Biomasse Teil 3

  1. Kann durch den Anbau von Energiepflanzen eine signifikante Substitution von fossilen Energierohstoffen erreicht werden?
    • Nicht wirklich -> Hohe Umwandlungsverluste von etwa 66 %, zu kleine Fläche in Europa
    • Individualverkehr besser durch Regen. Energien versorgen
    • Eher regional (Transportverluste)
    • Nutzung sinnvoll bei geringer Entfernung und mit wenig Umwandlungsschritten
  2. Aus welchen Quellen können Sekundärbiomassen gewonnen werden? Nennen Sie jeweils Beispiele!
    • Energetisch, Stofflich:
    • Kommunaler Bereich (Bioabfall, Strauchschnitt, Landschaftspflege)
    • Industrie/Gewerbe (Zuckerraffinerien Schlachtabfälle, Brauerei, Sägewerk)
    • Landwirtschaft (Gülle, Mist, Stroh)
  3. Welche Regeln kann man heranziehen, um die optimale Nutzungsart auch für eine Sekundärbiomasse zu ermitteln?
    • leicht abbaubare Stoffe -> Methangärung
    • Zucker und Kohlenhydrate -> Alkoholische Gärung
    • Öl, Fett -> Chemisch-Thermische Verwertung
    • Lignozellulose -> Chemisch-Thermische Verwertung
    • Hoher Wassergehalt -> Vergärung
  4. Welche Optionen können bedient werden, wenn kommunale Bioabfälle durch die Kombination Methangärung/Kompostierung genutzt werden?
    Biogas->BHKW, Düngung mit entstandenem Kompost
  5. Nennen Sie 4 Beispiele für energetisch, eventuell auch stofflich und energetisch, nutzbare Sekundärbiomassen!
    • Energetisch, Stofflich:
    • Bioabfall und Baumschnitt (Kompost, Energie)
    • Klärschlamm (Energetisch)
    • Reste aus Holzverarbeitung, Sägewerken (Spanplatten, Energie)
    • Stroh, Erntereste (Dünger und Energie)
  6. Erläutern Sie die Regeln zur Auswahl eines optimalen Nutzungsverfahrens (direkt als Energieträger, als Rohstoff zur Gewinnung eines Energieträgers) aus der stofflichen Zusammensetzung von Biomassen.
    • leicht abbaubare Stoffe -> Methangärung
    • Zucker und Kohlenhydrate -> Alkoholische Gärung
    • Öl, Fett -> Chemisch-Thermische Verwertung
    • Lignozellulose -> Chemisch-Thermische Verwertung
    • Hoher Wassergehalt -> Vergärung
  7. Erläutern Sie, warum die sogenannte Eigenkompostierung eine Verschwendung von Ressourcen bedeuten kann!
    • Eigenkompostierer verzichten auf Biotonne
    • Energiereiche Biomasse aus Hausabfällen wird im Restmüll entsorgt, während nur Gartenreste kompostiert werden.
    • Für funktionierende Kompostierung fällt zu wenig Abfall an, Pflanzensamen werden nicht zerstört, Hausabfälle würden aus hygienischer Sicht nicht ausreichend erhitzt werden
    • dadurch wird ein Teil der Ressourcen nicht weiter stofflich genutzt sondern im Restmüll entsorgt und verbrannt
  8. Das zunehmende Auftreten welcher Gruppe von Substanzen führt dazu, dass auch ausgefaulter kommunaler Klärschlamm zu langfristigen Problemen bei seiner Ausbringung auf landwirtschaftlichen Flächen führen kann. Lassen Sie dabei die Problematik der Schwermetalle außer Acht.
    Endokrin Wirksame Substanzen (Hormone, Medikamentenwirkstoffe)
  9. Für welche Zwecke werden Zerkleinerungsverfahren bei der Gewinnung biogener Energieträger eingesetzt?
    • Bessere Transport- und Lagereigenschaften,
    • mechanischer Aufschluss für Bioaktivität (Biogas)
  10. Welche Rolle spielen die Eigenschaften von Holz und holzigem Material (Art, Alter, Wassergehalt), wenn dieses Material zerkleinert werden soll?
    • Art: großer Einfluss auf die Härte -> Hackleistung
    • Altes Holz -> Hoher Kernholzanteil -> Härter, geringerer Wasseranteil
    • Geringer Wasseranteil -> Höhere Hackleistung, splittert stärker
  11. Was passiert, wenn KUP-Holz aus einer Ganzstammlinie nach der Trocknung zerkleinert wird?
    • Starke Staubentwicklung, Rinde löst sich ab
    • Hackgutlänge sehr unterschiedlich
  12. Warum ist ein Schnellläufer-Schredder zur Herstellung von Energieholzhackgut für eine Hackschnitzelheizung ungeeignet
    Staub, unregelmäßige Hackgutlänge
  13. Welcher Typ von Zerkleinerungsmaschinen ist am besten für die Herstellung von Energieholzhackgut geeignet? Warum wird dieser trotzdem kaum genutzt?
    • Schneckenhacker
    • Teuer, geringer Durchsatz (langsam), nur bei Stammholz sehr gleichmäßiges Hackgut, für jede Hackschnitzelgröße extra Schnecke erforderlich (bei anderen Maschinen kann dies über Drehzahl/Vorschub geregelt werden)
  14. Warum sind Forsttrommelhacker für die Zerkleinerung von KUP-Holz schlechter geeignet, als Feldtrommelhacker(Feldhäcksler)?
    • Ausgelegt auf ganze Bäume mit großem Stammdurchmesser, nicht auf Astwerk und dünne Stammdurchmesser -> viele Überlängen
    • Feldhäcksler verfügen über Schneidmesser über die gesamte Breite
  15. Warum kann die in Feldhäckslern verwendete Hackerbauart in den Forsthackern nicht eingesetzt werden?
    Lange Klingen, zu instabil für große Holzdurchmesser
  16. Welche partikelseitigen Voraussetzungen müsste ein Hackgut erfüllen, um mit einer Siebanalyse das Partikelgrößenspektrumexakt bestimmen zu können? Mit welcher Maschine und aus welchem Rohstoff (KUP, Stammholz,…) müsste dazu das Material erzeugt werden?
    • Kantenlänge in allen Dimensionen gleich lang
    • Schneckenhacker, Stammholz
  17. Wie funktioniert eine Scheibenmühle? Welchen Vorteil bringt ihr Einsatz beim mechanischen Aufschluss von Maishäcksel für die Vergärung zu Biogas?
    • Stehende und rotierende Scheibe, Maissilage wird aufgefasert und dadurch genau an den Stellen aufgeschlossen, die niedrige Bindungskräfte haben.
    • Daher viel Feiner und besser für die Mikroorganismen zu zersetzen
    • Aber sehr langsam
  18. In Feldhäckslern zur Maisganzpflanzenernte werden die geernteten Pflanzen im eingebauten Zerkleinerer zerschnitten und in Schüttgut verwandelt. Wie heißt die Zusatzeinrichtung, mit der ebenfalls intern das Erntegut weiter mechanisch aufgeschlossen werden kann und wie funktioniert diese Technik?
    • Körnerprozessor, 2. Zerkleinerungstufe
    • Zwischen Walzen gebrochen und zermahlen
  19. Warum sind Zerkleinerer, die nach dem Fleischwolf-Prinzip arbeiten, trotz ihres guten Zerkleinerungsergebnisses für den mechanischen Aufschluss von Maissilage ungeeignet?
    durch die schnell rotierenden Hackmesser sehr anfällig für Störstoffe: Steine, Metallteile
  20. Was ist eine Kugelmühle? Wie funktioniert sie? Für welche Biomassen im Zusammenhang mit der energetischen Nutzung könnte eingesetzt werden?
    • In rotierendem Zylinder werden spröde/zerfaserbare Stoffe durch schwere gusseiserne/Keramik- Kugeln zerstoßen und fein gemahlen
    • Unempfindlich gegenüber Störstoffen
  21. Nennen Sie einen Apparatetyp, der für den mechanischen Aufschluss von Biomasse vor einer Vergärung unter Berücksichtigung aller Aspekte (Zerkleinerung, Verschleißverhalten…) geeignet ist.
    Kugelmühle oder Scheibenmühle
  22. Welche „Werkzeuge“ werden beim hydraulischen Aufschluss (Stofflöser, Turbolöser) von Bioabfall vor einer Vergärung genutzt?
    • Rechen für Leichtstoffe
    • Stoffreibung der Teilchen in der Suspension
    • Aufteilung über Dichte und Größe
  23. Nennen und Beschreiben Sie die Funktionen, die in einem Stofflöser zur Aufbereitung besonders von kommunalem Bioabfall integriert werden können!
    • Tütenauftrenner,
    • Rechen für Leichtstoffe (Schwimmtrennung),
    • Schwerstoffschleuse (Sedimentation),
    • Bodensieb (Nasssiebung),
    • Turborührer (Zerkleinerung, Dekompaktierung, Auffaserung)
  24. Welche typischen Aufgaben können Trennverfahren bei der Bereitstellung und Aufbereitung von Biomasse erfüllen
    • Fraktionierung in Partikelklassen
    • Fraktionierung in Stoffklassen oder Stoffarten
    • Abtrennung von Über- und Unterkorn
    • Abtrennung von Fremd- und Schadstoffen
  25. Ordnen Sie die Trennprinzipien elektrisch – physikalisch – thermisch entsprechend ihrer Bedeutung bei der Aufbereitung von Biomassen! Begründen Sie Ihre Auswahl!
    • Thermisch -> Trocknung, hohen Wassergehalt verringern um Biomassen überhaupt energetisch nutzbar zu machen
    • Mechanisch/physikalisch-> Vorsortierung nach Größe, Dichte, Verbesserung der Schütt-, Transport- und Lagerfähigkeit
    • Elektrisch -> Magnetabscheider für Störstoffe
  26. Erklären Sie einen sinnvollen Einsatzfall für ein Trommelsieb bei der Biomasseaufbereitung! Welche Voraussetzungen/ Eigenschaften muss das zu behandelnde Material dafür aufweisen?
    • Siebung eines kontinuirlichen Stoffstroms
    • Nadeln vom Hackgut trennen
    • Trockene aufgeschlossene Masse ideal, da Fraktionierung so am besten funktioniert ->Siebkaskade
  27. Mit welchem Trennverfahren könnten Steine aus einer Biomasse abgetrennt werden? Prüfen Sie (Erläuterung), ob Ihr Vorschlag immer oder nur bei bestimmten Randbedingungen nutzbar ist!
    • Sedimentieren - > Steine setzen sich unten ab (bei Dichteunterschied)
    • Sieben -> bei Korngrößenunterschied
  28. Für welche Nutzungsart(en) von Biomasse hat ein Wassergehalt > 40% negative Konsequenzen und für welche nicht?
    • Verbrennung -> negativ (Heizwert)
    • Vergärung -> positiv
  29. Worin besteht der Unterschied zwischen den Parametern Wassergehalt und Feuchte? Welche der beiden ist die typische Rechengröße für den Ingenieur?
    • Wassergehalt ist auf Gesamtmasse normiert,
    • Feuchte ist auf Trockenmasse normiert
    • -> Feuchte von 100 % entspricht Wassergehalt von 50 %
  30. Warum muss bei Mengenangaben zu Biomassen die Bezugsgröße Gesamtmasse bzw. Feststoffmasse angegeben werden
    • Gesamtmasse (inkl. Wasser)
    • Feststoffmasse (atro, absolut trocken)
    • Unterschied im Heizwert für Auslegung essentiell
Author
Quintus
ID
341334
Card Set
Biomasse Teil 3
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auswendig
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