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Holzvergasung

Grundlagen der Holzvergasung

Die gebräuchlichste Form der energetischen Verwertung von Holz und Biomasse ist die Erzeugung von Wärme. Wenn mechanische oder elektrische Energie (Strom) benötigt werden, sind außer der Feuerungsanlage weitere technische Aggregate wie Dampfmaschine oder Dampfturbine erforderlich. Der Weg der sogenannten Kraft-Wärme-Kopplung ist daher recht umständlich, insbesondere bei kleineren Feuerungsanlagen.

Eine elegantere Lösung wäre die Umwandlung des Holzes in einen gasförmigen oder flüssigen Brennstoff, welcher zum direkten Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine geeignet ist. Der erreichbare Wirkungsgrad wäre bei einer solchen Anlage deutlich höher. Lösungsansätze hierfür sind die Vergasung mit Luftüberschuss.

Als brennbare Bestandteile sind im Holz folgende Elemente enthalten: Kohlenmonoxid CO mit 10 - 15 Vol-%, Wasserstoff H2 mit 15 - 20 Vol-%, Methan CH4 mit 3 - 5 Vol-% und andere Kohlenwasserstoffe < 1 Vol-%.

Schematische Darstellung einer Holzvergasungsanlage:

Stand der Technik und Ausblick:

Neben den althergebrachten Verfahren der Holzvergasung, die Anfang dieses Jahrhunderts zum Antrieb von Fahrzeugen benutzt wurden, werden in jüngster Zeit vermehrt Versuche gestartet, neue Technologie für den Einsatz der Holzvergasung zu erproben.

Technisch weit entwickelt ist die Vergasung des Holzes mit Luft zu einem niederkalorischen Gas, welches als Brenngas zum Betrieb von Gasmotoren eingesetzt werden kann. Hierbei treten jedoch Probleme durch die mit dem Gas aus dem Holz herausgelösten Inhaltsstoffe, wie z.B. Holzteer, auf. Holzteer bildet bei seiner Verbrennung in Gasmotoren Rückstände an den Zylinderwänden, welche zu einer Zerstörung der Motoren führen können. Dies versucht man durch eine vorgeschaltete Gaswäsche zu umgehen. Jedoch bedeutet diese Gaswäsche auch einen zusätzlichen Investitionsaufwand.

Eine weitere Methode ist die Nutzung der heißen Abgase einer Holzfeuerungsanlage mittels eines Sterling-Motors. Hierbei wird das heiße Abgas durch die Induktionsspule des Sterling-Motors geleitet. Die dadurch erwärmte Luft im Inneren des Motors sorgt dann für die gewünschte Kraftübertragung. Derzeit laufen Versuche in einem Leistungsbereich von 5 bis 20 kW elektrisch. Bis zum Jahr 2005 hofft man, serienreife Anlagen bauen zu können.

Eine spezielle Form der thermischen Umsetzung ist die allotherme Vergasung. Hierbei werden dem Vergasungsreaktor zusätzlich Wasserdampf und Wärme zugeführt. Es entsteht ein mittelkalorisches Gas, welches als Wassergas bezeichnet wird. Eine erste großtechnische Anlage konnte im Innovationszentrum Boizenburg bei Lauenburg an der Elbe in Betrieb (Leistung 3 - 4 MW) genommen werden. Mit diesem Verfahren lassen sich sogar stark belastete Gebrauchthölzer energetisch nutzen. Das entstandene Gas lässt sich problemlos in herkömmlichen Erdgas-Blockheizkraftwerken nutzen. Als Abfallprodukt entsteht Aktivkohle. Die Schwermetalle werden infolge ihrer Reduktion im Vergasungsprozess und ihrer Überführung in lösliche Verbindungen ausgeschleust und zurückgewonnen. Selbst chlorierte Kohlenwasserstoffe werden bereits im Vergasungsprozess mit Wasserdampf zu Methan, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Salzsäure abgebaut. Vorhandene Dioxine werden verfahrenstechnisch vollständig zerstört. Im Jahre 1998 wurde eine Bauartprüfung vorgenommen. Leider wurde der Betrieb aus verschiedenen Gründen wieder eingestellt.

Folgende Firmen beschäftigen sich im dem Thema Holzvergasung: AHT-Ferges, Bergisch-Gladbach  und Opens external link in new windowSpanner Re2 in Nefahrn in NB