung
Vollautomatischer Materiale<strong>in</strong>trag<br />
Aufgabebunker mit Schubbodenaustrag (>18% TS)<br />
Es s<strong>in</strong>d folgende<br />
Alternativen möglich:<br />
Aufgabebunker für LKW Anlieferung<br />
• Förderschnecken (> 18% TS)<br />
• Dickstoffpumpen (
Aufgabebunker mit Schubboden
Wendetechnik System EDZ<br />
Wendewerkzeugträger<br />
Räumbalken mit<br />
Förderkamm<br />
Föderkette<br />
Förderketten
Räumbalken mit Förderkamm<br />
Ablage des Klärschlamms<br />
<strong>in</strong> Wellen, dadurch 19% größere<br />
Oberfläche und - auch re<strong>in</strong> solar -<br />
höhere Trocknungsleistung
Fußbodenheizung<br />
betrieben mit Abwärme<br />
Vor- und<br />
Rücklauf<br />
Beton-Bodenplatte<br />
mit Heizschlangen
Wärmequellen<br />
Vorlauftemperatur 55°C – 95°C<br />
und Sonnenenergie<br />
• Abwärme aus Blockheizkraftwerken<br />
• Erdwärme / Erdgekoppelte Wärmepumpen<br />
• Restwärme aus dem Abwasser /<br />
Wärmepumpen im Auslauf von Kläranlagen<br />
• Abwärme von Gebläsen<br />
• Wärme aus Abfallverwertungsanlagen<br />
• Abwärme aus <strong>in</strong>dustriellen Anlagen, z.B. Zementwerken
Wärmequellen<br />
Sonnenwärme und …<br />
... Abwärme aus<br />
Blockheizkraftwerken<br />
Klärgas aus<br />
Faulbehältern<br />
Biogas aus der<br />
Landwirtschaft,<br />
Holzgas, Palmöl,<br />
Rapsöl, …<br />
betrieben mit:
Verfahrensmerkmale<br />
‣ SPS-gesteuerter Vorschub, E<strong>in</strong>trag und Austrag<br />
<br />
<br />
M<strong>in</strong>imaler logistischer Aufwand<br />
Ger<strong>in</strong>ger Personalbedarf<br />
‣ Kont<strong>in</strong>uierliches, langsames Wenden<br />
<br />
<br />
Ke<strong>in</strong>e Verleimung<br />
Staubarme Trocknung<br />
‣ Trocknung durchgängig im aeroben Bereich<br />
<br />
<br />
Ke<strong>in</strong>e organischen Zersetzungsprodukte<br />
Geruchsarme Trocknung (Ke<strong>in</strong>e Kompostierung)
Energiebilanz<br />
‣ Das Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz und der<br />
Europäische Gerichtshof setzten die Maßstäbe:<br />
• Die <strong>Verwertung</strong> hat Vorrang vor der Beseitigung<br />
• Mit Trockenschlamm > 90% TR kann Kohle ersetzt werden<br />
• Hierfür gibt es e<strong>in</strong>en wachsenden Markt<br />
‣ Die Energiebilanz aus „Trocknung + <strong>Verwertung</strong>“<br />
weist e<strong>in</strong>en hohen Energieüberschuss auf, wenn<br />
• für die Filterkuchentrocknung freie Sonnenenergie und<br />
ansonsten verlorene Abwärme genutzt werden<br />
• das energetische <strong>Verwertung</strong>sverfahren effektiv ist<br />
• der Stromverbrauch <strong>in</strong>sgesamt niedrig bleibt
Die EDZ-Trocknung im Überblick<br />
Vollautomatisierter logistischer Ablauf, ke<strong>in</strong> Radlader,<br />
ke<strong>in</strong>e Verschmutzung, ger<strong>in</strong>ger Personalbedarf<br />
Flexible Nutzung von Sonne und Abwärme mit 55°C - 95°C<br />
Verdunstungsleistung von ca. 2,5 bis 3,0 Tonnen Wasser<br />
pro Quadratmeter Trocknungsfläche<br />
Kont<strong>in</strong>uierliches Wenden, dadurch ke<strong>in</strong>e Verleimung<br />
Trocknungsvorgang durchgängig im aeroben Bereich<br />
Geruchsarme Trocknung, ke<strong>in</strong> Ärger mit den Nachbarn<br />
Langsames Wenden verursacht ke<strong>in</strong>e Staubbelastung<br />
Niedriger Stromverbrauch: < 25 kWh/t H 2<br />
O-Verdunstung<br />
E<strong>in</strong>fache, wartungsarme Technik, ger<strong>in</strong>ger Verschleiß
Energetische Klärschlammverwertung<br />
Trocknung mit<br />
Sonne + Abwärme<br />
CO 2<br />
10 MJ/kg<br />
Filterkuchen 364 kWh<br />
EDZ<br />
Trocknung<br />
1.000 kWh<br />
ZW<br />
Kl<strong>in</strong>kerofen<br />
Kl<strong>in</strong>ker<br />
Zement<br />
Brennstoff<br />
Niedriger<br />
Stromverbrauch<br />
Hoher Energieüberschuss,<br />
da Trocknung mit freier<br />
Energie und wenig Strom<br />
Kohle<br />
Energetische <strong>Verwertung</strong>: Erzeugung Kohle-Ersatzbrennstoffs mit<br />
freier Sonnenenergie und Abwärme und mit wenig Stromverbrauch.
Energiekennzahlen<br />
‣ Wasserverdunstungsleistung:<br />
ca. 2,5 - 3,0 Tonnen pro m 2 Trocknungsfläche/Jahr<br />
• abhängig von der Verfügbarkeit der Abwärme<br />
‣ Wärmebedarf:<br />
ca. 960 kWh pro Tonne Wasserverdunstung<br />
Abwärme<br />
75%<br />
Sonne<br />
25%<br />
‣ Strombedarf:<br />
ca. 20 - 25 kWh pro Tonne Wasserverdunstung
Kosten der Klärschlammtrocknung<br />
• Mit der (EDZ) Klärschlammtrocknung<br />
ist es erstmals möglich, die zur Zeit am<br />
Markt gängigen Entsorgungskosten<br />
von 40 bis 80 Euro je Tonne<br />
Filterkuchen ab Kläranlage zu<br />
unterschreiten.
Passavant Geiger bietet Ihnen die<br />
folgenden Leistungen aus e<strong>in</strong>er Hand:<br />
‣ Individuelle Planung e<strong>in</strong>er Trocknungsanlage<br />
‣ Schlüsselfertige Ausführung der Trocknungsanlage<br />
• Erdarbeiten<br />
• Roh- und Ausbauarbeiten<br />
• Sonnenhaus mit Wendetechnik und Steuerung<br />
• Vorratsbunker, Silos und zugehörige Fördertechnik<br />
‣ Serviceverträge<br />
‣ F<strong>in</strong>anzierung und Anlagenbetrieb
Kontakt<br />
Vielen Dank !!<br />
Passavant Geiger GmbH<br />
Bus<strong>in</strong>ess Unit Roediger<br />
K<strong>in</strong>zigheimerweg 104 - 106<br />
D-63450 Hanau<br />
Ihr Ansprechpartner:<br />
Richard Zizmann<br />
Bereichsleiter Biomassetrocknung<br />
Tel.: +49 (0) 7474 9510 - 16<br />
Fax: +49 (0) 7474 9510 - 8016<br />
GSM: +49 (0) 173 8 50 65 24<br />
E-Mail: richard.zizmann@passavant-geiger.de<br />
Internet: www.passavant-geiger.de
Datenerfassungsblatt "Kommunaler Projektträger" / Projektlaufzeit, AfA und F<strong>in</strong>anzierung über 15 Jahre<br />
Projektträger<br />
Kommunaler Zweckverband Klärschlammverwertung<br />
Zeitplanung Erteilung des Bauauftrags: offen Start des Trocknungsbetriebs: offen<br />
Erläuterung Datene<strong>in</strong>gabefelder Berechnungsergebnisse grün Besonders wichtige Ergebnisfelder<br />
Filterkuchenentsorgung (t/a)<br />
6.300 Tonnen<br />
TR-Gehalt 27% E<strong>in</strong>gangswert 91% nach der Trocknung<br />
Betriebsauslastung 75% Jahr 1 90% Jahr 2 bis 15 Jahr 1 - 10 Jahr 11 - 15 Jahr 1 - 15<br />
Entsorgungspreis brutto ohne die Kosten des Filterkuchentransports zur Trocknung 46,00 € 46,00 €<br />
Liquiditätsstatus am Periodenende 5.794 € 30.719 € 36.513 €<br />
Trockenrückstand (TR)<br />
1.701 Tonnen<br />
Wasserentzug durch Trocknung<br />
4.431 Tonnen<br />
Heizwertmenge im Trockenschlamm<br />
Trockenschlamm (Brennstoff) 1.869 Tonnen 10,0 MJ/kg 5.192.630 kWh<br />
Organischer Anteil im TR 52% 21,6 MJ/kg 18.693 GJ 638 Tonnen SKE<br />
Wärmetechnische Auslegung<br />
Verfügbarkeit der Abwärme 8.200 Betr.stunden 342 Betriebstage 398 kW Anschlussleistung<br />
Bei Nutzung der nachfolgend ausgewiesenen Reservefläche erhöht sich diese Anschlussleistung auf<br />
489 kW Maximalleistung<br />
Investitionsaufstellung<br />
<strong>in</strong> Euro<br />
Trocknungshaus schlüsselfertig 1.884 m 2 Tr.fläche 699.853 Reservefläche <strong>in</strong> m 2 und <strong>in</strong> % 275 17,06%<br />
Verladesilo <strong>in</strong>kl. Fördertechnik<br />
<strong>in</strong>kl<br />
Kornbrecher<br />
<strong>in</strong>kl<br />
Wärmeauskoppelung<br />
<strong>in</strong>kl<br />
Fernwärmeleitung<br />
<strong>in</strong>kl<br />
Erdarbeiten und Fundamente 60.000<br />
Wege-/Straßenbau 60.000<br />
Kostenreserve / Nebenkosten 80.000<br />
Investitionsausgaben netto 899.853 AfA-Dauer<br />
A: Investitionsausgaben + MWSt. 16% brutto 1.043.830 15 Jahre<br />
brutto<br />
Projektplanung/-management<br />
<strong>in</strong>kl<br />
Sonstige Startkosten 10.000<br />
Disagio Investitionsdarlehen 0<br />
Bauzeitz<strong>in</strong>sen 10.699<br />
B: Sofort abziehbare Kosten aus der Bauphase 20.699 Ke<strong>in</strong>e Aktivierung und Abschreibung, sondern Startverlust<br />
C: Bedarf an Betriebskapital 0 Es wird unterstellt, dass ke<strong>in</strong>e Vorf<strong>in</strong>anzierung notwendig ist<br />
Gesamtf<strong>in</strong>anzierungsbedarf: A + B + C 1.064.529<br />
Planung der F<strong>in</strong>anzierung<br />
Eigenkapital (für die Deckung von Pos. B + C - siehe Seite 1)<br />
20.699 für die Deckung der Startaufwendungen und des Betriebskapitals<br />
Investitionsdarlehen (Pos. A) 0,00% Disagio 1.043.830 Auszahlung 1.043.830 Nom<strong>in</strong>al<br />
F<strong>in</strong>anzierungsdauer<br />
15 Jahre ab Darlehensauszahlung<br />
Darlehenstilgung 1 Tilgunsfreies Jahr 14 Tilgungsraten/Jahresraten<br />
Darlehensverz<strong>in</strong>sung<br />
4,10% Festz<strong>in</strong>ssatz für 15 Jahre<br />
Berechnung des KWK-Bonus<br />
Leistungsdaten des BHKW (<strong>in</strong> kW) 0,0 elektr. Leistg 0,0 therm. Leistung<br />
Bonus, bezogen auf die Strome<strong>in</strong>speisevergütung<br />
0,02 €/kWh<br />
Bonus bezogen auf die Wärme, die abgesetzt wird #DIV/0! €/kWh<br />
kWk-Bonus bezogen auf Wärme<br />
0,000 €/kWh<br />
Laufende Betriebskosten<br />
Mehrwertsteuersatz 19,0% zu erwarten ab 1.1.2007<br />
Inflationsrate<br />
2,00% Jahr 1 - 15 durchgängig gleichmäßig<br />
Trockenschlammabnahme 30,00 € netto 35,70 € brutto<br />
Trockenschlammtransport 10,00 € netto 11,90 € brutto<br />
Stromverbrauch 25 kWh/t H2O 0,13 €/kWh netto 0,1547 €/kWh brutto<br />
Wärmebezugspreis 0,80 Ct/kWh netto 0,95 Ct/kWh brutto<br />
Haftpflichtversicherung<br />
0,00% vom Jahresumsatz<br />
Sachversicherung 0,30% von den AK nur e<strong>in</strong>e m<strong>in</strong>imale Deckung, ke<strong>in</strong>e Feuerversicherung<br />
Betreuung der Anlage 1,00 Stunden/Tag 36,00 €/Stunde <strong>in</strong>kl. Unternehmensgeme<strong>in</strong>kosten<br />
Austausch der E<strong>in</strong>deckfolie 5,0 Jahre 4.000 € netto 4.760 € brutto<br />
Reparaturen & Instandhaltung<br />
1,00% vom Anschaffungswert der Anlage<br />
Geländekosten/-pacht<br />
0 €/Jahr<br />
Sonstige Betriebskosten<br />
2.000 € für:<br />
Verwaltungskosten 1.500 €<br />
Filterkuchenmenge 6300 (t)/a<br />
Filterkuchenvergleichspreis<br />
46€ die Tonne 25% TS <strong>in</strong>kl. MwSt<br />
Wasserverdunstung 4431 (t)/a<br />
Brennstoffaustrag 1823 (t)/a<br />
Ste<strong>in</strong>kohleersatz 638 (t)/a<br />
Anschlussleistung 396 kW<br />
Investitionskosten 1,4 Mil. (Brutto)<br />
Trockenschlammverwertung <strong>in</strong>kl.<br />
Transport 47,60€ (Brutto)<br />
Wärmebezugspreis 0,8 Cent / kWh<br />
Anlagenbetreuung 36€ / h<br />
Versicherung, Reparatur,<br />
Geländekosten, Verwaltung usw.
<strong>Verwertung</strong> im Zementwerk<br />
F<strong>in</strong>anzielle Vorteile für Zementwerke aus dem E<strong>in</strong>satz von Klärschlamm als Sekundärbrennstoff<br />
Der Klärschlamm wird im CO 2 -Qutoensystem als biogener Sekundärbrennstoff anerkannt; für ihn muss das Zementwerk 0,003 Mg/GJ anrechnen.<br />
Die Quotenfestlegungen gelten zunächst bis Ende 2007, für den nachfolgenden Zeitraum werden neue Quoten festgelegt.<br />
Es wird erwartet, dass die neuen Quoten wesentlich niedriger ausfallen und auf diese Weise zu e<strong>in</strong>er Reduzierung der CO2-Emissionen zw<strong>in</strong>gen.<br />
Daten <strong>zum</strong> Zementwerk<br />
Aktuelle Klärschlammkapazität 1,5 t/h 8.000 h/a 12.000 t/a<br />
Ausbau geplant auf t/h im Jahr<br />
Sofern das Zementwerk als Abnehmer ausfällt, kommen folgende Abnehmer <strong>in</strong> Frage:<br />
€/t<br />
€/t<br />
Durch den E<strong>in</strong>satz von<br />
resultierend aus der Trocknung von<br />
1.869 Tonnen getrocknetem Klärschlamm<br />
6.300 Tonnen Filterkuchen<br />
Ste<strong>in</strong>kohleersatz <strong>in</strong><br />
20 Euro/(t) TS 90%<br />
Ste<strong>in</strong>ersatz<br />
3,5 Euro(t) TS 90%<br />
ersetzt das Zementwerk<br />
1) Ste<strong>in</strong>kohle 719 Tonnen 80,00 € Okt 05 57.518 €<br />
2) Ste<strong>in</strong> / M<strong>in</strong>eralik 816 Tonnen 3,50 € Okt 05 2.858 €<br />
und erhält Gutschriften<br />
3) CO 2 -Gutschriften 1.776 Tonnen 26,00 € Mrz 06 46.173 €<br />
4) Entsorgungse<strong>in</strong>nahmen 1.869 Tonnen 30,00 € Okt 05 56.077 €<br />
F<strong>in</strong>anzieller Gesamtvorteil (*) 87,00 € pro Tonne Trockenschlamm 162.626 € im Jahr<br />
(*) auf Basis der heute geltenden Preise. Mit steigenden Preisen erhöht sich der ausgewiesene Vorteil.<br />
CO ²<br />
-Gutschrift<br />
26 Euro(t) TS 90 %<br />
F<strong>in</strong>anzvorteil für Zement<br />
und Kohlekraftwerke<br />
87 Euro(t) Trockenschlamm<br />
Bei den Zementwerken führt die Realisierung von Kostenvorteilen und Zusatze<strong>in</strong>nahmen aufgrund des E<strong>in</strong>satzes von Abfällen als<br />
Sekundärbrennstoffen nicht ausschließlich zu höheren Gew<strong>in</strong>nen; aufgrund der gegebenen Wettbewerbssituation muss e<strong>in</strong> Teil des<br />
F<strong>in</strong>anzvorteils über e<strong>in</strong>en niedrigeren Zementpreis an den Markt weitergegeben werden, um die Marktanteile halten zu können.
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