Förderung innovativer Verwertungsansätze: Nutzung biogener Rest- und Abfallstoffe für mehr Strom und Wärme

14 neue Projekte starten im BMWi-Förderprogramm „Energetische Biomassenutzung“

Leipzig, 16. Januar 2017 – Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) investiert weitere 6 Mio. Euro in das seit 2008 laufende Förderprogramm „Energetische Biomassenutzung“. Besonderes Augenmerk der neuen Förderphase liegt auf der Verwertung von bisher ungenutzten Rest- und Abfallstoffen, da hier die Chancen innovativer Technologie- und Wertschöpfungsansätze besonders hoch sind. Bis Ende 2019 entwickeln nun 14 neue Projekte Konzepte, Verfahren und effiziente Technologien für eine nachhaltige, klimafreundliche und dabei bezahlbare Bioenergie. 

Aus einer zuverlässigen, umweltschonenden und dabei ökonomisch tragfähigen Transformation des Energiesystems ist die Biomasse nicht mehr wegzudenken. Mit 88 Prozent in der Wärmeerzeugung stellt Biomasse nach wie vor die wichtigste erneuerbare Wärmequelle dar. Auch auf dem Strommarkt ist trotz der Verlangsamung des Ausbaus von Stromerzeugungs-kapazitäten im Zuge der EEG-Novelle 2014 ein leichter Anstieg zu verzeichnen. Vor dem Hintergrund der energiepolitischen Ziele der Bundesregierung, die erneuerbaren Energien weiterhin stark auszubauen und hierfür die vielfältigen Potenziale der Biomasse zu nutzen, investiert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) weitere 6 Mio. Euro in das seit 2008 laufende Förderprogramm „Energetische Biomassenutzung“.Unter dem Dach des Förderprogramms finden sich vor allem Forschungs- und Demonstrations-vorhaben, die sich mit der kosten- und umwelteffizienten Wärme- und Stromerzeugung, Kraft-Wärme-Kopplung, Reststoffverwertung oder der Flexibilisierung und Integration bioenergetischer Anwendungen in das Gesamtsystem erneuerbarer Energien befassen. Der Fokus der aktuell bewilligten Projekte liegt sowohl auf der Entwicklung effizienter Technologien und Prozesse als auch standortangepasster Wertschöpfungskonzepte in der Nutzung biogener Rest- und Abfallstoffe. Damit wird der Ausbau der erneuerbaren Energien vorangetrieben und perspektivisch der Ausstoß von klimaschädlichen Treibhausgasen gemindert. Insgesamt starten in der diesjährigen Förderperiode 14 Projekte mit 36 Partnern, vor allem aus Wissenschaft, Industrie (klein- und mittelständische Unternehmen) und Kommunen.
Die bunte Palette an Rest- und Abfallstoffen stammt in der aktuellen Förderrunde vom Hinterhof, über Park- und Grünflächen bis hin zu Kreuzfahrtschiffen. Das Ziel der Forscher ist die Entwicklung von ganzheitlichen Entsorgungs- und Verwertungskonzepten zur gekoppelten energetischen und stofflichen Nutzung. Ein besonderes Augenmerk wird auch auf Anwendungen gelegt, die in Kommunen effiziente Verwertungsoptionen im Abfallmanagement, hier vor allem auch im Biogasbereich eröffnen. Zudem setzt das Förderprogramm auch einen klaren Schwerpunkt auf die Optimierung thermischer Prozesse, z. B. durch effizientere Regelungstechnik, Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) und Brennstoffzellen.

Neben der technischen Seite werden fernen auch die Entwicklungsperspektiven der Bioenergie im Wärmemarkt der Zukunft analysiert.Mit dieser Technologie- und Forschungsförderung soll die Umsetzung vielversprechender Forschungsergebnisse in marktfähige Produkte erleichtert und die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen gestärkt werden.

Die einzelnen Vorhaben zusammengefasst im Überblick:

I. NEUE ENTSORGUNGSKONZEPTE für biogene Abfälle und deren optimierte energetische Nutzung:

FKZ 03KB107 Gruen-OPTI / Optimierung der Erfassung, Aufbereitung und stofflich-energetischen Verwertung von Grüngut in Deutschland

Die Potenziale von getrennt erfassbaren Garten- und Parkabfällen (Grüngut) sind deutlich größer als die tatsächlich erfasste Menge. Derzeit wird jedoch mehr als die Hälfte ohne adäquate Nutzung entsorgt. Grüngut kann jedoch durch effiziente Techniken zu hochwertigem Kompost und Brennstoff aufbereitet werden. Dadurch könnten bei den derzeitigen Erfassungsleistungen von 4,7 Mio. Mg/a CO2-Einsparungen von 3,3 Mio. Mg jährlich erzielt werden. Neben einer Analyse der Wertschöpfungskette Grüngut in Deutschland werden auch die Steigerung der Getrennterfassung und die Optimierung der Aufbereitung von Grüngut untersucht.
Partner: Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH

FKZ 03KB108 Bio-DYN /  Hemmnisanalyse für den dynamisierten Ausbau der Vergärung kommunalen Bioguts in Deutschland
Die energetisch-stoffliche Kaskadennutzung biogener Abfälle ist besonders effizient. Trotz des bekundeten Willens sowohl das stoffliche als auch das energetische Potenzial biogener Abfälle zu nutzen, werden derzeit kaum neue Anlagen zur Vergärung von Biogut umgesetzt und bestehende Anlagen nicht flexibilisiert. Dies obwohl erst ca. 20 % des erfassten Bioguts vergoren werden und gleichzeitig eine Ausweitung der Erfassung von Biogut erfolgt. Das Projekt Bio-DYN untersucht die Hemmnisse für (bisher) nicht umgesetzte Anlagenprojekte und vergleicht diese mit den Erfahrungen umgesetzter Projekte. Die Ergebnisse sollen zu einer realitätsnahen Bewertung der Hemmnisse und Konzepte in der Politik und Branche beitragen.
Partner: Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH, Ingenieurgemeinschaft IGLux - Witzenhausen GmbH

FKZ 03KB119 WAS2E / Waste and Sludge to Energy - Entsorgungskonzept für Schiffsabfälle internationaler Herkunft 
Ziel des Projektes ist es, ein Verfahren zu entwickeln, dass es ermöglicht Schiffsabfälle und -abwasser, vor allem aus dem Kreuzfahrtbereich, anaerob zur Energieerzeugung zu nutzen. Die Einhaltung der rechtlichen Rahmenbedingungen, insbesondere der Hygieneanforderungen, spielt dabei eine besondere Rolle. Die derzeit bestehenden Entsorgungskosten und negative Umwelteffekte sollen reduziert werden. Im Moment werden die zentral anfallenden Abfallstoffe meist in die Meere geleitet. Ursache sind fehlende Technologien und der gesetzte rechtliche Rahmen. Neben der anaeroben Behandlung werden Verfahren untersucht, mit denen der entstandene Gärrest einerseits verwertet und andererseits hygienisiert werden kann. Die hydrothermale Karbonisierung und die Pyrolyse stehen hier im Fokus.
Partner: Innovations- und Bildungszentrum Hohen Luckow e. V., ROSOMA - Sondermaschinen- und Anlagenbau GmbH, LMS Agrarberatung GmbH

FKZ 03KB116 STEP / Praxisnahe Erprobung einer Verfahrenskette für die gemeinsame energetische und stoffliche Verwertung strohbasierter Energiepellets und Geflügelmist in Biogasanlagen mit wärmeautarker Prozesswasseraufbereitung und Gärrestnutzung
Innerhalb des Verbundprojektes STEP werden wichtige Erkenntnisse aus bereits abgeschlossenen Vorlaufprojekten zur Vergärung alternativer Substrate (Stroh + Geflügelmist) sowie zur sauberen Verbrennung von Gärrückständen in einem größeren Maßstab demonstriert und weiter optimiert. Zielsetzung ist zum einen der Nachweis der Praxistauglichkeit von strohbasierten Energiepellets in einer großtechnischen Biogasanlage und zum anderen die weitere Verbesserung der Energiebilanz bei der gezielten Aufbereitung von Gärresten zu Wertstoffen und Prozesswasser. Weiterhin soll neben der Erzeugung von Düngeprodukten ein Brennstoff aus Gärresten erzeugt werden, welcher hinsichtlich seiner Verbrennungseigenschaften für eine direkte Nutzung in Heizkesseln geeignet ist. Zur weiteren Verbesserung der thermischen Gärrestnutzung wird die Verbrennungsstrecke in praktisch relevanten Heizkesseln hinsichtlich der Emissionsminimierung optimiert. Am Ende des Projektes stehen Auslegungsparameter für die gesamte Verfahrenskette für eine großtechnische Umsetzung zur Verfügung.
Partner: Fraunhofer IKTS, DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH, Rückert NatUrgas GmbH, GM Biogas GmbH & Co. KG, ATS - Agro Trading & Solutions GmbH, A.P. Bioenergietechnik GmbH, REGEB Energieerzeugung und –verteilung Bersenbrück GmbH & Co. KG

II. KOMMUNALE KONZEPTE zur Optimierung der energetischen Verwertung von biogenen Abfall- und Reststoffen:

FKZ 03KB110 Hybridkläranlage / Anlagenkonzept zum energieautarken Betrieb von kommunalen Kläranlagen 

Die Hybridkläranlage macht die energetische Nutzung von Faulschlamm für kleine Gemeinden unter 10.000 EW dank des innovativen Konzepts der Verflüssigung ungenutzter, biogener Reststoffe wirtschaftlich. Der Betrieb eines eigenen Faulturms zur regenerativen Energiegewinnung und der energieautarke Betrieb wird so für Klärwerke der Größenklasse 1, 2 und 3 realisierbar.
Es ist geplant, kommunale Kläranlagen im Demonstrationsverfahren durch einen „Modularen Feststoff-Hydrolysator“ sowie einem integrierten chemischen Energiespeicher im low tec Verfahren aufzurüsten. Dazu sollen die in den Gemeinden kostengünstig zur Verfügung stehenden biogene Rest- und Abfallstoffe wie Grasschnitt, Bioabfall oder Laub mit einem speziellen Verfahren zu Biogas umgewandelt und zusammen mit dem Faulgas kann so zusätzliches und wesentlich hochwertigeres Klärgas mit einem CH4-Gehalt von >80 % und einem Energieäquivalent von bis zu 250 kW zur Stromproduktion erzeugt werden. 
Partner: Bio H2 Umwelt GmbH, Zweckverband Wasser und Abwasser Orla; Pößneck

FKZ 03KB117 BioAuto / Optimierung der thermischen Biomassenutzung durch Autoklavierung
Im Projekt werden Biomassereststoffe durch Autoklavieren der Feinfraktion zu einem lagerfähigen und flexibel einsetzbaren biogenen Festbrennstoff verarbeitet. Potenziale werden ermittelt und das innovative Verfahren in ein integriertes kommunales Konzept eingepasst. Dazu sollen insbesondere Grünschnitt, Laub und weitere biogene Stoffströme, die im derzeitigen Stoffstrommanagement der Stadtreinigung Hamburg (SRH) nicht oder nur eingeschränkt (d. h. ineffizient) energetisch genutzt werden, als Einsatzstoffe untersucht werden. Ziel der Autoklavierung ist es, aus den entsprechenden Stoffströmen Schad- und Störstoffe abzutrennen und einen entwässerten und damit lagerfähigen, höherwertigen biogenen Festbrennstoff zu erzeugen. Geplant ist eine Demonstrationsanlage zur Autoklavierung von max. 1 Mg/h, die am Standort einer Abfallbehandlungsanlage der SRH installiert werden soll.
Partner: TU Hamburg, ETH Umwelttechnik GmbH

FKZ 03KB111 SET-Laub / Systematische Ermittlung von Emissionsdaten bei der thermischen Umsetzung unterschiedlicher Laubfraktionen
Laub wird auf kommunaler Ebene im Zuge der Straßenreinigung, der Parkpflege und Bioabfallsammlung erfasst und meist kompostiert oder mit geringer Methanausbeute vergärt. Thermische Verfahren könnten die organische Substanz fast vollständig ausnutzen. Der Einfluss der Laub(mit)verbrennung auf die Emissionen wurde bisher jedoch nicht systematisch untersucht. Aus diesem Grund sollen im vorliegenden Forschungsvorhaben unter der Einhaltung der Anforderungen an die Feuerungsanlagen gemäß 4. BImSchV und TA Luft unterschiedliche Laubfraktionen in Mischungsanteilen mit einem konventionellen, holzartigen Brennstoff in einer bereits vorhandenen Verbrennungsanlage (400 kW) thermisch untersucht und ihre Eignung zur energetischen Nutzung demonstriert werden. 
Partner: Fraunhofer UMSICHT, Netz Ingenieurbüro GmbH

III. OPTIMIERUNG DER THERMISCHEN NUTZUNG von Biomasse durch Regelungstechnik, KWK und Brennstoffzelle:

FKZ 03KB109 Kombinationssystem /  Intelligentes Kombinationssystem zur regelungstechnischen Optimierung der Verbrennung und zur Vermeidung der Fehlbedingung in Biomasseheizkesseln durch den Einsatz modernster Sensorik

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines innovativen Systems für die regelungstechnische Optimierung der Verbrennung, sowie für die rechtzeitige Erkennung der Fehlbedingung von Biomasseheizkesseln durch den Einsatz von einer neuen Sensorik zur Identifizierung von ungünstigen Betriebszuständen während der Verbrennung. Dieses Kombinationssystem soll im Technikum des Fraunhofer IBP entwickelt und in der Praxis an einem realen Biomasseheizkessel getestet und dauererprobt werden. Mit dieser Sensorik soll eine hohe Betriebszuverlässigkeit aufgrund von Fehlervermeidung durch den Bediener und eine verbesserte Wirtschaftlichkeit entstehen, sowie der Stand der Technik und die Effizienz der Biomasseheizkessel ohne großen technischen Aufwand angehoben werden. Ferner wird aufgrund der Reduzierung des Biomasseverbrauchs eine signifikante Schadstoffminderung in Wohngebieten erzielt (z. B. CO2, CO, PAKs, und VOCs).
Partner: Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP, HDG Bavaria GmbH, LAMTEC Mess- und Regeltechnik für Feuerungen GmbH & Co. KG

FKZ 03KB118 Dampf-KWK / Entwicklung eines Klein-KWK-Dampfmotors zur Nachrüstung von Feuerungsanlagen im mittleren Leistungsbereich
Kraftwärmekopplungsanlagen weisen in der Nutzung von Biomasse einen sehr hohen Gesamtwirkungsgrad auf. Ziel des Projekts ist es, Erkenntnisse zur Übertragung von etablierten KWK-Technologien im Leistungsbereich von 10–30 kWel auf Feuerungen mit biogenen Festbrennstoffen zu gewinnen, wobei der Fokus auf der Lösung typischer technischer Probleme (z. B. Wärmeübertrager) und der Verbesserung der Gesamteffizienz liegt. Durch Aufbau und Betrieb einer Demonstrationsanlage soll die Praxistauglichkeit der gewonnenen Erkenntnisse nachgewiesen werden.
Partner: DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH, Burkhardt GmbH

FKZ 03KB112 FlexSOFC / Verwertung biogener Schwachgase schwankender Qualität in Hochtemperaturbrennstoffzellen (SOFC)
Eine Verstromung von Holzgas kann beim Einsatz von minderwertigen Brennstoffen zum Problem werden, weil die Gasqualität Schwankungen unterworfen ist. Eine Umsetzung dieser Gase könnte ohne Zwischenabkühlung in Hochtemperaturbrennstoffzellen (SOFCs) realisiert werden, wenn eine geeignete Regelung der SOFC-Module entwickelt wird. In ein existierendes 1 kWel Brennstoffzellen-heizgerät wird dazu ein Wechselrichter mit Onlinediagnostik integriert. Nach Inbetriebnahme im Labor der FAU wird das optimierte System an einer realen Holzvergasungsanlage der Fa. Spanner flexibel betrieben und mit Brennstoffen unterschiedlicher Qualität demonstriert.
Partner: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, NOVUM Engineering GmbH

IV. MESSVERFAHREN zur Prozesssteuerung in Biogasanlagen:

FKZ 03KB120 LaserSize / Laserrückreflexions-basierte Analyse der Größenverteilung von Partikeln zur Ultraschall-gestützten Optimierung der Flüssigphase in Gärprozessen

Im Projekt wird ein neuartiges Verfahren zur Messung der Größenverteilung von Partikeln adaptiert, um die Aufbereitung von Substraten sowie der Vorbereitung und Behandlung in der Flüssigphase des Biogasprozesses zu optimieren. Die Lösung soll einfach in Bestandsanlagen integrierbar sein und Online-Messung autark auswertbar sein. Durch die Maßnahmen wird eine Erhöhung der Substratflexibilität und Anlageneffizienz angestrebt. Die Methodik wird exemplarisch an drei unterschiedlichen Praxisanlagen getestet.
Partner: Technische Universität Berlin, Sequip GmbH, Devad GmbH

FKZ 03KB115 OptiMand / Optimierter Einsatz von Mühlennachprodukten zur bedarfsgerechten Bioenergieproduktion durch innovative Überwachungs-, Mess- und Regelungsmethoden

Im Projekt soll die biogene Reststoffnutzung und Prozessflexibilisierung zur bedarfsgerechten Energieproduktion innerhalb eines flexiblen Hochlastvergärungsprozesses miteinander verbunden werden. Für die flexible Biogasproduktion auf Basis von Getreideabfällen und Mühlennachprodukten wir eine modellgestützte Prozessregelung weiterentwickelt und im Anlagenmaßstab erprobt. Neben herkömmlichen Prozessanalysedaten ist geplant dafür Onlinesensoren zur Erfassung flüchtiger organischer Säuren im Gasstrom sowie im Gärmedium (Halbleitersensor und mikrobielle elektrochemische Sensorplattform) einzubinden. 
Partner: DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH, ICR - International Consulting Bureaux, S+B Service und Betrieb GmbH

V. STRATEGIEVORHABEN: Zukünftige Rolle der Bioenergie 

FKZ 03KB114 Bio-Strom-Wärme / Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmemarkt bis 2050 unter Einbeziehung des zukünftigen Gebäudebestandes

Das Ziel des  Projekts besteht darin, die Rolle der energetischen Nutzung von Biomasse im Strom- und Wärmemarkt in Deutschland von 2020 bis 2050 modellgestützt zu analysieren. Die Szenarienanalyse berücksichtigt sowohl verschiedene Annahmen bzgl. des für den Strom- und Wärmemarkt zur Verfügung stehenden Angebots an Bioenergie als auch die Entwicklung von Heizungssystemen und des Wärmeschutzstandards im Gebäudebestand. Es werden Vor- und Nachteile verschiedener Einsatzpfade für die Bioenergie hinsichtlich Effizienz und Klimaschutzwirkung herausgearbeitet.
Partner: Öko-Institut e. V. Institut für angewandte Ökologie

FKZ 03KB113 BioplanW / Systemlösungen Bioenergie im Wärmesektor im Kontext zukünftiger Entwicklungen
Mit dem Projekt werden – unter umfassender Berücksichtigung der politischen Zielstellungen im Wärmebereich sowie von vorliegenden Biomassepotenzialabschätzungen, Energieszenarien und Technologieinformationen – die Entwicklungsperspektiven der Wärmeerzeugung aus Biomasse systematisch abgeschätzt. Dabei werden zum einen die gegenwärtig in der Entwicklung befindlichen Technologiekonzepte systematisiert und zum anderen ihre Wettbewerbsfähigkeit in verschiedenen Teilmärkten simuliert und die damit verbundenen Auswirkungen auf den Gesamtbeitrag zur Energieversorgung, den Klimaschutzbeitrag und die Effekte auf die Landnutzung bewertet und diskutiert.
Partner: DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Universität Kassel

Informationen des PtJ (Förderbekanntmachung, Hinweise etc.): >> ptj.de/bioenergie

Skizzeneinreichung mit dem easy-Online-Tool: >> foerderportal.bund.de/easyonline

Fragen zum Antragsprozedere können an Lena Panning vom Projektträger Jülich gerichtet werden.

Ansprechpartner:
Lena Panning 
Telefon: 030 20199-3132
E-Mail: l.panning‍@‍fz-juelich.de


Kontakt
Programmbegleitung des Förderprogramms 
„Energetische Biomassenutzung“

Diana Pfeiffer – Projektkoordination
Telefon: +49 (0) 341 2434-554
E-Mail: diana.pfeiffer‍@‍dbfz.de

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