Die strategischen Zielsetzungen von COMET sind der Aufbau neuer Kompetenzen durch die Initiierung und Unterstützung einer langfristig ausgerichteten Forschungszusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Wirtschaft auf höchstem Niveau sowie der Aufbau und die Sicherung der Technologieführerschaft von Unternehmen. Durch die Weiterentwicklung und Bündelung existierender Stärken und die Einbindung von internationalem Forschungs-Know-how soll der Forschungsstandort Österreich nachhaltig gestärkt werden.

Das Kompetenzzentrum BEST - Bioenergy and Sustainable Technologies GmbH wird im Rahmen von COMET - Competence Centers for Excellent Technologies durch BMK, BMDW und die Länder Wien, Niederösterreich und Steiermark gefördert. Das Programm COMET wird durch die FFG abgewickelt.

Als Bindeglied zwischen akademischer Forschung und industrieller Technologieentwicklung ist es unsere Vision, nachhaltige und zirkuläre Bioraffinerieprozesse und -technologien zur Herstellung von grünen Gasen, grünen flüssigen Kraftstoffen und grünen Produkten zu entwickeln und zu demonstrieren, um den Übergang zu einer klimaneutralen und von fossilem Kohlenstoff freien Wirtschaft zu unterstützen. Daher wird die Ressourcenbasis auf organische Reststoffe, Abfälle und CO2 erweitert. Umwandlungstechnologien werden weiterentwickelt oder neu konzipiert, um einen effizienten und wirtschaftlichen Betrieb zu ermöglichen und eine angemessene Systemintegration der Wertschöpfungskreisläufe auf Basis neuer Rohstoffe zu ermöglichen. Durch die Nutzung unserer hervorragenden experimentellen Einrichtungen, die vom Labor bis zur Pilot- und Demonstrationsanlage reichen, ist es unser Ziel, angewandte Forschung von höchster wissenschaftlicher Qualität durchzuführen.

Fortschrittliche digitale Methoden setzen wir für die Technologieentwicklung ein und nutzen diese auch für die Basisautomatisierung, die Optimierung und die Überwachung des Betriebs von Einzeltechnologien und von Gesamtanlagen. Mit Hilfe holistischer und technologieneutraler Planungswerkzeuge sichern wir die bestmögliche Integration von Bioraffinerien und Energiebereitstellungstechnologien in ein nachhaltiges, erneuerbares Energie- und Ressourcensystemsystem.

Intelligente Digitalisierungsmaßnahmen unterstützen einen effizienten Betrieb von Müllverbrennungsanlagen und reduzieren dabei Schadstoffemissionen.

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. In der folgenden Grafik ist dies exemplarisch für den Heizwert dargestellt.

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.

Partner

• Wien Energie GmbH, Austria

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