Vergessene Technologie

Das Erzeugen eines brennbaren Gases aus Holz wird wiederentdeckt. War es in der Mitte des vorigen Jahrhunderts der Mangel an Treibstoffen für Kraftfahrzeuge der diese Technologie forcierte, so ist es heute das Bestreben, Holz konsequent zur Erzeugung elektrischer und thermischer Energie zu nutzen.
Seit sechs Jahren beschäftigt man sich bei Urbas, Völkermarkt, im Rahmen eines Forschungsprojektes mit dem Thema der Holzvergasung.
Mit diesem Projekt hat Urbas auch beim Kärntner Ideenwettbewerb punkten können.
Höhere Effizienz für Sommer und Winter. „Biomasse-Heizsanlagen müssen auf den Betriebspunkt bei höchster Abnahme (Nennlast) ausgelegt werden. Im Sommer wird nur ein Bruchteil der Energie benötigt, weshalb die Feuerungsanlagen nicht effizient betrieben werden können”, erläutert Projektverantwortlicher Peter Urbas.
Neuerdings bietet sich die Möglichkeit, die bestehenden Heizanlagen durch einen Holzvergaser zu ergänzen. Mit der zusätzlichen thermischen Energie ist ein Ersatz im Sommerbetrieb und einen Zusatz im Winterbetrieb für die bestehenden Heizungsanlagen möglich. „Gleichzeitig wird mit der Holzgas-KWK (Kraftwärmekopplung) Strom erzeugt und der Kundennutzen erhöht”, erläutert der Projektverantwortliche.

Warum Vergasung? „Die Vergasungstechnologie weist verglichen mit Verbrennungssystemen einen höheren Wirkungsgrad in den energetischen Umwandlungsstufen auf. Holz ist mit 85% flüchtiger Bestandteile der gasreichste feste Brennstoff. Nur 15% verbrennen im festen Zustand als Holzkohle”, erläutert Urbas. Diese Tatsache und die direkte Umsetzung der im Holz gespeicherten Energie durch die Vergasung sind der Grund, warum eine KWK auch im kleinen Leistungsbereich gute Wirkungsgrade erzielt.
Funktionsprinzip des Gleichstromvergasers. Bei Urbas setzt man auf den Gleichstromvergaser. Dabei bewegen sich der Brennstoffstrom und das Vergasungsmittel in gleicher Richtung.
Diese Art der Vergasung wird auch als absteigende Vergasung (downdraft gasification) bezeichnet. Der erforderliche Brennstoff muss einen Wassergehalt kleiner 18% aufweisen. „Wichtig ist vor allem die Qualität des Brennstoffes”, erläutert Urbas. Hackgut mit wenig Rinde und einer

Stückigkeit von G 50 bis G 100 ist notwendig.
Für die Aufbereitung des Hackgutes kann ein Schraubenhacker oder Shredder verwendet werden. Der Brennstoff gelangt in den oberen Reaktorbereich. Dort wird er getrocknet und in weiterer Folge pyrolytisch zersetzt. Die hauptsächlich in der Pyrolysezone entstehenden Gase werden in der Oxidationszone bis zu 1000° C erhitzt. Nach der Oxidationszone treten dann Koks und Asche nach unten in die Reduktionszone ein. Dabei erfolgt eine weitgehende Crackung (Aufspaltung) der entstandenen langkettigen organischen Verbindungen (Teer) in kurzkettige Verbindungen zum Beispiel CH4 (Methan).
Das Rohgas entströmt im Anschluss aus dem Reaktorbereich.
Im Vergleich reines Rohgas. Der Vorteil dieser Prozessführung liegt darin, dass die Rohgase vergleichsweise wenig Teerprodukte und andere hoch siedende Verbindungen enthalten. Dadurch können kostenintensive Reinigungsschritte entfallen. „Die notwendige Reinheit des erzeugten Holzgases für die Umsetzung im Gasmotor wird mit einem sich selbstständig reinigenden Filtersystem bewerkstelligt”, so Urbas. Der im Blockheizkraftwerk erzeugte Strom kann in das öffentliche Netz eingespeist werden. Die anfallende Wärme wird mit einer Wasser-Vorlauftemperatur von 90° C zur Verfügung gestellt.
Hohes Zukunftspotenzial ausgestellt. „Erfolge wie beispielsweise in Güssing zeigen die Zukunftspotenziale”, sind die Maschinenbauer überzeugt.
Die Probleme der Holzvergasung seien die Teerbildung durch die kondensierenden Kohlenwasserstoff-Bestandteile beziehungsweise die Partikel und Staubgehalte im Brenngas. „Wir können zum heutigen Zeitpunkt sagen, dass wir eine Gleichstrom-Holzvergaseranlage entwickelt haben, die diese wechselseitigen physikalischen und chemischen Prozesse beherrscht”, ist man in Völkermarkt überzeugt.

Die Herausforderung war ein betriebssicheres, effizientes, kostengünstiges und emissionsniedriges System zu finden.
Zufrieden mit Ergebnissen aus Versuchsanlagen. Einige Pilot- und Versuchsanlagen wurden bereits installiert. In Eberndorf deckt beispielsweise ein Holzvergaser den Wärmebedarf für den Sommer ab. Die Anlage wird zur Ergänzung auch im Winter betrieben. Bereits 3000 Stunden ist der Holzvergaser in Betrieb. Urbas hat weiters im Werk in Eis eine Pilotanlage laufen. Dort werden zwei Linien parallel betrieben. Dabei kommen MAN-Gasmotoren R6 oder V12 zur Anwendung. Bereits heuer sollen die ersten Anlagen bei Kunden montiert werden, um noch in die alte Ökostrom-Regelung zu fallen.
Anlage im Modulsystem. Um eine schnelle Montage und einfachen Transport zu gewährleisten wird die Anlage im Modulsystem ausgeliefert. Die erste Modul-Demonstrationsanlage wird noch im I. Quartal im Werk in Eis errichtet. „Die Gasaufbereitung und der Vergaser ist unsere Kernkompetenz, das fertigen wir ausschließlich selbst”, erläutert Urbas abschließend.

Holzvergaser in Modulbauweise

Leistung: 110 kW elektrisch und 220 kW thermisch
Brennstoff-Anforderungen:
Rindenfreies Hackgut (G 50 bis G 100) mit 18% Wassergehalt
Reststoffe: 1% des Brennstoffeinsatzes an Asche
Elektrischer Wirkungsgrad: 25%
Gesamtwirkungsgrad: 85%

Urbas-Facts

Gegründet: 1929
Geschäftsführer:
Mag. Josef, Mag. Andreas Urbas und Ing. Peter Urbas
Mitarbeiter: 290
Standort: Völkermarkt
Produkte:
Warmwasser-, Nieder- und Hochdruckdampf-Kessel bis 70 bar, Spänetrockner, Kraft-Wärmekopplungsanlagen, Holzvergaseranlagen in Modulbauweise