DE102007011783A1

DE102007011783A1 - Verfahren zum Betrieb einer Biomasse-Energieanlage

Info

Publication number: DE102007011783A1
Application number: DE102007011783A
Authority: DE
Inventors: Hermann-Josef Wilhelm; Franz A. Wimmer
Original assignee: Conpower Energieanlagen GmbH and Co KG
Current assignee: Conpower Energieanlagen GmbH and Co KG
Priority date: 2007-03-12
Filing date: 2007-03-12
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2027-03-13
Also published as: DE102007011783B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Biomasse-Energieanlage gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1, 12 und 18. Um hierbei die Nutzung nachwachsender Rohstoffe und die nachfolgende Erzeugung von Energie noch deutlich effizienter zu machen, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Energieanlage ein Biomassenkraftwerk sowie eine im näheren Umfeld angeordnete Anbau/Aufwuchsfläche enthält, auf welcher in zeitversetztem parzelliertem Anbau Biomassepflanzen angebaut werden, derart, dass Biomasse parzellenweise zeitversetzt geerntet und direkt zur benachbarten Biomasse-Energieanlage transportiert und verwertet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Biomasse-Energieanlage gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1, 12 und 18.
Die energetische Biomassenverwertung gewinnt in Zeiten immer knapper werdender fossiler Energieträger und bei gleichzeitig gewünschter Reduktion des CO₂ Austoßes immer mehr an Bedeutung. Dabei stehen oft auch geografische Aspekte im Vordergrund. Bei der Erschließung von bisher schwach bewohntem Lebensraum ist die Infrastruktur zum Transport von Energie oder Energieträgern oft auch ein Problem.
Biomasse fällt in vielfältiger Form an. So handelt es sich bei Biomasse oberbegrifflich nicht nur um pflanzenbezogene Grün- oder Trockenmasse, sondern auch biologische Abfälle aus Speiseresten, Fekalien, Schlachtabfällen zählen weitläufig zu Biomasse. So können aus Abfällen im Zuge von Vergärung und/oder Fermentierungsprozessen Biogas, im Wesentlichen Methan gewonnen werden. Methan ist dabei ein sehr wertvoller Energieträger. Es ist auch möglich aus vergorenen Bioabfällen flüssige Kraftstoffe und Öle zu raffinieren.
Insgesamt stellt die Biomasse als solche eine Vielzahl von auswertbaren nachwachsenden Energieträgern dar.
Als Biogas wird aber auch das bei anerobem Abbau von organischen Stoffen bspw durch Methangärung gebildete Gasgemisch bezeichnet. Etwa 5% der Biomasse von Grünpflanzen bildet jährlich Methan durch Verrottung, was aber ungenutzt in die Atmosphäre gelangt, und dort sogar ein klimaaktives Gas darstellt. Wird Methan jedoch einer kontrollierten Verbrennung zugeführt, führt dies zu einer umweltverträglichen Energieumsetzung.
Im Stand der Technik sind außerdem Brennstoffzellen bekannt, denen direkt Methan zugeführt und in elektrische Energie umgewandelt wird.
Biomasse stellt somit einen nachwachsenden Energierohstoff dar. Bei der Verwertung verschiedener Pflanzen entsteht aber dennoch immer ein Querschnitt jeweils einzelner Biomassen mit unterschiedlichen Brenn- und Energiewerten. Daraus wiederum ergibt sich der Nachteil, dass die Verbrennungsöfen beim Eintrag unterschiedlicher Biomasse immer auf wechselnden Arbeitspunkten arbeiten. Dies führt dazu, dass die Verbrennung nicht immer optimal ist und dadurch ein unnötig hohes Maß an Rauchgas und CO₂ entsteht.
Der Anbau nachwachsender Rohstoffe wird jedoch oftmals getrennt von seiner energetischen Nutzung gesehen. Dies stellt nachteiligerweise besondere Ansprüche an die Logistik. Durch die Bewältigung des logistischen Aufwandes werden jedoch ökologische Vorteile zumeist teilweise wieder zunichte gemacht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, dass die Nutzung nachwachsender Rohstoffe und die nachfolgende Erzeugung von Energie noch deutlich gesteigert wird.
Die gestellte Aufgabe ist bezüglich eines Verfahrens erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 8 gegeben.
Im Hinblick auf eine Einrichtung ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 9 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 10 bis 13 angegeben.
Eine vorteilhafte Verwendung einer Pflanze als technische Biomasse in diesem technologischen Zusammenhang ist in Anspruch 14 angegeben. Eine besonders vorteilhafte Verwendung in diesem Sinn und bezüglich der beschriebenen technischen Nutzung gibt Anspruch 15 wieder.
Der Kern der verfahrensmäßigen Erfindung ist der Betrieb einer Energieanlage bzw eines Biomassenkraftwerkes, die eine im näheren Umfeld angeordnete Anbau/Aufwuchsfläche enthält, auf welcher in zeitversetztem parzelliertem Anbau Biomassepflanzen angebaut werden, derart, dass Biomasse parzellenweise zeitversetzt geernet und direkt zur benachbarten Biomasse-Energieanlage transportiert und verwertet wird. Damit wird die Anbau- bzw Aufwuchsfläche von stark nachwachsender Biomasse so bewirtschaftet, dass das Biomassen-Kraftwerk kontinuierlich bestück werden kann, während auf den geernteten Anbau/Aufwuchsfläche der Rohstoff bereits wieder bis zur nächsten Ernte nachwächst. Die räumliche Zusammenlegung von Biomassen-Anbau/Aufwuchsfläche und Kraftwerk resultiert in einen ganz erheblichen ökologischen Vorteil.
Direkt am Standort des Biomassenkraftwerkes wird durch den zeitversetzten Anbau/Aufwuchs der Pflanzen kontinuierlich eine erhebliche Menge an CO₂ durch die stark wachsenden Pflanzen absorbiert. Da das Kraftwerk für sich wiederum bei der Verbrennung CO₂ ausstößt, entsteht eine lokal definierbare CO₂ Bilanz, durch die schnell nachwachsenden Pflanzen, die tendenziell den Ausstoß des CO₂ des Biomassenkraftwerkes zeitnah zu einem erheblichen Teil wieder kompensiert.
Wie erheblich diese Betrachtung ist, zeigt der Vergleich zu herkömmlichen Kraftwerken, die fossile Energieträger verbrennen. Diese erzeugen große Mengen CO₂ die jedoch bereits vor Millionen von Jahren aus der Atmosphäre rekombiniert wurde und heute nicht mehr in den heutigen CO₂ Zyklus einbringbar ist. Demzufolge produzieren Kraftwerke auf fossilen Energieträgern große Mengen CO₂ die stark Klimaschädigend sind, ohne eine zeitnahe Absorption von CO₂ zu generieren.
Das beschriebene Biomassen-Kraftwerk hingegen hat durch seinen Standort und den ortsnahen und zeitnahen Nachwuchs der Biomasse einen direkten aktiven CO₂ Absorptionseffekt zum CO₂-Ausstoß des Biomassen-Kraftwerkes. Damit ist ein weitestgehend geschlossener CO₂-Kreislauf geschaffen.
Dies ist neben den erheblichen ökonomischen Vorteilen auch ein ganz erheblicher ökologischer Vorteil.
Um eine ganzjährige Ernte zu generieren muss sowohl die Trockenerntung als auch die Nasserntung gleichermaßen berücksichtigt werden, weil die Jahreszeiten dies vorgeben.
Hierbei ergibt sich, dass die in der Trockenphase des Jahres oder als Trockenerntung geerntete Biomasse direkt gehäckselt und/oder gemahlen und/oder kompaktiert und/oder pelletiert und/oder verkokt wird, und hernach einem Verbrennungsofen des Biomassenkraftwerkes zugeführt wird.
In der übrigen Zeit, dass heißt in der Nassphase, oder den feuchteren Jahreszeiten ergibt sich, dass die als Nasserntung geerntete Biomasse direkt einer Biogaserzeugungsanlage zur Fermetierung oder Vergärung zugeführt, und hernach dem Verbrennungsofen des Biomassenkraftwerkes oder einer Gas-Brennstoffzelle zugeführt wird.
Diese beiden Alternativen werden nicht als konkurrierende Verfahrens-Alternativen betrieben, sondern sie werden jeweils im Wechsel betrieben und führen zu einer ganzjährigen Nutzbarkeit der Pflanze. Dabei kann sie auch in sich ergänzendende symbiotische Verfahren mit einbezogen werden. Bei der Vergärung ist es auch möglich, das Gärsubstrat zu trocknen mit Abwärmenutzung. Aus dem Gärrest selbst kann dann wieder Düngegranulat hergestellt werden.
Bei einem hohen Massenanfall erfolgt die Rohstoff-Vortrockung durch Wärme aus Gärverfahren, und ggfs mit trockenen Rohstoff durch Pyrolyse-/Verbrennungsverfahren.
Die später noch genannten verwendeten Biomasse-Pflanzen überstehen Frost schadlos. Der langsame oder kurzzeitig stillstehende Wuchs in den Frostphase wird durch die besonders starke Wuchsphase im frühen Frühjahr wieder kompensiert und durch die nachfolgend noch beschriebenen Bewirtschaftung kompensiert, so dass tatsächlich ein kontinuierlicher ganzjähriger Betrieb möglich ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung wird der Verbrennungsofen des Biomassenkraftwerkes als hybridischer Verbrennungsofen betrieben, derart, dass sowohl die direkte Verfeuerung der Biomasse als auch die Verfeuerung von Biomassemahlgut und Biogas erfolgt. Dies ist eine ganz erheblich vorteilhafte Ausgestaltung, weil dadurch der ganzjährige Betrieb des Biomassen-Kraftwerkes begünstigt wird
Die Erntung in den Nassphasen d. h. Herbst bis Frühjahr trägt soviel Feuchtigkeit in das Erntegut ein, dass es sich eher zur Biogaserzeugung eignet. Die Erntung in den Trockenphasen zum Beispiel von Frühjahr bis Herbst führt zu einer trockenen Biomasse, wodurch sich die Verbrennung nach direkter Kompaktierung eignet.
Aber auch eine Erntung in der Trockenphase des Jahres kann quasi als Nasserntung bezeichnet werden, wenn der Grünwuchs noch so stark ist, dass mehr als 20% Restfeuchte im Erntegut vorliegt. Auch dann eignet sich eine Fermentierung d. h. Biogaserzeugung. Bei einer Trockenerntung liegt die Restfeuchte bei maximal 20%, d. h. ggfs deutlich drunter.
Im Kontext zu dieser beschrieben Bewirtschaftungmethodik ist die Ausgestaltung des Betriebes des Ofens des Kraftwerkes als hybridischer Ofen, der sowohl auf Biogasverbrennung als auch auf direkter Biomassenverbrennung betrieben werden kann, von besonderer Bedeutung.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass das Biomassenkraftwerk zumindest teilweise als Heizkraftwerk betrieben wird. Damit kann die erzeugte Wärmeenergie sofort und mit relativ hohem Wirkungsgrad genutzt werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung kann das Biomassenkraftwerk zumindest teilweise als Stromkraftwerk betrieben werden. Für einen vorteilhaften Einsatz hierzu bedarf es hoher Verbrennungstemperaturen. Diese können jedoch durch den hybridisch betriebenen Ofen auch erzeugt werden, weil die Biomasse als Direktverbrennungsstoff entweder kompaktiert wird oder die Biomasse sekundär als Biogas zur Feuerung dient. In beiden Fällen sind Temperaturen erreichbar, die einen günstigen Betrieb eines Dampfturbinenkraftwerkes ermöglichen. Hierzu kommt begünstigend hinzu, dass die unten noch genannte verwendete Pflanze Igniscum CPVO 2007/0149 durch ihre besondere fasrige Offenporigkeit eine starke Luftsauerstoffzufuhr zur Flamme erzeugt und damit in Versuchen bestätigt, dass sehr hohe Verbrennungstemperaturen erreicht werden.
Um die erfindungsgemäßen Verfahren und Ausgestaltungen besonders wirtschaftlich zu betreiben und zum anderen auch eine lokal günstige CO₂ Kompensationsbilanz zu erzielen ist vorteilhaft ausgestaltet, dass die Biomassenanbaufläche und die Energieanlage in direkter Nähe platziert sind, derart, dass die vorkonditionierte Biomasse mit einer Fördereinrichtung zur Energieanlage transportiert wird.
Eine besonders wirtschaftliche Anordnung der Anlage ergibt sich, wenn die Anbaufläche oder Teile davon zirkular angelegt ist bzw sind, und die zeitversetzen Ernteparzellen Kreissektoren sind. Damit ergeben sich die Parzellen wie Kuchenstücke, die nach und nach, d. h. angepasst an die Nachwuchsphasen abgerntet werden können. Durch die Erntung direkt über dem Wurzelballen, wachsen bei der genannten Biomassen-Pflanze sofort wieder die Triebe nach, und nach weiteren 10 bis 12 Wochen sind diese wieder erntefällig und so weiter.
Ein besonders wirtschaftlicher Betrieb ergibt sich bei einer vorteilhaften Ausgestaltung, bei welcher die Energieanlage sowie die Biomassenanbaufläche direkt benachbart angelegt sind, und dass die Energieanlage eine Biomassenaufbereitungsanlage zur Mahlung und/oder Verkokung und/oder Kompaktierung und/oder Pelletierung und/oder eine Biogaserzeugungsanlage enthält.
Damit wird die Biomasse in jeder erdenklichen Form direkt am Standort oder standortnah zum Kraftwerk d. h. der Energieanlage konditioniert. D. h. als tockener Brennstoff direkt durch Kompaktierung, Pelletierung, Granulierung, oder durch staubfeine Mahlung. Oder aber als Nasserntung kann die Biomasse sofort fermentiert oder vergoren werden zu Biogass, welches dann ebenfalls sofort vorort zum Einsatz kommt. Dabei kann das Biogas im hybridischen Brenner verbrannt werden, oder aber es können Methan-Brennstoffzellen eine direkte Umwandlung in elektrische Energie vornehmen.
Im Hinblick auf eine Energieanlage besteht der Kern der Erfindung darin, dass die Anbau/Aufwuchsflächen der Biomasse geometrisch gleichförmig um ein im Zentrum angeordnetes Biomassen-Kraftwerk angeordnet sind, und dass von radial entferntesten Punkten bis zumindest nahe zum zentralen Kraftwerk mindestens 2 Transportbänder angeordnet sind, über welche die geerntete Biomasse zum Kraftwerk transportierbar ist.
Dadurch werden nicht nur durch die oben beschrieben Verfahrensweisen eine vorteilhafte Betriebweise des Kraftwerkes ermöglicht, sondern hierdurch ergibt die Standortzusammenlegung der genannten Anlagenteile einen wirtschaftlichen aber auch ganzjährigen Nutzungsbetrieb der alle Jahreszeiten sinnvoll berücksichtigt. Ferner ist damit auch eine ökologisch sehr sinnvolle Energieanlage gegeben. Der beschriebene CO₂ Rekombinationszyklus findet ökologisch vernünftig an einen Standort statt.
Zur optimierten wirtschaftlichen Nutzung ist die Anbau/Aufwuchsfläche der Biomasse rund angelegt, und in dem Zentrum das Biomassekraftwerk angeordnet ist. Damit ergeben sich maximale Flächen bei minimalen Transportwegen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Anbau/Aufwuchsfläche in kreissektorförmige Parzellen aufgeteilt ist, derart, dass diese für einen ganzjährigen Anbau in 12 Parzellen geteilt ist. Hierdurch wird in Kombination der obigen technischen Optionen in Verbindung mit der Biogasanlage und dem hybridischen Ofen in einer gesamten Anlage dieselbe auch ganzjährig sowohl im Heiz- als auch im Stromerzeugungsbetrieb nutzbar. Die Parzellenerntung in dieser Weise ermöglicht außerdem einen beeinflussbaren und quasi gesteuerten effizienten Nachwuchs des Biomassen-Rohstoffes.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Transportbänder so angelegt sind, dass jeweils mindestens 2 Parzellen damit bedient werden können. So kann die Zahl der Transportbänder minimiert werden. Bei einer radialen Parzellenanreihung ergibt sich dabei, dass bspw nur zwischen der 1. und 2. Parzelle jeweils ein Transportband angeordnet sein muss, dann zwischen der 3. und 4. Parzelle usw..
Im Hinblick auf eine Biomasse ist die Verwendung einer Pflanze angegeben, bei welcher die Biomassenernte oberhalb des Wurzelballens erfolgt, und aus dem im Erdreich verbleibenden Wurzelballen diese sofort wieder nachwächst.
Als besonders geeignete Biomasse ist die neue Pflanzensorte Igniscum CVPO 2007/0149 verwendet wird. Diese hat sowohl hinsichtlich des Wuchses, als auch der Struktur und Faserstruktur alle genannten optimalen Vorraussetzungen für eine technische Nutzung im beschriebenen Umfang.
Da sich die Pflanze als solches gut kultivieren lässt, können die Anbau- und Aufwuchs-Parzellen auch ökologisch ohne Weiteres in eine Landschaft integriert werden, bspw in Koexistenz mit anderen Pfanzen, so dass die Anbauflächen nicht monokulturmäßig genutzt werden. Dabei kann die Anlage aber so angelegt sein, dass die Transportbänder durch sie hindurch verlaufen und die Biomasse, die nach kurzer Zeit wieder nachwächst automatisch oder halbautomatisch geerntet werden kann.
Bei der erfindungsgemäß verwendeten neuen Pflanzensorte Ignuscum CPVO 2007/0149 liegt eine besondere Eigenschaft vor, die sie für die beschriebene Verwendung prädestiniert. Das ist die Tatsache dass sie gegenüber der Vergleichssorte Fallopia sachalinense (Riesenknöterich) kaum noch Ausläufer im Wurzelbereich treibt. Bei einem regelmäßigen Ernten (Abschneiden oberhalb des Wurzenballens) treibt diese nahezu ausschließlich in die Triebe die nach oben wachsen, wobei die Tendenz zum Wurzelausläufertrieb ganz unterdrückt wird. Damit verwildert die neue Sorte Igniuscum nicht und eignet sich schon von daher als Biomassen-Nutzpflanze auch im ökologischen Mischkulturanbau, ohne dabei ihre Vorteile für die Energiegewinnung zu verlieren.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschreiben.
Es zeigt:
1: Eine runde Feldausgestaltung mit zentralem Kraftwerk
2: Energieanlage mit Komponenten
1 zeigt eine runde Anordnung eines Anbau- bzw Aufwuchsfeldes der nachwachsenden Biomasse-Pflanzen. Die runde Anordnung bietet zunächst die maximale Fläche bei minimalem Umfang, aber auch bei konstant minimalen radialen Abständen, die relevant sind für den Ernte- und Transportvorgang. Die runde Anbaufläche ist in Kreissektoren parzelliert. Zwischen jeweils 2 Kreissektoren ist ein Transportband 2 angeordnet, welches vom Außenradius bis zum Zentrum oder nahe dem Zentrum hin verläuft. Dort ist erfindungsgemäß die Energieanlage 1 platziert. Zur Energieanlage 1 gehört nicht nur das Kraftwerk als solchem mit Verbrennungskessel und Dampferzeugung sowie Dampfturbine und Generator, sondern es gehört bei dieser Energieanlage der besondere Verbrennungskessel als hybridischer Kessel oder Ofen dazu, der sowohl die besagten konditionierten Trockenbrennstoffe als auch das erzeugte Biogas verbrennen kann. Damit kann der Verbrennungskessel, der hier nicht weiter dargestellt ist, weil er in der Energieanlage integriert ist, entweder saisonweise auf Trockenbrennstoff in Form der besagten Pellets oder Granulat oder auch Mahlgut betrieben werden, aber dann auch kurzfristig auf Biogasfeuerung umgestellt werden.
Weiterhin kann in die Energieanlage auch zusätzlich einen oder mehrere Brennstoffzellengeneratoren enthalten, in denen das erzeugte Biogas direkt in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Eine solche Brennstoffzelle kann kontinuierlich im Betrieb der Energieanlage betrieben werden, soweit Biogas saisonbedingt in der beschriebenen Weise anfällt.
Zur Energieanlage gehört demzufolge auch eine Biogaserzeugungseinrichtung mit Fermentern und allen ansonsten üblichen Elementen.
Wichtig ist nur, dass die Biogasanlage mit in der zentral angelegten Energieanlage, d. h. in dieser in 1 dargestellten Anordnung liegt. Die Anbauflächen müssen dabei nicht minimiert sein. So kann es bspw vorteilhaft sein, wenn die Anbauflächen soweit erstreckt sind, dass sie nicht in Monokultur mit der besagten Biomassen-Pflanze betrieben werden müssen. Stattdessen können anderen Pflanzen in Mischkultur beigemischt sein, damit die Tierwelt diese Flächen auch nutzen kann. Dies spielt zumindest dann eine Rolle wenn die Lokalität für eine solche Energieanlage einer ökologischen Berücksichtigung oder Einbeziehung bedarf.
Die Transportbänder können dabei so angelegt sein, dass sie ihren technischen Zweck erfüllen, aber die Tiere nicht unnötig stören. Zwischen den einzelnen Transportbändern fahren dann die Erntemaschinen, die die Biomassen-Pflanzen in der beschriebenen Weise ernten, und die Ernte vorkonditioniert zum jeweiligen Transportband bringen.
Beim Anbau ist vorteilhaft zu disponieren, dass die besagte, erfindungsgemäß verwendete Pflanzensorte innerhalb von ca 10 bis 12 Wochen aus dem bei der Ernte stehengebliebenem Wurzelballen wieder nachgewachsen und wieder erntefähig ist.
Beeinflusst werden die kontinuierlichen Erntevorgänge nur durch die Jahreszeiten und das dadurch bedingte eventuell kurzzeitig verlangsamte oder ruhende Wachstum, sowie durch die mit den Jahreszeiten einhergehenden unterschiedlichen Feuchtewerten. Aber durch die ggfs stetige Kombination von Trockenmassenfeuerung und Biogasfeuerung lässt sich dies kompensieren.
2 zeigt nur schematisch die zentrale Energieanlage 1, die ein Reihe von verschiedenen Komponenten integral enthält. Es ist mindestens ein Verbrennungsofen 3 mit Dampferzeugung und/oder Heizkraftwerk vorgesehen. Bei der Anordnung einer Dampferzeugung wird aus dem erzeugten Dampf mindestens eine Dampfturbine 4 angetrieben mit Generator bzw Generatoren zur elektrischen Energieerzeugung. Die erzeugte Wärme kann zumindest teilweise auch zum Betrieb eines zentralen Heizkraftwerkes genutzt werden. Der Verbrennungsofen 3 ist hybridisch, d. h. er kann sowohl über Trockenbrennstoff als auch über Biogas betrieben werden.
Ferner ist in diesem Beispiel auch mindestens eine Biogas-Brennstoffzelle 6 integriert, die auch dann elektrische Energie erzeugen kann, wenn der Verbrennungsofen 3 zeitweise ausfällt.
Ferner enthält die erfindungsgemäße und erfindungsgemäß platzierte Energieanlage eine Biogaserzeugungsanlage 7 mit den üblichen Elementen wie Fermenter etc. Ebenso sind Lagersilos 5 für die Zwischenlagerung von Trockenbrennstoff und Tanks für die Lagerung von Biogas vorgesehen.
Insgesamt wird die erfindungsgemäße Anlage durch diese Mischnutzung und den Mischbetrieb nahezu völlig autark.
Dies kann übrigens für Fälle regionaler oder nationaler Notstandslagen von erheblichem Vorteil sein.
2 zeigt schematisch diese wichtigsten Einzelkomponenten, die diese erfindungsgemäße Energieanlage enthält.
Außen um die zentrale Energieanlage sind, wie in 1 dargestellt, die Anbauflächen. Dabei sind die von dort kommenden Transportbänder gezeigt, die auf dem Areal der zentralen Energieanlage enden.
Kernstück der Energieanlage stellt der Verbrennungsofen mit Steuerung, Kamin und allen für die Verbrennung auch ansonsten üblichen Komponeten dar. Aus der erzeugten Wärme wird Dampf erzeugt, um eine stromerzeugende Turbine zu betreiben. Ferner kann auch ein Heizblock eingesetzt sein, der die Wärme direkt zur Nutzung für Fernwärme einspeist. In der Energieanlage ist in diesem Ausführungsbeispiel auch eine oder mehrere Biogas-Brennstoffzelleneinrichtungen vorgesehen, die aus dem erzeugten Biogas direkt elektrische Energie erzeugt bzw erzeugen. Um die elektrische Energie von der Anlage wegzuleiten ist auch eine Umspannungeinrichtung sowie eine Stromverteilereinrichtung vorgesehen. Wichtig ist aber auch, dass die Energieanlage eine komplette Anlage zur Biogaserzeugung enthält, mit Fermentern etc. So kann die Biomassenernte komplett auf dem gegebenen Areal der Energieanlage verwertet werden.
Um sowohl Biogas als auch konditionierter Biomassenbrennstoff zwischenlagern zu können, sind entsprechend Silos und Gastanks in der Energieanlage integral enthalten.
Insgesamt wird die Energieanlage als Biomassenkraftwerk in dieser Form völlig autark.

1: Energieanlage
2: Transportband
3: Verbrennungsofen
4: Dampfturbine
5: Lagersilos
6: Biogasbrennstoffzelle
7: Biogaserzeugung

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Biomasse-Energieanlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieanlage ein Biomassenkraftwerk, sowie eine im näheren Umfeld angeordnete Anbau/Aufwuchsfläche enthält, auf welcher in zeitversetztem parzelliertem Anbau Biomassepflanzen angebaut werden, derart, dass Biomasse parzellenweise zeitversetzt geernet und direkt zur benachbarten Biomasse-Energieanlage transportiert und verwertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Trockenphase des Jahres oder als Trockenerntung geerntete Biomasse direkt gehechselt und/oder gemahlen und/oder kompaktiert und/oder pelletiert und/oder verkokt wird, und hernach einem Verbrennungsofen des Biomassenkraftwerkes zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Nassphase des Jahres oder als Nasserntung geerntete Biomasse direkt einer Biogaserzeugungsanlage zur Fermetierung oder Vergärung zugeführt, und hernach dem Verbrennungsofen des Biomassenkraftwerkes oder einer Gas-Brennstoffzelle zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Vergärung der Erntegutes, das Gärsubstrat durch Abwärmenutzung getrocknet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem getrockneten Gärrest Düngegranulat hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem hohen Massenanfall die Rohstoff-Vortrockung durch Wärme aus Gärverfahren oder ggfs mit trockenen Rohstoff durch Pyrolyse-/Verbrennungsverfahren erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsofen des Biomassenkraftwerkes als hybridischer Verbrennungsofen betrieben wird, derart, dass sowohl die direkte Verfeuerung der Biomasse als auch die Verfeuerung von Biomassemahlgut und Biogas erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Biomassenkraftwerk zumindest teilweise als Heizkraftwerk betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Biomassenkraftwerk zumindest teilweise als Stromkraftwerk betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Biomassenanbaufläche und die Energieanlage in direkter Nähe platziert sind, derart, dass die vorkonditionierte Biomasse mit einer Fördereinrichtung zur Energieanlage transportiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbaufläche oder Teile davon zirkular angelegt ist bzw sind, und die zeitversetzen Ernteparzellen Kreisscheibensegmente sind.
Energieanlage zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Energieanlage (1) sowie die Biomassenanbaufläche direkt benachbart angelegt sind, und dass die Energieanlage eine Biomassenaufbereitungsanlage zur Mahlung und/oder Verkokung und/oder Kompaktierung und/oder Pelletierung und/oder eine Biogasanlage enthält.
Energeieanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsofen (3) ein hybridischer Brenner ist in dem sowohl direkte Biomasse als auch Biogas verbrennbar ist.
Energieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbau/Aufwuchsflächen der Biomasse geometrisch gleichförmig um ein im Zentrum angeordnetes Biomassen-Kraftwerk angeordnte sind, und dass von radial entferntesten Punkten bis zumindest nahe zum zentralen Kraftwerk mindestens 2 Transportbänder (2) angeordnet sind, über welche die geerntete Biomasse zum Kraftwerk transportierbar ist.
Energieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbau/Aufwuchsfläche der Biomasse rund angelegt ist, und in dem Zentrum das Biomassekraftwerk angeordnet ist.
Energieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbau/Aufwuchsfläche in Kreissektoren als einzelne Parzellen aufgeteilt ist, derart, dass diese für einen ganzjährigen Anbau in 12 Parzellen geteilt ist.
Energieanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportbänder (2) so angelegt sind, dass jeweils mindestens 2 Parzellen damit bedient werden können.
Verwendung von Biomasse zum Betrieb des Biomassenkraftwerkes und zum Anbau auf den Flächen gemäß der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Biomasse eine Pflanze verwendet wird, die bei der Biomassenernte oberhalb des Wurzelballens geerntet wird, und aus dem im Erdreich verbleibenden Wurzelballen sofort wieder nachwächst.
Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennezichnet, dass als Biomasse die neue Pflanzensorte Igniscum CVPO 2007/0149 verwendet wird.