Anteil erneuerbarer Energien und klimarelevante CO2-Emissionen aus der thermischen Verwertung von Abfällen in Österreich

Abstract

Da brennbare Abfälle zumeist ein Gemisch aus biogenen (z. B. Papier, Holz, Küchenabfälle) und fossilen Materialien (Kunststoffe) darstellen, entstehen bei ihrer thermischen Verwertung sowohl klimaneutrale als auch klimarelevante CO2-Emissionen. Analog verhält es sich auch bei der erzeugten Energie (Strom), die entsprechend dem jeweiligen Biomassegehalt des Abfalls zum Teil als erneuerbar eingestuft wird und als solche auch auszuweisen ist. Im Zuge der vorliegenden Studie wurden erstmals auf nationaler Basis die fossilen und biogenen Anteile in thermisch verwerteten Abfällen bestimmt. Die methodische Grundlage dabei bildet die von der Technischen Universität Wien auf europäischer Ebene patentierte Bilanzenmethode. Das Verfahren beruht auf einem mathematischen Abgleich von Materialdaten (z. B. mittlere stoffliche Zusammensetzung biogener und fossiler Materialen) mit messbaren Betriebsgrößen der Verbrennungsanlage (z. B. Reingasmenge, O2- und CO2-Konzentration im Reingas, Dampfmenge). Aufgrund einer Anlagenertüchtigung und teils fehlender CO2-Messungen konnten 10 von 13 Abfallverbrennungsanlagen und damit rund 88 % des in österreichischen Müllverbrennungsanlagen verwerteten Abfalls für die Auswertung berücksichtigt werden (rund 2,3 Mio. Tonnen). Die Ergebnisse zeigen eine große Streuung der biogenen Heizwertanteile der Anlagen (im Jahresmittel stammen zwischen 35,7 ± 2,4 % und 61,2 ± 2,7 % der eingesetzten Energie aus biogenen Quellen). Auch eine starke zeitliche Variation der Abfallzusammensetzung auf Basis von Monatsmittelwerten ist deutlich erkennbar. Folglich lässt sich für Abfallverbrennungsanlagen kein allgemein gültiger Heizwertanteil oder Emissionsfaktor ableiten und eine anlagenspezifische Auswertung über einen längeren Zeitraum (wie es mit der Bilanzenmethode relativ einfach möglich ist) erscheint zielführend für eine zuverlässige Ausweisung des erneuerbaren Energieanteils oder der fossilen CO2-Emissionen. Die eingesetzten Energien aus fossilen und biogenen Abfallbestandteilen (für die 10 betrachteten Anlagen) liegen im Jahr 2014 bei rund 11.450 ± 120 TJ und 10.730 ± 110 TJ. Es ergeben sich gesamt rund 1060 ± 24 kt klimarelevantes CO2, das aus den thermischen Abfallverwertungsanlagen in Österreich im Jahr 2014 emittiert wurde (mit Hochrechnung auf alle 13 Anlagen).

Since combustible wastes usually consist of biogenic (e.g. paper, wood, food waste) and fossil organic matter (plastics), their thermal recovery results in climate neutral and climate relevant CO2 emissions. Moreover, the fraction of biogenic materials in the waste feed is relevant for the amount of renewable energy produced. The latter has to be reported and might be subsidized according to national laws (e.g. based on European directive 2009/28/EG). The present study represents the first comprehensive evaluation of the share of biogenic and fossil materials in the waste feed of waste-to-energy (WTE) plants on a national basis. The Balance Method, which is patented on a European level by TU Wien, was applied to 10 out of 13 Austrian WTE plants (around 2.3 Mio tons of waste corresponding to around 88 % of the overall waste feed in Austrian WTE plants). The method is based on the mathematical reconciliation of the material properties (e.g. mean chemical composition of biogenic and fossil materials) and routinely recorded operating data of WTE plants (e.g. flue gas volume, CO2 and O2-content in the dry flue gas, steam production). The results demonstrate large variations for the share of energy from biogenic sources in the different WTE plants, ranging from 35.7 ± 2.4 % to 61.2 ± 2.7 % (based on annual averages). Additionally, for several WTE plants large temporal variations can be observed based on monthly mean values. Thus, a plant-specific and continuous evaluation of the waste composition in WTE plants (which the Balance Method allows to do at reasonable efforts) can be recommended for a reliable reporting of the renewable share of energy or fossil CO2 emissions from waste incineration. The energy input which stems from fossil and biogenic sources can be estimated to 11,450 ± 120 TJ and 10,730 ± 110 TJ, respectively for the year 2014 (for the 10 WTE plants). In total 1060 ± 24 kt fossil CO2 emissions from the thermal recovery of waste in Austria’s WTE plants in 2014 could be determined (estimation for all 13 WTE plants).