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Verwaltungsvorschrift TA-Luft und Bundes … 132B-V16 Stromaggregat TCG 3016 -V12 Stromaggregat...

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Verwaltungsvorschrift TA-Luft und Bundes-Immisionsschutz- gesetz im Rahmen der Flexibilisierung Heinrich Baas Caterpillar Energy Solutions GmbH
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Verwaltungsvorschrift TA-Luft

und Bundes-Immisionsschutz-

gesetz im Rahmen der

Flexibilisierung

Heinrich Baas

Caterpillar Energy Solutions GmbH

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A G E N D A

1 . C AT E R P I L L A R E N E R G Y S O L U T I O N S

2 . N e u e E m i s s i o n s g r e n z w e r t e f ü r G a s m o t o r e n

N o v e l l i e r u n g d e r TA - L u f t

E U - R i c h t l i n i e M C P D

M o t o r e n v e r o r d n u n g B I m S c h V

3 . U m s e t z u n g d e r E m i s s i o n s v o r g a b e n

F o r m a l d e h y d

M e t h a n / T H C

S t i c k o x i d e N O x m i t S C R - Te c h n i k

4 . F l e x i b l e r A n l a g e n b e t r i e b

E m i s s i o n s r e g e l u n g d e r G a s m o t o r e n C E S

S t a r t v o r g a n g m i t O x i d a t i o n s - u n d S C R - K a t a l y s a t o r

S c h n e l l s t a r t d e s T C G 2 0 2 0 V 2 0

5 . E m i s s i o n s m e s s u n g

6 . E m i s s i o n s v e r g l e i c h P K W / s t a t i o n ä r e r G a s m o t o r

Flexanlagen in Aktion, 29.11.2017 Caterpillar Vertraulichkeitsstufe: keine Seite 2

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105.700

Mitarbeiter

175 Cat Dealer

mit 162.000

Mitarbeitern

59 % Umsatz außerhalb

Nordamerikas

Umsatz 2016:

Mrd. $ 38.500

300 Produkte in

182 Ländern

8 Flagship R&D

Centers

19

Marken

$

Caterpillar Allgemeines

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Caterpillar Produkte und Systeme

FUEL

AIR

AFTERTREAT

MENT

COOLING

C27/C32

C175

3500

C280/3600

Perkins

4000 Series

MWM

TCG 2020

MaK

M20/M25

MWM

TCG 2032

MWM

TCG 2016

MaK

M32/VM32,

M43/VM43

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2 0 0 7

1 8 8 0

1 8 8 6

1 9 1 0

1 9 2 2

1 9 5 3

2 0 0 5

1 8 7 1

2 0 0 8

2 0 11

2 0 1 3

► Carl Benz legt mit der Gründung seiner „Mechanischen Werkstätte“ in Mannheim

den Grundstein► Produktion des ersten Gas-Motors

► Patent-Nr. 37435 wird für den Patent-Motorwagen erteilt

► Beginn der Fertigung von Dieselmotoren

► Firmenteilung. Es entstanden die „Motorenwerke Mannheim

AG, vorm. Benz, Abt. stationärer Motorenbau.“

► Erste Fertigung luftgekühlter Kleindieselmotoren mit dem

patentierten MWM Gleichdruck-Vorkammer-Verfahren

► Die Deutz AG gründet die eigenständige Tochter Deutz Power

Systems

► Verkauf an den Finanz-Investor 3i im Oktober

► Re-Branding zur MWM

► MWM GmbH wird Teil der Caterpillar Inc.

► Aus MWM GmbH wird Caterpillar Energy Solutions GmbH

C AT E R P I L L A R E N E R G Y S O L U T I O N S – C H R O N O L O G I E

► Die Deutz AG übernimmt die Motorenwerke Mannheim 1 9 8 5

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C AT E R P I L L A R E N E R G Y S O L U T I O N S – Z W E I - M A R K E N

S T R AT E G I E

Caterpillar Energy Solutions

Cat DealerMWM-Vertriebs-

und Servicepartner

Kunden

Neuanlagen

MWM-

Service

MWM-

Vertrieb

Ersatzteile

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CG260/

TCG 2032

CG170/

TCG 2020

CG132/

TCG 2016

16 zyl.

12 zyl.

20 zyl.

16 zyl.

12 zyl.

16 zyl.

12 zyl.

8 zyl. 400

400

800

800

1200

1200

1560

1560

2000

2000

3333

3000

4500

4050

600

600

Leistung der Aggregate in kWel

P R O D U K T P O R T F O L I O M A N N H E I M

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Neue Gasmotorenbaureihe

CG 132B-V16 Stromaggregat TCG

3016 -V12 Stromaggregat

Elektr. Leistung: 800 kW

Elektr. Leistung: 600 kW

Marine Energie

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CG 132B-V16 Stromaggregat TCG 3016 -V12 Stromaggregat

Elektr. Leistung: 800 kW Elektr. Leistung: 600 kW

Seite 8

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Standardisierte KWK-Anlagen

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A G E N D A

1 . C AT E R P I L L A R E N E R G Y S O L U T I O N S

2 . N e u e E m i s s i o n s g r e n z w e r t e f ü r G a s m o t o r e n

N o v e l l i e r u n g d e r TA - L u f t

E U - R i c h t l i n i e M C P D

M o t o r e n v e r o r d n u n g B I m S c h V

3 . U m s e t z u n g d e r E m i s s i o n s v o r g a b e n

F o r m a l d e h y d

M e t h a n / T H C

S t i c k o x i d e N O x m i t S C R - Te c h n i k

4 . F l e x i b l e r A n l a g e n b e t r i e b

E m i s s i o n s r e g e l u n g d e r G a s m o t o r e n C E S

S t a r t v o r g a n g m i t O x i d a t i o n s - u n d S C R - K a t a l y s a t o r

S c h n e l l s t a r t d e s T C G 2 0 2 0 V 2 0

5 . E m i s s i o n s m e s s u n g

6 . E m i s s i o n s v e r g l e i c h P K W / s t a t i o n ä r e r G a s m o t o r

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Novellierung der TA-Luft:

Vorgaben für Verbrennungsmotoren:

Die neue TA-Luft soll bis Anfang 2018 in Kraft treten.

Die Emissionsgrenzwerte bleiben bis auf Formaldehyd bei den

Werten der TA-Luft 2002.

Formaldehyd-Werte werden aus der LAI-Empfehlung von Anfang

2016 übernommen.

Jährlich wiederkehrende Emissionsmessungen werden gefordert.

Auch Prüfstände für Verbrennungsmotoren werden geregelt.

Zeitplan:

Mitte 2018: Voraussichtliche Veröffentlichung und Inkrafttreten

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Abgasemissionen von Gasmotoren

Formaldehyd

Neuanlagengrenzwert:

30 mg/mn3 ab 01.01.2016

20 mg/mn3 ab 01.01.2020

Altanlagengrenzwert:

30 mg/mn3 spätestens ab 05.02.2018, wenn bisher >40 mg/mn3

30 mg/mn3 spätestens ab 05.02.2019, wenn bisher <40 mg/mn3

Messungen und Überwachung von Emissionen

Jährlich wiederkehrende Einzelmessung für Stickoxide, Formaldehyd

und Kohlenmonoxid für Anlagen mit Erdgas, Biogas, Grubengas oder

Klärgas ab 01.01.2016

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Vollzugsempfehlung Formaldehyd und

Neuregelung Emissionsminderungsbonus

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Ab 01.07.2018 wird der HCHO Grenzwert für Emissions-

minderungsbonus im Biogasbetrieb auf 20 mg /mn3 gesenkt

2017 2018 2019 2020

Neue Motoren 30 30 30 20

Bestand Erdgas > 40 mg/mn3 60 30 30 30

Biogas <40 mg/mn3 40 40 30 30

Bonus Biogas <40 mg/mn3 40 20 20 20

Meist Katalysatortausch notwendig

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Umsetzung der EU-Richtlinie MCPD

Umsetzung in eine Motorenverordnung im Rahmen BImSchV

Auszug aus der MCPD:

“The MCP Directive entered into force on 18 December 2015 and will

have to be transposed by Member States by 19 December 2017.

The emission limit values set in the MCP Directive will have to be

applied from 20 December 2018 for new plants and by 2025 or 2030

for existing plants, depending on their size.”

Die Emissionswerte aus dem Entwurf zur Novellierung der TA-Luft

sollen in die MCPD übernommen werden.

Zeitplan:

Mitte 2018: geplantes Inkrafttreten

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Motorenverordnung BImSchV aktueller Stand

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A G E N D A

1 . C AT E R P I L L A R E N E R G Y S O L U T I O N S

2 . N e u e E m i s s i o n s g r e n z w e r t e f ü r G a s m o t o r e n

N o v e l l i e r u n g d e r TA - L u f t

E U - R i c h t l i n i e M C P D

M o t o r e n v e r o r d n u n g B I m S c h V

3 . U m s e t z u n g d e r E m i s s i o n s v o r g a b e n

F o r m a l d e h y d

M e t h a n / T H C

S t i c k o x i d e N O x m i t S C R - Te c h n i k

4 . F l e x i b l e r A n l a g e n b e t r i e b

E m i s s i o n s r e g e l u n g d e r G a s m o t o r e n C E S

S t a r t v o r g a n g m i t O x i d a t i o n s - u n d S C R - K a t a l y s a t o r

S c h n e l l s t a r t d e s T C G 2 0 2 0 V 2 0

5 . E m i s s i o n s m e s s u n g

6 . E m i s s i o n s v e r g l e i c h P K W / s t a t i o n ä r e r G a s m o t o r

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Formaldehyd – Stand der Technik

Betrachtung Gesamtsystem Motor und

Abgasnachbehandlung notwendig

- Zielkonflikt:

NOX ↔ HCHO, η ↔ HCHO

- niedrigste Formaldehydemissionen

bei hohen NOX-Emissionen und

schlechten Wirkungsgraden

- für hohe Wirkungsgrade und

geringe Stickoxidemissionen ist

eine Abgasnachbehandlung notwendig

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Oxidationskatalysator

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Oxidationskatalysator

Flexanlagen in Aktion, 29.11.2017 Caterpillar Vertraulichkeitsstufe: keine Seite 19

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Methankatalysator

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Abschätzung Betrieb gemäß TA-Luft neu

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Reaktionsablauf im SCR-Katalysator

Quelle: Steuler

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SCR-System

Quelle:Emission Partner

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Abschätzung Betrieb gemäß TA-Luft neu

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A G E N D A

1 . C AT E R P I L L A R E N E R G Y S O L U T I O N S

2 . N e u e E m i s s i o n s g r e n z w e r t e f ü r G a s m o t o r e n

N o v e l l i e r u n g d e r TA - L u f t

E U - R i c h t l i n i e M C P D

M o t o r e n v e r o r d n u n g B I m S c h V

3 . U m s e t z u n g d e r E m i s s i o n s v o r g a b e n

F o r m a l d e h y d

M e t h a n / T H C

S t i c k o x i d e N O x m i t S C R - Te c h n i k

4 . F l e x i b l e r A n l a g e n b e t r i e b

E m i s s i o n s r e g e l u n g d e r G a s m o t o r e n C E S

S t a r t v o r g a n g m i t O x i d a t i o n s - u n d S C R - K a t a l y s a t o r

S c h n e l l s t a r t d e s T C G 2 0 2 0 V 2 0

5 . E m i s s i o n s m e s s u n g

6 . E m i s s i o n s v e r g l e i c h P K W / s t a t i o n ä r e r G a s m o t o r

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Gemischaufladung

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Emissionsregelung

- TEM Evo regelt die NOx Emission über

die mittlere Temperatur im Zylinder.

- Mittels Thermoelement wird die Temperatur

im Brennraum gemessen.

- Die NOx Emission ist der Temperatur im

wesentlichen proportional.

- Damit ergibt sich eine robuste, dauerfeste

NOx Regelung im Magerbereich.

Flexanlagen in Aktion, 29.11.2017 Caterpillar Vertraulichkeitsstufe: keine Seite 27

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Gasmischer

• Venturi Multi- Gasmischer,

einstellbar für Multi Gasbetrieb

• Einfache Regelung der

Gemischmenge auch bei

schwankendem Heizwert

• Zweigas Betrieb möglich

mit fliesendem Übergang

von einem Gas zum anderen

falls gewünscht

Gas

Luft

Flexanlagen in Aktion, 29.11.2017 Caterpillar Vertraulichkeitsstufe: keine Seite 28

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MWM Zünd- System

Kammer-Zündkerze

MWM verwendet ein patentiertes

Zündkerzen Design

Diese Zündkerze kombiniert eine

einfache Zündkerze mit den Vorteilen

einer Vorkammer:

Intensive Zündung

Schnelle Verbrennung

Zuverlässig, lange Lebensdauer

Einfache Wartung

Kontinuierliche Weiterentwicklung des

Systems durch Simulation und

praktische Tests

Flexanlagen in Aktion, 29.11.2017 Caterpillar Vertraulichkeitsstufe: keine Seite 29

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Verbrennungsregelung

Flexanlagen in Aktion, 29.11.2017 Caterpillar Vertraulichkeitsstufe: keine

M

MMSollwerte

TBrenn

Pel

pLade

nmot

Mehr-

größen-

regler

nmot

TBrenn

Pel

pLade

Gasmischer

Drosselklappe

Wastegate

Luft

Brenngas

Turbolader

Motor Generator

Seite 30

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TPEM System Übersicht

HAS

I/O Controller

Customer-Ethernet

Internet

Switch,

Router

UMTS

InternetRendezvous

Server

TPEM RC

TPEM RC

Ethernet

TPEM CC

TPEM HMI

TPEM CB

GLF

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Oxidationskatalysator, Startvorgang

Flexanlagen in Aktion, 29.11.2017 Caterpillar Vertraulichkeitsstufe: keine Seite 32

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Startverlauf mit SCR-Katalysator

Flexanlagen in Aktion, 29.11.2017 Caterpillar Vertraulichkeitsstufe: keine Seite 33

Abgastemp. vor Katalysator

Leistung

Abgastemp. nach Katalysator

Drehzahl

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SCR-Katalysator , Startvorgang,

Groß-Gasmotor

Flexanlagen in Aktion, 29.11.2017 Caterpillar Vertraulichkeitsstufe: keine Seite 34

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Schnellstart des TCG 2020 V20

Flexanlagen in Aktion, 29.11.2017 Caterpillar Vertraulichkeitsstufe: keine Seite 35

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Stand der Emissionsreduzierung bei CES:

- Alle im Rahmen der Novellierung der TA-Luft geplanten

erhöhten Grenzwert können eingehalten werden

- Stickoxide (NOx) mittels SCR-Katalysator bzw. durch

Motoreinstellung

- Kohlenmonoxid (CO) mittels Oxidationskatalysator

- Formaldehyd (HCOH) mittels Oxidationskatalysator

- Gesamtkohlenstoffe (THC) durch Motoreinstellung

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A G E N D A

1 . C AT E R P I L L A R E N E R G Y S O L U T I O N S

2 . N e u e E m i s s i o n s g r e n z w e r t e f ü r G a s m o t o r e n

N o v e l l i e r u n g d e r TA - L u f t

E U - R i c h t l i n i e M C P D

M o t o r e n v e r o r d n u n g B I m S c h V

3 . U m s e t z u n g d e r E m i s s i o n s v o r g a b e n

F o r m a l d e h y d

M e t h a n / T H C

S t i c k o x i d e N O x m i t S C R - Te c h n i k

4 . F l e x i b l e r A n l a g e n b e t r i e b

E m i s s i o n s r e g e l u n g d e r G a s m o t o r e n C E S

S t a r t v o r g a n g m i t O x i d a t i o n s - u n d S C R - K a t a l y s a t o r

S c h n e l l s t a r t d e s T C G 2 0 2 0 V 2 0

5 . E m i s s i o n s m e s s u n g

6 . E m i s s i o n s v e r g l e i c h P K W / s t a t i o n ä r e r G a s m o t o r

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Auszüge aus der Präsentation des UBA

zum Fachgespräch am 25.04.2016 in Berlin

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Auszüge aus der Präsentation des UBA

zum Fachgespräch am 25.04.2016 in Berlin

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Auszüge aus der Präsentation des UBA

zum Fachgespräch am 25.04.2016 in Berlin

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Vorschlag des VDMA

• Jährliche Überprüfung durch akkreditierte Messinstitut

und Meldung an die Aufsichtsbehörde.

• Bei Emissionsmessungen werden die relevanten

Motorparameter dokumentiert und der Aufsichtsbehörde

gemeldet.

• Bei Motorparameteränderungen sind

Emissionsmessungen durchzuführen und zu melden.

• Verplombung des Katalysators.

• Bei Einsatz von SCR-Systemen ist der Harnstoffbezug zu

dokumentieren.

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A G E N D A

1 . C AT E R P I L L A R E N E R G Y S O L U T I O N S

2 . N e u e E m i s s i o n s g r e n z w e r t e f ü r G a s m o t o r e n

N o v e l l i e r u n g d e r TA - L u f t

E U - R i c h t l i n i e M C P D

M o t o r e n v e r o r d n u n g B I m S c h V

3 . U m s e t z u n g d e r E m i s s i o n s v o r g a b e n

F o r m a l d e h y d

M e t h a n / T H C

S t i c k o x i d e N O x m i t S C R - Te c h n i k

4 . F l e x i b l e r A n l a g e n b e t r i e b

E m i s s i o n s r e g e l u n g d e r G a s m o t o r e n C E S

S t a r t v o r g a n g m i t O x i d a t i o n s - u n d S C R - K a t a l y s a t o r

S c h n e l l s t a r t d e s T C G 2 0 2 0 V 2 0

5 . E m i s s i o n s m e s s u n g

6 . E m i s s i o n s v e r g l e i c h P K W / s t a t i o n ä r e r G a s m o t o r

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Emissionensvergleich PKW / Gasmotor-Anlagen

1)bezogen auf Masse C

2)nur CHOH

3)PKW: Mittlere Geschwindigkeit und Antriebsleistung gemäß NEFZ: 34 km/h u. 4 kW

4)Gasmotor: Motorwirkungsgrad ca. 43% und Luftverhältnis ca. 1.8

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Ausblick:

- Die Abgasemissionen von Gasmotoren bleiben in der Diskussion, verschärfte

gesetzliche Vorgaben kommen auf uns zu.

- Caterpillar Energy Solutions GmbH arbeitet an vielen Stellen mit, damit die

Interessen der BHKW Branche, die Interessen unserer Kunden berücksichtigt

werden.

- Caterpillar Energy Solutions GmbH beteiligt sich aktiv und intensiv an

Forschungsvorhaben zur Reduzierung der Abgasemissionen und führt zusätzlich

eigene Entwicklungen hierzu durch, damit unsere Produkte auch die zukünftigen

gesetzlichen Vorgaben erfüllen.

- Die Emissionsgrenzwerte in der geplanten BImSchV nach heutigem Stand können

mit den Gasmotoren von Caterpillar Energy Solutions GmbH und den zugehörigen

Katalysatoren eingehalten werden.

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Vielen Dank!

H. BaasCaterpillar Energy Solutions

GmbH

Tel. : 0621 384 8660mail. [email protected]


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