Alternative Wärmenutzung

Insbesondere die Wärmenutzung bietet für Müllverbrennungsanlagen noch erhebliches Potenzial zur Steigerung der Energieeffizienz. Doch der Aufbau von Fernwärmenetzen ist kostspielig. Es gibt aber auch alternative Ideen, wie man Wärme zum Abnehmer transportieren kann – ganz ohne Wärmenetz.

Müllverbrennung: Neue Ansätze für mehr Energieeffizienz


Die Energiegewinnung aus Abfall erfährt in Zeiten politischer Krisen stets eine größere Aufmerksamkeit. Vor allem dann, wenn Energie als politische Waffe eingesetzt wird. Das zeigt auch die Ukraine-Krise. Sollte Russland als Antwort auf die Sanktionen der EU die Gaslieferungen einstellen, könnte Deutschland zwar mehrere Monate die Versorgungslücke aus eigenen Speichern decken. Andere Länder hingegen wären wohl schon nach einigen Tagen unterversorgt.

Eine gute Alternative ist die Strom- und Wärmebereitstellung aus lokal anfallenden, nicht mehr verwertbaren Abfällen. Die Krux ist nur: Fernwärmenetze kosten viel Geld. Langfristig zahlen sich diese Investitionen aber aus, das beweisen aktuelle Gutachten. Und genügend Wärme ist ebenfalls vorhanden.

Wie groß das Steigerungspotenzial tatsächlich ist, geht aus einem aktuellen Hintergrundpapier hervor. Dieses hat der europäische Dachverband der Eigentümer und Betreiber von WtE-Anlagen CEWEP gemeinsam mit dem Verband europäischer Unternehmen zum Bau von thermischen Abfallbehandlungsanlagen ESWET und der Internationalen Gesellschaft für Fernwärme, Fernkühlung und Kraft-Wärme-Kopplung Euroheat & Power herausgegeben. Über 400 WtE-Anlagen sind derzeit in der EU in Betrieb. Diese Anlagen verwerten über 78 Millionen Tonnen Abfälle. Mit dem daraus resultierenden Heizwert könnte ganz London fünf Jahre lang mit Wärme versorgt werden. „Jedoch wird derzeit weniger als die Hälfte dieser potenziell nutzbaren Energie als Elektrizität oder Wärme zurückgewonnen“, sagte CEWEP-Geschäftsführerin Ella Stengler beim Jahrestreffen ihres Verbands in Brüssel.

Derzeit stellen die europäischen WtE-Anlagen 50 TWh Fernwärme bereit. Das entspricht rund 10 Prozent der Gesamtmenge an Wärme, die über Fernwärmenetze geliefert wird. Bis 2050 könnte die zurückgewonnene Wärme aber auf 200 TWh pro Jahr steigen, heißt es im Hintergrundpapier. Mehr Wärme könnte allein dadurch gewonnen werden, die bestehenden WtE-Anlagen an Fernwärme- beziehungsweise Fernkälteleitungen anzuschließen. Aber das ist in Deutschland nicht so einfach.

Stärkere Nutzung von Abwärme senkt Emissionen und Kosten

Müllverbrennungsanlagen (MVA) waren in der Bundesrepublik lange Zeit keine gern gesehenen Nachbarn und so wurden viele der Anlagen möglichst weit weg von Städten gebaut. Diese Anlagen an bestehende Fernwärmenetze anzuschließen, ist kostspielig; jeder Meter Leitung kostet grob geschätzt zwischen 800 und 1.000 Euro. Da Fernwärme jedoch im Vergleich zu konventionellen Heizsystemem besonders nachhaltig und umweltschonend ist, sollten aber weder Kosten noch Mühen gescheut werden, fordert das Aachener Büro für Energiewirtschaft und technische Planung (BET): „Um den ökologischen Vorteil der Fernwärme nachhaltig zu sichern, sind erhebliche Anstrengungen erforderlich, um durch zusätzliche Wärmeeinspeisung aus möglichst CO2-armen Wärmequellen, wie beispielsweise Abfallverbrennungsanlagen die Emissionen weiter zu senken.“

Energieerzeugung aus MVAs in DeutschlandDie Potenziale der Abwärme unter anderem aus der Abfallverbrennung hat das BET in seinem Abschlussbericht zu den Perspektiven der Fernwärme im Ruhrgebiet bis 2050 ermittelt. Trotz erwartungsgemäß rückläufiger Abfallmengen werde das Wärmeangebot aus Abfallheizkraftwerken demnach bis 2050 auf 154 Prozent gegenüber 2010 steigen. Die BET-Analysten sind davon überzeugt, dass eine stärkere Nutzung der emissionsfreien Abwärme aus der Abfallverbrennung nicht nur zur Emissionsminderung einen wesentlichen Beitrag leisten könnte, sondern auch zur Kostensenkung.

Weltweit einmaliger mobiler Wärmespeicher

Einen anderen, weltweit einmaligen Weg schlägt ein Forschungsprojekt in Hamm ein: Die Projektpartner wollen das Wärmenetz durch einen mobilen Wärmespeicher ersetzen. Ausgangspunkt für das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderten Forschungsprojekt war die Frage: Was tun mit der überschüssigen Wärme bei Verbrennungsprozessen? Häufig kann nicht alle Wärme dort verwendet werden, wo sie entsteht, sie verpufft ungenutzt. So auch bei der MVA Hamm. „Ein relevanter Teil der Wärme wird derzeit noch über den Luftkondensator ‚vernichtet‘“, sagt Projektleiter Martin Treder. „Diese ‚Sowieso-Energie‘ gilt es aus verschiedenen Gründen – Klimaschutz, Standortsicherung, Steigerung der Wirtschaftlichkeit, etc. – nutzbar zu machen.“

Die Lösung dazu kam vom Bayerischen Zentrum für angewandte Energieforschung und trägt den Namen MobS. Ausgeschrieben heißt das „Mobiler Sorptionsspeicher“. Eine entsprechende Demonstrationsanlage hatte im September 2012 den Betrieb aufgenommen. Ausgangspunkt war die MVA Hamm, Endstation war die acht Kilometer entfernte Trocknungsanlage für Kunststoffe der Firma Jäckering. Transportiert wurde die Wärme mit einem von Hoffmeier Industrieanlagen konstruierten Spezialcontainer. Diese „Art überdimensionale Wärmflasche“, wie Treder sagt, ist ein gut 8 Meter langes und knapp 3 Meter hohes Containerstahlrohr, das mit einem Lkw-Auflieger transportiert wird. „Der Speicher ist mit Zeolith gefüllt, einem thermochemischen Speichermaterial, das Wärme aufnehmen und wieder abgeben kann“, erklärt Treder.

Zeolith ist ein sehr poröses Trägermaterial, das an seiner inneren Oberfläche Wasser anlagern kann. Die heiße Abwärme der Müllverbrennungsanlage wird durch die Festbettschüttung im Container geblasen – das Zeolith trocknet und speichert dabei Energie beliebig lange. Bis zu 3 MWh Wärmeenergie lassen sich in dem Behälter transportieren. Bei Jäckering wurde feuchtheiße Luft in den Container geleitet, das Wasser in der Luft lagert sich dabei im Zeolith an. Dadurch wird Energie freigesetzt. „Die Luft, die den Container verlässt, ist nicht nur trocken, sondern auch wärmer als die zugeführte“, sagt Treder. Der MobS kann rund zehn Stunden lang Energie abgeben, genauso lange dauert es, bis er wieder geladen ist.

Das Projekt ist inzwischen beendet. Aus technischer Sicht funktioniert das System, allerdings sind laut Treder aufgrund der niedrigen Energiekosten aktuell keine neuen wirtschaftlichen Projekte darstellbar. Es gebe jedoch verschiedene Überlegungen, wie es mit dem Projekt weitergehen könnte. Als vorteilhaft könnte sich der MobS in Zukunft vielleicht in ländlichen Regionen erweisen, in denen sich kostenintensive Fernwärmeanschlüsse nicht rentieren. Geeignet wäre der mobile Wärmespeicher wohl auch für Produktionsstätten, die nur temporär Wärme nutzen oder aber zur Abdeckung von Wärmebedarfsspitzen.

So etwas wie der MobS schwebte vielleicht auch Jacob H. Simonsen bei der CEWEP-Konferenz vor. Denn auch nach Auffassung des Geschäftsführers der Danish Waste Association wird es in Zukunft ungeheuer wichtig sein, über flexible Speichersysteme zu verfügen. Denn dadurch wird Wärme dann verfügbar, wenn sie benötigt und nachgefragt wird.

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