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
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 |
A. HG – Menge |
B. Hackgut |
Einsparung |
Preisvorteil |
|
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 |
Betriebsaufwand |
I. Summe A+B+C |
II. WertHackgut |
Gewinn |
||
| 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 |
A. HG – Menge |
B. Hackgut |
Einsparung |
Preisvorteil |
|
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 |
Betriebsaufwand |
I. Summe |
II. Wert |
Gewinn |
||
|
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 - Brennwertsystem
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