3E-Kompetenz in Hessen Gerd Mehler, Roman Osada, Markus Töpfer house of clean energy - Hessisches Anwendungszentrum für Erneuerbare Energien und Energieeffizienz e. V. Steinmühlenweg 5 D – 65439 Flörsheim-Wicker Fon: +49 (0)6145 9260 -3011 Mail: [email protected] Web: www.house-of-clean-energy.de

Roman Osada - 2015

Ausgangssituation

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Einleitung der „The Energiewende“

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„The Energiewende“ erfordert nun die schnelle Weiterentwicklung vor allem auch von umweltfreundlichen Technologien und Verfahren (zur Verringerung der CO₂ Emission) zur Erzeugung und Speicherung der EEN und Ausbau der Energieeffizienz (vor allem in der industriellen Produktion)

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Vor diesem Hintergrund fand in Hessen der „Energiegipfel“ statt

Hintergrund und Idee •

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Auf dem Energiegipfel der hessischen Landesregierung erfolgte die Festlegung von Zielen, Rahmenbedingungen und Handlungsschritten zur Umsetzung der Energiewende Dadurch schnell wachsender Informations- und Beratungsbedarf bei Unternehmen, Kommunen, Haushalten und der Politik Steigende Nachfrage von Forschung und Entwicklung nach anwendungsorientierten Standorten mit vielfältigen Technologiefeldern für Pilotanwendungen Eigene Erfahrungen verdeutlichen Bedarf nach Anwendungsbeispielen, Betriebserfahrung und Betreibermodellen, national und international Ziel ist Schaffung eines zentralen Marktplatzes für neue Technologieangebote im Bereich Erneuerbare Energien und Energieeffizienz Vernetzung hessischer Lösungsanbieter Aufbau marktorientierter Dienstleistungen 3

Geographische Lage

Technologieangebot Flörsheim-Wicker Wertstoffsortierung ②

Altlast, Anbau von Miskantus als Energiepflanze in Planung ⑥

Photovoltaik ④

Altholzsortierung und –aufbereitung ③ Biogaskraftwerk ⑤

Schlackeaufbereitung ①

ORC Anlagen⑧

Bodenbehandlungszentrum ⑦

Deponiegaskraftwerk ⑩ Biomassekraftwerk ⑨

15.03.2012 23.05.2012

Roman Osada

Technologieangebot am Standort Von der Müllkippe zum Energie- und Recyclingpark •

① Schlackeaufbereitung aus Schlacke von der Müllverbrennung werden Bestandteile wie z.B. Metalle und mineralische Bestandteile separiert. Metalle werden als Rohstoff der Wiederverwendung zugeführt. Mineral. Bestandteile werden als Baustoff für Deponiebaumaßnahmen verwendet (z.B. Abdeckung)

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②Wertstoffsortierung, Sortierung von Sperrmüll, danach Gewinnung von 60.000 Tonnen Wertstoffen/Jahr (z.B. Pappe, Folien, Eisen), die nicht in die technische Verwertung gehen

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③In der Altholzaufbereitung werden angelieferte Materialien aus Bau- und Abbruchmaßnahmen sowie aus Sperrmüll und gewerblichen Anlieferungen zu Holzspänen verarbeitet und überwiegend im eigenen Biomassekraftwerk verstromt → Einspeisung ins öffentliche Netz

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④Photovoltaikanlagen Freifläche und Fassaden, es werden ca. 4.557.837 kWh erzeugt. Deckung Strombedarf von ca. 1.300 Haushalten (3 Personenhaushalte mit Durchschnittsverbrauch von 3.500 kWh/Jahr)

Technologieangebot am Standort •

⑤ Biogaskraftwerk (Versorgung) dient zur Erzeugung von Strom + Wärme aus getrennt gesammelten Bioabfällen (der Haushalte der Region)

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⑥Altlast Anbau von Miskantus (Elefantengras) als Energiepflanze (geplant ab 2015)

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⑦Bodenbehandlungszentrum zur Reinigung kontaminierter Böden, Zuführung zur Wiederverwendung am Standort

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⑧ ORC Anlage Umwandlung von Restwärme (z.B. Abgaswärme) in Energie/Strom; Erhöhung des Wirkungsgrades der Gasmotoren

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⑨ Biomassekraftwerk dient der CO₂ neutralen Energieerzeugung (Strom) mittels Holzspänen aus der Holzaufbereitungsanlage

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⑩ Im Deponiegaskraftwerk wird anfallendes Methangas aus der Abfalllagerung gezielt abgesaugt und mittels Gasometern klimaneutral zu Strom gewandelt. In den Gasmotoren werden Deponie- und Biogas im Mischbetrieb eingesetzt.

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Regelenergie durch Zu- und Abschaltung je nach Bedarf sowie Steuerung der Mixtur von Gas aus Biomasse und Abfall (Qualitätssicherung) wird der Wirkungsgrad maximiert

Gesamtbetrachtung Erneuerbare Energien 2013

1.) bei einem Durchschnittsverbrauch von 3.500 kWh / Jahr 2.) Zugrunde gelegt wurden 3-Personen-Haushalte 3.) bezogen auf die Stromerzeugung durch Braunkohle

Alleinstellungsmerkmale und Kernkompetenz • 85 ha großes Gelände des „Rhein-Main-Deponiepark“ • Einzigartige Konzentration und Vielfalt innovativer Technologien zur Energieerzeugung • Langjährige Erfahrung mit Anlagenprojektierung, Betriebsführung und bei Genehmigungsverfahren • Hohe Akzeptanz bei der Bevölkerung durch erfolgreiche Öffentlichkeitsarbeit • Überregionaler Bekanntheitsgrad und Akzeptanz • Optimale Anbindung an alle Verkehrsmittel und –wege • Eigene Tagungs- und Cateringflächen

• 180 ha eigene landwirtschaftliche Nutzfläche, Anglersee, Reiterhof, Naherholungsfläche und renaturierte Naturschutzbereiche, Weinbau, Streuobstwiesen, Kletterwand, Restauration

Markenzeichen

Foto: Dr.-Ing. Carsten Ott

Besucherstatistik Besuchergruppen auf dem Standort Flörsheim-Wicker

Anzahl Besuchergruppen

90

80 70 60 50 40 30 20 10 0

Internationale Delegation/Politische Gruppen Umweltbezogene Fachfirmen und Geschäftspartner Sonstige Besuchergruppen Besucherzahlen allgemein

2010 18

2011 21

2012 14

2013 11

15

12

10

23

30

47

55

44

1.623

1456

1.222

1.657

Jahr

Delegation Bundesumweltminister Altmaier Juli 2012

Zu seinem Amtsantrittsbesuch in Hessen besichtigte Bundesumweltminister Peter Altmaier gemeinsam mit Ministerpräsident Volker Bouffier und Staatsministerin Lucia Puttrich den Rhein-Main-Deponiepark in Flörsheim-Wicker.

Delegation Österreich

Im Rahmen eines Besuchs bei seinem Amtskollegen, dem Hessischen Wirtschaftsminister Tarek Al Wazir, besuchte Landesrat Rudi Anschober als Mitglied der Landesregierung für Wirtschaft und Umwelt das „house of clean energy“, als beispielhaften Standort für angewandte und innovative Technologie für Erneuerbare Energien.

Delegation Polen und Taiwan

Mitglieder der Generaldirektion für Umweltschutz Warschau informierten sich während ihrer Studienreise durch Hessen in einer halbtägigen Veranstaltung über Technologien, Inhalte und Ziele des „house of clean energy“ (Bild links). Im Zuge einer Informationsreise durch Europa besuchte der persönliche Sicherheitsberater des Taiwanesischen Präsidenten, Herr Prof. Dr. Chien Chung, auch das „house of clean energy“. Begleitet wurde er unter anderem vom Generaldirektor der Taipeh Vertretung in Deutschland, Herrn Dr. Chinghua Tsai (Bild rechts).

Aufgaben und Ziele • • • • • • •

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In Kooperation mit Hessischen Ministerien, Aufbau und Etablierung einer „HessenMarke“ für Erneuerbare Energien und Energieeffizienz Sensibilisierung internationaler Märkte für diese Themenfelder (Messen) Heranführung internationaler Nachfrager an den Standort in Hessen und seine Technologie- und Dienstleistungsanbieter (Delegationsreisen) Bereitstellung von Informationen aus Wirtschaft, Wissenschaft, Gesellschaft und Politik zur Sicherung gesellschaftlicher Akzeptanz (z.B. Mediationsangebote) Beratung von Entscheidungsträgern in Wirtschaft und Politik Förderung von Technologietransfer zwischen Wirtschaft und Wissenschaft (Fachveranstaltungen, Kongresse) Steigerung von Synergieeffekten durch Bündelung der Aktivitäten mit Verbänden, Landes- und Bundesorganisation (GIZ, Exportinitiative, TU Darmstadt, etc.) Aufbau und Durchführung nationaler und internationaler Weiterbildungsangebote Durchführung von Machbarkeitsstudien und Realisierung von Pilotprojekten

Innovationen und Projektentwicklung • Einsatz von ORC (Organic Rankine Cycle) Technologie zur Stromgewinnung aus Abwärme der Biogasanlagen. • Machbarkeitsstudie zur wissenschaftlichen Überprüfung, ob Anlagenkomponenten der Wasserstofftechnologie zur Strom- und Wärmeproduktion am Standort des HOCE, technisch und wirtschaftlich integriert werden können. Gegebenenfalls Umsetzung als Pilotprojekt. • Machbarkeitsstudie zur Optimierung der Biogasausbeute durch Anwendung chemischer Analytik und daraus resultierender Prozesssteuerung • Tiefengeothermie, Durchführung einer 2D und 3D-Seismik zur Risikoabschätzung und Erstellung eines Untergrundmodells für die Errichtung eines geothermischen Kraftwerks • „eta-Fabrik“- ein Forschungsprojekt zur Senkung des Energiebedarfs und Maximierung der Energieeffizienz in der industriellen Produktion

Innovationen •

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ORC-Anlagen (Bosch/Fraunhofer) zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Biogasanlagen durch Umwandlung von Restwärme in Energie. ORC- Organic Rankine Cycle ist ein thermodynamischer Kreisprozess aus Basis eines organischen Kältemittels. Abwärme wird über Wärmetauscher geführt und erhitzt das Kältemittel. Bereits bei niedrigen Temperaturen wird ein hoher Dampfdruck aufgebaut und damit Turbinen zur Stromgewinnung angetrieben. Dadurch wird der Wirkungsgrad (Effizienz) der Biogasanlagen deutlich erhöht. Das Kältemittel wird durch Luftwärmetauscher abgekühlt und wieder dem Verdampfungsprozess (Kreislauf) zugeführt. Einsatz bei Biogasanlagen, Mülldeponien und BHKWs (Vorteile: Verringerung CO₂ Emission, Einsparung Primärenergie und Steigerung der Nachhaltigkeit) Machbarkeitsstudie zur Prüfung, ob Anlagenkomponenten der Wasserstofftechnologie (am Standort des hoce) zur Strom- und Wärmeproduktion, technisch und wirtschaftlich integriert werden können. Anfallender Überschussstrom bestehender Anlagen soll zur Erzeugung von Wasserstoff und auch Methan genutzt werden. Beide Medien sind zur Zwischenspeicherung geeignet und könnten bei Bedarf in den vorhandenen Gasmotoren zur Strom- und Wärme-produktion eingesetzt werden (Wirkungsgrad bis zu 44%). Die Wasserstoffproduktion soll auf Basis von Elektrolyse in Brennstoffzellen erfolgen.

Innovationen •

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Optimierung der Biogasausbeute durch chemische Analytik und darauf aufbauender Prozesssteuerung. Auf Basis etablierter Messtechnik (IR/NIR) sollen alle relevanten Gasund Stoffströme berührungsfrei+wartungsarm analysiert und überwacht werden. Als Ergebnis soll dann die Steuerung der Biogasanlagen bzw. deren Substratzufuhr so geregelt werden, dass sie Mischung von Biogas und Deponiegas eine möglichst konstante Zusammensetzung aufweist. Also eine ganzheitliche Analyse und Überwachung mittels einer einzigen Technologie. Tiefengeothermie, Durchführung einer 2D + 3D Seismik zur Risikoabschätzung und zur Erstellung einer Untergrundmodells. Ziel, Errichtung eines Geothermischen Kraftwerks eta-Fabrik: Forschungsprojekt zur Senkung des Energiebedarfs und Maximierung der Energieeffizienz in der industriellen Produktion. In einer „Demonstrationsfabrik“ sollen durch ganzheitliche Betrachtung und Vernetzung aller Hierarchiestufen (von Maschinenkomponenten, den Produktionsmaschinen, den Fertigungsprozessketten, der technischen Gebäudeausrüstung bis hin zu Gebäudehülle) Energieeinsparpotentiale von knapp 40% (gegenüber derzeitigen Stand) erzielt werden.

Zukunftsthemen •

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Marktsensibilisierung /Bewusstsein schaffen für produktionsintegrierten Umweltschutz mit dem Ziel, nachhaltig, zukunftsfähig und kostensparend zu produzieren und die vorhandenen Einsparpotentiale optimal zu nutzen. Ressourceneffizienz/Materialeffizienz – intelligenter Umgang mit Rohstoffen Ausbau betriebsinterner Kreisläufe von Einsatzstoffen – Ziel Reduzierung und Rückführung Ersatz von Rohstoffen (z.B. seltene Erden in Batterien) und Substitution umweltbelastender Hilfs- und Betriebsstoffe Einklang von Ökonomie und Ökologie durch Einsatz effizienter und innovativer Verfahren sowie ökologischer Produktgestaltung (Langlebigkeit, Reparaturfreundlichkeit, Recyclingfreundlichkeit, etc.) Stärkung des Wirtschaftsstandortes Hessen (gerade auch in Hinsicht auf diese neuen Technologiefelder), insbesondere auch der internationalen Wettbewerbsfähigkeit

Projektideen

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Integrierte Online-Analytik von Deponie- und Biogas Erstellung einer Machbarkeitsstudie zur bedarfsangepassten CO₂ – neutralen Stromerzeugung Machbarkeitsstudie zum Thema „Schwimmbäder als Energiespeicher“. Ausbau der Kooperation mit der „WAZE“ aus Wielkopolska in Zusammenarbeit mit Herrn Frackowiak sowie mit anderen Partnerregionen des Landes Hessen Gemeinsame Auftritte auf internationalen Messen mit den Hessischen Partnerregionen Aufbau einer Schulungsreihe über „Energieeffizienzpotentiale in der Industrie“ auf Basis eines von der „dena“ entwickelten Weiterbildungsproduktes Errichtung eines „Energielehrpfades“ Entwicklung des Standortes als „außerhochschulischer Lernort“ in Kooperation mit der GIZ und TU Darmstadt (Musterkoffer „Energetische Abfallverwertung“)

Veranstaltungen

Messen

Impressionen

Chancen • Nachhaltige Steigerung der nationalen und internationalen Wahrnehmung hessischer Lösungs- und Technologieanbieter • Schnellerer Einstieg in internationale Märkte durch übergeordnetes Marketing und Bündelung von Aktivitäten • Schaffung neuer Arbeitsplätze durch Aufbau von Ausbildungs- und Qualifizierungsmaßnahmen in den neuen Technologien

• Sicherung von Technologievorsprung durch Erforschung und Weiterentwicklung neuer interdisziplinärer Lösungsangebote • Verbesserung der gesellschaftlichen Akzeptanz neuer Technologien durch wissenschaftsbasierte Aufklärung der Öffentlichkeit und frühe Bürgerbeteiligung

Vereinsmitglieder

Vorstand

Dr.-Ing. Carsten Ott, Roman Osada, Markus Töpfer, Hans-Jürgen Hielscher, Gerd Mehler, Barbara Schöneburg, Helmut Ziegler und Dr. Kurt Hunsänger

Zentrale Aussage

• Der Standort des „hoce“ soll die Möglichkeit bieten, durch die vorhandene Kompetenz und Erfahrung als Anlagenbetreiber, Vertrauen für die Anwendung neuer Technologien aufzubauen und zu fördern. • Deutsche Umwelt- und Energietechnik soll durch „hoce“ vor allem auch international bekannt gemacht und an neue Märkte heran geführt werden.

Vielen Dank für Ihr Interesse und Ihre Aufmerksamkeit Kontakt Gerd Mehler, Roman Osada, Markus Töpfer Hessisches Anwendungszentrum für Erneuerbare Energien und Energieeffizienz – house of clean energy e.V. Steinmühlenweg 5 D-65463 Flörsheim-Wicker [email protected] Roman Osada - 2015