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Serienreife Holz-Kraft-Anlage - Pilotanlage zur dezentralen Vergasung von Restholzpellets besteht im Dauerbetrieb

Neue Holzvergaseranlagen im kleinen Leistungsbereich können mit Reststoffpellets dezentral, wirtschaftlich und effektiv neben Wärme zusätzlich Strom erzeugen. Solche Anlagen sind vor allem für Wohnsiedlungen und Nahwärmenetze in der Forst- und Landwirtschaft und für das Gewerbe ideal. Positive Ergebnisse in diesem Bereich lieferte das vom BMWi geförderte Projekt „Mini-Bio-KWK – Überführung eines Prototyps zur dezentralen Vergasung von Restholzpellets in die Serienreife“.

Die neue „HKA 10“ wurde speziell zur Eigenstromversorgung konzipiert. Bild: Re²

 

Die Vergütung für den ins Netz eingespeisten Strom ist in den letzten Jahren deutlich gesunken. Hinzu kommt, dass die Nachfrage und Preise für Holzhackschnitzel und Holzpellets in den vergangenen Jahren deutlich gestiegen sind. Auf der anderen Seite stehen weitgehend ungenutzte Reststoffe zur Verfügung. Diese sind jedoch sehr inhomogen und bereiten zumeist Probleme beim Vergasungsprozess (Asche, Teer). Hier setzte das dreijährige Projekt „Mini-Bio-KWK“ der Fa. Spanner Re² GmbH und der Forscher des Lehr- und Forschungsgebiets Technologie der Energierohstoffe an der RWTH Aachen an. Ein Prototyp zur Vergasung von Holzpellets wurde bereits von der Neufahrner Firma Spanner Re² GmbH gefertigt. Ziel des Konsortiums im Projekt „Mini-Bio-KWK“ war es, diesen Prototyp zur dezentralen Vergasung von Restholzpellets für die Bereitstellung von Strom und Wärme mit 30 kW thermischer bzw. 15 kW elektrischer Leistung in die Serienreife zu überführen. Der untersuchte Pelletvergaser könnte idealerweise in kleineren Wohnobjekten und im Kleingewerbe eingesetzt werden.
Um gegenüber fossilen oder anderen mit Biomasse befeuerten Heizsystemen wettbewerbsfähig zu sein, sollte die Anlage im Dauerbetrieb stabil, gleichzeitig wartungsarm sein und mit günstigen Brennstoffen betrieben werden. Als Zielgrößen wurden eine Einsatzfähigkeit von mehr als 8000 Stunden pro Jahr sowie ein Wartungsaufwand von weniger als drei Stunden pro Woche festgelegt. Dies ist vergleichbar mit ähnlichen im Wettbewerb stehenden Systemen. Hierzu wurde die Verfahrenstechnik und -steuerung des Pelletvergasers zur Serienreife weiterentwickelt und optimiert. Insgesamt führte die RWTH über 100 Einzelversuche durch. Für sämtliche Versuche wurden Energie- und Massenbilanzen erstellt und die Emissionen untersucht.

Positive Bilanz

 Es gelang, die Vergasungsanlage über einen längeren Zeitraum ohne Unterbrechungen im vollautomatisierten Betrieb zu betreiben. Der Nachweis im Betrieb mit Restbiomassen konnte ebenfalls erbracht werden. Das Holzgas konnte zum Betrieb eines BHKWs entsprechend aufbereitet, abgekühlt und damit zur Stromerzeugung genutzt werden. Der Verbrauch der Anlage liegt bei einer Leistung von 15 kWel mit 13 kg/h im für Holzhackschnitzel üblichen Bereich.
Die Investitionskosten in das Vergasungssystem überschreiten derzeit die Kosten konventioneller Heizsysteme. Aus diesem Grund wurden verschiedene Reststoffe, die preiswerter und im ausreichenden Maße am Markt verfügbar sind, eingesetzt. In Einzelversuchen konnten Resthölzer, wie Wurzelholz und Straßenbegleitgrün, positiv getestet werden. Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb sind jedoch noch weitere Untersuchungen notwendig. Zukünftig könnte durch die verstärkte Verwendung von Reststoffen der Konflikt mit der stofflichen Nutzung von Biomasse vermieden und die ökologisch vorteilhafte Kaskadennutzung gefördert werden.
Mit der Novellierung des EEG zum 1. August 2014 wurden die Vergütungssätze für Bioenergie um teilweise über 30% gesenkt. Ein wirtschaftlicher Betrieb von Neuanlagen, die nach dem 1. August 2014 in Betrieb genommen wurden, ist unter den jetzigen Rahmenbedingungen des EEG 2014 eher fragwürdig. Eine Alternative zur Stromeinspeisung und -vergütung nach EEG ist, den erzeugten Stroms selbst zu nutzen, bzw. diesen zu Zeiten niedrigen Eigenbedarfs direkt zu vermarkten. Voraussetzung hierfür ist, dass es am Betriebsstandort der Anlage einen der Anlagenleistung entsprechenden Abnehmer für den Strom und die Wärme gibt (z.B. Trockenkammern für Hackschnitzel, Heu und Getreide oder Hotels mit Wellnessbereich). „Von Vorteil ist in dem Fall die niedrige Leistung des Konzeptes Mini-Bio-KWK (15 kWel/30 kWth). So können Kos­ten gespart und der wirtschaftliche Betrieb der Anlagen grundsätzlich erreicht werden“, resümiert Thomas Bleul, Projektleiter und Geschäftsführer bei Spanner.
Die ausführlichen Ergebnisse des Projektes sind im Schlussbericht veröffentlicht: https://www.energetische-bio-massenutzung.de/de/vorhaben/liste-aller-vorhaben/projects/03kb076a_mini_bio_kwk.html

 


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