Energiepotenzial contra Recht

Rechtliche Situation

Die Getreide- und Halmgutverbrennung liegt in Deutschland, Österreich etc. z. Z. noch in einer gesetzlichen Grauzone, da nach 1. BImSchV §3 Getreide kein Regelbrennstoff ist.

In einigen anderen Ländern liegen aber seit Jahren mit einigen Einschränkungen gute Erfahrungen vor.

Einer der Hauptgründe liegt darin, dass es hier keine hausgemachten und unsinnigen Gesetze über die Frage der Einstufung von Getreide als Regelbrennstoff gibt wie z. B. in Deutschland.

Es gibt eigentlich keine nachvollziehbaren Gründe dafür, dass nur Stroh ein Regelbrennstoff ist und nicht auch Getreide, außer dass Getreide ein Nahrungsmittel ist.

Die z. T. problematischen Verbrennungseigenschaften sind technisch lösbar durch eine Anpassung der Brennertechnik.

Es ist zu hoffen, dass die gesetzliche Festlegung früher oder später geändert wird.

In den meisten Bundesländern mit großen landwirtschaftlichen Nutzflächen befasst man sich neuerdings ernsthaft verstärkt mit dem Thema oder hat zumindest ein offenes Ohr.

Zur Energiegewinnung geeignete Getreidesorten und Formen

- Getreidepellets

eignen sich Platz sparend besonders für Kleinanlagen (wie auch Strohpellets).

Von zukünftigen Interesse ist, dass hier besonders auch bisher nicht verwertbare Siebreste, Bruchkörner, Spelzen, Strohreste, Ölkuchen etc. gemischt und zu Pellets gepresst werden könnten.

Voraussetzungen zur optimalen Verbrennung und Anwendung

Anlagentechnische Voraussetzungen

Sie verfügen über eine halb- oder vollautomatische Beschickung und zusätzlich über eine ganze Reihe technischer Besonderheiten bzgl. der besonderen Verbrennungseigenschaften von Getreide.

Die meisten Kesselhersteller haben z. Z. ihre Pellets- oder Hackschnitzelkessel zum Verbrennen von Halmgütern (Getreide, Getreidepellets, Strohpellets etc.) noch nicht angepasst und freigegeben. Demzufolge gibt es am Markt auch nur wenige geeignete Brenner- und Kesselsysteme.

Anwendung bzgl. örtlicher Voraussetzungen

Getreideheizungen, besonders auch in Kombination mit anderen alternativen Brennstoffen, bieten vorwiegend für landwirtschaftliche Betriebe bei niedrigen Getreidepreisen eine gute Perspektive. 

Zukünftig könnte aber ein wesentlich breiterer Bereich erschlossen werden.

Ertrag

ca. 6 t Getreidekörner  und 4 t Getreidestroh (Trockenmasse) pro ha und Jahr. Das ersetzt ca. 4000 l Heizöl.

Vorteile der Getreideverbrennung

Nachwachsender Rohstoff

Nachhaltige Verfügbarkeit für energetische Zwecke, geschlossener CO2-Kreislauf.

Preiswerter Brennstoff

Bei einen Getreidepreis (Weizen) von < 10 €/100 kg (10 €/dz) liegen die Energiekosten deutlich unter den Kosten mit Öl und Gas (s. Tabelle für Pflanzenbrennstoffe > Brennstoffdaten).

Energiepreis auf den Heizwert bezogen: 0,025 €/kWh.

Im Vergleich schwankte der Ölpreis seit 2002 zwischen 0,032 und 0,061 €/kWh.

Bei höheren Getreidepreisen sinkt natürlich die Wirtschaftlichkeit der Getreideverbrennung. Eine Wirtschaftlichkeitsanalyse ist zu empfehlen.

Gute mechanische/ physikalische Eigenschaften

- Hohe Dichte, gute Rieselfähigkeit, Logistik für Ernte

- Lagerung und Fördertechnik in der Landwirtschaft vorhanden

- einfache Zuführung über Förderschnecken in den Brennraum

- Vergleichbarer Heizwert mit Holzbrennstoffen

  (2,5 kg Getreide = 1 l Öl)

Deponierung zukünftig nicht mehr möglich

Laut TA Siedlungsabfall ist die Deponierung ab 2005 nicht mehr erlaubt. Die Verbrennung von fusariumbelastetem Getreide vernichtet Krankheitserreger zuverlässig.

Energiegetreideanbau auf Stilllegungsflächen erlaubt

Lt. EU-Verordnung Nr. 587/2001 vom 26.3.01 darf Getreide auf eigenen Stilllegungsflächen für die energetische Verwertung angebaut werden und auf eigenen landwirtschaftlichen Betrieben verbrannt werden.

Zusätzliche Beihilfe für Energiepflanzen auf Nichtstilllegungsflächen

Lt. Erlass der Verordnung-EG Nr. 1782/03 wird eine jährliche Beihilfe von 45 €/ha für den Anbau von Energiepflanzen (z. B. für Biogasanlagen) zusätzlich zu den sonstigen Flächenprämien gezahlt.

Für diese Energiepflanzenprämie können alle landwirtschaftlichen Flächen genutzt werden, die nicht konjunkturell stillgelegt werden.

Nachteile der Getreideverbrennung

Problematische Inhaltsstoffe

- Asche

Der hohe Mineral- und Aschegehalt erschwert einen sauberen Abbrand mit möglichst geringen Emissionen.

Der Erweichungspunkt liegt bei ca. 700°C (Holz bei 1200°C), was bei Verbrennungstemperaturen von ca. 1000°C zu Verschlackungen führt. Dem kann durch verschiedene Maßnahmen (s. Technik) entgegengewirkt werden.

- Staubemission

Die hauptsächlich durch die Asche verursachte Staubemission überschreitet die zulässigen Grenzwerte bei den meisten Getreidesorten nach der 1.BImSchV (150 mg/m³ Rauchgas).

Eine Ausnahme bildet Gerste mit 130 mg/m³.

Durch geeignete technische Maßnahmen wird der geforderte Wert bei einigen wenigen Herstellern jedoch eingehalten.

- Stickstoff

Die durch den hohen Proteingehalt verursachten Stickstoffemissionen liegen deutlich über den Grenzwerten der 4. BImSchV/ TA Luft (250 mg/m³), die für Anlagen > 100 kW greift.

Bei Anlagen bis 100 kW Feuerungswärmeleistung existiert allerdings nach der 1.BISchV für Kleinfeuerungsanlagen kein Grenzwert für NOx.

Auch durch gezielte Kulturmaßnahmen lässt sich der Stickstoffgehalt nur wenig beeinflussen. Von der Brennstoffseite besteht keine Möglichkeit, die Entstehung von NOx bei der Verbrennung zu vermeiden.

- Chlor

Der durch Düngung überwiegend im Halm angelagerte Chlor kann trotzdem bei der Verbrennung der Körner zu einer Aufkonzentrierung (Bildung von Salzsäure) und damit zu Kesselkorrosionen an den kälteren Teilen der Wärmetauscher führen.

Weiterhin besteht die Gefahr von Chloremissionen, zu den schädlichsten gehöre Dioxine und Furane.

Geruchsbelästigungen

Können besonders im Teillastbetrieb und beim An- und Abfahren der Anlage auftreten.

Abhilfe durch ausreichend große Pufferspeicher und Vermeidung von Gluterhaltungsbetrieb.

Förderung

Eine finanzielle Förderung nach dem Marktanreizprogramm des Bundes ist z. Z. unwahrscheinlich.

Ethische Bedenken

Es lassen sich zahlreiche moralische und andere Argumente für und gegen die Verbrennung von Getreide anführen.

Öl und Strom sind viel zu kostbare Energien, um sie nur zu verheizen! Und der Hunger in der Welt wird mit oder ohne Getreideverbrennung auch nicht weniger. Hier sind ganz andere Interessen im Spiel.

Außerdem werden auch andere nachwachsende Rohstoffe, die ursprünglich für die Nahrungs- und Futtermittelproduktion erzeugt wurden, für stoffliche oder energetische Zwecke eingesetzt (Biodiesel aus Pflanzenöl, biologisch abbaubare Materialien aus Kartoffel-, Mais- oder Getreidestärke)

Es fallen auch größere Mengen von nicht mehr für Nahrungszwecke verwertbares Getreide an, welches entsorgt werden muss. Am gründlichsten durch Verbrennen.

Auch Mühlenabfallprodukte etc. sind zur Energiegewinnung interessant.

Solange der Landwirt mit dem Getreideanbau für Nahrungszwecke einen akzeptablen Gewinn erzielen kann, wird er es auch nicht zur Energiegewinnung verbrennen. Auch dann nicht, wenn der Heizwert höher bewertet wird, wie der Nahrungswert.

 !  Jede Pflanze verbessert unsere Umwelt!!!

Rechtliche Situation

Nach der 1.BImSchV ist Getreide kein Regelbrennstoff wie Stroh und ähnliche pflanzliche Stoffe. Die Auslegung, ob Getreide ein strohähnlicher Brennstoff ist oder nicht, ist Sache der Länder.

Situation in den Ländern

Die Länder Niedersachsen, Nordrhein-Westfalen, Sachsen, Schleswig-Holstein, Baden-Württemberg, Hessen und das Bundesumweltministerium lehnen den Einsatz von Getreide in Kleinfeuerungsanlagen z. Z. ab. (Wie lange noch???)

In Bayern besteht noch keine eindeutige Regelung. Auf Antrag kann das zuständige Landratsamt Ausnahmegenehmigungen erteilen.

In Thüringen ist das Getreide als strohähnlicher Brennstoff eingestuft und die Verbrennung damit erlaubt (auch infolge des hohen Anfalls von fusariumbelastetem Getreide).

Fusarium: Pilzkrankheit bei Getreide, die sowohl die Ähre als auch den Halm befallen kann.

Wer also Getreide verbrennen möchte, sollte sich auf jeden Fall rechtzeitig mit der zuständigen Genehmigungsbehörde in Verbindung setzen, um die rechtliche Situation vor Ort zu klären und ggf. eine Ausnahmegenehmigung einholen.

Kleinfeuerungsanlagen >15 bis 100 kW

Hier greift die 1. BImSchV. Für den Fall, dass Getreide als strohähnlicher Brennstoff anerkannt und eine Ausnahmegenehmigung erteilt wird, endet für diesen Brennstoff der Kleinfeuerungsbereich bei 100 kW Feuerungswärmeleistung (bei fossilen Brennstoffen (Öl, Gas) liegt die Grenze bei 1000 kW).

In diesem kleinen Bereich wird von den Herstellern in d. R. nur die Nennwärmeleistung angegeben. Unter Berücksichtigung des Kesselwirkungsgrades kann die Feuerungswärmeleistung berechnet werden.

Anlagen >100 kW Feuerungswärmeleistung

Hier greift die 4. BImSchV mit den Emissionsgrenzwerten der TA Luft, was nicht nur mit einem erhöhten Aufwand für Genehmigungsverfahren und Rauchgasreinigung verbunden ist, sondern auch deutlich höhere Investitions- und Betriebskosten verursacht.

Kleinfeuerungsanlagen < 15 kW

Nach der 1. BImSchV dürfen nur Holzbrennstoffe eingesetzt werden.

D. h., dass in Pelletöfen unter 15 kW zur Wohnraumaufstellung Getreide nicht verbrannt werden darf.

Genehmigungsrecht (Stand 2009)

Regelbrennstoffe

In der 1. BImSchV werden die Brennstoffe aufgeführt, die in Kleinfeuerungsanlagen genutzt werden dürfen.

Neben verschiedenen Holzbrennstoffen werden u. a. auch "Stroh und ähnliche pflanzliche Stoffe" als Regelbrennstoffe ausgewiesen.

Als strohähnliche Energiepflanzen gelten z. B. Elefantengras (Miscanthus), Schilf, Heu und Maisspindeln.

1. Einsatz von halmgutartigen Brennstoffen in genehmigungsfreien Feuerungsanlagen (15 bis 100 kW)

So ist der Einsatz von halmgutartigen Brennstoffen wie z.B. Miscanthus, Strohhäcksel und Strohpellets in genehmigungsfreien Feuerungsanlagen von 15 bis 100 kW (Kleinfeuerungsanlagen) gemäß der 1. BImSchV, unter Berücksichtigung der 4. BImSchV, gestattet.

Getreidekörner sind in den Erläuterungen zur 1. BImSchV hingegen nicht explizit aufgeführt und demnach nicht als Regelbrennstoff zugelassen.

Mehrere Bundesländer regeln inzwischen die Erteilung von Ausnahmegenehmigungen für das Heizen mit Getreide in Erlassen mit zum Teil verschärften Emissionsgrenzen und Anforderungen an die Herkunft und Beschaffenheit des Getreides als Brennstoff.

2. Einsatz von halmgutartigen Brennstoffen in genehmigungspflichtigen Feuerungsanlagen (> 100 kW)

In Feuerungsanlagen mit Nennleistungen > 100 kW kann sowohl Getreide als auch Halmgut als Brennstoff eingesetzt werden.

Für diese genehmigungspflichtigen Feuerungsanlagen ist gemäß der 4. BImSchV allerdings ein aufwendiges Zulassungsverfahren nach § 19 BImSchG erforderlich (bei Holz erst ab 1 MW Feuerungswärmeleistung).

Dabei muss die Einhaltung der Emissionsgrenzwerte der TA-Luft – wie sie für Holzfeuerungen mit einer Feuerungswärmeleistung ab 1 MW gelten – nachgewiesen werden.

Novellierung der 1.BImSchV

Die wichtigsten Änderungen

- Verschärfung der derzeit gültigen Emissionswerte

- Wegfall der Leistungsgrenze für nicht messpflichtige Anlagen

  (<15 kW)

- Wiederkehrende Messungen auch für Scheitholzanlagen

- Erleichterung bei der Festlegung der Messturnusse

- Verzicht auf Staubmessungen bei Pelletkesseln

Ob Getreide als Regelbrennstoff mit besonderen Anforderungen an die Emissionswerte in die neue 1. BImSchV mit aufgenommen wird ist noch unklar.

Das zuständige Umweltbundesamt will auch Getreide als Regelbrennstoff mit aufnehmen.

Auch Mischpellets sollen nur dann als Brennstoff zugelassen werden, wenn die Mischpartner auch als Regelbrennstoff zugelassen sind.

In den ersten 4 Jahren nach Inkrafttreten der Novelle sollen aber nur Landwirte, Händler und Mühlen damit heizen dürfen.

Erst danach wäre der der neue Brennstoff auch für Privatleute zulässig.

Getreidefeuerungsanlagen, die durch technische Verbesserungen in der Lage sind, den jetzigen Staubwert von 150 mg/m³ Abgas einzuhalten, werden durch eine Verschärfung der Grenzwerte wahrscheinlich bei den Emissionsmessungen durchfallen.

Eine Verminderung der Staubemission könnte dann nur noch mit z. B. sekundären Entstaubungseinrichtungen etc. möglich sein, die die Investitionen je nach Anlagengröße mehr oder weniger erhöhen.

(Diskussionsstand Sommer 2004)

Einsatzbereiche

Probleme

Ganzballenfeuerungen für Stroh werden wegen der wesentlich höheren Investkosten erst bei Anlagen mit weit über 100 kW angewendet.

Bei der Verbrennung von Stroh und Pellets aus Getreidestroh sind ähnliche Probleme zu beachten wie bei Getreide.

Allerdings ist Stroh in den meisten Bundesländern als Regelbrennstoff eingestuft und somit keine Sondergenehmigungen erforderlich.

Technische Besonderheiten bei der Verbrennung von Getreide und Strohpellets (Quelle: FNR)

Z. Z. besteht noch ein großes Entwicklungspotential bei der Optimierung der Verbrennung von Getreide, Stroh und Halmgut.

Es wird an Maßnahmen gearbeitet, um Holzfeuerungsanlagen (für Pellets und Hackschnitzel) an dem Brennstoff Getreide und Halmgut anzupassen.

Wir planen und realisieren Kleinfeuerungsanlagen (<100 kW) für Getreide und andere pflanzliche Brennstoffe und beraten Sie.

Wir zeigen Ihnen die Lösungen aber auch die derzeitigen Probleme!

Verschlackungen

Eingrenzung der Staubemissionen

Dazu gehören Maßnahmen zur Vermeidung von Verschlackungen wie z. B. Ascheschieber, wassergekühlte Verbrennungsroste oder Brennmulden.

Eine weitere Möglichkeit besteht in der  Zumischung von 1 bis 2% Branntkalk, der im Vorratsbunker dem Getreide zugemischt wird. Durch das so veränderte Verhältnis von Calcium zu Kalium lässt sich eine Ascheerweichung verhindern.

Die Ascheerweichungstemperatur ist u. a. vom Ca/K-Verhältnis im Brennstoff abhängig.

Um die Staubemissionen einzugrenzen, reichen nach bisherigen Erfahrungen zur Staubabscheidung Zyklone in d. R. nicht aus (für Anlagen >100 kW).

Es müssen z. B. Gewebefilter mit wesentlich höheren Wartungs- und Investitionsaufwand verwendet werden.

Gewebefilter werden für keine Leistungsbereiche kaum angeboten. Die Kosten wären für kleine Anlagen auch unverhältnismäßig hoch.

Für Kleinfeuerungsanlagen gibt es mittlerweile bezahlbare Filtertechnik, z. B. Filterpatronen mit Stützgewebe (Fa. Winkel/KÖB), die den Staubgehalt im Rohgas von 200-600 mg/m³ auf weniger als 10 mg/m³ vermindern.

NOx-Emissionen

Stickoxydbildung kann auf verschiedenen Reaktionswegen erfolgen:

- NOx-Bildung aus Stickstoff im Brennstoff

- Thermische NOx-Bildung

- Prompte NOx-Bildung

Für Biomassekleinfeuerungsanlagen (<100 kW) ist bzgl. der der erreichbaren Temperaturen im Feuerraum (ca. 900-1200°C) fast ausschließlich der Stickstoffgehalt im Brennstoff für die NOx-Bildung verantwortlich.

Es gibt somit prinzipiell einen unmittelbaren Zusammenhang zwischen den Brennstickstoffgehalten, den NOx-Konzentrationen im Abgas und dem eingesetzten herstellerspezifischen Feuerungssystem.

Die höchsten Werte treten bei Körnern und Mühlennebenprodukten auf mittlere  bei Halmgutpellets und Brennstoffmischungen und die niedrigsten bei holzartigen Brennstoffen.

Zwischen den Getreide- und Halmgutfeuerungsanlagen einzelner Hersteller gibt es bzgl. der NOx-Werte im Abgas beträchtliche Abweichungen.

Bei den Getreidearten sind die Unterschiede vom Rohproteingehalt abhängig.

Winterroggen, Wintergerste und Triticale weisen niedrigere Werte auf wie z. B. Weizen und Hafer.

Für Anlagen mit einer thermischen Leistung >100 kW < 1000 kW, für die die 4. BImSchV und damit die TA-Luft einen Grenzwert von 0,5  g/m³ NOx bzgl. eines Restsauerstoffgehaltes im Abgas von 11% festlegt, können die Grenzwerte für Getreide ohne zusätzlichen Maßnahmen nicht eingehalten werden.

Zur Reduktion der NOx-Emissionen müssen technische Maßnahmen ergriffen werden, für die z. Z. noch keine marktreifen und wirtschaftlichen Lösungen vorliegen.

Praktikabel wäre mit mehr oder weniger Wirkung seitens der Brennstoffe evtl. eine Mischung mit holzartigen Brennstoffen, keine Düngung mit Stickstoff etc.

Lösungsansätze und Tests in FNR-Projekten:

- Maßnahmen im Feuerungsbereich (Luftstufung, Abgasrückführung)

- Zugabe eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels

- Porenbrenner (FLOX Brenner mit flammenloser

  Verbrennungsreaktion)

Problematisch bei den bisherigen Möglichkeiten ist immer noch der wirtschaftliche Einsatz in Kleinfeuerungsanlagen.

Quelle: TTL, Dr. habil. Vetter

Reinigungsintervalle

 Chlorkorrosion

Die Reinigungsintervalle sind wesentlich kürzer gegenüber Holzbrennstoffen.

Der Brennraum ist bei einfachen Kesseln ohne beweglichen Rost einmal täglich zu kontrollieren und anfallende Schlacke aus dem Brennraum zu entfernen. Eine automatische Entaschung ist somit nicht möglich.

Bei Kesseln mit Schub-/ Treppenrost etc. besteht dieses Problem nicht (bessere, aber auch teuere Lösung, bei automatischen Anlagen unbedingt erforderlich).

Zur Vermeidung von Chlorkorossionen wird in großen Anlagen zur Bindung der Schadstoffe z. B. Kalkhydrat in den Brennraum eingedüst, das anschließend durch Gewebefilter aus dem Rauchgas wieder abgeschieden wird.

Denkbar ist das auch für kleine Anlage.

In der Praxis gibt es sehr unterschiedliche Erfahrungen. Bei einigen Anlagen treten schon nach kurzer Zeit sehr starke Korrosionen auf, während andere Anlagen relativ lange Laufzeiten ohne Korrosionserscheinungen aufweisen.

Brennstoffmischung

Beschickung

Gut bewährt hat sich nach unseren Erfahrungen in der Praxis eine Mischung von Getreide mit Holzpellets oder Hackschnitzel oder auch Mischpellets mit einen Anteil an Regelbrennstoffen.

Sinnvoll ist auf jeden Fall, die Heizung für mehrere Brennstoffe auszulegen (Vielstoffheizung) oder zu kombinieren, z. B. Pellets, Getreidekörner etc. und Holz.

Die Beschickung vom Lager zum Vorratsbehälter am Kessel kann vollautomatisch über Förderschnecken, Gebläse etc. erfolgen.

Bei kleinen Anlagen ist u. U. auch eine Beschickung des Vorratsbehälters von Hand akzeptabel.

Die Beschickung des Brenners (aus dem Brennstoffmagazin) erfolgt grundsätzlich automatisch über Schnecken (z. B. Stokerschnecke).

Kesselleistung

Zusammenfassung

Bei der der Getreideverbrennung ist gegenüber Holz mit einer kleineren Wärmeleistung der Kessel zu rechnen.

Die Kesselleistung ist demzufolge entsprechend größer zu dimensionieren.

Zwischen den einzelnen Herstellern von Getreide- und Halmgutfeuerungen gibt es bzgl. Einhaltung der Emissions-Werte im Abgas und Feuerungstechnik z. T. erhebliche Unterschiede.

Teilweise können die Werte nur durch Zumischung mit holzartigen Brennstoffen verbessert werden.

Emissionsfaktoren von verschiedenen Feuerungsanlagen

Die Messwerte des LfU (Landesamt für Umwelt) wurden aus Versuchen bei Heizkesseln zwischen 4 und 25 kW ermittelt.

*) Die hohen CO2-Emissionen der Holzfeuerungsanlagen ergaben sich aus Praxisuntersuchungen im Bereich von Haushalten und Kleinverbrauchern (auch Kamin- und Kachelöfen).

Bei modernen Anlagen, guter Wartung und ordnungsgemäßen Betrieb sind die Werte deutlich kleiner.

(Quelle: C.A.R.M.E.N., LfU)

Für wesentlich mehr Informationen stehen wir Ihnen mit einer persönlichen Fachberatung jederzeit gerne zur Verfügung.

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