Die Arnold-Sommerfeld-Gesellschaft e

Arnold-Sommerfeld-Gesellschaft e. V.
Gerberstraße 20, 04105 Leipzig
Tel. 0341-9114380
Fax 0341-4955831
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www.asg-ev.de
ASG e.V., Gerberstr. 20, 04105 Leipzig
EWR Umwelttechnik GmbH
Z.Hd. Herrn Roland Göbel
Max-Planck-Str. 8
54296 Trier
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Leipzig, 14. Juni 2015
Gutachten für die Thermolyseanlage am Standort Burkau von Herrn Binzer (BSH Burkauer
Stahlbau- und Handelsgesellschaft mbH) im Auftrag der EWR Umwelttechnik GmbH
Präambel:
Die Verwertung von Abfällen jeglicher Art hat heute eine hohe umwelt-politische Priorität. Ganz besonderes unter dem
Blickwinkel von CO2-Einsparung und verbesserter Energieeffizienz, die sich die EU auf die Fahnen geschrieben hat (das 2020-20 Ziel), bei gleichzeitiger Nachhaltigkeitsanforderung. Das angewendete Verfahren kommt den Forderungen ganz besonders entgegen, da es Wertstoffe, die sonst ohne weiteren Nutzen oder sogar unter hohem Aufwand entsorgt werden,
einer Weiterverwertung unterzieht und gleichfalls hygienisierend wirkt. Gerade in der Behandlung von biogenen Reststoffen mit potentiell pathogenen Keimen ein ganz wesentlicher Faktor, da hohe Kosteneinsparpotentiale neben den ökologischen Vorteilen genutzt werden können. Es wird im/durch das Verfahren Energieüberschuss produziert. Die Anlage bzw.
das Anlagen-Ensemble versprechen eine hoch innovative, umweltverträgliche Weiterverwertung von biogenen Reststoffen.
Die Untersuchungen wurden an der Pilotanlage des Entwicklers vorgenommen. Diese entspricht in Kapazität und Bauart
der Anlage, die aktuell neu aufgebaut wird. Die neue Anlage, in modernerer Ausführung, befindet sich noch am gleichen
Standort im Aufbau.
Die Anlage steht in:
BSH Burkauer Stahlbau- und Handelsgesellschaft mbH (BSH)
Säuritzer Straße Ost 4, 01906 Burkau
Das Verfahren ist unter Patent DE102013103689A1 angemeldet und ist in ein Prozesssystem integriert.
Zusammenfassung Patent:
Sitz:
Leipzig
Vorstand:
Prof. Dr. rer. nat. M. Füting
Dr. rer. pol. K.-M. Meiß
Wissenschaftl. Beirat:
Prof. Dr. B. Michel
Prof. Dr. K. Unger
VR 3048
Dr. rer. nat. U. Renner
Prof. Dr.-Ing. S. Altmann
Amtsgericht
Dipl.-Math. Dipl.-Hist. M. H. Wolff
Prof. Dr. H. Lieth
Leipzig
Ehrenpräsident:
Dr. rer. nat. Wolfgang Eisenberg
Prof. Dr. D. F. Costello
Bankverbindung:
Sparkasse Leipzig
BLZ: 860 555 92
Kto.-Nr.: 1100656576
BIC: WELADE8LXXX
IBAN: DE87 8605 5592 1100656576
Gutachten Thermolyseanlage am Standort Burkau im Auftrag der EWR Umwelttechnik GmbH
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur thermischen
Reststoffverwertung, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Reaktorkammer (3) zum Aufnehmen von Ausgangsstoffen; eine Heizvorrichtung (33 …
43) zum Beheizen der Reaktorkammer, wobei die in der Reaktorkammer
aufgenommenen Ausgangsstoffe während des Beheizens unter Erzeugung gasförmiger Produkte zersetzt werden; eine Gasabführleitung (9)
zum Abführen der gasförmigen Produkte aus der Reaktorkammer; einen
Temperatursensor zum Erfassen der an einer Position der Gasabführleitung vorliegenden Temperatur als Gasabfuhr-Temperatur; einen Temperatursensor zum Erfassen der in der Reaktorkammer vorliegenden Temperatur als Reaktor-Temperatur; und eine Steuervorrichtung (27), die derart eingerichtet ist, dass von ihr ein Vergleich der Gasabfuhr-Temperatur
mit der Reaktor-Temperatur durchgeführt wird und in Abhängigkeit von dem Ergebnis ein Steuersignal zur Heizenergiezufuhr ausgegeben wird. Diese Signale werden dann zur weiteren Prozessführung genutzt, bis der Batchprozess beendet ist.
Das nachfolgende Funktionsschema enthält das zuvor beschriebene Patent markiert in den Punkten B und C:
Funktionsschema: Die Zu-und Weiterverarbeitung von Input- und Outputstoffen
Das Verfahren umfasst die Thermolyse von Schlachtabfällen durch Erhitzen mit Heizstäben in einer gasdicht geschlossenen,
isolierten Kammer (Thermolysekammer „B“) und nachgeschalteter Kühlereinheit („C“) zur Kondensation der Gase zur Herstellung des Thermolyseöls. Gleichzeitig wird Öl in einem Behälter zwischengelagert. Rückstände (verwertbare Reststoffe)
verbleiben im Behälter der Thermolysekammer. Diese enthalten kein Wasser, weisen also nahezu 100% Trockensubstanz
auf. Das Verfahren wird im Batch betrieben: Ein Behälter mit ca. 2 bis 2,7 t Inhalt wird befüllt und in die Thermolysekammer
geschoben. Die Kammer wird gasdicht verschlossen und der Thermolyseprozess startet. Dabei entstehen Gase, die über
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Gutachten Thermolyseanlage am Standort Burkau im Auftrag der EWR Umwelttechnik GmbH
einen Kühler wieder in die flüssige Phase versetzt werden und über ein BHKW bzw. eine Motor-Generatorkombination zur
Stromproduktion genutzt wird.
Über einen Teil der vom Generator erzeugten elektrischen Energie werden die Heizstäbe aufgeheizt und nach einem speziellen Heiz-Regime mit Strom in unterschiedlicher Menge und Intensität versorgt. Das Heizregime ist nötig, da das Roh-Material die zugeführte Energie nur in einer bestimmten Menge je Zeiteinheit (kW/kg/h) aufnehmen kann und sich die Wärmeübergange innerhalb des Batchprozesse auch noch ändern.
Nachdem keine Gase mehr entweichen, ist der Prozess abgeschlossen und der Altbehälter (entsprecht jetzt dem Reststoffbehälter) wird durch einen neuen, gefüllten Behälter ausgetauscht. Das Carbon bzw. andere Reststoffe (z.B. Phosphor) werden aus dem Prozess-Behälter entfernt.
Folgende weitere Information liegen vor:
Mehrmalige Besichtigung der Anlage von außen
Excelsheet mit einer Art Kapitalverwertungsanalyse und technischen Parametern
Daten zum Energiemanagement in einem speziellen Thermolyse-Batch-Prozess mit 2,168 t Einwaage
Laborbericht (Laboratorien Dr. Freitag GmbH, Radeberg) zum Heizwert des Öles: PB-140800839, 26.8.14
Laborbericht des Dt. Biomasseforschungszentrums vom 03.02.2015
Literatur zu fehlenden Kennwerten bzw. zum Vergleich der im Excelsheet angegeben Daten
Fertigstellungszertifikat durch Auftragserteilung und Finanzierungszusage 18.7.14
Patentanmeldung (DE102013103689A1) und Informationen, Funktionsschema (Patentamt)
Prüfergebnis und Eignungstest Phosphordünger
Abnahmeerklärung der Reflecto Tec KG, Burkau
Bilder und Video vom Prozess
Technische Spezifikationen einer Standardanlage mit 2 Thermolysekammern, 2 Gaskühlern und 1 BHKW
Aufgabe:
Die technischen wie ökonomischen Angaben sollen verifiziert und ggf. Hinweise gegeben werden, wo Risiken in der Kalkulation zu erwarten sind. Fehlende Daten sollen aus Expertenwissen bzw. Literatur untermauert werden. Mit einem adäquaten Methodenvergleich werden die vorgegebenen Informationen bzw. technische wie ökonomische Daten abgeglichen.
Die Angaben des Herstellers:
Der Imagefilm (Thermische Reststoffverwertung - EWR Umwelttechnik GmbH) zeigt das Problem und die Lösung von biogenen Reststoffen. Hier wird das Augenmerk auf den Reststoff Carbon gelegt, der durch Einsatz der Thermolyse aus dem Rohstoff Schlachtabfälle entsteht. Das im Verfahren entstehende Thermolyseöl wird zum Teil im Rahmen des Prozesses verbraucht, aber, je nach Effizienz können die Übermengen extern genutzt werden. Z. B. kann an weiteren Standorten Strom
und Wärme/Kälte aus dem Öl erzeugt werden.
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Gutachten Thermolyseanlage am Standort Burkau im Auftrag der EWR Umwelttechnik GmbH
Die eingesetzten Reststoffe können auch aus Haushaltsabfällen, Kunststoffen, Altreifen und Autobatterien entstammen.
Dabei entsteht in jedem Fall das Thermolyseöl und Reststoffe, wie Carbon, Eisen und/oder andere Metalle sowie Vorstufen
von Pflanzendüngern( speziell Phosphor), die (zurück-)gewonnen werden können.
Eines der großen Vorteile ist, dass in vielen Fällen der Thermolyseeinsatzstoff nicht noch durch die Gegend gefahren werden muss, sondern wie im Fall der Schlachtabfälle direkt am Entstehungsort verwertet und der entstehende Strom und die
Kälte direkt im Schlachthof wieder eingesetzt werden kann. Das spart enorme Logistik-/Transportkosten, vermindert die
weitere CO2-Belastung. Die Logistikbranche ist mittlerweile der Wachstumsfaktor für den Klimawandel.
Die Angaben im Excelsheet:
Parameter:
Durch die BSH wird unterstellt, das jährlich 4000 t Schlachtabfälle 1 zu verwerten sind, die >frei Verwertungsstelle< erfahrungsgemäß derzeit einen Einkaufserlös von 60 Euro je t einbringen können. Über den Thermolyseprozess entstehen ca.
1600 t Produktöl pro Jahr. Zur Weiterverwertung des Öls ist ein BHKW nachgeschaltet mit einer Leistung von 450 kW
elektrisch.
Zusammen mit den Energiegehaltsangaben des Labors (43 MJ/ kg TS~ 10 kW/ kg TS bzw.43280 kJ/kg TS) ergibt sich ein Ölverbrauch von 980 t pro Jahr.
Der Thermolyseprozess ist ein endothermer Prozess und wird über den Generatorstrom vermittels Thermoelementen unterhalten (unterstellte Laufzeit ca.7200 Betriebsstunden pro Jahr). Der Generator wird über einen Motor angetrieben, der
seine Treibstoff/Energie über das Thermolyseöl erhält. Dazu gibt es ein gesondertes Szenario. Die durch die BSH dafür angenommene Menge an Strom mit 1,1 TWh p.a. dürfte für die Thermolyse reichen, wobei nicht genau abgeschätzt werden
kann, ob die Menge an Thermolyseöl (1600 t p.a.) entstehen kann. Diese Zweifel werden allerding durch die Angaben des
Herstellers wiederlegt, zumal sich diese Menge aufgrund des in sich geschlossenen anaeroben Prozesses unter Berücksichtigung des Wasseranteils in den Schlachtabfällen rechnerisch in etwa ergeben muss.
Durch die nicht im Thermolyseprozess verbrauchte Strommenge ergeben sich Übermengen an
 Strom von ca. 2,4 TWh p.a.,
 Restöl von 620 t p.a. und
 1000 t Carbon oder Äquivalent von Phosphordünger
zum Verkauf bzw. weiteren Verwertung.
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Angabe zu den weiteren Inhaltsstoffen fehlen und wurden aus der Literatur entnommen. Der Energiegehalt und sonstige
Inhaltsstoffe können den Analysen vom 26.8.14 und vom 03.02.2015 entnommen werden.
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Gutachten Thermolyseanlage am Standort Burkau im Auftrag der EWR Umwelttechnik GmbH
Da je nach Auszehrungsgrad aufgrund der in Schlachtabfällen enthaltenen Knochenmasse auch phosphorhaltiges Carbon
erzeugt werden kann, stellt der Phosphordünger eine Produktalternative dar, die zu besseren betriebswirtschaftlichen Ergebnissen führt. Durch die Möglichkeit, zwischen den Erzeugungsprodukten Carbon und Phosphor(-dünger) wechseln zu
können, ergibt sich eine verbesserte Absatzsicherheit.
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Gutachten Thermolyseanlage am Standort Burkau im Auftrag der EWR Umwelttechnik GmbH
Cashflow, der sich aus Sicht des Anlegers ergibt:
Vollbetrieb
Jahr 2016
Rumpfgeschäftsjahr
2015
2015
2016
Zuflüsse
Steigerung nach Jahr
Eigenkapital
Erlös aus Annahmegeb. Schlachtabfälle
Erlös aus Stromverkauf
Erlös aus Ölverkauf
Erlös aus Kohlenstoffverkauf
2.950.000
2
2
1
1
3%
3%
3%
3%
240.000
288.480
248.000
750.000
Summe Zuflüsse
1.526.480
Abflüsse
Steigerung nach Jahr
Investition
Personalkosten Technik
Personalkosten Verwaltung (Ein-/Verkauf)
Kosten Inputeinkauf
Wartung/Instandhaltung/Versicherungen
Pacht Grundstück
Kapitalkosten (2,5% Tilgung + 7,5 %Zinsen)
2.950.000
1
1
1
1
1
1
5%
5%
5%
5%
0%
0%
216.000
48.000
0
90.000
60.000
295.000
Summe Abflüsse
709.000
Liquidität vor Steuern
Rücklagen
Steuern auf Liq.v. Steuer ./. Rücklage
Liquidität nach Steuern
Wiederanlage der Erträge nach Steuern
817.480
0
253.828
563.652
0
31,05%
0,00%
Vermögen kumuliert nach Steuern
563.652
Die vorgelagerte Tabelle zeigt den Cashflow 2016 mit Rumpfjahr 2015, in dem die Investition getätigt wird. In den einzelnen
Positionen wurden moderate Steigerungswerte unterstellt. Die (Eigen-) Kapitalrendite (1,1 Mio. €) dürfte anfangs bei ca.
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30 % liegen und in Kombination mit einem intelligenten Tax-Management wird eine Amortisationsdauer unter 3 Jahren
erreicht werden.
Die Parameter:
Nachfolgend finden Sie die Parametereinstellungen.
Benötigte Inputmenge (Schlachtabfälle)
Betriebsstunden (300 d x 24 h)
4.000 t /a
7.200 h /a
Erzeugte Energiemenge (Produktöl) aus Thermolyse
Erzeugte Energiemenge durch 1 BHKW
Strom
Wärme
1.600 t /a
3.504.000 kWh /a
4.000.000 kWh /a
Verbrauch Produktöl für 1 BHKW
Eigenverbrauch Strom für Thermolyse
980 t /a
1.100.000 kWh /a
Verkaufsmenge Strom
Verkaufsmenge Wärme
Produktölüberschuss
Produktions-/ Verkaufsmenge Kohlenstoff
2.404.000 kWh
4.000.000 kWh
620 t
1.000 t
Erlös Annahme Schlachtabfälle
/a
/a
/a
/a
60 € /t
Verkaufspreis Produktöl
Verkaufspreis Strom
Verkaufspreis Wärme
Verkaufspreis Kohlenstoff
400 €
0,12 €
0,00 €
750,00 €
Pacht Grundstück 500 qm
Personal Technik (2 Mann/Schicht, 3 Schichten)
Personal Verwaltung (1 Mann)
Kosten Wartung/Instandh./Versicherungen (3% der Investitionskosten)
Kapitalkosten (Zinsen)
18,00 €
3.000 €
4.000 €
3%
7,50%
/t
/kWh
/kWh
/t
/qm/Mt.
/Mann/Mt.
/Mann/Mt.
/a
Energieverbrauch aus dem Energieregime:
In einem Test (Batch) wurden 2,168 t Schlachtabfälle mit einem definierten Heizregime bearbeitet (4 mal „Heizphase+Haltephase“ in entsprechenden Intervallen). Es wurden 612 kWh Strom für diesen Durchgang benötigt. Hochgerechnet auf
4000 t für die Vollauslastung der Anlage würden folglich 1,1 Giga Wh el. Energie eingesetzt.
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Gutachten Thermolyseanlage am Standort Burkau im Auftrag der EWR Umwelttechnik GmbH
Damit stimmt der in der Parameterliste angegebe Wert von 1,1 Giga Wh Stromverbrauch für die Produktverarbeitung überein. Ein Mehr an Stromerzeugung und damit ein wirtschaftlicher Vorteil kann sich allerdings aus einem reduzierten Ölverbrauch des Motors ergeben, da der Hersteller einen wesentlich niedrigeren Ölverbrauch (600 t p.a.) angibt, als er hier kalkuliert wurde (900 t p.a.).
Dieser endgültige Vorteil bei dem Strom- und Ölverkauf ist plausibel, da das Motormanagement noch nicht optimiert
wurde. Eine endgültige Aussage dazu bleibt einer nachträglichen Messung am BHKW vorbehalten.
Risiken und Grenzkostenbetrachtung:
Verkaufspreise
Die angenommen Verkaufspreise stellen erfahrungsgemäß ein Risiko dar. Da allerdings kein Verkaufspreis für Wärmeenergie angenommen wurde könnte in dieser Position weiteres Kompensationspotential stecken. Denn bei einem angenommenen Preis pro kWh von nur 0,04€ sind das immerhin noch 160.000 € zusätzlich.
Sollte der Preis für den abgegebenen Strom auf 0 € fallen steigt die Amortisationsdauer auf 4,5 Jahre. Sollte zusätzlich der
Preis für das überschüssige Produktöl auf 0 € fallen dann ist die Amortisationsdauer bei 6 Jahren.
Sollte sich zusätzlich der Preis für den Phosphordünger auf 0 € reduzieren, dann ist die Anlage unrentabel. Bei 50 % des kalkulierten Phosphordünger-Preises und unter Ansatz der vollen Werte für den Strom- und Ölverkauf ergibt sich eine Amortisationsdauer von ca. 4 Jahren. Der besondere Stellenwert des Carbons bzw. des Phosphordüngers kann auch damit unterstrichen werden, dass alle anderen Einnahmequellen (Überschussstrom und Überschuss-Öl ) nur ca. 50 % der Gesamteinnahmen ausmachen.
Der Zinssatz des eingesetzten Kapitals ist mit 7,5 % sehr hoch angesetzt. Da ein Kapitaldienst (2,5 % Tilgung + 7,5 % Zinssatz) mit einem festen Betrag von 295.000 € gerechnet wurde, ist nochmals mit einem Betrag für eingesparte Zinsen am
Ende des Kapitaldienstes (4,5, Jahre) hinzu zu rechnen. Weiteres Potenzial steckt in der AfA, die hier ebenfalls nicht in Ansatz gebracht wurde.
Zeitmanagement bei der Erstellung des Produktöles im Batch-Betrieb.
Die unterstellte Laufzeit der einzelnen Batches (Befüllen der Behälter, Ausgasen der Abfälle, entladen der Behälter) ist sehr
ambitioniert. Die Behälter müssen unbedingt vollbeladen! in den Reaktor geschoben werden, da ansonsten die umgeschlagene Abfallmenge bzw. die Produktmengen nicht realisiert werden können. Auch muss darauf geachtet werden, dass der
Rohstoff (Schlachtabfälle) nicht unnötig Wasser enthält, das sonst erst im Rahmen des Prozesses ausgetrieben werden
muss und unnötig Energie bzw. Produktöl verbraucht.
Weitere Mehreinnahmen
Wie zuvor schon erwähnt, können sich Mehreinnahmen durch einen niedrigeren Eigen-Prozess-Energie- bzw. Produktölverbrauch ergeben.
Gleiches gilt auch für eine höhere Ölverkaufsmenge sowie durch den Absatz der Wärme (ca. 160.000 Euro). Die letztgenannte Position ist in der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung nicht enthalten.
Schlussfolgerungen Ergebnisse:
Das Mengen- und Zeitgerüst der Anlage erscheint soweit plausibel. Allerdings liegen nur stichprobenartige Informationen
vor. Dieses sollte sich aber in den nächsten Monaten ändern, wenn der Dauerbetrieb anläuft. Ganz wichtig ist zu klären, wie
das Carbon vermarktet wird (ca. 50 % der Einnahmen aus diesem Segment). Lt. Aussage des Entwicklers und Herstellers der
Anlage plant dieser, ein eigenes hochwertiges Düngerprodukt auf den Markt zu bringen. Die Analysedaten des produzierten
Kohlenstoffs bezüglich des Phosphatgehaltes und seiner Qualität wurden durch ein unabhängiges Labors nachgewiesen.
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Derzeit liegt der Verkaufspreis für eine Tonne Phosphordünger in der 25 kg-Verpackungseinheit an den Endverbraucher im
Handel bei ca. 1.200 EUR pro Tonne, wobei in dem untersuchten Fall aufgrund des hohen Phosphorgehalts im Karbon (bis
zu 25 % mit einem hohen, zitronensäurelöslichen Anteil) durchaus auch ein höherwertigeres Düngermittelprodukt als die
handelsüblichen Produkte auf den Markt gebracht werden kann.
Die Anlagenkonstruktion kann als äußerst robust bezeichnet werden, so dass von daher mit wenigen Ausfällen zu rechnen
ist. Dieses bestätigt auch schon der Anwender der Testanlage (10.07.2014), Fa. Fleischerei Aust GmbH, Herr Aust, der die
Testanlage schon seit einem Jahr im Batch-Betrieb zur Entsorgung seiner Schlachtabfälle genutzt hat. Im Zuge der aktuellen
Weiterentwicklung der Technik wird der Fokus auf der Steuerung liegen, von der nochmalige Effizienzsteigerungen zu erwarten sind.
Leipzig, 14. Juni 2015
Mit freundlichen Grüßen
i.A. Dr. Karl-Michael Meiß
für die Arnold-Sommerfeld-Gesellschaft e.V.
Neue Telefonnummer: 0341 9114380
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