Electric Power | Marine | Oil & Gas Abgasemissionen von ... · CATERPILLAR CONFIDENTIAL: keine - Die Abgasemissionen von Gasmotoren bleiben in der Diskussion, verschärfte gesetzliche

Caterpillar Vertraulichkeitsstufe: keine

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Abgasemissionen von Gasmotoren Planertage 2017 H. Baas

One powerful future.

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CATERPILLAR CONFIDENTIAL: keine

• Novellierung der TA-Luft

• Umsetzung der EU-Richtlinie MCPD

• Erfahrungen mit SCR-Katalysatoren

• Kontinuierliche Emissionsmessung

Abgasemissionen von Gasmotoren


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Novellierte TA-Luft: • Die neue TA-Luft soll bis Anfang 2018 in Kraft treten. • Die Emissionsgrenzwerte bleiben bis auf Formaldehyd bei den

Werten der TA-Luft 2002. • Formaldehyd-Werte werden aus der LAI-Empfehlung von Anfang

2016 übernommen. • Jährlich wiederkehrende Emissionsmessungen werden gefordert. • Auch Prüfstände für Verbrennungsmotoren werden geregelt. Zeitplan: • Aktuell Ressortabstimmung • 4. Quartal 2017: Bundesratsbefassung • 1. Quartal 2018: Voraussichtliche Veröffentlichung und Inkrafttreten

Neue Emissionsvorschriften für Gasmotoren


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• Neuanlagengrenzwert: 30 mg/mn3 ab 01.01.2016 20 mg/mn3 ab 01.01.2020

• Altanlagen 30 mg/mn3 spätestens ab 05.02.2018, wenn bisher >40 mg/mn3 30 mg/mn3 spätestens ab 05.02.2019, wenn bisher <40 mg/mn3 • Messungen und Überwachung von Emissionen Jährlich wiederkehrende Einzelmessung für Stickoxide, Formaldehyd und Kohlenmonoxid für Anlagen mit Erdgas, Biogas, Grubengas oder Klärgas ab 01.01.2016

Abgasemissionen von Gasmotoren Formaldehyd


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Vollzugsempfehlung Formaldehyd der LAI (Stand 09.12.2015) gültig ab 01.01.2016


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Vollzugsempfehlung Formaldehyd (Stand 09.12.2015)

Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft für Immissionsschutz (LAI)


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Umsetzung in eine Motorenverordnung im Rahmen BImSchV Auszug aus der MCPD: “The MCP Directive entered into force on 18 December 2015 and will have to be transposed by Member States by 19 December 2017. The emission limit values set in the MCP Directive will have to be applied from 20 December 2018 for new plants and by 2025 or 2030 for existing plants, depending on their size.” Die Emissionswerte aus dem Entwurf zur Novellierung der TA-Luft sollen in die MCPD übernommen werden. Zeitplan: August 2017: Referentenentwurf angekündigt September 2017: Verbändeanhörung Frühjahr 2018: Bundestag und Bundesrat Mitte 2018: geplantes Inkrafttreten

Umsetzung der EU-Richtlinie MCPD


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Motorenverordnung BImSchV aktueller Stand


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- Alle aufgelisteten Grenzwerte können eingehalten werden

- Stickoxide (Nox) mittels SCR-Katalysator bzw. durch Motoreinstellung

- Kohlenmonoxid (CO) mittels Oxidationskatalysator

- Formaldehyd (HCOH) mittels Oxidationskatalysator

- Gesamtkohlenstoffe (THC) durch Motoreinstellung

Stand der Technik bei CES:


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Oxidationskatalysator


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Abschätzung Betrieb gemäß TA-Luft neu

500

750

1000

1250

1500

1750

2000

02004006008001000

TH

C [

mg

/Nm

3]

NOx [mg/Nm3 bei 5% O2]

THC Emissionen

TCG2016

TCG2020

TCG2032


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Reaktionsablauf im SCR-Katalysator

Quelle: Steuler


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SCR-System

Quelle:Emission Partner


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SCR-Anlagen


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SCR-Anlagen


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SCR-Anlagen


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Aufstellung Flughafen München


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Montage SCR-Katalysator in Köln


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SCR-Katalysator im Biogasbetrieb

150

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450

550

650

750

0 1 2 3 4 5 6

[mg

/Nm

³]

Eindüsmenge [l/h]

NOx Emissionswerte normiert auf 5% O2 mit variierten CH4N2O-Eindüsmengen (100% Last)

3000 Bh, 381°C BT, nachKat, 08.12.2009

7600 Bh, 389°C BT, nachKat, 23.06.2010

19000 Bh, 383°C BT, nachKat, 27.10.2011

3000 Bh, 381°C BT, vor Kat,08.12.2009

7600 Bh, 389°C BT, vor Kat,23.06.2010

19000 Bh, 383°C BT, vorKat, 27.10.2011

3000 Bh, 410°C BT, nachKat, 08.12.2009

7600 Bh, 415°C BT, nachKat, 23.06.2010

19000 Bh, 413°C BT, nachKat, 27.10.2011

3000 Bh, 410°C BT, vor Kat,08.12.2009

7600 Bh, 415°C BT, vor Kat,23.06.2010

19000 Bh, 413°C BT, vorKat, 27.10.2011


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SCR-Katalysator im Biogasbetrieb

0

5

10

15

20

25

30

0 1 2 3 4 5 6

[mg

/Nm

³]

Eindüsmenge [l/h]

HCHO Emissionswerte normiert auf 5% O2 mit variierten CH4N2O-Eindüsmengen (100% Last)

HCHO 381°C BT 08.12.2009

HCHO 410°C BT 08.12.2009

HCHO 389°C BT 23.06.2010

HCHO 415°C BT 23.06.2010

HCHO 383°C BT 27.10.2011

HCHO 413°C BT 27.10.2011

SCR-Katalysator , Startvorgang, Groß-Gasmotor

SCR-Katalysator im Treibhaus






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SCR-System, Investkosten und Harnstoffverbrauch

0

20

40

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100

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500 kW 1000 kW 2000 kW 5000 kW

Invest T€

Harnstoff l/h

Quelle:Harnstoffwerte von Emission Partner


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Abschätzung Betrieb gemäß TA-Luft neu

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

02004006008001000

Än

de

run

g h

[%

vo

n 1

00

]

NOx [mg/Nm3 bei 5% O2]

Wirkungsgradänderung

TCG2016

TCG2020

TCG2032


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Gasmotorenaggregat: Leistung: 1000kWe, Brennstoffeinsatz: 2400kW (500 mg/Nm3 NOx), Betriebsstunden: 8000 h/a Kostenvergleich: mit SCR mager heute Nox-Emissionen: 100 mg/Nm3 100 mg/Nm3 500 mg/Nm3 SCR-Invest: 30.000€ - - Harnstoffkosten: 25 ct/l, 7,2l/h 14.400 €/a - - Brennstoffkosten: 25 €/MWh 470.400 €/a 499.200 €/a 480.000 €/a Wartungsmehrkosten: ca. 7.500 €/a - - Summe: 492.300 €/a 499.200 €/a 480.000 €/a Mehrkosten SCR / heute: 12.300 € jährlich 30.000 € einmalig

SCR-System, Beispielrechnung

Quelle:Harnstoffwerte von Emission Partner


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Auszüge aus der Präsentation des UBA zum Fachgespräch am 25.04.2016 in Berlin


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• Jährliche Überprüfung durch akkreditiertes Messinstitut und Meldung an die Aufsichtsbehörde.

• Bei Emissionsmessungen werden die relevanten Motorparameter dokumentiert und der Aufsichtsbehörde gemeldet.

• Bei Motorparameteränderungen sind Emissionsmessungen durchzuführen und zu melden.

• Verplombung des Katalysators.

• Bei Einsatz von SCR-Systemen ist der Harnstoffbezug zu dokumentieren.

Vorschlag des VDMA


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- Die Abgasemissionen von Gasmotoren bleiben in der Diskussion, verschärfte gesetzliche Vorgaben kommen auf uns zu.

- Caterpillar Energy Solutions GmbH arbeitet an vielen Stellen mit, damit

die Interessen der BHKW Branche, die Interessen unserer Kunden berücksichtigt werden.

- Caterpillar Energy Solutions GmbH beteiligt sich aktiv und intensiv an

Forschungsvorhaben zur Reduzierung der Abgasemissionen und führt zusätzlich eigene Entwicklungen hierzu durch, damit unsere Produkte auch die zukünftigen gesetzlichen Vorgaben erfüllen.

- Die Emissionsgrenzwerte in der geplanten BImSchV nach heutigem Stand können mit den Gasmotoren von Caterpillar Energy Solutions GmbH und den zugehörigen Katalysatoren eingehalten werden.

Ausblick:

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Heinrich Baas

Tel.: +49 621 384 8660

Mobil: +49 171 766 7514

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Vielen Dank.

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