technologie des 21. jahrhunderts - future of...
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TECHNOLOGIE DES 21.
JAHRHUNDERTS
Ökologische Transformation vom Siedlungsabfall und anderem Abfall für energetische und stoffliche Verwertung
auf Basis der Plasmatechnologie der Westinghouse Plasma Corporation
PGP Terminal, AG ist seit 2012 der alleiniger Vertreter der
Gesellschaft Westinghouse Plasma Corporation und der Lizenzinhaber für die Anwendung dieser Technologie in der
Tschechischen Republik und der Slowakei. Ihr Ziel ist es eine Anlage in der Tschechischen Republik und Slowakei zu errichten, die eine energetische und stoffliche Verwertung des
Siedlungsabfalles ermöglichen wird, und dabei die Technologie der Plasmavergasung nutzt.
Hlubinská 917/20
702 00 Ostrava-Moravská Ostrava
Tel: +420 597 488 188
E-mail: [email protected]
www.pgpt.cz
AlterNRG ist eine offene Handelsgesellschaft auf dem Gebiet der alternativen Energie. Sie bietet eine neue Lösung für die Gewinnung
sauberer Energie durch Plasmavergasung. Ihre Vision ist es neue Technologien kommerziell zu nutzen, indem
man sie in ökologisch nachhaltigen und wirtschaftlich tragfähigen Projekten, die alternative energetische Ressourcen verwenden, realisiert.
Das Unternehmen bietet an und verkauft die von der Westinghouse Plasma Corporation entwickelte Technologie der Plasmavergasung.
Sitz:
Calgary (Canada)
215, 4000 - 4th Street SE
Calgary, Alberta T2G 2W3
Tel: +403.806.3875
www.alternrg.com
Westinghouse Plasma Corporation (WPC) ist eine
Tochtergesellschaft der AlterNRG. Das Unternehmen ist der Weltmarktführer auf dem Gebiet der Technologie der Plasmavergasung von unterschiedlichen Müllsorten.
Ziel des Unternehmens ist eine technologische Plattform anzubieten, die die Umwandlung von Abfall zu sauberer
Energie, wie elektrische Energie, synthetisches Gas oder Ethanol ermöglicht. Die Abfallplasmavergasung der Gesellschaft WPC stellt eine
bewährte, innovative umweltfreundliche Lösung dar, die seit 2002 kommerziell genutzt wird.
Plasma Center
Postfach 410
I-70 Exit 54, Waltz Mill Site
Medison, PA 15663
Tel:+724.722.7053
www.westinghouse-plasma.com
PLASMAVERGASUNG VON ABFÄLL
NACHHALTIGE ENERGIEQUELLE, DIE HILFT GLEICHGEWICHT
ZWISCHEN ENERGETISCHEM BEDARF UND DER NATUR ZU
SCHAFFEN
25 kg
Elektrizität
25 kg = 25 kWh
Siedlungsabfall
10 MJ/kg
Wärme 25 kg = 6 m3 ZP
Brennstoff 25 kg = 5,5 l
Blockschaltbild
Koks O2
Zusätze
Vorratsspeicher Zerkleinerer Dosierung Kühlung
Abgasbeh
andlung
(Staub)
Abgasbehandlung
(Metalle, gasf.
Schadstoffe)
Kompressor
Gasturbine
Abhitzkessel
Kläran
lage
Kühltürme Dampferzeuger
Hilfsbetriebe
Granulierung
Abfuhr der Schlacke Stoffliche Verwertung Brennstofferzeugung
Energetische Verwertung
Vergasung
• Durch Einwirkung hoher Temperaturen kommt es zum Zerfall organischer Abfallbestandteile zu den Grundkomponenten Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid. Sie bilden ein energiereiches synthetisches Gas.
• Anorganische Bestandteile des Siedlungsabfalls, die rund 30% der Charge bilden, werden durch die hohe Temperatur um die Plasmabrenner zu glasiger inerten Schlacke verschmolzen.
Abgasbehandlung •synthetisches Rohgas wird schock-gekühlt (Vermeidung der Dioxin-Produktion) und
anschließend von restlichen festen und gasförmigen Beimischungen befreit.
• synthetisches Gas
Produkte
• verglaste Schlacke
CO 30%
H2 1%
CO2 24%
N2 9%
CH4,… 2%
H2O 32%
Ar 1%
Sonstige 1%
Emissionen in die Atmosphäre
Emissionen in die Atmosphäre
Grenzwerte für eine neue
Verbrennungsanlage laut Verordnung Nr. 415/2012 Slg.
-Halbstundenmittelwert
Erreichbare Emissionen
nach Anwendung bestmöglicher Technologie
(BAT) -Halbstundenmittelwert
Plasmareaktor + kombinierter Zyklus
Staub
30 mg/m3
1-20 mg/m3
4 mg/m3
Dioxine und Furane (PCDD/F)
0,1 ng TEQ/m3
0,01-0,1 ng TEQ/m3
weniger als 0,001 ng TEQ/m3
Schwefeldioxid (SO2)
200 mg/m3
1-150 mg/m3
3 mg/m3
Stickstoffoxide (NOx)
400 mg/m3
30-350 mg/m3
72 mg/m3
Chlorwasserstoff (HCl)
60 mg/m3
1-50 mg/m3
9 mg/m3
Kohlenstoffoxid (CO)
100 mg/m3
5-100 mg/m3
23 mg/m3
Quecksilber (Hg)
0,05 mg/m3
0,001-0,003 mg/m3
0,001 mg/m3
Verglaste Schlacke
Einheit
Detektionsgrenzen
gegebener Methoden
Durschnittlicher
Messwert der
Schlacke
Grenzwert laut JLT-46
Grenzwert für internen
Abfall Verordnung Nr. 294/2005
Slg.
Arsen mg/l 0,001 <0,001 0,01 0,05
Cadmium mg/l 0,001 <0,001 0,01 0,004
Chrom (VI) mg/l 0,005 <0,005 0,05 -
Blei mg/l 0,001 <0,001 0,01 0,05
Quecksilber mg/l 0,0001 <0,0001 0,005 0,001
Selen mg/l 0,001 <0,001 0,01 0,01
Anmerkung: Test JLT-46 wurde in den Laboratorien der Gesellschaften Shimadzu Techno Research, Inc., Kyoto, Japan, und zwar auf Proben aus dem Betrieb Mihama-Mikata
Drei Standardgrößen
Gasifier
Model Feedstock
Capacity (tpd)
Air Blown Oxygen Blown
Low High Low High
Syngas
Produced (Nm3/hr)
Dimensions
(meters)
Top Dia. Bottom
Dia.
Vessel Height
G65
MSW 540 620 1000 1000
Haz Waste 430 720 830 1000
65,000 9 4 24
W15
MSW 120 140 240 290
Haz Waste 100 160 190 300
15,000 6 2.5 15
MSW 40 50 80 100
P5 Haz Waste 30 50 60 100
5,000 4 2 10
Herstellungskapazität 73 000 t Braunkohle
29 Mio. m3 Erdgas
Gasifier Model Capacity
(tpd of MSW) Syngas Produced
(NM3/hr) Syngas Chemical
Energy, HHV (GJ/yr)
Combined Cycle Power Plant
(MW gross/net)
G65 1000 65 000 4 100 000 58 / 39
W15 290 15 000 976 000 14 / 9
P5 100 5 000 323 000 4.5 / 3
Rechtsvorschriften • Richtlinie 2010/75/EU über Industrieemissionen definiert im Artikel 3 Abs. 40):
Eine „Abfallverbrennungsanlage“ a l s jede ortsfeste oder nicht ortsfeste technische Einheit oder Anlage, die zur thermischen Behandlung von Abfällen mit oder ohne Nutzung der Verbrennungswärme eingesetzt wird, die bei Verbrennung durch Oxidation von Abfällen und andere thermische Behandlungsverfahren wie Pyrolyse, Vergasung und Plasmaverfahren entsteht, wenn die bei der Behandlung entstehenden Stoffe anschließend verbrannt werden;
• Und im Abs. 41) definiert sie: „Abfallverbrennungsanlage“: jede ortsfeste oder nicht ortsfeste technische Einheit, deren Hauptzweck in der Energieerzeugung oder der Produktion stofflicher Erzeugnisse besteht und in der Abfall als Regel- oder Zusatzbrennstoff verwendet oder im Hinblick auf die Beseitigung thermisch behandelt wird, und zwar durch Verbrennung durch Oxidation von Abfällen und andere thermische Behandlungsverfahren wie Pyrolyse, Vergasung und Plasmaverfahren, wenn die bei der Behandlung entstehenden Stoffe anschließend verbrannt werden;
Koks
O2
Zusätze
• tschechisches Gesetz Nr. 201/2012 Slg. §2 lit. o): „ thermische Behandlung von Abfällen Oxidation von Abfällen oder ihre Behandlung durch andere thermische Verfahren, einschließlich der Verbrennung der entstandenen Stoffe, soweit es zu einem höheren Maß an Verschmutzung kommen könnte verglichen mit der Verbrennung einer entsprechenden Menge an Erdgas mit dem gleichen Energiegehalt“
• URTEIL DES GERICHTSHOFS: Verfahre eingeleitet auf Vorschlag von Lahti Energia Oy |C- 209/09
o ist eine Vergaseranlage, die den Zweck verfolgt, durch die thermische Behandlung von Abfällen gasförmige Erzeugnisse, im vorliegenden Fall gereinigtes Gas, herzustellen, als „Mitverbrennungsanlage“ im Sinne von Art. 3 Nr. 5 der Richtlinie 2000/76 einzustufen;
o fällt ein Kraftwerk, das das durch Mitverbrennung von Abfällen in der Vergaseranlage hergestellte gereinigte Gas als Zusatzbrennstoff anstelle der für seine Energieerzeugungstätigkeit vorwiegend verwendeten fossilen Brennstoffe verwendet, nicht unter diese Richtlinie.“
• Abfallrichtlinie 2008/98/EG, B e i l a g e II - Verwertungsprozesse: R3 Verwertung/Rückgewinnung organischer Stoffe, die nicht als Lösungsmittel verwendet werden (einschließlich Kompostierung und sonstiger biologischen Umwandlungsverfahren) **
• **umfasst auch Vergasung und Pyrolyse unter Verwendung chemischer Stoffe.
Granulat
Abfuhr d. Schlacke
Rechtsvorschriften
• tschechisches Gesetz Nr. 201/2012 Slg.,das Luftreinhaltungsgesetz o §2 lit. L): Brennstoff - brennbarer Stoff im festen, flüssigen oder gasförmigen
Zustand, durch den Hersteller für Verbrennung zum Zweck der Freisetzung des Energiegehalts dieses Materials bestimmt,
• tschechisches Gesetz Nr. 165/2012 Slg. über geförderte.
Energiequellen o § 2 e) d u r c h B i omethan aufbereitetes, von der Qualität und Reinheit her mit dem
Erdgas vergleichbares Biogas, das nach dem Eintritt in das Fernleitungs- oder Verteilernetz für Erdgas gehalten wird
o § 2 f) sekundären nutzbaren Energiequellen, deren Energiepotenzial als Nebenprodukt bei der Umwandlung und dem Endverbrauch von Energie, bei der Freisetzung aus bituminösen Gesteinen oder bei Abfallbeseitigung und bei der Beseitigung der auf der Basis von Abfällen hergestellten Ersatzbrennstoffen oder bei anderen wirtschaftlichen Tätigkeiten entsteht,
,
Abkühlu
ng
Abgasbeha
ndlung
(Staub)
Kläranla
ge
Abgasbe
handlun
g
• Verordnung N r . 477/2012 Slg., üb e r d i e Fe s t l e gu ng der A r t en u n d P ar amet e r de r ge fö rd e r t e n n ac h ha l t i ge r Q u e l l e n fü r S t ro m - , Wär me - un d B i o met h a ne r ze ug u ng u n d ü be r d i e Fe s t l eg u ng u n d A ufb e wah r u ng v o n U nt e r l age n § 5 Biologisch abbaubarer Restmüllanteil: Wenn der Energieproduzent den
wirklichen Anteil an biologisch abbaubarem Restmüllanteil am Gesamtenergiegehalt nicht nachweist, ist der Anteil des biologisch abbaubaren Restmülls an seinem Gesamtenergiegehalt 6 0 % . D e n r e s t l i c h e n A n t e i l v o n 4 0 % m a c h t d e r b i o l o g i s c h n i c h t a b b a u b a r e T e i l .
Kühl-
türme
Hilfsbetriebe
BVT-Merkblatt – Verbrennung von Abfällen
• BVT-Merkblatt stammt aus dem Jahr 2006 und Plasmavergasung wird noch nicht ausführlich beschrieben
• Kap. 2.3.5.10 Plasmatechnologie:
• …in diesen Bedingungen werden gefährliche Schadstoffe wie z.B. PCB, Dioxine, Furane, Pestizide usw. bei der Injektierung in das Plasma auf atomare Elemente zerschlagen. Das Verfahren wird zu Aufbereitung organischer Stoffe, PCB und HCB(Hexachlorbenzen) genutzt.
• Im Kapitel 4.6.9 wird die Plasmavergasung als BVT für die Verarbeitung von Bodenasche aufgeführt.
• Ein Umweltbeitrag ist der stabile Reststoff, der sofort als Schlacke recycliert
werden kann.
• Weiterhin wird eine erhebliche Senkung des PCDD/F-Spiegels in der aufbereiteten Asche angeführt. Für plasmatischen Zerfall der Flugasche aus Verbrennungsanlage für feste Siedlungsabfälle werden folgende
Inputwerte an PCDD/F Emissionen gemessen: o Eintritt von Asche
popele
50 ngTEQ/g
o Schlackeaustritt strusky
< 0,001 ngTEQ/g
o Flugasche-Austritt popílku
< 0,005 ngTEQ/g
o Abgaseaustritt < 0,05 ngTEQ/g
Technologische Aspekte
Plasmavergasung Verbrennung
Rohstoffflexibilität
Brennstoffherstellun
g
Verwendung der
Endprodukte Nebenprodukte
Fähigkeit der kombinierten Rohstoffverarbeitung
wie z.B.
• Siedlungsabfall
• Biomasse (Holzabfall)
• Industrieabfall
• Weiterer siedlungsabfallähnliher Abfall
• Gefährlicher Abfall
• Autoreifen
• Syngas (Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff)
• Syngas kann gelagert oder für weitere Verwendung
transportiert werden
• Erdgas- oder Heizölersatz
• Stromerzeugung im Dampfkreislauf
• Stromerzeugung in Kombikraftwerken
• Prozessdampflieferung
• flüssiger Brennstoff (Ethanol)
• Wasserstoff
• Separierten Metalle, u.ä.
• Inerte nicht-auslaugbare verglaste Schlacke,
verwendbar im Bauwesen oder bei der
Dämmstoffherstellung (Rockwool)
• bei der Gasbehandlung aufgefangene Partikel
werden recycliert
Siedlungsabfall oder andere üblichen Abfallarten.
• Wärme
• Wärme, bzw. Dampf muss zur
Stromerzeugung vor Ort genutzt werden
• Stromerzeugung im
• Prozessdampflieferung
• Flugasche und Schlämme aus der
Abgasreinigung als gefährlicher Abfall
• Asche (Schlacke) mit gefährlichen
Eigenschaften
Energieeffizienz
• Durch Vergasung wird aus Abfall viel
mehr Energie bei niedrigerem
Emissionsausstoß gewonnen!
*
* http://www.window.state.tx.us/specialrpt/energy/renewable/municipal.php
Abfallpyramide
Vorbeugung der Entstehung
Unterstützung der WPC-Technologie im Hinblick auf gesetzliche Änderungen im Rahmen der Überarbeitung des tschechischen Abfallgesetzes - Übergang von Deponierung zur stoffliche und energetische Verwertung des Siedlungsabfalles
Wiederverwendung
Recyclierung
Andere Nutzung
(energetisch)
Abschaff
ung
Vorteile -Zusammenfassung
• Deutlich höhere Energieeffizienz der WPC-
Technologie gegenüber den
Standardverbrennungstechnologien
• Deutlich niedrigere Emissionswerte des
Technologieverfahrens gegenüber der
Standardtechnologie
• Energetische und stoffliche Verwertung auch bei
anderen Abfallarten – Kategorie sonstiger, gefährlicher – bei Einhaltung aller Emissions- und ökologischer Grenzwerte
• Variabilität der Anwendung
Betriebsbeihilfe in der EU • Großbritannien
• Renewable Obligation Certificates (ROCs). Standard 0.5 ROCs/MWh,
advanced ACTs would receive 2 ROCs/MWh
• Slowakei
• URSO, Erlass Nr. 221/2013, §10 :
EE aus der Verbrennung von Abfall mit klassischer Technologie (Rost): 77,60 EUR/MWh,
EE aus dem durch thermochemische Abfallvergasung im Vergasungsgenerator
hergestelltem Gas: 103,24 EUR/MWh
EE aus dem durch thermochemische Biomassevergasung im Vergasungsgenerator
hergestelltem Gas: 122,62 EUR/MWh
Tschechische Republik
Umweltbonus je nach Brennstoffart. Technologie wird nicht berücksichtigt.
Plasmabehandlung wurde für den Zeitraum 2014-2020 von dem
Umwel tmin i s te r ium aus der Standardkategorie „Verbrennungsanlage“
ausgenommen und wird als Technologie zur energetischen und stofflichen
Verwertung von Abfall abgesondert betrachtet.
ALTER NRG: TIPPING POINT Alter NRG has the dominant plasma conversion technology. Through a more than 20 year evolution of technology development, numerous reference facilities, and expanded product design the tipping point has been reached. Some very significant commercial milestones have been achieved as follows:
• To date -$500 million dollars
invested in plasma gasification
technology industry
Tipping Point
• Size matters and Westinghouse
Plasma Gasification Technology
is the market leader with the • Differentiated ourselves by flexibly
processing all types of waste
• Environmental boon as we reduce
emissions and landfill usage
2009
1012 WO<kfs L;vgcs1GJSificr,
T-V ll.y H, UK (9SO tpd)
2012
processing of 1,000 tonnes/day
at TV1
• Strong economics as facilities
get paid to take the waste
2001
<mlulta.USA. EMno!fxllny feedstock
1999
2001
UtashNJJ. n
2002 ( 200lpd)
Mlhoma-M•kato, J.>pan (24 tpdl
1995
Hrt.xh \ptals Jop&n,
P asma Gasif<atlon
o(M51V
19119
IGnura,lapan.
lna-atO< A$h
Vilf•fi !IOn
1915
Plavna ton:husage
Wf'C Pilot Pl¥11
1911 o•,•,. (48tpd)
G«netil Motors.
Ohio(1200 tpd)
Projekte • Projects under Construction
o TEESSIDE, UK: TEES VALLEY RENEWABLE ENERGY FACILITIES
o SHANGHAI, CHINA
o BIJIE, CHINA
• Commercial Operating Facilities o MEPL, PUNE, INDIA
o ECOVALLEY - UTASHINAI, JAPAN
o MIHAMA-MIKATA, JAPAN
o WUHAN, HUBEI, CHINA
• Demonstration Plant o WESTINGHOUSE PLASMA CENTER, MADISON, PENNSYLVANIA, USA