R1 oder D10: Energieeffizienzkennzahl einer Müllverbrennungsanlage — Formel, Schwellenwerte und Beispiel

Eine Verbrennungsanlage für Siedlungsabfälle kann als Verwertungsanlage (R1 — hauptsächliche Verwendung als Brennstoff oder andere Form der Energieerzeugung) oder als Beseitigungsanlage (D10 — Verbrennung an Land) eingestuft werden. Darüber entscheidet die Energieeffizienzkennzahl aus Anhang II der Richtlinie 2008/98/EG: Sie muss mindestens 0,60 für Anlagen betragen, die vor dem 1. Januar 2009 in Betrieb waren und eine Genehmigung besaßen, und mindestens 0,65 für alle übrigen.

Formel

Die Kennzahl wird bezogen auf ein Jahr berechnet:

R1 = (Ep − (Ef + Ei)) / (0,97 × (Ew + Ef))

wobei:

• Ep — jährlich erzeugte Energie in Form von Wärme oder Strom; elektrische Energie wird mit 2,6 multipliziert, für kommerzielle Nutzung erzeugte Wärme mit 1,1 (GJ/Jahr),
• Ef — jährlicher Energieeintrag aus Brennstoffen, die zur Dampferzeugung beitragen (GJ/Jahr),
• Ew — jährliche Energie der behandelten Abfälle, berechnet auf Grundlage des unteren Heizwerts (GJ/Jahr),
• Ei — jährlich importierte Energie, ohne Ew und Ef (GJ/Jahr),
• 0,97 — Faktor, der Energieverluste durch Rost- und Kesselasche sowie Strahlung berücksichtigt.

Seit der Änderung des Anhangs II durch die Richtlinie (EU) 2015/1127 der Kommission wird das Ergebnis der Formel zusätzlich mit einem klimatischen Korrekturfaktor (CCF) multipliziert, der von der Zahl der Heizgradtage (HDD) am Standort der Anlage abhängt: für HDD ≥ 3350 ist CCF = 1, und für wärmere Standorte ist er größer als 1. Das nachstehende Beispiel lässt den CCF außer Acht (angenommen wurde CCF = 1).

Die Faktoren 2,6 und 1,1 spiegeln den höheren Wert elektrischer Energie im Vergleich zu Wärme wider. Der Mechanismus begünstigt also die Stromerzeugung, erlaubt es aber auch einer reinen Wärmeanlage, den Schwellenwert zu erfüllen.

Rechenbeispiel (anschaulich)

Nehmen wir eine Verbrennungsanlage an, in der: Ew = 1000, Ef = 20, Ei = 40 (Energieeinheiten, z. B. TJ pro Jahr). Nenner: 0,97 × (1000 + 20) ≈ 989.

Diese Zahlen veranschaulichen den Mechanismus und sind keine Parameter einer konkreten Anlage. Man sieht, dass eine Verbrennungsanlage, die nur im Kondensationsbetrieb arbeitet und nur einen kleinen Teil der in den Abfällen enthaltenen Energie ins Netz abgibt, den Schwellenwert von 0,65 nicht erreicht; in diesem Beispiel verändern erst die Stromerzeugung in Höhe von ca. 27% der Abfallenergie oder die Wärmeabnahme die Einstufung. Deshalb ist die Lage der Anlage im Verhältnis zum Fernwärmenetz oder zu Abnehmern von Prozessdampf so wichtig.

Für welche Anlagen die Formel gilt

Eine Fußnote in der Richtlinie beschränkt die Formel auf Anlagen, die ausschließlich für die Behandlung fester Siedlungsabfälle bestimmt sind. Für Verbrennungsanlagen für Industrie- oder gefährliche Abfälle gibt es keine einheitliche Kennzahl, und die Einstufung wird individuell anhand der Dokumentation und der Genehmigungsbedingungen festgelegt.

Warum die Einstufung von Bedeutung ist

1. Abfallhierarchie. Verwertung steht höher als Beseitigung.
2. Abfallverbringung. In den Vorschriften zur Abfallverbringung, z. B. beim grenzüberschreitenden Transport von Siedlungsabfällen, sind die Verfahren und die Einspruchsgründe bei Verwertung andere als bei Beseitigung.
3. Statistik und Berichterstattung. Die energetische Verwertung wird als Verwertung gezählt, ist aber kein Recycling und zählt nicht zu den Recyclingquoten.
4. Image und Finanzierung. Der Status R1 kann bei der Bewertung eines Projekts durch Finanzierungsinstitutionen oder in Ausschreibungsunterlagen eine Rolle spielen.
5. Begründung des Projekts. Die Kennzahl zeigt, ob das Projekt tatsächlich Energie aus Abfällen nutzt oder nur ihr Volumen verringert.

Wie das in der Praxis angewendet wird

Der Betreiber berechnet die Kennzahl für ein volles Betriebsjahr auf Grundlage gemessener Größen: Menge und Heizwert der Abfälle (aus der Brennstoffbilanz), an Abnehmer abgegebene elektrische Energie und Wärme, Verbrauch von Hilfsbrennstoffen und importierte Energie. Die Einstufung der Anlage als R1 wird in den Verwaltungsdokumenten der Anlage festgehalten, und die Behörde kann die Dokumentation der Berechnungen verlangen. Zu beachten ist auch, dass sich der Heizwert der Abfälle mit der Jahreszeit und der Zusammensetzung der Sammlung ändert, sodass sich die Kennzahl von Jahr zu Jahr ändern kann.

Typische Fehler

• Verwendung des oberen statt des unteren Heizwerts.
• Einrechnung der an Kühlanlagen und Kondensatoren abgegebenen Wärme statt der zur Nutzung verkauften Wärme.
• Außerachtlassen der importierten Energie in Stillstandszeiten.
• Annahme der Auslegungskennzahl statt des Ergebnisses aus dem realen Betrieb.
• Nichtberücksichtigung, dass der Schwellenwert 0,60 für Anlagen gilt, die vor dem 1. Januar 2009 in Betrieb waren und eine Genehmigung besaßen, und für alle übrigen 0,65 beträgt.

Was zuerst zu tun ist

Erstellen Sie die Energiebilanz auf Jahresebene, überprüfen Sie die Messtechnik und berechnen Sie anschließend die Kennzahl in mehreren Szenarien (mit und ohne Wärmeabnahme). Liegt das Ergebnis nahe am Schwellenwert, prüfen Sie, ob es sich verbessern lässt: durch größere Wärmeabgabe, Begrenzung des Energieimports, Optimierung der Dampfparameter. Bei der Planung einer neuen Anlage bringt die Entscheidung für einen Standort bei Wärmeabnehmern in der Regel mehr als die Feinabstimmung der Turbine.

Änderungen der Abfallzusammensetzung und die Kennzahl

Der Heizwert der Siedlungsabfälle steigt mit dem Anteil von Kunststoffen und Papier und sinkt bei höherer Feuchte und höherem Anteil von Bioabfällen. Die Einführung der getrennten Sammlung von Bioabfällen verringert daher die Feuchte der Restabfälle und erhöht ihren Heizwert, vermindert aber zugleich ihre Menge. Bei der Planung einer Verbrennungsanlage ist die prognostizierte Zusammensetzung der Abfälle über die gesamte Betriebsdauer zu berücksichtigen und nicht nur die aktuelle. Eine im Verhältnis zum Abfallstrom zu große Leistung der Anlage senkt den Wirkungsgrad und erschwert das Erreichen des Schwellenwerts R1.

Der Text hat informativen Charakter und stellt keine Rechtsberatung dar; prüfen Sie vor einer Investitionsentscheidung oder einem förmlichen Schritt den aktuellen Wortlaut der Vorschriften und konsultieren Sie einen Juristen oder die zuständige Behörde.