Waste-to-Energy Konzepte,
internationales Kraftwerks-Projekt-Know-How trifft deutsches Know-How für Waste-to-Energy
– Erfahrungen, Fehler, Lösungen –
Michael Wünnemann und Nils Oldhafer
1. Einführung ...68
2. Internationales Projekt Know-How ...69
3. Projekte ...70
3.1. Qurayyah CCPP, Saudi-Arabien ...70
3.2. Ekibastuz GRES-2, Kasachstan ...73
3.3. Herausforderung Sudan ...75
3.4. Waste-to-Energy im Sudan ...79
4. Sind nationale Erfahrungen in den internationalen Waste-to-Energy Markt übertragbar? ...81
4.1. Die Abfallzusammensetzung international – das große Rätsel? ...82
4.2. Wer kann liefern – Lokalisierung des Anlagenbaus? ...84 Mittel- und langfristig wird sich in den derzeit abfallwirtschaftlich schwach entwickelten Ländern eine soziale umweltverträgliche Abfallwirtschaft bzw. Kreislaufwirtschaft etab- lieren. Wie schnell die Entwicklung im Bereich Waste-to-Energy (WtE) voranschreiten kann, zeigt der aktuelle, lokale chinesische Markt, den noch vor zwei Jahren niemand als nennenswerten Wachstumsmarkt für westliche Unternehmen im Bereich Waste- to-Energy identifiziert hatte. Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass zunehmend Projekte im Bereich Waste-to-Energy durch den Anspruch der Energieerzeugung mo- tiviert sind. Diese Entwicklung erhält insbesondere in Ländern Nährboden, in denen keine ausgeprägten Verbundnetze verfügbar sind. Sie ist insbesondere dort interessant, wo die Stromerzeugung in geschlossenen Industriekomplexen sicherzustellen ist und sie ist insbesondere dort von Bedeutung, wo über sogenannte grüne Zertifikate der Waste-to-Energy-Technologie eine wichtige Aufgabe im Zusammenhang mit dem Klimaschutz zugeschrieben wird.
Das länderspezifische Know-How ist für einen Markteintritt im Bereich Waste-to- Energy unerlässlich. Nur durch diese spezifischen Kenntnisse im jeweiligen Zielland ist es möglich, angepasste abfallwirtschaftliche Konzepte und deren anlagentechnische Umsetzungen zu realisieren.
Die Bereitstellung des datenbankgestützten Berechnungsprogramms zur Heizwerter- mittlung dient sowohl in der Geschäftsanbahnung als auch in der Projektbearbeitung als wichtige Stütze bei der Erarbeitung von abfalltechnischen Konzepten.
Die thermische Nutzung des Abfalls wird mit einem angemessenen Teil diese Entwick- lung mit prägen. Interessant ist hier die mögliche Stromerzeugung in Verbindung mit den Vorteilen für den Gesundheits- und Umweltschutz.
1. Einführung
Der Titel dieses Beitrag lautet Waste-to-Energy-Konzepte. Die Autoren beschäfti- gen sich jeweils auf ihren Fachgebieten seit mehreren Jahrzehnten sowohl mit der Durchführung und Abwicklung von internationalen Kraftwerksprojekten sowie der konzeptionellen Entwicklung als auch der Projektabwicklung im Bereich Waste-to- Energy in Deutschland.
Das nachfolgende Bild zeigt die veröffentlichten Waste-to-Energy-Anlagen weltweit und verdeutlicht das Marktpotenzial in diesem Segment. Afrika, Indien, Südamerika und weite Teile von Südostasien verfügen über keine nennenswerten Behandlungska- pazitäten im Bereich Waste-to-Energy.
Dieser Beitrag gibt einen Überblick darüber, welche Aufgaben bei der Bearbeitung von internationalen Projekten im Allgemeinen zu berücksichtigen sind und im Besonderen bei der Abwicklung von Kraftwerksprojekten in den verschiedensten Ländern dieser Erde. Diese internationale Projektkompetenz stellt die zentrale Grundlage dar, um das sehr spezifische Know-How im Bereich der Abfallbehandlung auf Seiten von umwelt- technik & ingenieure GmbH international nutzbar zu machen.
Bild 1: WtE-Anlagen weltweit
Quelle: http://www.atlas.d-waste.com
Der Beitrag gibt sowohl einen Einblick in die Aufgabenstellungen bei der internatio- nalen Projektabwicklung als auch im zweiten Teil in die Erarbeitung von angepassten regionalen Konzepten im Bereich Waste-to-Energy. Es werden hierbei offene und transparente Wege aufgezeigt, die aus Sicht der Autoren für eine international erfolg- reiche Projektumsetzung erforderlich sind.
2. Internationales Projekt Know-How
Andere Länder, andere Sitten – diese Binsenweisheit lässt sich auch auf die internationale Tätigkeit im Energiesektor übertragen. Dabei können nicht nur Herausforderungen hinsichtlich kultureller Unterschiede auftreten. So sind auch das jeweilige national geltende Recht, Standards und Vorschriften sowie standortspezifische Rahmenbedin- gungen wie Infrastruktur und Klima zu berücksichtigen.
Während die technische Lösung der lokalen Gegebenheiten relativ analytisch erfolgt, ist für eine erfolgreiche Zusammenarbeit mit den lokalen Kunden und Behörden ein gewisses Fingerspitzengefühl notwendig. Als zentrale kulturelle Unterschiede können
• die Sach- und Beziehungsorientierung,
• die Wege der Kommunikation,
• der Lösungsansatz bei auftretenden Problemen während aller Projektphasen,
• das Zeitmanagement sowie
• die verschiedenen Hierarchieebenen als auch
• die Politik und das soziale Umfeld
ausgemacht werden. Daraus ergibt sich ein gewisses Risikopotenzial, welches im schlimmsten Fall zum Scheitern des Projektes führen kann. Lokale Partner, langjährige internationale Erfahrungen sowie gezielte Schulungen zur Förderung der interkulturel- len Kompetenzen der Mitarbeiter helfen dabei, dieses Risikopotenzial zu reduzieren.
Projekte müssen schon im Ansatz politisch begleitet und gefördert werden. Um Pro- jekte erfolgreich durchzuführen, müssen die politischen Rahmenbedingungen schon im Ansatz beachtet werden.
Alle erhaltenen Daten müssen verifiziert und auf Plausibilität überprüft werden. Mit dem Kunden sind gemeinsam die geprüften Ausgangsdaten festzulegen. Des Weiteren müssen Sensitivitätsanalysen durchgeführt werden. Die Verfügbarkeit und Transport- möglichkeit von Brenn- und Zusatzstoffen muss überprüft werden.
In vielen Ländern ist, um dort agieren zu können, eine kommerzielle Registrierung notwendig. Diese ist unter anderem mit der Einrichtung eines lokalen Büros, unter Beachtung der teils speziellen Gesetzeslage, verbunden.
Als Beispiel hierfür sei das Saudisation-Gesetz in Saudi Arabien genannt, welches in lokalen Büros einen gesetzlichen Anteil von Mitarbeitern mit saudi-arabischer Staats- bürgerschaft festlegt.
Abgesehen von diesem sehr speziellen Beispiel ist häufig bereits die Beschaffung von Dokumenten wie Visa, Arbeitsgenehmigungen oder die Anerkennung von Führer- scheinen eine Herausforderung. Die Erfahrung hat gezeigt, dass diese Problematik durch die frühzeitige Einbindung eines erfahrenen lokalen Partners erheblich entschärft werden kann.
Neben der Kenntnis der aktuellen Gesetzeslage, lokaler Gegebenheiten und des Marktes ist, insbesondere im arabischen Raum, ein gut funktionierendes Netzwerk von eminen- ter Bedeutung. Kontakte müssen aufgebaut und kontinuierlich gepflegt werden, um Akzeptanz zu erlangen und damit Zugang zu den eigentlichen Entscheidungsträgern zu bekommen.
Auch banal erscheinende logistische Aufgaben – beispielsweise das Anmieten von Fahrzeugen für die Baustelle, Büroräumen, Buchen von Regional- oder Inlandsflügen – wären ohne die Unterstützung einer lokal ansässigen Firma in der Anfangsphase erheblich langwieriger.
Neben der Zusammenarbeit mit einem lokalen Partner ist der Aufbau einer eigenen Kompetenz im Hinblick auf die spezifischen Anforderungen in den Ländern unabding- bar. Dies gilt nicht nur für die erfolgreiche Projektabwicklung, sondern auch für das Wohlbefinden und die Sicherheit der Technik- und Management-Teams, insbesondere bei der Unterbringung in einem Baustellen-Camp.
Unabhängig von lokalen Gegebenheiten kann man mit gewissen Verhaltensweisen erfolgreich auftreten, oder das Gegenteil hervorrufen. Folgende generelle Umgangs- formen können zusammengefasst werden:
• Zeit und Geduld haben • Kenntnisse über Land und Leute
• Neugier und Offenheit • Ungeduld/Ärger nicht offen zeigen
• Gepflogenheiten kennen • Nicht besserwisserisch auftreten
• Angepasste Kleidung und Auftreten • Nicht über Religion oder Politik reden
• Pünktlichkeit und Exaktheit • Keine Vergleiche mit Nachbarländern Es ist wichtig, ein Grundverständnis für den jeweiligen kulturellen Kreis zu entwickeln, um somit die Beweggründe des Gegenübers verstehen und nachvollziehen zu können.
Gleichermaßen ist es wichtig zu wissen, wie die eigenen Ansprüche und Denkweisen vermittelt werden können, ohne eine kulturelle Grenze zu überschreiten.
3. Projekte
3.1. Qurayyah CCPP, Saudi-Arabien
Die Saudi Electricity Company (SEC) realisiert das Projekt Qurayyah II Combined Cycle Power Plant, etwa 100 km südlich von Dammam. Das Projekt lässt sich, wie Bild 2 zeigt, in 4 Phasen gliedern.
Es umfasst in seiner zweiten Phase 15 Gasturbinen mit jeweils einer elektrischen Leis- tung von 120 MW, die zunächst im offenen Gasturbinenbetrieb betrieben wurden. In der dritten Phase wird das Kraftwerk zu einem Gas-Kombikraftwerk erweitert, in dem der überwiegende Teil der Abwärme aus den Gasturbinenabgasen für den Wasser- Dampfkreislauf genutzt wird. Die fünf Blöcke bestehen jeweils aus drei Gasturbinen, den zugehörigen Abhitzekesseln und einer Dampfturbine sowie den entsprechenden Nebenanlagen einschließlich der Meerwasserdurchlaufkühlung und Brennstoffversor- gung sowie Wasseraufbereitung einschließlich Meerwasserentsalzung.
Das Projekt umfasst mehrere separate Verträge:
• Kaufvertrag für die Gasturbinengeneratoren,
• Generalunternehmervertrag für die Entwicklung des Qurayyah II Gasturbinenkraftwerks,
• Erweiterungsvertrag zum Qurayyah II Gas-Kombikraftwerk, mit Lieferung, Montage und Übergabe,
• separater Vertrag für die Hochspannungs- und Umspannanlage des Kraftwerks.
Die von Lahmeyer International (LI) im Rahmen des Auftrags zu erbringenden Leis- tungen werden gemeinsam mit einem lokalen Partner erbracht und beinhalten neben Projektmanagement, Vertragsmanagement, Planprüfung und -freigabe, Terminverfol- gung, Bauüberwachung, Werksabnahme auch die Inbetriebnahmeüberwachung des neuen 3.200 MW Quarayyah Gas-Kombikraftwerks. Die Anlage wurde unmittelbar angrenzend an die bestehende Qurayyah l Power Plant errichtet, um den zukünftigen Energiebedarf zu decken und das bestehende Stromangebot in der östlichen Provinz Saudi-Arabiens zu erweitern.
Bild 2: Projektorganisation Qurayyah II
Um dem weiter steigenden Energiebedarf gerecht zu werden, hat die SEC bereits Ende 2010 eine Erweiterung von Qurayyah II CCPP um einen sechsten Block (Konfiguration:
3+3+1), praktisch identisch zu den in Bau befindlichen Blöcken, beauftragt. LI führt auch für diesen, weitere 630 MW bereitstellenden Block, die gesamten Ingenieursleis- tungen durch. Insgesamt werden damit 18 Gasturbinen an diesem Standort stehen. Die Gesamtleistung der sechs Blöcke wird 3.830 MW umfassen. Im Sommer 2013 gingen drei der insgesamt sechs Blöcke ans Netz, rechtzeitig für den typischen Sommer Peak in Saudi-Arabien.
Ein internationales Projekt dieser Größenordnung verlangt langjährige Erfahrung im Projektmanagement. Neben der Größe des Projektes gilt es, die aktuelle Gesetzeslage im Land, die besondere Vertragskonstellation und die kulturelle Vielfalt aller am Projekt Beteiligten zu managen. Folglich ist es zwingend notwendig, nicht nur technisches, sondern auch vertragliches, rechtliches und interkulturelles Know-How zu besitzen.
Die Komplexität des Gesamtprojekts wird auch am folgenden Organigramm (Bild 3) deutlich. Das Organigramm zeigt lediglich die in Phase III an der Erweiterung zum GuD-Kraftwerk beteiligten Parteien.
Betreiber Übertragung
Bauherr SEC
Projekt Management Lahmeyer International
Generalunternehmer
ABB Generalunternehmer
BEMCO / DOOSAN
Anlagen-
planung Material Komponenten Errichtung/Bau Inbetrieb- nahme Generalunternehmervertrag Netz Generalunternehmervertrag Kraftwerk
Subunternehmerverträge Konsortium Finanzen
Versicherungen
DOOSAN (Südkorea)
GE (USA) AREVA/Hyundai (Türkei/Südkorea)
Torishima (Japan) Siemens (Deutschland)
S&L (US/Indien)
Flowserve (Spanien) STDN (Italien)
ABB (Schweiz)
Obwohl als Generalunternehmervertrag vergeben, ist aufgrund der Vielzahl von Schnittstellen ein erheblicher Aufwand zur Überwachung und Koordination der Arbeiten erforderlich.
Bild 3: Organisation Chart Project Implementation CCP
Bei der Bearbeitung des Projektes mit dem Kunden sowie den Generalunternehmen BEMCO und DOOSAN, deren Unterlieferanten und -auftragnehmern treffen un- terschiedliche Nationalitäten aufeinander. Unter deutscher Koordination arbeiten Menschen aus Saudi-Arabien, den umliegenden arabischen Ländern, Korea, Europa, den USA, Indien, Pakistan und den Philippinen zusammen, um nur die Hauptländer zu nennen.
Das Projekt- und Baustellenmanagement erfordert eine extrem genaue Zeitplanung zwischen Inbetriebnahme, Teillastbetrieb und Montage hinter und neben laufenden Anlagenteilen, sowie die Verbesserung von Unzulänglichkeiten schon laufender An- lagenteile. Überzeugungskraft war gefordert, weil Kunde und Generalunternehmer, beides saudische Firmen, über viele Wege verbunden sind.
Für das Projekt Qurayyah II hat die Zusammenarbeit mit dem Konsortialpartner, der vertragsgemäß auch das Gros der Inspektoren und Ingenieure für die Bauüberwachung bereitstellt, den Einstieg erheblich erleichtert. Über bestehende Verbindungen wurde das Projektteam schnell mit Entscheidungsträgern, aber auch wichtigen administrati- ven Stellen sowohl auf Kundenseite als auch auf Seiten der Behörden bekannt gemacht und eingeführt. Dieses Netzwerk muss von der Projektleitungs- bis zur Geschäftslei- tungsebene aufgebaut sein, um ein solches Projekt auch durch schwierige Phasen zum Erfolg zu führen.
3.2. Ekibastuz GRES-2, Kasachstan
Um die steigende Stromnachfrage in Kasachstan befriedigen zu können, müssen neue Erzeugungskapazitäten geschaffen werden. Aufgrund dieser Entwicklung strebt die kasachische Regierung einen Ausbau von GRES-2 am Kraftwerksstandort Ekibastuz an.
Bild 4: Übersichtskarte Kasachstan, Standort Kraftwerk GRES-2
Das Kraftwerk liegt im östlichen Teil Kasachstans etwa 300 km von der Hauptstadt Astana entfernt. Die als Brennstoff genutzte Steinkohle wird von der in unmittelbarer Umgebung gelegenen Tagebaustätte, welche als die größte Tagebaustätte der Welt bekannt ist, geliefert. Die dort abgebaute Kohle hat einen Ascheanteil von 47 Prozent und eine Feuchte bis dreißig Prozent. Geplant ist für den Neubau des Blocks 3, welcher von Lahmeyer als Ingenieur des Bauherrn begleitet wird, eine Leistung von 600 MW.
Die bereits 1993 und 1995 gebauten Blöcke mit ihrer Technik galten als Vorbild und haben eine Leistung von je 500 MW. Mit dieser Technik haben die beiden Blöcke nie nominale Volllast erreicht. Es musste viel Überzeugungsarbeit geleistet werden, um den Kunden von moderner Technik zu überzeugen. Die Umspannstation, welche den Strom von 500 kV Wechselstrom auf 1.150 kV Gleichstrom transformiert, wird von den Kraftwerken GRES-1 und GRES-2 gespeist. Von dieser Umspannstation führen Hochspannungsleitungen bis an das Kaspische Meer im Westen von Kasachstan sowie in den südlichen Teil des Landes.
In Kasachstan findet man extreme klimatische Bedingungen vor. Während im Winter Temperaturen bis zu – 50 °C erreicht werden, steigen die Temperaturen im Sommer auf + 40 °C. Diese extreme Temperaturdifferenz stellt hohe Anforderungen an Material und Mensch. Im Rahmen der Baumaßnahmen werden teilweise Methoden angewen- det, die in westlichen Ländern nur wenig bekannt sind. Hier sind Experten gefragt, die einerseits die westlichen Techniken und Anforderungen kennen, um ausreichende Qualitätsstandards zu sichern, sich aber andererseits auch mit ortsüblichen Methoden auseinandersetzen.
Das Kraftwerk befindet sich in einer absolut ebenen und kargen Region direkt an einem See, von dem es sein Kühlwasser bezieht. Um das durch die Aufheizung verdunstende Wasser zu ersetzen, wird von dem etwa hundert Kilometer Luftlinie entfernten Fluss Irtyshsk Wasser mithilfe zahlreicher Pumpenstationen zu dem See gefördert. Der zwanzig bis vierzig Meter breite und insgesamt 458 km lange Kanal führt über Astana bis nach Karaganda, um einen Teil des Frischwasserbedarfs der Städte zu decken.
Bild 5:
GRES-2 Ekibastus (Kälte)
Tabelle 1: Projektdaten: GRES-2 GRES-2 Neubau Leistung 600 MW Kosten > 1 Milliarde US $ Projektdauer vier Jahre
Brennstoff Steinkohle ( 49 % Ascheanteil) Dampfturbine Harbin Turbine Co. Ltd. (China) Kessel Harbin Boiler Co. Ltd. (China)
In Russland und den GUS-Staaten ist die Einhaltung der aus der Sowjetunion stam- menden GOST-Norm, welche äußerst umfangreich ist, aber nicht ausschließlich dem neusten Stand der Technik entspricht, zwingend erforderlich. Dies stellt viele auslän- dische Lieferanten vor sehr große Probleme, da standardisierte Komponenten vielfach nicht ohne weiteren Aufwand nachweisbar dieser Norm entsprechen. Auch im Falle des Kraftwerkprojekts GRES-2 müssen die chinesischen Lieferanten ihre Bauteile, die nach ASME zertifiziert sind, gegebenenfalls anpassen lassen und dann Konformitäts- zertifikate erwerben. Die Zertifikate lassen eine Fertigung der Bauteile nach einem anderen Standard zu, wenn der Standard zumindest die GOST-Norm erfüllt oder deren Anforderungen übertrifft. Bei der Überprüfung der Zertifikate unterstützt der lokale Partner zudem Experten aus dem Lahmeyer-eigenen Büro in Moskau. Ohne Kenntnisse von GOST – eigene oder die eines Partners – ist ein Engagement in diesen Projekten sehr risikoreich und wird kaum zum Erfolg führen. Die kasachische Regierung arbeitet an der Entwicklung einer eigenen Norm, die zum Teil Inhalte aus GOST übernimmt.
Die Projektsprache ist Russisch, daher werden nicht nur alle Gespräche in Russisch geführt, sondern auch alle Dokumente sind in Russisch verfasst bzw. müssen in Russisch verfasst werden. Neben der Sprache und den kulturellen Unterschieden (Kasachen, Russen, Chinesen, Westeuropäer) galt und gilt es, eine weitere größere Herausforderung zu meistern. Hierzu gehört der teilweise noch starke Einfluss des Kommunismus, der Entscheidungsprozesse zum Teil stark verlangsamt.
3.3. Herausforderung Sudan
Ein erfolgreiches Projekt in Europa zeichnet sich durch Einhaltung des Zeitplans, der vertraglich festgelegten Qualitätsansprüche und des vorgegebenen Budgets aus. Als Ingenieur des Bauherrn im Sudan hängt der Projekterfolg aber maßgeblich vom Fin- gerspitzengefühl bei der Zusammenarbeit mit dem Kunden und dem meist aus China stammenden Generalunternehmer ab. Diese Zusammenarbeit hat direkten Einfluss auf die zuvor genannten Kriterien.
In Kulturen mit stark ausgeprägten Hierarchien, in diesem Fall die chinesische und sudanesische, weichen die Befugnisse eines Projektmanagers zum Teil stark von de- nen des europäischen Projektmanagers ab. Dadurch können Entscheidungsprozesse aufgrund von fehlender Ermächtigung der Beteiligten ausgebremst werden.
Der gewöhnliche Arbeitsablauf für die Prüfung von Planungsunterlagen (Design Re- view) sieht vor, dass die Unterlagen im Büro bearbeitet werden und die kommentierten Unterlagen per Datenraum mit dem Generalunternehmer kontinuierlich ausgetauscht werden. Dieser Ansatz hat sich bei der Zusammenarbeit mit chinesischen General- unternehmern nicht bewährt. Daher wurden Design Review Meetings, die ein bis zwei Wochen umfassten und in China stattfanden, arrangiert. Der Vorteil liegt darin, dass alle notwendigen Personen, vor allem Entscheidungsträger, leichter hinzugezogen werden können und ein stärkerer Druck hinsichtlich der Erfüllung der Aufgaben erzielt werden kann.
Im Sudan wird dem Berater ein hohes Maß an Flexibilität und Geduld abverlangt.
Besonders bezüglich Pünktlichkeit bei Terminabsprachen und der Handhabung von Verträgen treffen unterschiedliche Wertevorstellungen aufeinander. In beiden Fällen gilt, dass diese nicht als starr angesehen werden. Es kommt vor, dass Kunde und Gene- ralunternehmer nach Festlegung eines Vertrages diesen immer wieder in Frage stellen und einzelne Punkte aufgrund von persönlichen und rein mündlichen Vereinbarungen verändert oder ausgelassen wissen wollen. Der Vertrag ist somit nicht Resultat einer Verhandlung und damit oberstes Regelwerk, sondern Diskussionsgrundlage für weitere Verhandlungen. An dieser Stelle muss man klar betonen, dass dies nicht im vollen Maße unterbunden werden kann. Jedoch kann versucht werden, den Kunden durch gezielte Gespräche zu sensibilisieren. Es muss erreicht werden, dass er die Bedeutung der für ihn wichtigen Passagen im Vertrag versteht. Weitere mündliche Absprachen müssen zumindest in irgendeiner Form protokolliert wiederzufinden sein. Insgesamt müssen Verträge deutlich detaillierter ausformuliert werden.
Neben diesen interkulturellen Herausforderungen unterscheidet sich die vorhandene Infrastruktur stark von der in Europa. Der einzige Hafen, der zur Anlieferung und ersten Lagerung von Equipment und Material geeignet ist, ist der Port Sudan. Bis nach Karthum sind es etwa 670 km Luftlinie, die mit Umwegen verbunden über ausgebaute Straßen oder per Zug auf einer eingleisigen Verbindung zurückgelegt werden müssen.
Allerdings stehen nicht immer ausgebaute Straßen oder Schienen zur Verfügung. Die Baustelle muss dann über schlecht ausgebaute Straßen, die sich durchaus über meh- rere hundert Kilometer erstrecken können, erreicht werden. Bedingt durch die Lage des Port Sudans müssen unter Umständen sehr große Strecken zurückgelegt werden.
Lösungsansatz hierbei ist, die gesamte Logistik sehr frühzeitig in enger Zusammenar- beit mit dem Kunden, der Auskunft über mögliche Routen und deren Zustände geben kann, zu planen.
Bild 6: Straße nach Khartum (Sandsturm) Bild 7: Straße zur Baustelle (Überflutung)
Die Informationslage muss aber immer wieder auf Aktualität überprüft werden. Zu- sätzlich müssen mögliche Risiken durch das Wetter erkannt und einkalkuliert werden.
Bei Überflutungen und Sandstürmen ist ein Transport gar nicht mehr möglich und das Baumaterial sollte sicher zwischengelagert werden. Hierbei gilt es, eine sichere Lagerung auch auf der Baustelle zu überprüfen und dafür Sorge zu tragen, als Berater über abgeschlossene sowie ausstehende Anlieferungen informiert zu sein. Dazu ist ein wiederholtes und hartnäckiges Nachhaken notwendig.
Die Organisation des Transports spielt eine sehr wichtige Rolle, da der sudanesische Markt grundsätzlich Kapazitäten für die Beschaffung von Grundstoffen bietet, aber bei Weitem nicht die gesamte Nachfrage aller Baumaterialen decken kann. Der Großteil muss importiert und vom Port Sudan zur Baustelle transportiert werden. Zum Beispiel ist eine Zementproduktion nicht im nennenswerten Maße vorhanden, daher muss die Nachfrage an Beton für den Bau einer Anlage durch Importe gedeckt werden. Der lokale Partner hat auch hier wieder eine große Bedeutung, da dieser bei der Beschaffung von Materialien behilflich sein kann. Das verwendete Baumaterial und Equipment muss internationalem Standard entsprechen und angemessen geprüft werden.
Auch an Dienstleistern in der Wartungs- und Instandhaltungsbranche mangelt es.
Daher muss frühzeitig, am besten vertraglich festgelegt, Personal zu diesem Zweck ausgebildet werden. Dazu stehen bis zur Inbetriebnahme in der Regel zwei bis drei Jahre Zeit zur Verfügung.
Tabelle 2: Projektdaten Garri 4, Sudan Garri Power Station Plant 4 Leistung 2 x 50 MW Kosten 133 Millionen US $ Projektdauer sieben Jahre
Brennstoff Petrolkoks – sponge coke Technologie Wirbelschichtfeuerung Generalunternehmer CMEC
Kessel Dongfang Turbine Shanghai Turbine Co.
3.4. Waste-to-Energy im Sudan
Das Ministry for Electricity and Dams gab eine Machbarkeitsstudie für eine WtE-Anlage in der Größenordnung von 50 MWel, die einen Großteil des Abfalls der Stadt Khartum verwerten soll, in Auftrag.
Die Studie beurteilt die technische, finanzielle und umwelttechnische Machbarkeit einer WtE-Anlage dieser Größe nach aktuellem Stand der Technik (EU-Standard) und definiert die noch zu schaffenden Voraussetzungen für eine erfolgreiche Realisierung.
Weiterhin wurde WtE bei den parallel laufenden Arbeiten zur Erstellung des Master- plans für Erneuerbare Energien für den Sudan auf Landesebene betrachtet.
Lahmeyer International in Kooperation mit u&i und dem Witzenhausen-Institut bildeten hier ein erfahrenes Expertenteam zur Bearbeitung dieses Themenkomplexes.
Aufgrund der bisher nur schwach strukturierten Abfallwirtschaftsaktivitäten war die verfügbare Datenlage nicht genügend belastbar und wurde deshalb in Teilen durch eigene Analysen ergänzt.
Abfallzusammensetzung und verfügbare Mengen sind die entscheidenden Parameter für die Dimensionierung einer WtE-Anlage. Abfallproben aus unterschiedlichen Einzugsgebieten wurden, wie in Bild 8 dargestellt, sortiert und daraus entnommene Proben in einem deutschen Labor analysiert.
organisches Material 34,4 %
Papier und Pappe 15,9 % nicht brennbare
Materialien 3,5 % andere brennbare Materialien 7,1 % Kunststoffe 11 %
Mittel- und Feinfraktion < 40 mm 28,1 %
Marktabfall Hausmüll entladener Marktabfall entladener Hausmüll
Mehrschicht-Verbund Papier und Pappe Kunststoffe Organik aus dem Garten organisches Material brennbares Material
sonstiger Abfall Eisenmetall Glas Organik aus dem Haushalt nicht brennbares Material Feinfraktion < 10 mm
Bild 8: Sortierergebnisse
Die Ergebnisse der Laboranalyse zeigten für die eingelieferten Proben im Jahr 2012 einen unteren Heizwert von 9,6 MJ/kg. Das Abfallaufkommen der Stadt Karthum wurde auf täglich etwa 3.700 Tonnen geschätzt, was für eine Anlage von 50 MWel als ausreichend angesehen werden kann.
Die Ergebnisse aus den Untersuchungen für den Masterplan zeigen ein technisches Potential für sechs WtE-Anlagen in den anderen größeren Städten des Sudans in der Größenordnung von etwa 3 MWel.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass für eine erfolgreiche Realisierung von WtE-Anlagen noch wesentliche Schritte auf allen Ebenen der Abfallwirtschaft vollzogen werden müssen. Insbesondere sind hier die Schaffung eines verlässlichen Ordnungsrahmens für die Abfallwirtschaft, die Stärkung und der Ausbau national, regional und lokal handelnder Institutionen im Abfallsektor, einhergehend mit der Überführung des hier stark vorhandenen informellen Sektors, der mit erheblichen Gesundheits- und Umweltschädigungen behaftet ist, in eine geordnete nachhaltige Abfallwirtschaft zu nennen.
Mittel- und langfristig wird sich auch in den derzeit abfalltechnisch noch schwach entwi- ckelten Ländern eine mehr sozial- und umweltverträgliche Abfall-/Kreislaufwirtschaft etablieren, bei der auch die thermische Nutzung des Abfalls mit einem angemessenen Teil vertreten sein wird. Interessant ist hier, dass der Anlass der Anfrage in der mög- lichen Stromerzeugung begründet war und nicht aus Gründen des Umweltschutzes veranlasst war, wie man es vermuten könnte.
4. Sind nationale Erfahrungen in den internationalen Waste-to-Energy Markt übertragbar?
Die Fragestellung, ob nationale Erfahrungen im Bereich der Konzeptionierung und Realisierung von Waste-to-Energy-Anlagen auf den internationalen Markt übertragbar sind, lässt sich mit Im Prinzip ja, aber beantworten.
Neben den bereits geschilderten politischen, kulturellen, klimatischen und diversen anderen Randbedingungen, die bereits im ersten Teil dieses Beitrags geschildert wurden, lässt sich feststellen, dass insbesondere die Systematik der Vorgehensweise bei der Erstellung von Konzepten und Anlagenkonfigurationen übertragbar ist. Eine entscheidende Erfahrung der letzten Jahre ist darin zu sehen, dass die aus Westeuro- pa bekannten Pfade bei der Entwicklung der Abfallwirtschaft über die Deponierung, einfache Vorbehandlungsanlagen bis hin zu technologisch anspruchsvollen Anlagen aus dem Bereich Waste-to-Energy verlassen werden oder aber bestimmte Stufen übersprungen werden.
Die meisten Projektideen, die an die Autoren herangetragen werden, eint aber der Sachverhalt, dass die undifferenzierte Restabfallverbrennung in ihrer klassischen Aus- prägung in den wenigsten Fällen zur Umsetzung kommen soll – dies ungeachtet der strukturellen Voraussetzungen, ob es sich um ländliche, städtische oder um Bereiche von sogenannten Megacities handelt.
Daraus lässt sich ableiten, dass für die konzeptionelle Bearbeitung von internationalen Waste-to-Energy Projekten umfassendes Know-How erforderlich ist. Andernfalls sind unter Umständen technisch richtige Teilkonzepte ökonomisch sowie politisch nicht tragbar.
4.1. Die Abfallzusammensetzung international – das große Rätsel?
Anfang aller konzeptionellen Überlegungen ist die qualitative und quantitative Be- stimmung der Abfallzusammensetzung in der Zielregion.
Der aktuelle OECD-Bericht What a Waste ist hier sicherlich eine große Hilfe, um erste Anhaltspunkte zu liefern, mit welchen Abfallqualitäten und insbesondere mit welchen Wassergehalten im Abfall der Zielregion zu rechnen ist.
Jedoch ist eine sorgfältige Bestimmung der Abfallzusammensetzung im Jahresgang die zentrale Grundlage eines fundierten Abfallbehandlungskonzepts. D.h., in den konzepti- onellen Planungen wird grundsätzlich versucht, Abfallanalysen vor Ort vorzunehmen.
Das Schwesterunternehmen verfügt hier über Jahrzehnte langes umfassendes Know- How, das neben den nationalen Erfahrungen auch internationale Erfahrungen bei der Durchführung von Sortieranalysen umfasst. Dies wurde bereits im Beispielprojekt Waste-to-Energy Sudan angeführt.
In der praktischen Arbeit war jedoch festzustellen, dass allein die Forderung nach Ab- fallzusammensetzungen sowie insbesondere nach Jahresganglinien oftmals die Kunden überfordert oder aber auch abschreckt. Deshalb wurde auf der Grundlage eigener vor- liegender Daten eine Datenbank aufgebaut, die mittlerweile Abfallzusammensetzungen aus vielen Ländern zahlreicher Kontinente beinhaltet. Ergänzt wird diese Datenbank durch Datensätze, die aus der Datenbank der OECD generiert wurden.
Mit diesen Grundlagendaten wurde ein Berechnungsprogramm entwickelt, das es ermöglicht, die Abfallzusammensetzung einzuschätzen und insbesondere die Verän- derung der stofflichen Zusammensetzung sowie die Veränderung des Wassergehaltes in ihren Auswirkungen frühzeitig abzuschätzen. Dies liefert Informationen darüber, ob eine undifferenzierte Abfallverbrennung möglich ist, ob eine Abtrennung einer Teilfraktion sinnvoll ist oder z.B. die Trocknung einer Teilfraktion vor der Verbren- nung als sinnvoll eingestuft werden kann. Nicht zuletzt ist in zahlreichen Ländern die werkstoffliche Verwertung von zahlreichen Abfallfraktionen bereits heute durch ver- schiedene Sammelsysteme etabliert und muss ebenfalls bei den Behandlungsstrategien Berücksichtigung finden.
Die grafische Auswertung der Abfallzusammensetzung ermöglicht dem Kunden den Vergleich seines Abfalls mit anderen Zusammensetzungen aus der Datenbank. So kann er seine abgeschätzte Abfallzusammensetzung oder aber die vor Ort bestimmte Abfallzusammensetzung mit anderen Städten und Gebieten in der Region oder aber auch auf der Welt vergleichen. Die nachfolgende Berechnungstabelle zeigt einen ex- emplarischen Fall für eine Abfallzusammensetzung in London (Bild 9) und die daraus abgeleiteten Heizwerte in Abhängigkeit des Wassergehaltes in grafischer Form (Bild 10).
In der praktischen Arbeit ist festzustellen, dass die Kunden mit der Einführung dieses Berechnungsprogramms in die Bearbeitung frühzeitig sensibilisiert werden und im Zweifel darauf hingewirkt werden kann, eine detaillierte Abfallanalyse vor der Inves- titionsentscheidung für ein Abfallbehandlungskonzept durchzuführen.
1. Auswahl: Kategorie 1.3 - Kontinent
3. Auswahl: Datenpunkt gemäß Auswahl 1 und 2 2. Auswahl: Kategorie 2.4 - Typ
Bei der Feuerung handelt es sich um eine Rostfeuerung 4. Eingabe: Massenstrom
5. Eingabe: Verfügbarkeit
Europa Megacity England, London
250.000 t/a 7.800 t/a
Heizwert (trocken) von England, London:
6. Ausgabe: Zusammensetzung Massenstrom Mengenanteil Hu_trocken Plastic
Paper Organic Food + Kitchen
Wood + Garden + yard + Soil Hazardous
Nappies Textiles Glass Metal Others
Summe Eingabe:
14,00 % 19,00 % 49,50 % 0,00 % 2,00 % 0,00 % 0,00 % 3,00 % 4,00 % 2,50 % 6,00 % 100,00 %
30 15 11 0 15 0 0 20 0 0 3,5
13,61 MJ/kg 13,61 MJ/kg 7. Eingabe: Veränderung Zusammensetzung Massenstrom
Benutzer überschreibt Referenzwerte
8. Ausgabe: Heizwert (trocken), neu
Mengenanteil Hu_trocken Plastic
Paper Organic Food + Kitchen
Wood + Garden + yard + Soil Hazardous
Nappies Textiles Glass Metal Others
Summe Eingabe:
14,00 % 19,00 % 49,50 % 0,00 % 2,00 % 0,00 % 0,00 % 3,00 % 4,00 % 2,50 % 6,00 % 100,00 %
30 15 11 0 15 0 0 20 0 0 3,5
13,61 MJ/kg 13,61 MJ/kg
9. Eingabe: Gesamtwassergehalt
10. Ausgabe: Heizwert (nass), neu berechnet
11. Ausgabe: theoretische maximale Feuerungswärmeleistung 12. Eingabe: Gesamtnutzungsgrad Kraftwerk
13. Ausgabe: theoretische maximale elektrische Leistung 14. Eingabe: Wärmenutzungsgrad
15. Ausgabe: theoretische maximale Wärmeleistung 16. Ausgabe: Strommenge per anno
17. Ausgabe: Wärmemenge per anno
30,00 % 8,79 MJ/kg 78,3 MW 40,00 % 31,3 MW 80,00 % 62,61 MW 244.191,67 MWh 488.383,33 MWh
4.2. Wer kann liefern – Lokalisierung des Anlagenbaus?
Der Anlagenbau im Bereich der Abfallbehandlungstechnologie ist grundsätzlich in zwei Bereiche zu trennen. Zum einen gibt es den Bereich der klassischen Restabfall- verbrennung oder Ersatzbrennstoffverbrennung, der durch international operierende Anlagenbauer geprägt ist – zahlreiche davon aus Westeuropa. Zum anderen ist die Abfallbehandlungstechnologie der mechanischen Separation und der biologischen Behandlung stark durch mittelständische Unternehmen geprägt. Zudem liegt der Baukostenanteil bei der Realisierung von Abfallbehandlungskonzepten erfahrungsge- mäß in der Größenordnung von mindestens fünfzig Prozent. D.h. für die Anfragen/
Ausschreibungen sind Strategien zu entwickeln, die eine ausreichende Lokalisierung des Bauteils berücksichtigen und Möglichkeiten zur Lokalisierung von Teilen des Anla- genbaus ausloten. Teilweise kommt man zu Lösungen – insbesondere am chinesischen Markt –, wo eine vollständige Lokalisierung auf Grund des Preisgefüges am lokalen Markt unabdingbar scheint.
Vor diesem Hintergrund sind vielfach Generalunternehmerverträge nicht zu realisie- ren; vielmehr sind umfangreiche detaillierte Ausschreibungsunterlagen, teilweise mit Massenermittlungen, zu erstellen.
In einem solchen Fall erhält der Kunde ein Planpaket, in dem bestimmte Anlagenteile, wie die Waste-to-Energy-Komponenten als package unit definiert werden. Für andere Anlagenteile jedoch, wie mechanische oder biologische Verfahrenskomponenten, werden ausführungsreife Pläne erstellt, um eine weitestgehende Lokalisierung am heimischen Markt zu ermöglichen.
Bild 10: Ausgabe Berechnungsprogramm Heizwertrechner Heizwert
MJ/kg 16 14 12 10 8 6 4 2
0 100
Wassergehalt %
95 80
75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
Sudan urban (2011) England, London
Irland urban Großbritannien
urban
BENUTZERDATEN
Nordchina urban
Material ist ohne Vorbehandlung
nicht brennbar
90 13,61 MJ/kg
85
Auch hier ist frühzeitig Einblick in die Entwicklung eines business case für den An- wendungsfall zu geben; dafür wurde, ähnlich wie bei der Abfallzusammensetzung, ein Berechnungsprogramm erarbeitet, bei dem die zentralen Informationen wie Anlagen- durchsatz, Stromerlös, Annahmegebühr, CO2-Zertifikate sowie einige andere Daten abgefragt werden. Im Ergebnis wird erarbeitet, ob es sich im vorliegenden Fall um eine Abfallbehandlungsanlage handelt, die sich größtenteils durch eine Annahmegebühr des angelieferten Abfalls refinanziert, oder ob es sich auf Grund der Energiepreise im Zielland um eine Energieerzeugungsanlage handeln kann, die mit sehr geringen Annahmegebühren arbeiten kann. Der letztgenannte Fall bestimmt zunehmend die Motivation für WtE-Projekte.
Tabelle 3: Eingabemaske eines Business Case
Parameter Wert Einheit
Basisdaten
Abfallmenge 280.000 t/a
unterer Heizwert 9,00 MJ/kg
Verfügbarkeit 7.800 h/a
elektrische Leistung 23,9 % Capex (Kostenindex = 1,00) Millionen Euro Maschinen 82,1
Elektrik 7,4 Bauteil 26,7 Projektmanagement 6,3 Betrieb
Betriebsmittel 35 kg/t Input
Reststoffe 330 kg/t Input
Opex und Einkommen
Kosten Betriebsmittel 115 Euro/t Entsorgung Reststoffe 25 Euro/t Personalkosten 1,5 Millionen Euro Instandhaltung Maschinen 3,5 % von Capex Instandhaltung Elektrik 2,0 % von Capex Instandhaltung Bauteil 1,5 % von Capex
Annahmekosten 27 Euro/t
Erlös Einspeisung Elektrizität 50 Euro/MWh
Erlös Dampfabgabe 92 Euro/MWh
Wirtschaftliche Einflussfaktoren
Abschreibungsdauer 20 Jahr
Preissteigerung 3 % p.a.
Zinsrate 5,0 %
Eigenkapital 0,0
Wechselrate 0,77 Dollar in Euro
Der zwar stark vereinfachte, aber transparente Umgang mit diesen Daten führt zu einem frühzeitigen Gesamtverständnis für das Konzept, sodass gemeinsam die sensitiven Punkte oder Schwachstellen identifiziert und bewertet werden können.
Tabelle 3 und Bild 11 zeigen das Eingabedatenblatt zur Erstellung eines Business Case für eine Abfallbehandlungsanlage und die grafische Ausgabe einer möglichen Wirtschaftlichkeit. Selbstverständlich werden in den frühen Projektphasen sowohl die Kapitalkosten als auch die Betriebskosten aus einer Datenbank generiert, die diesem Berechnungsprogramm hinterlegt wurde.
Millionen Dollar
Betriebsjahr 35
30 25 20 15 10 5 0 -5
-10
Revenues Opex EBT
24 21 18 15 12 9
6 3 0 -3
Bild 11: Ausgabegrafik zur Berechnung des Business case
