Strom und Wärme aus Holzgas
Durch einen patentierten Prozess der Firma Burkhardt, der die Holzvergasung auf den Kopf stellt, kann Holzgas auf hocheffiziente und saubere Weise gewonnen werden. Das Unternehmen aus Mühlhausen in der Oberpfalz (BY) kombiniert dies mit Holzgas-Blockheizkraftwerken, um Strom und Wärme regional und dezentral bereitzustellen.
Angeboten werden zwei verschiedene Größenklassen von Holzvergasern, die in Kombination mit dem entsprechenden Blockheizkraftwerk bei Leistungen von 50kWel und 110kWth bzw. 165kWel und 260kWth liegen. Die Nutzung der Holzvergasung ist damit vor allem für Abnehmer mit einem hohen Jahreswärmebedarf geeignet. Dazu zählen beispielsweise Nahwärmenetze, Industriebetriebe, Krankenhäuser oder forst- und landwirtschafte Verarbeitungsbetriebe. Aber selbst der Wärmebedarf von Flughäfen kann durch Holz bereitgestellt werden, wie das Projekt am Flughafen Münster-Osnabrück eindrucksvoll beweist. Insgesamt 32 Burkhardt-Holzvergaser sind dabei im Einsatz und liefern 8,6 Megawatt thermische Energie. Die Pelletsilos, die die entsprechend großen Mengen an Brennstoff lagern, sind dabei direkt über den Holzvergasern installiert. Von den rund 260 Einsatzprojekten (Stand: Januar 2020) befinden sich viele auch außerhalb Deutschlands, so etwa beispielsweise in Italien, Großbritannien, Slowenien oder Japan.
Holvergaser - Die Daten
Anlagetypen:
- V 3.90
- in Kombination mit Zündstrahl oder Gas-Otto-Motor
- im Bereich 260-270 kWth und 165-180 kWel
- inkl. Holzgas-BHKW Gesamtwirkungsgrad 75 %
- V 4.50 in modularer Bauweise gefertigt
- in Kombination mit Gas-Otto-Motor
- 110 kWth und 50 kWel bei 80 % Gesamtwirkungsgrad
Umgesetzte Projekte:
- 260+ Holzgasanlagen in 8 Ländern installiert (Januar 2020)
- Zahlreiche Projekte in Deutschland, Italien, Japan, Großbritannien
- Weitere in Slowenien, Luxemburg, Schweiz und Österreich
Die Hintergründe
Bei der Vergasung von Holz entsteht neben Holzkohle auch ein gasförmiger Sekundärbrennstoff, der zur Strom- und Wärmeerzeugung oder als Kraftstoff genutzt werden kann. Bereits seit der Mitte des letzten Jahrhunderts wurden beispielsweise Fahrzeuge mit Holzvergasern ausgestattet, um aus Gründen von Versorgungsengpässen die Motoren mit alternativem Treibstoff zu versorgen. Heute spielt die Holzvergasung vor allem bei der Transformation des Energiesystems als alternativer Brennstoff aus nachwachsenden Rohstoffen eine Rolle.
Durch einen innovativen Vergasungsprozess kann die Firma Burkhardt in Kombination mit ihren modernen Holzgas-Blockheizkraftwerken hohe Gesamtwirkungsgrade erreichen, die die Effizienz steigern und kann gleichzeitig eine hohe Anlagenverfügbarkeit gewährleisten. Im Jahr 2014 gab es dafür den Bayerischen Energiepreis. Der Familienbetrieb mit rund 360 Beschäftigten an insgesamt sieben Standorten in Deutschland und Italien vereint Knowhow aus der Gebäude- und Energietechnik und fokussiert sich bereits seit dem Jahr 2004 auf regenerative Energien. Dabei beruht die Effizienzsteigerung zu herkömmlichen Holvergasern auf zwei wesentlichen Elementen.
Zwei Praxisbeispiele:
- Japan, Ueno Village
- 1 x Typ V 3.90
- Eigene Wärme- und Elektrizitätsversorgung für die Gemeinde
- Standort einer der größten Shiitake Pilzfarmen Japans
- Abwärmenutzung zur Temperaturregelung der Pilzfarm
- Deutschland, Flughafen Münster-Osnabrück
- 32 x Typ V 3.90 (insg. 8,6 MWth und 5,8 MWel) nahezu in Dauerbetrieb
- Versorgung über Pelletsilos, direkt über den Vergasern
- Belieferung über Schiene und zu Wasser
- 5 km lange Wärmeleitung zum Flughafen und nahegelegenem Industriegebiet
Homogener Brennstoff: Holzpellets
Anstatt Hackgut zu verwenden, sind Burkhardt-Vergaser auf speziell genormte Holzpellets ausgelegt. Die Zusammensetzung der Pellets ist streng reglementiert und entsprechend genormt, wodurch sich die Eigenschaften, wie Größe, Heizwert oder Wasser- und Aschegehalt als äußerst homogen darstellen. Dies stellt beim späteren Einsatz im Vergaser einen gleichmäßigen und stabilen Vergasungsprozess sicher. Pellets, hergestellt aus Restholz, benötigen aufgrund ihres Feuchtegehalts von nur etwa 10 Prozent am Einsatzort keine weiteren Trocknungsprozesse oder spezielle Lagerverfahren. Investitionen in eine Rohstoffaufbereitung entfallen damit. Wegen der gleichmäßigen Beschaffenheit und einem hohen Energiegehalt von ca. 5 kWh/kg verringert sich außerdem das Lagervolumen der Pellets auf gerade mal ein Drittel des Lagervolumens von Hackgut.
Das Verfahren: Aufsteigende Gleichstromvergasung
Die Vergasung von Festbrennstoffen beruht auf den vier aufeinanderfolgenden Stufen Trocknung, Pyrolyse, Oxidation und Reduktion. In herkömmlichen Kleinvergasern werden diese Stufen von oben nach unten durchlaufen, da der Brennstoff von oben in den Vergaser gegeben wird. Luft wird je nach Reaktortyp ebenfalls von oben, unten oder seitlich zugeführt. Burkhardt hat dieses Verfahren im wahrsten Sinn auf den Kopf gestellt. Die Zugabe von Holzpellets und die Luftzufuhr geschehen dabei von unten, wodurch die Prozessstufen ebenfalls von unten nach oben durchlaufen werden. Ein Seitenkanalverdichter erzeugt einen Luftstrom, durch den die Pellets in einer stationären Schicht verwirbeln. Dies sorgt für eine gleichmäßige Vergasung mit optimalen Folgeabläufen. Dabei wird ein möglichst hoher Anteil der Energie der Pellets auf das Holzgas übertragen. Gleichzeitig läuft der Prozess hoch automatisiert ab und wird ständig überwacht und nachgeregelt. Dadurch kann die Zugabe von Pellets und Luft so bemessen werden, dass ein sehr gleichförmiger und konstanter Gasertrag entsteht. Kombiniert wird dies mit der Möglichkeit mehrere Vergaser zu verketten und so ein modulares System mit breiter Leistungsanpassung zu kreieren. All dies trägt zu der hohen Prozesseffizienz bei.
Das ist smart:
- Steuerbarkeit: modular verkettete Anlage mit breiter Leistungsanpassung, weitgehend automatisierter Betrieb
- THG-Einsparung: hocheffiziente Fest-Biobrennstoff-KWK mit Holzkohlen-Aschen-Ausschleusung (Perspektive neg. Emissionen)
- Transformationspotenzial: integrierte Anwendungen in Wärmenetzen, Industriewärme und zur Systemstabilisierung