Nutzungsmöglichkeiten und Potenziale bei Abfallbehandlungsanlagen zur Sektorenkopplung, Energiebereitstellung und CO2-Abscheidung : Abschlussbericht / von Wolfram Dietz, Michael Schönemann, Matthias Seitz, Nina Thiel (seit September 2022 Hochschule München), Wolfgang Rommel (bifa Umweltinstitut GmbH, Augsburg) ; im Auftrag des Umweltbundesamtes ; Durchführung der Studie: bifa Umweltinstitut GmbH ; Redaktion: Fachgebiet III 2.4 Abfalltechnik, Abfalltechniktransfer - Dr.-Ing. Ling He

Abstract

Abfallbehandlungsanlagen, die aus Abfällen Strom, Wärme und Biomethan erzeugen, leisten damit einen Beitrag zur Energieversorgung. Geprüft wurde, wie dieser energetische Beitrag an zukünftige Erfordernisse angepasst werden sollte. Optionen im Bereich Sektorenkopplung, Energiebereitstellung und CO2-Abscheidung wurden charakterisiert. Ihre Anwendung auf Abfallverbrennungs- und Bioabfallvergärungsanlagen wurde bewertet. Maßnahmen zur Erhöhung der Energieauskopplung der Anlagen sind klimaschutzwirksam und tragen zur effizienten Nutzung begrenzter Energiequellen bei. Die strombasierte Wasserstoffherstellung ist erst vorteilhaft für den Klimaschutz, wenn der Anteil erneuerbarer Energien im Stromsektor weiter steigt – nur dann kann die geminderte Stromnetzeinspeisung der Anlage vorrangig durch erneuerbare Stromquellen im Netz abgefangen werden. Eine flexible, strompreisgeführte Fahrweise des Elektrolyseurs verbessert dabei Klimaschutz und Wirtschaftlichkeit. Eine Methan- oder Methanolherstellung zeigte sich unter den gesetzten Randbedingungen insgesamt als wirtschaftlich nachteilig. Um dem Klimaschutz dienlich zu sein, bedarf es auch hier eines gestiegenen Anteils an erneuerbaren Energien im Stromsektor. CCS an Abfallverbrennungsanlagen eröffnet rechnerisch einen deutlichen Beitrag zur Treibhausgasminderung und ermöglicht Negativemissionen. Für Bioabfallvergärungsanlagen wurde eine Umstellung von Strom- und Wärmeerzeugung auf eine Biomethaneinspeisung untersucht. Deren wirtschaftliche Bewertung hängt insbesondere von der Stromeinspeisevergütung ab. Der Einfluss auf die Treibhausgasemissionen ist mittelfristig nur gering. Maßnahmen zum Anstoß zielführender Realisierungen werden benannt.

Waste treatment plants that generate electricity, heat and biomethane from waste thus contribute to the energy supply. The study examined how this energy contribution should be adapted to future requirements, considering options in the field of sector coupling, energy supply and CO2 capture. Their implementation at waste incineration and biowaste anaerobic digestion plants was evaluated. Measures to increase energy export are climate-protective and contribute to the efficient use of limited energy sources. Electricity-based hydrogen production is only beneficial for climate protection if the share of renewable energies in the electricity sector continues to increase - only then can the reduced electricity grid feed-in of the plant be mainly offset by renewable power sources in the grid. Flexible, electricity price-controlled operation of the electrolyser improves both climate protection and the economic viability. Under the set boundary conditions, methane or methanol production was shown to be economically disadvantageous overall. To be beneficial to climate protection, an increased share of renewable energies in the electricity sector is also required here. In modeling, CCS at waste incinerators offers a significant contribution to greenhouse gas mitigation and also enables negative emissions. For biowaste anaerobic digestion plants, a conversion from cogeneration to biomethane production was investigated. Its economic evaluation depends in particular on the electricity sales revenue. The impact on climate change is minor in the medium term. Measures to initiate targeted realizations are specified.