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Deponiegas

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by

Kai Röhrich

on 27 January 2013

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Transcript of Deponiegas

Gefahren Methan und Sauerstoff können ein zündfähiges Gemisch bilden Methangehalt 4,4 Vol.% < .....<16,5 Vol.%
Sauerstoffgehalt >12 Vol.%
Zündtemperatur 595°C Rauchen, offenes Licht und Feuer strengstens verboten ! Erstickungsgefahr in Senken und Gruben CO2 > 9% Klimaeffekt Methan ist ein sehr starkes Treibhausgas
21 mal so stark wie CO2 In der Atmosphäre oxidiert Methan und wird dadurch längere Zeit gebunden. Durchschnittliche Verweildauer 12 Jahre Emissionen Lärm und Staub
Geruchsbelästigung
Keime und Pilze Bodenhebung keine aktive Entlüftung --> merkliche Bodenhebung --> Aufreißen der Deckschicht --> Ausströmung großer Gasmengen --> Todesgefahr für Lebewesen in der Umgebung langsamer Prozess
Anzeichen sind kleine Hügel die sich über der Deponie bilden. Sickerwasser hauptsächlich durch Niederschlag verursacht sickert zu 50% in die Deponie ein,
der Rest verdunstet an der Oberfläche löst Schadstoffe aus dem Abfall
(Schwermetalle, Salze) - Bildung von Säuren 100 prozentige Abdichtung nicht möglich, denn Bakterien benötigen
Wasser zur Gasbildung.
pro m³ Deponiegas 0,19 Liter Wasser ≈ 3,5 % des Jahresniederschlags Die Reinigung von Sickerwasser benötigt
Energie und senkt den Wirkungsgrad η Deponiegas ....................................................................................................................... . . Inhalt Deponietypen Deponiearten Deponieklassen Vergangenheit Definition Entstehung Zusammensetzung Gasreinigung Energiegehalt Entgasungssysteme DBHKW Kornharpen Gefahren Rechtliche Vorschriften Pro & Contra Zukunft Quellen Fragen Marc Leo Sebastian Kai Definition Deponie ist ein notwendiges Endglied
in der Abfallentsorgung nach umfassenden Vermeidungs-, Verwertungs- und Behandlungsmaßnahmen Vergangenheit vor 6000 Jahren erste Deponien in Indien 1940 USA erste Untersuchungen zur Gaskonzentration
in Müllkörpern 1971 Deponie Palos Verdes (Kalifornien): weltweit erstes
Mal aktiv Deponiegas abgesaugt/verbrannt 1973 Nutzung des Gasstromes zum Antrieb von Motoren 1977 erste Deponiegasverwertungsanlage in der BRD
zur Beheizung eines Gewächshauses (Landkreis Mayen-Koblenz) 1989 Verwertung von ca. 250 Millionen m³ Deponiegas
100 GWh/a (11,5 MW) Strom erzeugt 1991 gilt folgender Standard auf deutschen
Deponien (alte BL) ohne Gaserfassung 29 %
mit Gasbehandlung (Fackel) 36 %
mit Gasverwertung 35 % Deponieklassen Einteilung 0 bis IV nach DepV (abhängig von Beschaffenheit der Deponien)

Kriterien z.B.
Geologie und Grundwasserverhältnisse am Standort
bautechnische Maßnahmen zur Basis- und Oberflächenabdichtung
Schadstoffgehalt der abgelagerten Abfälle

Deponieklasse DK 0: Inertabfälle; Abfälle, die nicht auflösbar, brennbar,
biologisch abbaubar sind, aber auch keine
Beeinträchtigung der Umwelt darstellen

Deponieklasse DK I+DK II: Deponien, auf denen nicht gefährliche
Abfälle gelagert werden

Deponieklasse DK III: gefährliche Abfälle, von denen Risiken für
Mensch und Umwelt ausgehen können

Deponieklasse IV: besonders gefährliche Abfälle,
Untertagelagerung vorgesehen Deponietypen Deponie für Siedlungsabfälle
Deponie für Gewerbe und Industrieabfälle
Monodeponien (zeitlich unbegrenzt)
– Klärschlammdeponien
– Schlackendeponien
Sonderabfalldeponien, auch als Untertagedeponie
Mineralstoffdeponie
Bauschuttdeponien
firmeneigene Deponie, Werksdeponie Deponiearten Haldendeponien sind aus geographischen und hydrologischen Gründen oft die einzig mögliche Deponieform

Gründe: + gute Kontrolle der Deponiebasis und Gasentstehung
+ sichere Betriebsführung und Langzeitkontrolle
+ Sickerwasser verlässt den Deponiekörper selbständig; bei
Grubendeponie muss es abgepumpt werden

- Anfälligkeit gegen Erosion und ein großer
Flächenbedarf bei flacher Bauweise Entstehung Deponien sind ungesteuerte Bioreaktoren
bakteriologischer und chemischer Abbau von organischen Inhaltsstoffen des deponierten Abfalls
Ø ca. 30 Gew% vegetabile Stoffe und 16 Gew% Papier/Pappe
Mikroorganismen wie Bakterien, Hefen, Pilzen sowie diversen Kleinlebewesen dienen Bestandteile des Mülls als Nahrungsgrundlage
komplexe Vorgänge mit teilweise unbekannten Einzelreaktionen Phasen der Entstehung aerobe Phase:
Eingelagerter Sauerstoff wird von aeroben Mikroorganismen aufgebraucht, Wasser, Stickstoff (N2), Kohlendioxid (CO2) und Restprodukte bilden sich.
Ist dieser aufgebraucht sterben sie ab
ca. 2 Wochen anaerobe Nichtmethanphase:
Organismen werden aktiv, die ohne/mit wenig Sauerstoff auskommen und vorwiegend Stickstoff, Wasserstoff, Kohlendioxid und niedere Fettsäuren produzieren. Der Kohlendioxidgehalt kann bis auf 80 Vol. % ansteigen. PH-Wert sinkt bis 5,5.
ca. 2 Monate anaerobe nicht stabile Methanphase:
PH-Wert, Temperatur stabilisieren sich. Es werden methanbildende Mikroorganismen aktiv.
ca. 2 Jahre anaerobe stabile Methanphase:
Organische Bestandteile werden zu Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2) abgebaut
PH-Wert steigt bis 8,5
wassergesättigtes Gas, aus ca. 50–70 Vol.% Methan
und 30 – 50 Vol.% Kohlendioxid
Deponiegas
> 30 Jahre Zusammensetzung des Gases Gaszusammensetzung
Aussage über Abbaugrad der gasbildenden Müllbestandteile
Dauer und Menge der zukünftigen Deponiegasbildung

Je nach Art der deponierten Stoffe/Jahreszeit sind unterschiedliche Zusammensetzungen des Deponiegases üblich.

Hauptbestandteile Methan(CH4) und Kohlendioxid(CO2)

Methangehalt < ca. 40 %, keine sichere Verbrennung mehr in Gasmotoren
Deponiegas mit Biogas vermischbar sichere Verbrennung Energiepotential ca. 2,5 m³ Deponiegas ≈ Heizwert 1l Heizöl
Gasmotor treibt Generator an, der Strom produziert
Der so produzierte Strom dient der dezentralen Energieversorgung direkt am Ort des Bedarfs, oder er wird nach dem Erneuerbare Energie Gesetz (EEG) gewinnbringend ins öffentliche Netz eingespeist.
Wärme aus Motorkühlwasser/Abgas
umweltfreundliches Heizen /Prozesswärme Gasreinigung Verbrennung: CH , H S, Kohlenwasserstoffe+ O zu CO und H O neue Schadstoffe wie SO und NO Es können auch neue organische und halogenierte Verbindungen entstehen Mögliche Verfahren:

Katalyse
Absorption
Abtrennung
Biofilter
Adsorption Entgasungssysteme
durch Verdichter wird in einem Leitungssystem und in Gaskollektoren ein Unterdruck erzeugt und das Gas aus dem Deponiekörper gesaugt
das Deponiegas entweicht auf Grund des Überdrucks gegenüber der Atmosphäre aus dem Deponiekörper
die passive Entgasung wird nur bei Altdeponien oder Deponien mit geringerem Gasanfall angewandt

der Beginn der (aktiven oder passiven) Entgasung liegt maximal 6 Wochen nach Beginn des Ablagerungsbetriebs Passive: Aktive: DBHKW Kornharpen Deponie


Block


Heiz


Kraft


Werk auf dem Gelände der Zentraldeponie Kornharpen (USB Bochum), zentral in der Stadt gelegen
von 1978 bis zum 31.05.2005 Haus- und Gewerbemülldeponie; seit dem 01.06.2005 Boden- und Bauschuttdeponie
das Kraftwerk wurde 1995 eröffnet; Betreiber sind die Stadtwerke Bochum und die USB Umweltservice Bochum GmbH
das in der Zentralmülldeponie entstehende Deponiegas wird zur Wärme- und Stromerzeugung genutzt
das Gas wird mit Hilfe von etwa 30 Gasbrunnen erfasst und durch aktive Deponieentgasung mit Unterdruck über ein Leitungssystem zum Kraftwerk transportiert 1995 Beginn der Förderung mit Modul 1-4 bestehend aus :
Gasmotor mit 16 Zylindern und 39 Liter Hubraum, mit vorgeschaltetem Turbolader

1997/98 Erweiterung um Module 5-8

ein angetriebener Generator: E-Leistung ca. 600 kW
mögliche Gesamtleistung 4,8 MW

thermische Leistung ca. 800 kW
mögliche Gesamtleistung 6,4 MW Grund der Förderung und Erweiterung:
erzeugter Strom wird mit ca. 50€ pro MWh verkauft
Umsatz durch Einspeisung der Wärme ins Fernwärmenetz
Gewinn nach Abzug aller Kosten pro Motor 1000€ am Tag
nach 3-4 Jahren Amortisierung der Anlage aktuelles Tagesfördervolumen (25.05.2010) ca. 1000 m³/h auf 3 Motoren aufgeteilt; Vorgabe eines Messingenieurs; bisherige Spitzenlast 2500 m³/h
z.Zt. werden 6 neue Brunnen installiert
"guter Brunnen" liefert 200m³/h
"schlechter Brunnen" liefert 70m³/h
beste Förderverhältnisse im Winter durch Frost an der Oberfläche Abdichtung Rechtliche Vorschriften Deponierichtlinie (EU-Recht)
Kreislaufwirtschafts-/Abfallgesetz (Krw-/AbfG)
Deponieverordnung (DepV)
Abfallablagerungsverordnung (AbfAblV)
Technische Anleitung Siedlungsabfall (TASi)
Technische Anleitung Abfall (TA Abfall)
Bundesbodenschutzgesetz (BBodSchG)
Wasserhaushaltsgesetz (WHG)
Technische Anleitung Luft (TA Luft)
Bundesimmissionsschutzgesetz (BImschG)
……….. Senkung des Kohlenstoffdioxidgehaltes durch Verbrennung des Methans Umweltschutz

Kraft-Wärme-Kopplung ist der ökologisch und wirtschaftlich sinnvollste Weg, um Bio- und Sondergase zu verwerten

Umweltbelastende Gase werden durch gasmotorische Verbrennung gleichzeitig entsorgt und energetisch verwertet. Die Entsorgung finanziert sich selbst und kann sogar Überschüsse erwirtschaften

Wertvolle fossile Brennstoffe (Öl, Erdgas) werden durch regenerative Energieträger ersetzt. Das schont die endlichen Ressourcen unserer Erde

BHKW haben einen höheren Wirkungsgrad und geben weniger Emisionen an die Umwelt ab als herkömmliche Großkraftwerke. Deshalb werden sie vom Gesetzgeber gefördert und steuerlich begünstigt nach dem Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz (KWKG), dem Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) und der Ökosteuer Zuvor genannte Gefahren!
Geruchsbelästigung der Anwohner und Arbeiter
Verbot von Mülldeponierung in der BRD Zukunft Seit 2005 ist laut Gesetz das Anlegen von neuen Deponien in Deutschland verboten
Weltweit Anlagen und neue Projekte geplant 2009 - Festlegung von Einspeisevergütungen für Strom aus
regenerativen Energien.
Preise gelten für 12 Jahre ab Produktionsbeginn, sie gelten
auch für Deponiegasanlagen → Serbien hofft damit die Stromerzeugung aus regenerativen Energien stark zu erhöhen. Serbien neues Energiesparprogramm → bis 2020 sollen
25% des Stromes aus regenerativen Energien
kommen, unter anderem auch aus Deponiegas
bis 2030 sollen Deponiegasanlagen mit einer Gesamtleistung von 70MW aufgebaut werden Slowenien Energieunternehmen Enarsa startet ein Programm von Ausschreibungen zum Ankauf von insgesamt 1015 MW Kapazität elektrischer Energie aus erneuerbaren Energiequellen → davon kommen 120MW aus Mülldeponiegas Argentinien Aufwärtstrend für Energiegewinnung aus Abfall hohe
Investitionen in Deponiegasanlagen
Vermehrt Projekte in Planung für:
1.Methangasspeicherung aus Deponiegasen und deren Weiterverarbeitung
zu Energie (landfill-gas-to-energy, LFGTE)
2.Nutzung der thermischen Energie (waste-to-energy, WTE)
Gesetzesentwurf verabschiedet: Steuergutschriften für die Erzeugung erneuerbarer Energien aus LFGTE und WTE, u.a. Verlängerung der Subventionen
Das größte US-amerikanische Abfallentsorgungsunternehmen Waste Management Inc. besitzt 16 WTE sowie 103 LFGTE-Anlagen.
Geplant :
2008- 2012 ca. 350- 400 Mio. US$ für 60 neue Projekte im Bereich der Verarbeitung von
Deponiegasen in den USA und Kanada zu investieren. USA Klausurfragen Welches sind die beiden Hauptbestandteile im Deponiegas?
Methan (CH ) und Kohlenstoffdioxid (CO )

Welche beiden Energiearten können aus Deponiegas gewonnen werden?
Strom und Wärme

Durch welchen Prozess entsteht Deponiegas?
Bakteriologischer und chemischer Abbau von organischen Inhaltsstoffen des deponierten Abfalls

Warum ist es sinnvoll Methan (Deponiegas) abzufackeln,
selbst wenn man es nicht zur Energiegewinnung nutzt?
Weil Methan 21 mal schädlicher als CO für die Umwelt ist !!! 4 2 2 Quellen http://lotall.bplaced.net/lotall/dgas/alles.htm

http://de.wikipedia.org/wiki/Deponiegas

http://www.uni-due.de/imperia/md/content/abfall/uebungdeponiegas.pdf

http://www.gtai.de/DE/Navigation/Metanavigation/Suche/sucheUebergreifendGT.html DBHKW Kornharpen Fragen?? Danke für die Aufmerksamkeit 2 2 2 2 2 4 x Allgemeines
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