Abb. 1.1: Formen biogener Festbrennstoffe in Deutschland Abb. 1.2: Technisches Brennstoffpotenzial biogener Festbrennstoffe in Deutschland für 2007 und für das B 2020 Szenario Abb. 1.3: Anlagenbestand und installierten elektrischen Leistung der in Betrieb befindlichen Biomasse(heiz)kraftwerke Abb. 1.4: Zubau und Bestand von ORC- und Dampfturbinenanlagen 2000 bis 2011 Abb. 1.5: Entwicklung des Anlagenbestandes und der installierten elektrischen Leistung nach Größenklassen von thermochemischen Vergasungsanlagen 2008 bis 2011

Abb. 2.1: Genereller Aufbau der Verfahrensketten zur Bereitstellung biogener Festbrennstoffe Tab. 2.1: Typische (erntbare) Massen- und Energieerträge in der Land- und Forstwirtschaft Abb. 2.2: Herkunft von Holzbrennstoffen und Wege vom Wald zum Endverbraucher Tab. 2.2: Übersicht über Angebotsformen und Beschaffungsmöglichkeiten von Holzbrennstoffen Abb. 2.3: Sägerestholzanfall bei der Rohholzbearbeitung Tab. 2.3: Möglichkeiten des Pflanzverbandes von Kurzumtriebsplantagen Tab. 2.4: Jährlicher Trockenmassezuwachs von Weiden und Pappeln bei niedrigem, mittlerem und hohem Ertragsniveau Tab. 2-1-1: Steckbrief Pappel Tab. 2-1-2: Steckbrief Weiden

Abb. 2.4: Verfahrensketten zur Bereitstellung von Waldhackgut mit unterschiedlichem Wassergehalt (w) Abb. 2.5: Bereitstellung von Hackschnitzeln aus Kurzumtriebsplantagenholz - Verfahrensablauf bei Bündel- und Hackgut - Linien Tab. 2.5 A: Steckbrief Anbau Mähacker Tab. 2.5 B: Steckbrief Selbstfahrender Mähacker

Tab. 2-3-1: Steckbrief Winterroggen Tab. 2-3-2: Steckbrief Wintertriticale Tab. 2-3-3: Steckbrief Winterweizen Tab. 2-3-4: Steckbrief Rohrglanzgras Tab. 2-3-5: Steckbrief Rohrschwingel Tab. 2-3-6: Steckbrief Weidelgras Tab. 2-3-7: Steckbrief Miscanthus

Abb. 2.6: Vereinfachte exemplarische Ernteprozessketten für die Bereitstellung von Halmgutbrennstoffen Abb. 2.7: Praxisübliche Ballenpressen für die Halmgutbergung sowie Ballenmaße Abb. 2.8: Verfahrensketten für die Ernte und Bereitstellung von Halmgut als Großballen

Tab. 2.6: Transportmittel für den Transport von Schüttgutbrennstoffen Tab. 2.7: Bauarten mobiler Hacker und ihre technischen Merkmale Tab. 2.8: Europäische Normanforderungen an Holzpellets Abb. 2.9: Funktionsprinzipien verschiedener Ballenauflöser Abb. 2.10: Funktionsweise eines Scheibensiebs Abb. 2.11: Arbeitsweise einer Kolbenstrangpresse mit schwungmasseunterstütztem Antrieb Abb. 2.12: Arbeitsweise einer Kollergangpresse mit Ring­matrize Abb. 2.13: Prinzip einer Produktionsanlage für Holzpellets Tab. 2.9: Jährliche Trockenmasseverluste bei der Holzlagerung in Haufen im Freien Abb. 2.14: Möglicher Temperaturanstieg bei der Hackschnitzellagerung in Abhängigkeit vom Wassergehalt und der Lagerdauer Abb. 2.15: Beispiel für die Anordnung von Belüftungsschächten bei Satztrocknern (Draufsicht) Abb. 2-5-1: Wassergehaltsverlauf bei der Lagerung verschiedener Holzarten Abb. 2-5-2: Strömungswiderstand von Holzhackschnitzeln bei unterschiedlichen Teilchengrößen Tab. 2-5-1: Durchschnittliche Kapazitäten verschiedener Transportmittel Tab. 2-5-2: Transport von Rund- und Quaderballen

Tab. 2.9: Mittlere Gehalte an Hauptelementen in naturbelassenen Biomasse-Festbrennstoffen im Vergleich zu Stein- und Braunkohle Abb. 2.16: Heizwert von Holz in Abhängigkeit vom Wasser­gehalt bzw. der Feuchte Tab. 2.10: Verbrennungstechnische Kenndaten von naturbelassenen Biomasse-Festbrennstoffen im Vergleich zu Stein- und Braunkohle Tab. 2.11: Klassifizierung von Holzhackschnitzeln nach der Größenverteilung gemäß der Europäischen Anforderungsnorm für nicht-industrielle Verwendung Tab. 2.12: Typische Schütt- und Stapeldichten biogener Festbrennstoffe (Planungsmittelwerte bei 15 % Wassergehalt) Tab. 2.13: Typische Schütt- und Stapeldichten biogener Festbrenstoffe Tab. 2.14: Planungszahlen zur Beurteilung des Energiegehaltes einer Brennstoffmenge Abb. 2.17: Energieinhalt in einem Raummeter Scheitholz bzw. in einem Kubikmeter Holzhackschnitzel bei unterschiedlichem Wassergehalt Tab. 2-6-1: DIN EN 14961-2 Holzpellets für nichtindustrielle Verwendung Tab. 2-6-2: DIN EN 14961-3 Holzbriketts für nichtindustrielle Verwendung Tab. 2-6-3: DIN EN 14961-4 Holzhackschnitzel für nichtindustrielle Verwendung Tab. 2-6-4: DIN EN 14961-5 Stückholz für nichtindustrielle Verwendung Tab. 2-6-5: DIN 51605 Kraftstoffe für pflanzenöltaugliche Motoren - Rapsölkraftstoff Tab. 2-6-6: DIN EN 14214 Fettsäure-Methylester (FAME) für Dieselmotoren - Anforderungen und Prüfverfahren Tab. 2-6-7: Umrechnungsfaktoren von Scheitholz verschiedener Sortimente und Lagerformen Tab. 2-6-8: Umrechnungsfaktoren von Hackschnitzeln aus verschiedenen Sortimenten Tab. 2-6-9: Umrechnung zwischen Raummeter und Festmeter für weitere Holzsortimente Tab. 2-6-10: Raumgewichte verschiedener Holzarten in Abhängigkeit von der Holzfeuchte (u) Tab. 2-6-11: Raumgewichte verschiedener Holzarten in Abhängigkeit vom Wassergehalt (w) Tab. 2-6-12: Wassergehalt (w) und Holzfeuchte (u) verschiedener Holzsortimente Tab. 2-6-13: Umrechnungstabelle für Hackschnitzel Tab. 2.6-14: Heizwerte verschiedener Holzarten bezüglich der Raumgewichte Tab. 2-6-15: Formeln zum Wassergehalt Tab. 2-6-16: Formeln zu Brenn- und Heizwerten Tab. 2-6-17: Faustzahlen für Überschlagsrechnungen Tab. 2-6-18: Schütt- und Stapeldichten fester Bioenergieträger mit einem Wassergehalt von 15 % Tab. 2-6-19: Darrdichte verschiedener Hölzer Tab. 2-6-20: Heizwerte fester Bioenergieträger (Mittelwerte) Tab. 2-6-21 A: Spurenelementgehalte fester Bioenergieträger (Teil A), exemplarisch Tab. 2-6-21 B: Spurenelementgehalte fester Bioenergieträger (Teil B), exemplarisch Tab. 2-6-21 C: Spurenelementgehalte fester Bioenergieträger (Teil C), exemplarisch

Abb. 3.2: Übersicht über die möglichen Anwendungen der energetischen Biomassenutzung Abb. 3.3: Verfahren, Konversionstechnologien und Entwicklungsstände Tab 3.1.1: Einsatzbereich und el. Wirkungsgrade von Technologien zur Stromerzeugung

Abb. 3.4: Phasen der Verbrennung Abb. 3.5: Darstellung der NOx-Entstehung in Abhängigkeit von der Verbrennungstemperatur Abb. 3.6: Messergebnisse Rostfeuerung 20MWth mit 100% Holzige Biomasse, Holzige Biomasse mit 10% Stroh und Holzige Biomasse mit 30% Stroh Abb. 3.7: Schema des Biomasseflusses von der Anlieferung bis zum Kessel Abb. 3.8: Beispiel eines Systems zur Verteilung des Brennstoffs im Lager Abb. 3.9: Ebenerdiges, oberirdische überdachtes Holzhackschnitzel-Silo Abb. 3.10: Wechselcontainerlager Abb. 3.11: Erdversenktes Tiefsilo Abb. 3.12: Balleneinlagerung in herkämmliche Lagerhalle mit Telekoplader Abb. 3.13: Schematische Darstellung unterschiedlicher Systeme zur Lageraustragung Tab. 3.1: Merkmale und Kenndaten ausgewählter automatischer Lageraustragesysteme (Kleinanlagen) Abb. 3.14: Ballenaustrag mit Strohbahn, Ballenauflöser und pneumatischer Strohabfuhr Tab. 3.2: Bauart und Verwendung von Schneckenfördersystemen Tab. 3.3: Bauart und Verwendung von Fördersystemen (außer Schnecken) Abb. 3.15: Einordnung der Feuerungssysteme in Abhängigkeit der Anlagengröße und Form der Biomasse Tab. 3.4: Feuerungsarten und deren Charakteristika; Brennstoffeignung, Leistungsbereich Abb. 3.16: Schematische Darstellung einer Vorofenfeuerung Abb. 3.17: Schematische Darstellung einer Unterschubfeuerung Abb. 3.18: Vorschubrostfeuerung nach dem Gegenstromprinzip Abb. 3.19: Funktionsweise Vorschubrostfeuerung mit einer Kolbenbeschickung Abb. 3.20: Schematische Darstellung einer Ballenfeuerung mit stirnseitigem Ballenabbrand (Zigar­ren­abbrandfeuerung) Abb. 3.21: Schematische Darstellung einer stationären Wirbelschicht Abb. 3.22: Schematische Darstellung einer zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung Abb. 3.23: Funktionsweise einer Muffeleinblasfeuerung Abb. 3.24: Funktionsprinzip eines Dreizug-Rauchrohrkessels Abb. 3.25: Funktionsprinzip eines Dreizug-Wasserrohrkessels Abb. 3.26: Biomasse gefeuerter Naturumlaufdampferzeuger Abb. 3.27: Beispiel einer Jahresdauerlinie eines Biomasse-Kessels Abb. 3.28: Wasser-Dampf-Kreislauf eines Dampfturbinen-Kraftwerkes größerer Leistung Abb. 3.29: Wasser-Dampf-Kreislauf eines Dampfturbinen-Heizkraftwerkes kleiner und mittlerer Leistung Abb. 3.30: Schematische Darstellung einer Biomasse-KWK mit ORC-Prozess Tab. 3.5: Wesentliche typische Kenndaten von thermisch angetriebenen Kältemaschinen Tab. 3.6: Beispiele für Biomasse-Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungsanlagen Abb. 3.31: Einrichtungen zur Wärmeverteilung Abb. 3.32: Schema einer indirekten Hausstation Tab. 3.7: Übersicht über verschiedene Staubabscheideverfahren Abb. 3.33: Schema eines Zyklons mit Anordnung zum Multizyklon Abb. 3.34: Funktionsweise des Gewebefilters (Schlauchfilter) Abb. 3.35: Exemplarischer Aufbau eines zwei-feldrigen Plattenelektrofilters Abb. 3.36: Verschiedene Wäschertypen, Einfacher Rauchgaswäscher ohne Einbauten Abb. 3.37: Stickstoffoxidemissionen als Funktion des Brennstoffstickstoffgehalts Abb. 3.38: Luftstufung (oben) und Brennstoffstufung (unten) im Feuerraum Tab. 3.8: Anteile der einzelnen Aschefraktionen an der Gesamtasche Tab. 3.9: Grenzwerte verschiedener Aschefraktionen Abb. 3.39: Prüfschema für die Holzascheverwertung Abb. 3-2-1: Steckbrief Vorofenfeuerung Abb. 3-2-2: Steckbrief Unterschubfeuerung Abb. 3-2-3: Steckbrief Rostfeuerungen Abb. 3-2-4: Steckbrief Zigarrenbrenner Abb. 3-2-5: Steckbrief Stationäre Wirbelschichtfeuerung Abb. 3-2-6: Steckbrief Zirkulierende Wirbelschichtfeuerung Abb. 3-2-7: Steckbrief Staubfeuerung Abb. 3-2-8: Steckbrief Entstaubungseinrichtungen Zyklon Multizyklon Abb. 3-2-9: Entstaubungseinrichtungen Gewebefilter Abb. 3-2-10: Entstaubungseinrichtungen Elektrofilter Abb. 3-2-11: Minderung von Chlorwasserstoffen Abb. 3-2-12: Stickstoffoxidminderung Luft und Brennstoffstufung Tab. 3-2-1: Gegenüberstellung der Vor- und Nachteile versch. Feuerungsarten Tab. 3-2-2: Übersichtüber die Möglichkeiten der Rauchgasreinigung Tab. 3-2-3: Minderung von Chlorwasserstoffen Tab. 3-2-4: Minderung von Dioxine und Furane Tab. 3-2-5: Maßnahmen zur Reduzierung von Schwefeloxide-Emissionen Tab. 3-2-6: Stickstoffoxidminderung Rauchgasrückführung Tab. 3-2-7: Stickstoffoxidminderung Selektive Nicht-Katalytische Entstickung Tab. 3-2-8: Stickstoffoxidminderung Selektive Katalytische Entstickung Tab. 3-2-9: Merkmale und Kenndaten ausgewählter automatischer Lageraustragssysteme Tab. 3-2-10: Übliche Hubhöhen verschiedener Fahrzeuge für den Brennstoffumschlag Tab. 3-2-11: Beispiele geeigneter Fördereinrichtungen für feste Bioenergieträger Tab. 3-2-12: Mögliche Düngemitteltypen für Holzaschen nach der DüMV

Abb. 3.40: Systemaufbau der Vergasung Warme, Strom und Biokraftstoff Tab. 3.10: Hauptreaktionen der Vergasung Abb. 3.41: Vergleich unterschiedlicher Vergasungskonzepte in Bezug auf Vergasungsmittel und Art der Wärmebereitstellung Abb. 3.42: Grundformen von Festbettvergaser (VM Vergasungsmittel) Tab. 3.11: Merkmale, Leistungsbereiche und Produktgaszusammensetzung verschiedener Festbettreaktoren Abb. 3.43: Grundformen von Wirbelschichtvergasern: stationäre Wirbelschicht, zirkulierende Wirbelschicht, Zweibettwirbelschicht Abb. 3.44: Prozessschema AER-Verfahren Tab. 3.12: Zusammensetzung und Heizwerte von Produktgasen aus der atmosphärischen Vergasung von trockenem Holz in verschiedenen Wirbelschichtvergasern Abb. 3.45: Schema eines Flugstromvergasers Tab. 3.13: Zusammensetzung und Heizwerte von Produktgasen aus der atmosphärischen Vergasung in einem Sauerstoffgeblasenen Flugstromvergaser Tab. 3.14: Verwendungsspezifische Minimalanforderungen an Produktgase Tab. 3.15: Eigenschaften verschiedener Abscheidetechniken zur Rohgasreinigung Abb. 3.46: Aufbau eines Gegenstromvergasers zur Wärmebereitstellung (Bioneer-Vergaser) Abb. 3.47: Anlagenschema einer KWK-Anlage mit Gegenstromvergasung und Gasmotor (Harboore) Abb. 3.48: Anlagenschema einer KWK-Anlage mit allothermer Wirbelschichtdampfvergasung und Gasmotor

Abb. 3.49: Beispiel für eine Leittechnik-Konfiguration

Tab. 3.16: Beispiel zur Ermittlung des Platzbedarfs zur Brennstofflagerung Tab. 3.17: Abmessungen von Biomassekesseln (ohne Abgasentstaubung) Tab. 3.18: Richtwerte für die erforderlichen Flächen und Volumina von Hackschnitzelheiz(kraft)werken Tab. 3.19: Richtwerte für die erforderlichen Flächen und Volumina eines Strohheizwerkes

Tab. 4.1: Regelungen der 4. BImSchV zur immissionsschutzrechtlichen Genehmigungspflicht von Bioenergieanlagen Abb. 4.1: Übesicht über den Zusammenhang zwischen dem BImSchG und ausgewählten Verordnungen, Verwaltungsvorschriften sowie den Technischen Regeln

Tab. 4.2: Emissionsgrenzwerte nach der 1. BImSchV für Anlagen, die ab dem 22.03.2010 und vor dem 31.12.2014 errichtet werden Tab. 4.3: Emissionsgrenzwerte nach der 1. BImSchV für Anlagen, die nach dem 31.12.2014 errichtet werden Tab. 4.4: UVP-pflichtige Vorhaben sowie Vorhaben mit UVP-Vorprüfung Tab. 4.5: Emissionsgrenzwerte für Biomasse-Feuerungsanlagen nach TA Luft Tab. 4.6: Begriffsbestimmungen der Altholzverordnung gemäß Abb. 4.2: Emissionsrechtliche Grundlagen in Abhängigkeit von Brennstoff und Feuerungswärmeleistung Tab. 4.7: Übersicht über die Vorschriften nach BImSchG und AltholzV sowie über die Emissionsgrenzwerte für Biomasse-Brennstoffe

Tab. 4.8: Einsatzstoffe zur Feststoffverbrennung der Einsatzstoffvergütungsklassen I und II nach § 2 und Anlagen 2 und 3 der Biomasseverordnung Tab. 4.9: Übersicht über Grund- und Rohstoffvergütung für die Stromerzeugung aus Anlagen zur Nutzung fester Biomasse zur Stromerzeugung Tab. 4.10: Übersicht über den Zuschlag für Anlagen in Kraft-Wärme-Kopplung Tab. 4.11: Wesentliche Bestandteile eines Brennstoffliefervertrages Tab. 4.12: Wesentliche Bestandteile von Wärmelieferverträgen Tab. 4-4-1: Faktoren zur Umrechnung von normierten Massenkonzentrationen auf auf energiemengenbezogene Emissionen Tab. 4-4-2: Faktoren zur Umrechnung von Emissionsangaben bei unterschiedlichem Bezugssauerstoffgehalt

Tab. 5.1: Untergliederung nach DIN 276 (Kosten im Hochbau) Abb. 5.1: Spezifische Investitionskosten von automatisch beschickten biomassebefeuerten Kesseln Abb. 5.2: Spezifische Kosten (pro kWel) ) von Dampfturbinen inkl. Generator, Steuerung, Getriebe Abb. 5.3: Spezifische Kosten (pro kWel) ) von ORC-Anlagen Abb. 5.4: Spezifische Kosten (pro KWel) von Vergaseranlagen ink. Teerreformierung ohne BHKW Abb. 5.5: Richtwerte für die spezifischen Verlegekosten von Nahwärmeleitungen Abb. 5.6: Hausstationskosten ohne Anschlüsse Abb. 5.7: Hausstationskosten inklusive Anschlüsse

Abb. 5.8: Betrachtete Hauptprozessketten Tab. 5.2: Für die Kostenrechnungen verwendete Kenndaten biogener Festbrennstoffe Tab. 5.3: Verfahren und Maschineneinsatz zur Hackschnitzelbereitstellung aus Waldrestholz Tab. 5.4: Kosten der Hackschnitzelbereitstellung frei Waldstraße für verschiedene Ernteverfahren und Brusthöhendurchmesser bzw. Kronenfuß Tab. 5.5: Kosten der Waldhackschnitzellagerung Tab. 5.6: Transportkosten für Waldhackschnitzel Tab. 5.7: Bereitstellungskosten für Fichtenhackschnitzel frei Konversionsanlage Abb. 5.9: Kostenvariationen – Hackschnitzelbereitstellung frei Konversionsanlage Tab. 5.8: Anlagekosten für eine Pappelplantage Tab. 5.9: Kosten der Hackschnitzelbereitstellung aus Pappeln unter Berücksichtigung verschiedener Ertragsniveaus frei Feldrand Tab. 5.10: Kosten der Lagerung von Hackschnitzeln aus Pappelplantagen Tab. 5.11: Transportkosten für Hackschnitzel aus KUP Tab. 5.12: Bereitstellungskosten von Pappelhackschnitzeln aus KUP frei Konversionsanlage mit Freilagerung Abb. 5.10: Kostenvariationen – KUP-bereitstellung Tab. 5.13: Energetisch nutzbarer Getreidestrohanteil am gesamten deutschlandweiten Getreidestrohaufkommen Tab. 5.14: Bereitstellungskosten von Stroh frei Zwischenlager Tab. 5.15: Kosten der Strohballenlagerung Tab. 5.16: Aufladen und Transportkosten für Stroh-Quaderballen Tab. 5.17: Brennstoffkosten von Getreidestroh frei Feuerungsanlage (ohne MWSt.) Abb. 5.11: Kostenvariationen – Strohbereitstellung Tab. 5.18: Anlagekosten für eine Miscanthusplantage Tab. 5.19: Bereitstellungskosten von Miscanthusballen frei Zwischenlager Tab. 5.20: Kosten der Miscanthus-Ballenlagerung Tab. 5.21: Aufladen und Transportkosten für Miscanthus-Quaderballen Tab. 5.22: Brennstoffkosten von Miscanthus frei Feuerungsanlage mit Altgebäudelagerung (ohne MWSt.) Abb. 5.12: Kostenvariationen – Miscanthusbereitstellung Abb. 5.13: Bandbreite der Bereitstellungskosten für Landschaftspflegematerial Abb. 5.14: Brennstoffbereitstellungskosten (gesamte Bandbreite) der betrachteten biogenen Festbrennstoffe

Abb. 5.15: Historische nominale Brennstoffpreise für marktreife biogene Festbrennstoffe Abb. 5-4-1: Preisentwicklung von Biomasse-Festbrennstoffen im Vergleich zu Heizöl

Tab. 5.23: Beispielhafte Bioenergieanlagen und Ermittlung vonWärmebereitstellungskosten Tab. 5.24: Typische Werte für die gesamten Investitionskosten von beispielhaften Nahwärmenetzen