C. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
     Nutzung des Voll – Brennwert – Wärmerückgewinnes 
der Rauchgas- &
     Abluft- Abwärme  zum Hackgut (HG) – Trocknen im KD – Silo -Trockner für
     Biomasse.

I.  Nutzung der Rauchgasabwärme in Biomasse – Heiz- und Heizkraftwerke

1. Grundlage:  1 Srm HG – Rauchgasabwärme zur Einsparung  –   ÖNORM M 7132

Z.B. Hackgut – Qualität  Fichte von 1 Srm mit Wassergehalt w = 50  % wird auf w = 25 % getrocknet. Das getrocknete HG mit w = 25 % wird anstelle HG mit w = 50 % zur Energiegewinnung eingesetzt, das durch die Verdampfung von 88 kg/Srm Wasser mit der Rauchgasabwärme eine Brennstoff-Einsparung  bzw. Gewinn von 19,7 % ergibt.

Ein zusätzlicher Energiegewinn von 154 KWh/Srm bzw. 18,7  % ist die weitere Nutzung des Brennwertes  der Rauchgasabwärme zur kontinuierlichen Trocknung von 1,5 bis 1 Srm HG von w = 50 % auf w= 25 % .

2. Energiegewinn des Brennwertes – Fichte w = 50 % zum Trocknen

Energie

W-Gehalt

KWh/kg

kg / Srm

KWh/Srm

eta

KWh/Srm

%

Brennwert (Ho)

w = 0 %

5,5

150

825

100 %

825

100

Heizwert ( Hu )

w = 50 %

2,3

265

611

80 %

488

59,1

Energiegewinn  

3,2

115

214

 

337

40,9

  3. Energiegewinn des Brennwertes – Fichte w = 25 % zum Trocknen     

Energie

W-Gehalt

KWh/kg

kg / Srm

KWh/Srm

eta

KWh/Srm

%

Brennwert (Ho)

w = 0 %

5,5

150

825

100

825

100

Heizwert ( Hu )

w = 25 %

3,8

177

671

85

570

69

Energiegewinn  

1,7

27

154

 

255

30,9

 


          
                                  4.  Verdampfungsleistung = Brennwertnutzung der
        Rauchgasabwärme 
von 1 Srm HG

 HG – Trocknung von  w = 50 % auf w = 25 %:   88 kg/Srm – Wasserverdampfung
 Spezifischer Energieaufwand bei 60 °C Trocknungslufttemperatur: 0,913 KWh/kg
 Erforderlicher Energieaufwand für 1 Srm HG: ( 88 x 0,913 ) =  80 KW / Srm 
  
 
Energiegewinn mit Brennwertnutzung:                                       570 + 80 = 650 KWh/Srm  ( 78,8 % )
Nutzenergie ohne Brennwertnutzung:                                                         488 KWh/Srm  ( 59,1 % )
Anteiliger Vollbrennwert – Gewinn der Feuerungsanlage:                     162 KWh/Srm   ( 19,7 % )

5. Erzielbare HG – Trocknungsmenge mit der Voll – Brennwert – Nutzung

      Fichte HG – w = 50 %   ( 825 – 488 ) = 337 KWh/Srm : 80 KW/Srm  =   4,2 Srm / h
      Fichte HG – w = 25 %   ( 825 – 570 ) = 255 KWh/Srm : 80 KW/Srm  =   3,1 Srm / h

II. Verfügbarkeit der Brennwertnutzung aus der Rauchgasabwärme  
       als Energiegewinn zum   Trocknen von HG im KD – Trockner

 Allgemeines:
Der Brennwert aus der Rauchgasmenge berechnet sich als Abwärmeverlust gemäß der Verbrennungsrechnung des Holzes bei unterschiedlichem  Lambda – Luft- Sauerstoff-Überschusszahl je nach gegebenen Heizwert ( abhängig vom Wassergehalt im Holz ) und der Rauchgastemperatur abzgl. der Verbrennung – Lufttemperatur.

Die Einhaltung der behördlichen Emissionsgrenzwerte für CO und NOx im Rauchgas erfordert bei einer optimalen Verbrennung die Luft – Sauerstoff – Überschusszahl von 
f  = 1,6 bis f = 2,0
Demnach errechnet sich der Rauchgas- bzw. Abgasverlust nach der Höhe der Rauchgasmenge  bei unterschiedlichen Rauchgastemperaturen.

 Bei einer Rauchgastemperatur zwischen 165 °C und 185 °C und bei einer Lambda – Luft- Sauerstoff –Überschusszahl zwischen f = 1,6 bis f = 2,0 ergeben sich bei der
Verbrennung von Holz bei w = 50 %:
  > Lambda f = 1,6 ein mittlerer Abgasverlust bei 25,19 % von 154 KW pro Srm HG
  > Lambda f = 2,0 ein mittlerer Abgasverlust bei 30,56 % von 186 KW pro Srm HG

Holz bei w = 25 %
   >
Lambda f = 1,6 ein mittlerer Abgasverlust bei 15,24 % von 101 KW pro Srm HG
   > Lambda f = 2,0 ein mittlerer Abgasverlust bei 18,50 % von 124 KW pro Srm HG

      Die Verbrennung von Holz mit w = 25 %, das mit der Energie des Brennwertes von
     80 KW/Srm getrocknet wurde, erhöht die Wärmeleistung der Nutzenergie um 80 KW.

 Das Resümee 

Bei Nutzung des Brennwertes des Abgasverlustes im KD – Trockner können mit
          1 Srm HG Rauchgasabwärme etwa 3 Srm HG von  w = 50 % auf w = 25 %
 getrocknet werden
.

           
 III.  Die Bewertung der Brennstoffkosten – Einsparung je nach Holzpreis
           Diagramm: 1 Srm HG Rauchgas – Brennwert – Nutzung zur HG -Trocknung

 Der Wert der Brennstoffkosten – Einsparung durch die Nutzung des Voll – Brennwertes im KD – Trockner ergibt aus der Berechnung der Nutzenergie und gegebenen Abgasverlust.
Für 1 Srm atro Holz – Fichte bei einem Ho = 5,5 KWh/kg und 150 kg / Srm  atro ( absolut trocken ) berechnet sich der Brennwert mit 825 KWh/Srm. ( 100 % Energieinhalt für Holz ). 

  • Bei einem Tonnenpreis für HG in Bezug auf atro ( absolut trocknen ) Holz – Fichte bei 150 kg / Srm  ergeben  sich für € 85,– / to ein Schüttgewichtpreis von € 12,75 / Srm bzw. für € 100,– /to ein Schüttgewichtpreis von € 15,– / Srm.
  • HG mit  w = 50 % hat einen Heizwert ( Hu ) von 611 KWh/Srm ( 74 % ) und  214 KWh/ Srm ( 26 % ) Energieverlust zur Verdampfung des Wassergehaltes. 
  • Bei der Verbrennung von HG mit w = 50 % bei einem durchschnittlichen Abgasverlust von 20 % – siehe Vergleich mittlerer Abgasverlust bei Lambda f = 1,6  bis f = 2  – ergibt sich in Bezug auf den Brennwert von 825 KWh/Srm (Atro – Fichte ) ein Energieverlust für die Wasserverdampfung von 337 KWh/Srm. 
  • Bei einem Energie – Holzpreis in Bezug auf 150 kg/Srm (atro) für HG mit einem Preis 
                            >  von € 85,– /to (atro) bzw. 12,75 €/Srm     oder   
                            >  von € 100,– /to (atro) bzw. 15,–€/Srm
    ergeben sich laut Balkendiagramm Energie – Einsparpotentiale
     von 8,7 bis 10,3 €/Srm HG in Bezug auf den Brennwert (Ho) durch die Nutzung im KD – Trockner.
     
  • Demnach ist in Bezug auf den Brennwert (Ho) – ohne Nutzung des Brennwertes  im      KD – Trockner – mit einem realen HG – Preis von
                           >   21,5 €/Srm bei einem Preis von 85,–€/to ( atro )
                           >   25,3 €/Srm bei einem preis von 100,– €/to (atro )
     zu rechnen.
     
  • Der effektive  Energiegewinn je Srm HG der Rauchgasmenge in der Biomasse – Feuerungsanlage ergibt  bei voller Nutzung der Energie nach Abzug des Holzpreises (atro ) somit: 
                   >  21,5  -  12,75 =   8,7 €/Srm  Brennwert – Gewinn
                   >  25,3  -  15,00 = 10,3 €/Srm  Brennwert – Gewinn

Siehe Balkendiagramm !

 



IV.  KD – 3 – Trockner mit Voll – Brennwert – Kombisystem

         Preisvorteil – Brennstoff – Einsparung bei 85,– €/to ( atro ) = 12,75 €/Srm HG
          Ablesung – Diagramm: z.B.   6.147 Srm/a x 8,7 €/Srm = €  53.478,– 

Nutzenergie
MWh / Jahr

A.  HG – Menge
488 KWh/Srm

B. Hackgut 
825 KWh/Srm

Einsparung
A.–B. = Srm

Preisvorteil
A. x 8,7 €/Srm

3.000

6.147  Srm

3.636  Srm

2.511

53.478,–

4.000

8.196  Srm

4.848  Srm

3.348

71.305,–

5.000

10.245  Srm

6.060  Srm

4.185

89.131,–

8.000

16.396  Srm

9.696  Srm

6.700

142.645,–

 Geschätzter Betriebsgewinn nach Abzug der Aufwendungen:

 A. Verbrauchsgebundene Kosten  
        Stromkosten ( bei 10 Cent / KWh ) ca. 3 KWh/Srm    =  0,30 €/ Srm
B. Betriebsgebundene Kosten
       Service, Instandhaltung, Personal – Aufsicht:  ca. 5.000,– bis  10.000,– /a
C. Kapitalgebundene Kosten ( ohne Umweltförderung )
      Kapitalkosten  ( 15 Jahre Abschreibung, 4 % Verzinsung )
      Richtpreis für KD – 3  mit WRG:                ca. 240.000,–   15 Jahre  =  16.000,– / a
                                                         4 % kalkulatorische Verzinsung     =  4.800,– / a 
                                                                                                                   20.800,– / a

         Möglicher Betriebsgewinn durch Brennstoff – Einsparung von Hackgut: 

Energieaufwand
MWh  /  Srm
im Jahr

Betriebsaufwand

I. Summe

 A+B+C

II. WertHackgut
Einsparung

Gewinn
Einsparung
I.  –  II.

A. Strom B. Service C. Kapital

3.000 / 6.147

1.844,– 5.000,– 20.800,– 27.644,– 53.478,–

25.834,–

4.000 / 8.196

2.459,– 6.000,– 20.800,– 29.259,– 71.305,–

42.046,–

5.000 / 10.245

3.074,– 8.000,– 20.800,– 31.874,– 89.131,–

57.257,–

8.000 / 16.396

4.919,– 10.000,– 20.800,– 35.719,– 142.845,–

107.126,–

 

           

V.  KD – 4 Trockner mit Voll – Brennwert – Kombisystem

    Preisvorteil durch Einsparung mit dem Voll – Brennwert – Kombisystem
    Ablesung – Diagramm:  z.B. 20.492 Srm/a  x 8,7 €/Srm = €  178.280,– 

Nutzenergie
MWh / Jahr

A. HG – Menge
488 KWh/Srm

B. Hackgut 
825 KWh/Srm

Einsparung
A.- B. = Srm

Preisvorteil
A. x 8,7 €/Srm

10.000

20.492  Srm

12.121  Srm

8.371

178.280,–

15.000

30.737  Srm

18.182  Srm

12.555

267.412,–

20.000

40.983  Srm

24.242  Srm

16.741

356.552,–

 Geschätzter Betriebsgewinn nach Abzug der Aufwendungen:

 A. Verbrauchsgebundene Kosten  
        Stromkosten ( bei 10 Cent / KWh ) ca. 3 KWh/Srm    =  0,30 €/ Srm
B. Betriebsgebundene Kosten
       Service, Instandhaltung, Personal – Aufsicht:  ca. 15.000,– bis  18.000,– /a
C. Kapitalgebundene Kosten ( ohne Umweltförderung )
      Kapitalkosten  ( 15 Jahre Abschreibung, 4 % Verzinsung )
      Richtpreis für KD – 4  mit WRG:                ca. 300.000,–   15 Jahre  =  20.000,– / a
                                                         4 % kalkulatorische Verzinsung     =  6.000,– / a 
                                                                                                                   26.000,– / a

         Möglicher Betriebsgewinn durch Brennstoff – Einsparung von Hackgut: 

Energieaufwand
MWh  /  Srm
im Jahr

Betriebsaufwand

I. Summe
A+B+C

II. Wert
Hackgut
Einsparung

Gewinn
Einsparung
I.  –  II.

A. Strom

B. Service

C.Kapital

10.000 / 20.492

6.148,–

15.000,–

26.000,–

47.148,–

178.280,–

131.132,–

15.000 / 30.737

9.220,–

16.000,–

26.000,–

51.220,–

267.412,–

216.192,–

20.000 / 40.983

12.295,–

17.000,–

26.000,–

55.295,–

356.552,–

301.257,–

  
D. Fallbeispiel:  Biogas – Motorheizkraftwerk mit 3 Cent  KWK –  Bonus
                               nach EEG  ( Lohntrocknung )

                      Mehr Gewinn mit dem KWK – Bonus von 3 Cent / KWh durch
                     Heiz – Wertsteigerung von Energieholz im KD – Silo – Trockner

  Z.B.    Verfügbare BHKW  - Wärmeleistung im Sommer:        500 KW
               Nutzungsstunden im Sommer- Übergangszeit:        6.000 Std

               Siehe:    www.kd-trockner.com

            

 E. Fallbeispiel:   Betriebskostenvorteil der Hackguttrocknung für 
                                Pelletsproduktion

                  Höherer Gewinn durch geringere Trocknungskosten
                 im KD – Silo – Trockner mit Voll -
Brennwertsys
tem

Z.B.   Hackgutmenge für Pelletsproduktion zum Trocknen:    80.000 Srm/a
           Trocknerleistung:   10 Srm/h   von  w = 5o %  auf  w = 10 %

                 Siehe:     www.kd-trockner.com