Technische, ökonomische und ökologische Bewertung der Einsetzbarkeit von biogenem n-Butanol im Raumwärmemarkt

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Einsetzbarkeit von n-Butanol im Raumwärmemarkt unter technischen, ökonomischen sowie ökologischen Kriterien überprüft und den Brennstoffen Heizöl extra leichtflüssig (EL) und Biodiesel (FAME) gegenübergestellt. Das gewählte Vorgehen umfasst eine Verbrennungsversuchsreihe und die Entwicklung eines Stoff- und Energiestrommodells sowie dessen Erweiterung um eine wirtschaftliche und eine ökologische Betrachtung. N-Butanol eignet sich aus gerätetechnischer Sicht innerhalb des untersuchten Bereiches von 0 bis 20 % (V/V) als Biokomponente in Heizöl EL für den Einsatz in einem marktüblichen Stauscheibenbrenner. Dabei tritt keine signifikante Veränderung der Abgasemissionen sowohl absolut als auch relativ zum Heizwert des Gemisches auf. Andererseits senkt n-Butanol den Flammpunkt des Brennstoffgemisches, so dass der flächendeckende Einsatz in Heizöl EL nur bis zu einer Konzentration von 0,5 % (V/V) n-Butanol als Biokomponente in Kombination mit 10 % (V/V) FAME möglich ist. Zur Überprüfung der ökonomischen und ökologischen Kriterien wurden zwei Szenarien identifiziert. Das Basisszenario reflektiert den Stand der Technik und verursacht Produktionskosten von 1,21 € / L n-Butanol, die durch den Umsatz von 0,90 € / L nicht gedeckt werden können. Mit Treibhausgasemissionen von 37,0 g CO2eq / MJ entstehen durch den Einsatz von n-Butanol CO2eq-Verminderungskosten in Höhe von 527 € / t CO2eq. In der Wirkungskategorie Versauerung erhöht der Einsatz von n-Butanol im Basisszenario die Emissionen gegenüber Heizöl EL zwar um etwa 67 %, stellt jedoch gegenüber FAME, das eine Erhöhung von 544 % verursacht, eine erhebliche Verbesserung dar. Die fossile Ressourcenbeanspruchung gegenüber Heizöl EL sinkt durch n-Butanol um 67 % auf 0,39 MJ / MJ. Das Fortschrittsszenario berücksichtigt bislang großtechnisch nicht etablierte Technologien wie beispielsweise die in-situ Produktabtrennung mittels Pervaporation. Die Produktionskosten im Fortschrittsszenario betragen 0,99 € / L n-Butanol. Durch den Einsatz von n-Butanol als Biokomponenten in Heizöl EL sinken die Emissionen an CO2-Äquivalenten im Fortschrittsszenario auf 23,5 g / MJ und etwa 60 % derer von Biodiesel (FAME) und 73 % derer von Heizöl EL. Die CO2eq-Vermeidungskosten betragen im Fortschrittsszenario 266 € / t CO2eq. Die Emissionen an SO2-Äquivalenten sinken auch im Fortschrittsszenario nicht unter die von Heizöl EL, sondern liegen fast 30 % darüber. Bezogen auf die Biokomponente FAME reduziert der Einsatz von n-Butanol jedoch die Emissionen an SO2-Äquivalenten um 80 %. Der fossile Ressourcenverbrauch verringert sich gegenüber FAME um 53 % auf 0,25 MJ / MJ und liegt damit weit unter dem von Heizöl EL. Es zeigt sich, dass der Einfluss der anteiligen Anbauemissionen von Reststroh in allen Wirkungskategorien verhältnismäßig gering ist. Es konnte gezeigt werden, dass die Produktion von n-Butanol aus Getreidestroh zu Kosten von 0,90 € / L durch eine optimierte Positionierung der Anlage im Fortschrittszenario zu erreichen ist und damit wirtschaftlich sein kann.

Author dc:creator

• Dohn, Nicolas

Advisor dc:contributor.advisor

• Knorr, Dietrich

Licence dc:rights.uri

• https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/

Language dc:language.iso

de, German

Identifier URI

urn:nbn:de:kobv:83-opus-40019
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3623

OAI identifier oai:identifier

oai:depositonce.tu-berlin.de:11303/3920