Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Anteile von Spurenstoffen wie z. B. Siloxane (die bei der motorischen Verbrennung u. a. kristallines Silizium bilden, was zu extremen Motorbelastungen f\u00fchrt, die einen wirtschaftlichen Anlagenbetrieb gef\u00e4hrden) nehmen im Deponiegas stetig zu. Um dieses Gas in einem gr\u00f6\u00dferen Ma\u00dfe motorisch zu nutzen, soll im Rahmen des Vorhabens eine dem Motor vorgeschaltete Gasreinigungstechnik basierend auf Adsorption an Aktivkohle entwickelt und getestet werden. Durch die Brenngasreinigung soll ein bisher nicht praktikabler Abgaskatalysatoreinsatz bei der Sondergasnutzung realisierbar werden und so einen Anlagenbetrieb zu den halbierten Abgasgrenzwerten der TA-Luft erm\u00f6glichen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methodenn den Projektphasen Engineering und Anlagenmontage wird eine bestehende Deponiegasnutzungsanlage mit einer Gasreinigung und einem Abgaskatalysator versehen. Das Konzept sieht die Erprobung der Hauptkomponenten Adsorber, Motor und Kat im Gesamtsystem f\u00fcr die Versuchsphasen V1 und V2 vor. In V1 wird ein Teilstrom des Gases \u00fcber 12 Testadsorber (TA) geleitet. Ziel ist eine Vorauswahl f\u00fcr das sp\u00e4ter einzusetzende Adsorbens im Hauptadsorber (HA). In V2 wird der HA mit dem ausgew\u00e4hlten Adsorbens bef\u00fcllt und das Betriebsverhalten der Anlage untersucht. Der Beladungszustand des HA wird durch regelm\u00e4\u00dfige Adsorbensanalysen kontrolliert. Hinzu kommen Roh- und Reingasanalysen sowie Va-riationen der Betriebsparameter (Temp. u. Feuchte d. Gases). In V1 wird der Motor mit ungereinigtem Deponiegas betrieben. Durch optische Brennraumkontrollen und Motor\u00f6lanalysen werden die Auswirkun-gen auf den Motorbetrieb ermittelt. In V2 wird eine Untersuchung des Motors und des Motor\u00f6ls \u00fcber einen l\u00e4ngeren Zeitraum durchgef\u00fchrt, um einen genaueren Vergleich der Auswirkungen auf den Motorbetrieb mit und ohne Adsorber zu erm\u00f6glichen. In V1 wird der Kat ohne Rohgasreinigung betrieben. Die m\u00f6gliche Betriebszeit und die Ver\u00e4nderung der Wirksamkeit des Kats werden durch regelm\u00e4\u00dfige Kontrollen der Emissionen aufgezeigt, um eine Vergleichbarkeit mit dem sp\u00e4teren Gasreinigungsbetrieb zu erreichen. In V2 wird der Kat durch ein baugleiches Modell ersetzt. Mittels Gasanalysen werden Aktivi-t\u00e4tsbestimmungen vorgenommen, um aus dem Unterschied zur V1 R\u00fcckschl\u00fcsse \u00fcber die Eignung des Gesamtverfahrens ziehen zu k\u00f6nnen. Den Abschluss bildet die Dokumentation und Ver\u00f6ffentlichung der Ergebnisse.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
In der 1. Projektphase wurde ein Probenahmeverfahren entwickelt, bei dem ein vorgegebener Gasvolumenstrom \u00fcber eine einstellbare Zeit \u00fcber zwei in Reihe geschaltete Adoptionsr\u00f6hrchen gef\u00fchrt wird. Das Verfahren wurde in Doppelblindversuchen mit anderen Verfahren (Probenahme im Gasbeutel; Probenahme im gek\u00fchlten L\u00f6sungsmittel) mit Erfolg auf seine Einsetzbarkeit getestet. Der gro\u00dfe Vorteil des Verfahrens liegt im seiner praktischen Anwendbarkeit. Ebenfalls in der 1. Projektphase wurden unter-schiedlichste Aktivkohlen verschiedener Hersteller im Labor getestet. In diesem Zusammenhang wurde ein Klassifizierungsverfahren entwickelt mit dessen Hilfe Adsorbentien im Hinblick auf die Einsetzbarkeit bei der Adsorption siliziumorganischer Verbindungen vergleichbar gemacht werden sollten. Unter Verwendung der hierbei gewonnenen Erkenntnisse wurden die Adsorbentien f\u00fcr den Feldversuch ausgew\u00e4hlt. Zeitgleich wurde eine Versuchsanlage gebaut, mit der die Wirksamkeit der Adsorbentien im Feldversuch getestet werden konnten. Das Rohgas wird dazu \u00fcber zwei je 0,5 m\u00b3 gro\u00dfe Adsorptionsbeh\u00e4lter geleitet. Den Be-h\u00e4lter vorgeschaltet ist ein Plattenw\u00e4rmetauscher zur Gasvorw\u00e4rmung. Erste Versuche wurden auf der Deponie Hechingen auf der Schw\u00e4bischen Alp durchgef\u00fchrt. Kurz nach Aufbau der Anlage rapide ab-nehmende Gasmengen und ein R\u00fcckgang der Gasqualit\u00e4ten lie\u00dfen keinen regul\u00e4ren Versuchsbetrieb mehr zu. Die Suche nach einem neuen Standort f\u00fchrte zu einer Verz\u00f6gerung des Projektes. Erst 2003 konnte die Anlage in Belgien\/Deponie Cour au Bois erneut in Betrieb genommen werden. Auf Grund der Verz\u00f6gerung des Projektes wurde der Testcontainer nicht mehr zur Gasaufbereitung auf Kl\u00e4ranlagen eingesetzt. Auf Cour au Bois wurden umfangreiche Versuche mit verschiedenen Adsorptionsmitteln ge-fahren. Der Einsatz des f\u00fcr die Motorenanlage am Standort Hechingen beschafften Katalysators war auf Cour au Bois auf Grund eines gr\u00f6\u00dferen Motorentyps (1000 kWel) nicht m\u00f6glich. In der Praxis zeigte sich sehr schnell, dass der Einsatz einer Gasaufbereitung vorteilhaft f\u00fcr den Motorbetrieb ist. Die vormals auf etwa 40% der Nennlaufzeit reduzierten Standzeiten bestimmter Bauteile, wie beispielsweise Zylinderk\u00f6p-fe, konnten auf etwa 80% der Nennlaufzeit gesteigert werden. Bei den eingesetzten Adsorbentien zeigte sich, dass die von den Herstellern angegebene Aufnahmef\u00e4higkeit der Stoffe f\u00fcr siliziumorganische Stof-fen mit bis zu 20%mas nicht erreicht werden konnten. In der Regel musste das Adsorbermaterial bei einer Beladung von etwa 5%mas gewechselt werden. Die Versuche zeigten, dass die relative Feuchte von gro-\u00dfer Bedeutung f\u00fcr einen einwandfreien Betrieb der Anlage ist. Bei Werten oberhalb von 70% kam es zu erheblichen Standzeitverk\u00fcrzungen des eingesetzten Adsorbermaterials. Der Einsatz von \u00e4hnlich konfi-gurierter Adsorbermaterialien unterschiedlicher Hersteller hatte auf die Reinigungsleistung und die Standzeit des Materials nur sehr geringen Einfluss. Material mit \u00e4hnlichen physikalischen Kennwerten aber zum Teil erheblichen Differenzen bei der D3 Ma\u00dfzahl zeigten nahezu das gleiche Ergebnis bei den Standzeiten. Als f\u00fcr den Einsatz optimales Material, sowohl unter technischen als auch unter finanziellen Gesichtspunkten, hat sich pelletierte, nicht dotierte Aktivkohle mit einer Korngr\u00f6\u00dfe von 3 bis 4 mm her-ausgestellt. Beim Handling des Adsorbermaterials stellte sich sehr schnell heraus, dass eine Bef\u00fcllung und Entleerung der Beh\u00e4lter vor Ort mit gro\u00dfem personellen Aufwand verbunden ist. Hinzu kommt, dass das Handling des beladenen Materials eine umfangreiche pers\u00f6nliche Schutzausstattung und spezielle Fachkenntnisse erfordert, um eine Kontaminierung des Personals als auch eine Belastung der Umwelt zu vermeiden. Wechselbeh\u00e4lter sind in diesem Falle h\u00e4ufig die bessere L\u00f6sung. Ein solches Wechselbeh\u00e4l-tersystem wurde im Rahmen des Projektes ebenfalls entwickelt. Das Projekt kann daher obgleich der er-heblichen zeitlichen Verz\u00f6gerung als erfolgreich angesehen werden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Bereits kurz nach Projektbeginn wurden erste Ergebnisse im Rahmen von Fachtagungen zur Deponie- und Biogasnutzung (z. B. Fachtagung Deponiegas, Trier 2001, Mobil Workshop Wirtschaftlicher Be-trieb moderner Blockheizkraftwerke, Walsrode, 2002, Microturbines – a new way of landfill gas utilisa-tion in Europe, Sardinia,2003, waste to energy, Bremen, 2004) pr\u00e4sentiert. Die Pr\u00e4sentation der An-lagenkomponenten zur Gasaufbereitung ist zudem Bestandteil des der Messeauftritte der beteiligten Un-ternehmen (Hannover Messe, diverse Fachmessen im In- und Ausland z. B. Frankreich und Spanien).<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das Projekt hat gezeigt, dass ein Anlagenbetrieb mit einer Gasaufbereitung wirtschaftlich m\u00f6glich ist und eine Alternative zu k\u00fcrzen Wartungsintervallen und somit gesteigerten Wartungskosten darstellt. Was die vorzuziehenden L\u00f6sung ist, h\u00e4ngt von den Randbedingungen des einzelnen Projektes ab. Als Adsorber-material f\u00fchrt an Aktivkohle zur Zeit kein Weg vorbei. Im Preis-Leistungsvergleich ist sie allen anderen Produkten \u00fcberlegen. Bei der Auswahl der einzusetzenden Aktivkohlen stellten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den einzelnen Herstellern heraus. Der Auswahlgrund bei der Wahl des einzuset-zenden Materials wird daher auf absehbare Zeit der Einkaufspreis bleiben. Beim Handling werden sich Wechselbeh\u00e4ltersysteme durchsetzen. Sie erlauben im Vergleich zu einer Bef\u00fcllung und Entleerung vor Ort einen sicheren und weniger zeitintensiven Wechsel der Aktivkohle. Die fachgerechte Entsorgung wird dabei vom Kohlelieferanten\/-hersteller durchgef\u00fchrt, der den wiederbef\u00fcllten Standardbeh\u00e4lter zum Anla-genstandort anliefern l\u00e4sst. Den Adsorbern ist in den meisten F\u00e4llen eine Gaskonditionierung zur Entfeuchtung des Gases vorgeschaltet, da eine hohe relative Feuchte im Gas die Wirkung des Adsorpti-onsmittels stark minimiert. Hierbei kommen zwei Methoden zum Einsatz. Entweder wird das Gas mittels K\u00fchlung entfeuchtet und vor dem Eintritt in den Adsorber wieder vorgew\u00e4rmt oder es kommt nur zu einer Vorw\u00e4rmung des Gases. Die zweite Methode bietet gegen\u00fcber der ersten den Vorteil geringerer Investiti-ons- und Betriebskosten. Nachteilig ist die schlechtere Adsorptionsleistung bei h\u00f6heren Gastemperatu-ren. Eine, wie im Antrag beschriebene Steigerung der Verwertung bisher ungenutzter Potentiale auf klei-neren Deponie ist bisher nicht erkennbar. Dies liegt weniger an der zur Verf\u00fcgung gestellten Technik, sondern an der Tatsache, dass sich Deponiebetreiber in Deutschland zur Zeit stark auf die Umsetzung der TASi konzentrieren und dort investieren. Zus\u00e4tzlich sind auf Grund der Haushaltslage die Finanzmit-tel der \u00f6ffentlichen Hand und der mit ihr verbundenen Unternehmen ebenfalls begrenzt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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