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2. August 2022

COMET-Zentrum BEST: Umweltfreundliche Wärme durch Strom aus Abfällen

Intelligente Digitalisierungsmaßnahmen unterstützen einen effizienten Betrieb von Müllverbrennungsanlagen und reduzieren dabei Schadstoffemissionen.
Nachverfolgung des Mülls mithilfe eines Bunkermodells
Nachverfolgung des Mülls mithilfe eines Bunkermodells.

Die Verbrennung von Hausmüll ist ein grundlegender Bestandteil der österreichischen Abfallwirtschaft. Jährlich werden allein in Wien mehr als 700.000 Tonnen Müll verbrannt und dadurch umweltfreundliche Wärme und Strom für hunderttausende Haushalte erzeugt. Eine effiziente und saubere Müllverbrennung ist aus prozesstechnischer Sicht eine große Herausforderung. Die inhomogene Zusammensetzung des zu verbrennenden Mülls ist dafür maßgeblich verantwortlich. Diese Inhomogenität äußert sich in variierenden Brennstoffeigenschaften, wodurch es zu starken Schwankungen des Heizwerts sowie der potentiellen Schadstoffemissionen, wie Schwefeldioxid (SO2), Stickoxide (NOx) und Chlorverbindungen (z.B. HCl), kommt. Das kann dazu führen, dass ein hochwertiger Brennstoff, wie beispielsweise Heizöl, zugeführt werden muss oder ungewollte Schadstoffemissionsspitzen entstehen.

In diesem Projekt wurden Methoden entwickelt, um aus Messwerten der Verbrennung und der Anlieferung auf die Eigenschaften des angelieferten Mülls rückzuschließen. Darauf basierend soll eine optimale Durchmischung des restlichen, noch nicht verbrannten Mülls vorgenommen werden. Durch dieses gezielte Vormischen des Mülls können eine homogenere Zusammensetzung, ein konstanterer Heizwert und damit eine stabilere Verbrennung erreicht, sowie auch mögliche Schadstoffemissionsspitzen geglättet werden.

Methodischer Ansatz

Die Grundfunktionalität der entwickelten Methoden kann in zwei Hauptbereiche unterteilt werden. Zunächst berechnet ein sogenannter Brennstoffschätzer relevante Mülleigenschaften, wie beispielsweise Heizwert, Wassergehalt oder Schadstoffemissionsneigung, aus Messungen der Verbrennung und ordnet diese konkret zu Kranladungen an eingeworfenem Müll zu. Im zweiten Schritt wird ein 3D-Modell des Bunkers, in
welchem der angelieferte Müll zwischengelagert wird, herangezogen, um die Herkunft des Mülls nachzuverfolgen. Bei problematischen Abfällen kann so der noch im Bunker verbliebene Anteil optimal eingemischt werden. Perspektiven für die Zukunft Die entwickelten Methoden (Brennstoffschätzer & Bunkermodell) stellen die Basis für eine optimale automatisierte Durchmischung der verschiedenen Müllfraktionen dar. Es handelt sich dabei um eine kostengünstige, moderne Digitalisierungsmaßnahme aus dem Bereich „Industry 4.0“ zur Steigerung der Effizienz von Müllverbrennungsanlagen, die keinerlei mechanischen Umbau der Anlage erfordert. Durch die Homogenisierung des Mülls können die Zugabe von höherwertigen Brennstoffen wie Heizöl reduziert und Schadstoffemissionsspitzen vermieden werden.

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