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Item type:Publication, Access status: without files , Einordnung der thermo-chemischen UmwandlungsverfahrenEine thermo-chemische Umwandlung biogener Festbrennstoffe kann direkt, unmittelbar und vollständig (d. h. vollständig oxidierte Produkte und Freisetzung von Wärme am gleichen Ort und zur gleichen Zeit) realisiert werden (z. B. Verbrennung). Alternativ dazu kann diese Umwandlung auch über Zwischenstufen (indirekt, d. h. die Herstellung von (teilweise oxidierten) Sekundärenergieträgern ggf. an unterschiedlichen Orten und u. U. zu verschiedenartigen Zeitpunkten) erfolgen; die dann jeweils erzeugten Sekundärenergieträger können anschließend – ggf. nach einer Lagerung und / oder einem Transport – in einem oder mehreren darauffolgenden Umwandlungs- bzw. Oxidationsschritten in die letztlich gewünschte End- bzw. Nutzenergie gewandelt werden. Bei dieser indirekten Umwandlung wird damit ein Sekundärenergieträger hergestellt, der sich in seinen brennstofftechnischen Eigenschaften vom ursprünglichen biogenen Festbrennstoff z. T. signifikant unterscheidet (z. B. Gaserzeugung, Torrefizierung). Ausgehend davon werden in diesem Kapitel die verschiedenen Techniken, mit denen diese thermo-chemischen Umwandlungsphasen verfahrenstechnisch – ggf. auch nur für einen Teil dieser Phasen – umgesetzt werden können, definiert, eingeordnet, klassifiziert und die jeweiligen Unterschiede und Gemeinsamkeiten anhand definierter Kenngrößen diskutiert; d. h. hier wird eine übergeordnete Abgrenzung der verschiedenen thermo-chemischen Umwandlungsverfahren eingeführt, die eine umfassende und logisch-konsequente sowie eindeutige Einordnung der verschiedenen Konversionsoptionen ermöglicht.Publicationtype: Book Part27 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Item type:Publication, Access status: without files , Grundlagen der thermo-chemischen UmwandlungEine thermo-chemische Umwandlung der fester Biomasse (Lignocellulose) durchläuft immer vier grundlegende Phasen; sie werden in diesem Kapitel erklärt. Diese Umwandlungsphasen können in einer Gasatmosphäre (Gasumgebung) und / oder in einer hydrothermalen Atmosphäre realisiert werden. Ziel dieses Kapitels ist es, dafür die entsprechenden chemisch-physikalischen Grundlagen darzustellen, die eine Einordnung und ein gesamtheitliches Verständnis dieser bei der thermo-chemischen Umwandlung ablaufenden Prozesse erlauben. Ohne ein tieferes Verständnis dieser in unterschiedlichen Temperaturfenstern und bei verschiedenen Prozessparametern jeweils ablaufenden primären chemischen Reaktionen kann die entsprechende Konversionsanlagentechnik nicht nachvollzogen werden.Publicationtype: Book Part36 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Item type:Publication, Access status: without files , Verfahren der Gaserzeugung in der Gasatmosphäre(Springer, 2024); ; Ziel dieses Kapitels ist es, Aspekte einer Gaserzeugung aus biogenen Festbrennstoffen in einer Gasatmosphäre zu adressieren. Dies inkludiert zunächst die chemischen und die verfahrenstechnischen Grundlagen der thermo-chemischen Gaserzeugung und damit auch die grundlegenden kinetischen Zusammenhänge. Anschließend werden die Gaserzeugungstechniken dargestellt, wie sie in den vergangenen Jahren am Markt beobachtet werden konnten; dies gilt insbesondere für die Festbett-Gaserzeuger, die verschiedenen Wirbelschichtverfahren, die Flugstromverfahren und diverse mehrstufige Verfahren. Danach werden mögliche Gasreinigungsansätze und -verfahren diskutiert und vertieft, mit denen das produzierte Gas dann so weit gereinigt werden kann, dass anschließend eine weitergehende Nutzung betriebssicher möglich ist. Final werden dann die unmittel- und mittelbaren energetischen Nutzungsmöglichkeiten des erzeugten Produktgases zur Bereitstellung von typischerweise Strom und Wärme in einem gekoppelten Prozess präsentiert (d. h. Kraft-Wärme-Kopplung).Publicationtype: Book Part13 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Item type:Publication, Access status: without files , Mechanische Aufbereitungsprozesse(Springer, 2024); ; ; ; Die mechanische Aufbereitung der geernteten Biomasse hat das Ziel, die physikalisch-mechanischen Merkmale der biogenen Rohmaterialien an die Anforderungen des jeweiligen Konversionsverfahrens bzw. der entsprechenden Umwandlungstechnik anzupassen. Alternativ oder zusätzlich soll dadurch auch die Bereitstellungskette möglichst einfach gestaltet bzw. sollen die Bereitstellungskosten insgesamt minimiert werden. In den meisten Fällen kommt es durch eine derartige mechanische Aufbereitung zu einer Beeinflussung / Veränderung der physikalisch-mechanischen Eigenschaften der Biomasse bzw. der biogenen Festbrennstoffe (u. a. Abmessungen, Dichte, Korngrößenverteilung, Feinanteil). Durch mechanische Sortier- und / oder Trennverfahren kann es zusätzlich zu einer Veränderung der chemischen Eigenschaften einzelner Fraktionen kommen. Außerdem führen die unterschiedlichen Prozesse meist zu einer Vermischung und damit auch zu einer Homogenisierung der chemischen Eigenschaften. Die entsprechenden Grundlagen, Verfahren, Prozessen und Konzepte, durch die eine mechanische Aufbereitung der Biomasse realisiert werden kann, werden deshalb in diesem Kapitel umfassend adressiert. Dies gilt primär für die Zerkleinerung insbesondere fester Lignocellulose-Biomasse, die Trennung von entsprechenden Stoffgemischen (z. B. Abtrennung von Steinen), die Waschung zur Veränderung der chemisch-stofflichen Zusammensetzung und die Kompaktierung (d. h. Pelletierung, Brikettierung).Publicationtype: Book Part37 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Item type:Publication, Access status: without files , Vollständige thermo-chemische Umwandlungsverfahren (Verbrennung)(Springer, 2024); ; ; ; Die Verbrennung – darunter wird hier die vollständige thermo-chemische Umwandlung biogener Festbrennstoffe verstanden – ist die mit Abstand wichtigste Konversionsoption für Lignocellulose-Biomasse; dies wird umfassend in diesem Kapitel diskutiert. Dazu wird zunächst auf die bei der thermo-chemischen Umwandlung ablaufenden chemischen Umwandlungsreaktionen und die damit zusammenhängenden Schadstoffbildungsmechanismen eingegangen; darunter werden hier die Bildungs- und Austragspfade primärer und sekundärer fester Produkte (z. B. Rostasche, Feinstaub im Abgas), flüssiger Komponenten (z. B. Tröpfchen im Abgas aus unvollständiger Verbrennung) und gasförmiger Abgasbestandteile (z .B. Stickstoffoxide, Schwefeldioxide) zusammengefasst. Die eigentlichen Ausführungen zu den Konversionsanlagentechniken beginnen mit dem Eingang der festen Biomasse in die thermo-chemische Umwandlungsanlage und enden mit der Bereitstellung der jeweils angestrebten End- bzw. Nutzenergie. Innerhalb dieser Systemgrenzen werden die folgenden Aspekte diskutiert: - Wesentliche Konstruktionsprinzipien, denen Feuerungsanlagen folgen sollten, damit eine vollständige Verbrennung / Oxidation stattfinden kann und damit maximale Wirkungsgrade realisiert und minimale Schadstofffrachten mit dem Abgas freigesetzt werden, werden diskutiert. - Handbeschickte Feuerungsanlagen, typischerweise zur Raumwärmebereitstellung eingesetzt, werden in einer strukturierten Weise dargestellt. Dies inkludiert sowohl Einzelraumfeuerstätten als auch von Hand beschickte Kesselanlagen. - Dann werden marktübliche, automatisch beschickte Verbrennungstechniken im Kleinanlagenbereich diskutiert, die mit Pellets oder Hackschnitzel / Hackgut befeuert werden. - Feste Biomasse sehr unterschiedlicher Qualität (z. B. Altholz, Schwarzlauge) kann auch in Großanlagen / Großkraftwerken z. B. zur Stromerzeugung eingesetzt werden; dies wird ebenfalls diskutiert. - Zusätzlich wird auf die Verfahrenstechnik der Abgasreinigung eingegangen; dies gilt sowohl für technische Lösungen im Bereich der handbeschickten und der automatisch beschickten Kleinanlagen als auch für entsprechende Abgasreinigungsapparate für Feuerungsanlagen mit höheren thermischen Leistungen bis hin zu Großfeuerungsanlagen. - Final wird noch auf die technischen Optionen einer Stromerzeugung aus der erzeugten Wärme eingegangen.Publicationtype: Book Part51 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Item type:Publication, Access status: without files , Einleitung und ZielsetzungZiel dieses einleitenden Kapitels ist es, eine fachliche Einführung in die Thematik des Buches zu geben. Dazu wird zunächst eine Definition des Begriffs der Biomasse gegeben. Anschließend wird auf den typischen Aufbau von Biomasse-Bereitstellungsketten eingegangen und damit deutlich gemacht, wo in der gesamte Kette sich die Inhalte dieses Buches einordnen. Auch werden die unterschiedlichen Wandlungsmöglichkeiten des biogenen Materials in verschiedene Energieträger bzw. unterschiedliche Nutzenergien adressiert. Final werden die einzelnen in dem Buch vertieft adressierten Themenkomplexe eingegrenzt, zusammengefasst und gegeneinander abgegrenzt.Publicationtype: Book Part31 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Item type:Publication, Access status: without files , Synthese- und WeiterverarbeitungsverfahrenDa sowohl mit der Gaserzeugung in der Gasatmosphäre als auch mit der in einer hydrothermalen Atmosphäre ein Produktgas bereitgestellt werden kann, das mithilfe von chemischen Synthesen in flüssige und / oder gasförmige Kohlenwasserstoffverbindungen überführt werden kann, die klar definierte Brennstoff-/Kraftstoffanforderungen erfüllen können, wird in diesem Kapitel auf wesentliche derartige Synthesen näher eingegangen. Dazu werden zunächst wichtige Synthesegasanforderungen diskutiert, durch deren Erfüllung aus dem Produktgas der Gaserzeugung ein Synthesegas erzeugt wird; dazu erfolgt auch die Darstellung entsprechender verfahrenstechnischer Lösungen. Danach werden die jeweiligen Synthesen dargestellt; dies gilt u. a. für die Fischer-Tropsch-Synthese, die Methanol-Synthese, die Methan-Synthese und die Synthese höherer Alkohole (Mixed Alcohol Synthesis). Da diese chemischen Synthesen nicht zwingend immer und unmittelbar ein vermarktbares Produkt / eine direkt an den Endkunden verkaufbare chemische Verbindung / eine definierte Gruppe von chemischen Verbindungen mit ähnlichen Eigenschaften bereitstellen und deshalb häufig ein weitergehendes Downstream-Processing der Syntheseprodukte notwendig ist, wird zusätzlich auf die entsprechenden Möglichkeiten eingegangen, die typischerweise zum Einsatz kommen mit dem Ziel, einen Kraftstoff und / oder einen Chemierohstoff mit klar definierten Eigenschaften bereitzustellen.Publicationtype: Book Part33 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Item type:Publication, Access status: without files , Einleitung und Zielsetzung(Springer, 2024); ; ; ; Dieses Kapitel gibt zunächst einen Überblick über die Biomasse als Energieträger und definiert hier wesentliche Grundbegriffe. Anschließend wird die heutige und zukünftige Rolle der Biomasse / der Bioenergie im globalen und europäischen Energiesystem diskutiert; dies inkludiert auch eine Analyse der vorhandenen Biomassepotenziale. Final wird dann der Aufbau der Buchreihe adressiert und die unterschiedlichen Buchteile / Kapitel entsprechend abgegrenzt.Publicationtype: Book Part18