Foto: Frontansicht des Einfamilien-Passivhauses in Pettenbach

Abschätzung der Machbarkeit von ökologischen und ökonomischen Bioethanol-Kleinanlagen

Wissenschaftliche Untersuchung der Vereinbarkeit von Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit der Bioethanolproduktion, insbesondere in Kleinanlagen. Verbesserung der Energieeffizienz durch Integration von Reststoffen aus Rohstoff- und Ethanolproduktion.

Kurzbeschreibung

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Ausgehend von der EU-Richtlinie zur Förderung des Einsatzes von Biokraftstoffen und der Abänderung der österreichischen Kraftstoffverordnung BGBl. II Nr. 417/2004 erhält die Produktion von Biotreibstoffen zunehmende Bedeutung. Das ehrgeizige Ziel für 2008 ist es, 5,75 % des sprichwörtlich in Verkehr gebrachten Otto- und Dieselkraft­stoffes durch Biokraftstoffe zu ersetzen.

Diese politischen Rahmenbedingungen begünstigen die nachhaltige Etablierung von Bioethanol als erneuerbarer Energieträger. Die konventionelle Bioethanol-Herstellung weist jedoch Schwächen in Bezug auf die Nachhaltigkeit auf: Zur Energieversorgung des Prozesses werden nach wie vor fossile Rohstoffe eingesetzt, durch den Transport der großen Rohstoffmengen werden zusätzliche CO2-Emissionen frei und nachteilig wirkt sich auch der massive Kunstdüngereinsatz im landwirtschaftlichen Anbau aus.

Im vorliegenden Bericht werden Konzepte für dezentrale Klein-Bioethanolanlagen (1.000, 5.000, 10.000 Jahrestonnen) mit den Rohstoffen Weizen und Mais vorgestellt, die regionale Ressourcen optimal nutzen, die Umsetzung von nachhaltigen Fruchtwechselsystemen in der Landwirtschaft anregen und durch die Verwertung biogener Reststoffe zur Gänze ohne fossile Rohstoffe betrieben werden können. Als positiver Nebeneffekt wird die Position der Landwirte als Energieproduzenten gestärkt.

Mit Hilfe von Prozesssimulationen werden drei alternative Energieversorgungsvarianten für die Bioethanol-Herstellung ermittelt:

  1. Biogas-Produktion aus Schlempe und Co-Substraten, Gasverwertung in einem Blockheizkraftwerk
  2. Biogas-Produktion aus Schlempe in Monovergärung, rein thermische Gasverwertung in einem Gaskessel und
  3. Bereitstellung von Prozessdampf mittels Strohverbrennung.

Um das Methanbildungspotenzial verschiedener Biogas-Substratmischungen zu bewerten, werden Kombinationen von Schlempe mit landwirtschaftlichen Reststoffen in Batch-Fermentern in kontinuierlichen Versuchen experimentell untersucht. Die Versuchsergebnisse bilden die Grundlage der Prozesssimulationen der Biogas­anlagen.

Der ökologische Fußabdruck der entwickelten Kleinanlagen-Konzepte stellt sich beträchtlich günstiger als jener von Großanlagen mit fossiler Energieversorgung dar. Der Sustainable Process Index (SPI) reduziert sich um beachtliche 61 bis 92 %.

Die Ergebnisse der ökonomischen Berechnung zeigen, dass in 12 von 21 betrachteten Anlagenszenarien ein Ethanolpreis von unter 0,7 € pro Liter erreicht werden kann. Es ist also tatsächlich möglich, Bioethanol-Kleinanlagen sowohl nachhaltig als auch wirtschaftlich zu betreiben.

Projektbeteiligte

Projektleiter

Ao. Univ.-Prof. Dr. Anton Friedl
TU Wien, Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften
Forschungsbereich Thermische Verfahrenstechnik und Simulation

Weitere Projektpartner

  • TU Graz, Institut für Ressourcenschonende und Nachhaltige Systeme
  • BOKU Wien, Institut für Landtechnik
  • Vogelbusch GmbH

Kontaktadresse

Ao. Univ.-Prof. Dr. Anton Friedl
TU Wien, Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften
Getreidemarkt 9/166-2, 1060 Wien
Tel.: +43 (1) 58801-15920
Fax: +43 (1) 58801-15999
E-Mail: anton.friedl@tuwien.ac.at
www.vt.tuwien.ac.at

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