Schematische Darstellung des Holzvergasers WP2 von vee © vee
Das Vorarlberger Unternehmen vee, Bürserberg, hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Nutzung wertvoller ökologischer Energie mit neuen technischen Lösungen einen Schritt weiterzubringen. Einer der wesentlichsten Gründe für diese Entwicklung war anfänglich der Energiebedarf im Holzwerk von Andreas Fritsche, der zudem Geschäftsführer der vee ist. Dort wurden große Mengen Strom für Maschinen und Wärme für die Schnittholztrocknung benötigt.
Da Fritsche keine geeigneten Anlagen zur Wärme- und Stromerzeugung am Markt fand, startete er selbst Versuche. Das war der Startschuss für den Bau eines eigenen Holzvergasers.
Schwankender Bedarf
„Die meisten erneuerbaren Stromquellen hängen direkt von kaum planbaren Voraussetzungen, wie Wind oder Sonne, ab. Zudem ist die Erzeugungsmenge bei den meisten Technologien in den Wintermonaten stark reduziert“, berichtet Fritsche. „Im Gegensatz dazu ist der Energieverbrauch in genau diesem Zeitraum aufgrund eines erhöhten Wärmebedarfs aber überdurchschnittlich hoch. Die größte Herausforderung besteht darin, den schwankenden Verbrauch mit ebenfalls schwankender Erzeugung abzudecken“, weiß der Anlagenbauer.
Holzvergaseranlage von vee mit 150 kW Leistung © vee
Da im Stromnetz keine Speicherung erfolgt, muss jederzeit genau die Menge Strom erzeugt werden, die gerade verbraucht wird. Dazu setzt man regelbare (Speicher-)Kraftwerke oder Batteriespeicher ein. „Speicherkapazität ist sehr kostenintensiv. Die genannten Systeme sind also nur zum Ausgleich von kurzfristigen Bedarfsspitzen geeignet“, erklärt Fritsche und führt aus: „Der erhöhte Strombedarf im Winter, gepaart mit der verringerten Erzeugung von Wasserkraft und Photovoltaik, muss derzeit in den kälteren Monaten mit Erdgaskraftwerken ausgeglichen werden.“
Kleine, dezentrale KWK-Anlagen auf Basis von CO2-neutralen Energieträgern können laut Fritsche speziell in den Wintermonaten einen mehrfachen Beitrag zur Lösung dieser Problematik leisten. Anlagen mit Biomasse haben dabei gegenüber konventionellen Möglichkeiten wesentliche Vorteile:
- planbare Erzeugung von Strom im Winter, dadurch Einsparung von Erdgas
- Erzeugung von Wärme für lokale Verbraucher, dadurch Einsparung von Heizöl
- Entlastung der Stromnetze durch dezentrale Erzeugung
- hohe lokale Wertschöpfung
Für Holzgas-KWK-Anlagen verwendet man Brennholz als Energieträger: Dieses lässt sich im Sommer ernten und dann problemlos einlagern. „Da Brennholz jedoch nur begrenzt verfügbar ist, stellt diese Technologie einen zwar eher kleinen, dafür aber sehr wichtigen Baustein für die Energiewende dar“, erläutert Fritsche.
Eigene Holzgasanlage entwickelt
2010 entwickelte Fritsche seinen ersten Holzvergaser. „Es war klar, dass eine Anlage, die täglich irgendwelcher Arbeiten bedarf und störungsanfällig ist, nicht brauchbar war. Eine weitere Anforderung war, dass die Anlage mit Standardhackgut inklusive Fein- und Rindenanteilen problemlos funktionieren sollte. Zudem sollte die Technik überschaubar sein“, erklärt Fritsche.
Aus diesen Überlegungen heraus und mittels vieler Versuche ist der Holzvergaser WP2 entstanden. Dieser erzeugt aus trockenem Standardhackgut Wärme und Strom. Da der Trocknungsgrad des Brennstoffes wesentlich für die optimale Funktion der Anlage ist, ist ein kompakter Trockner, der die Abwärme der Raumluft nutzt, meist fester Bestandteil der Standardausrüstung bei der 150 kW-Version.
Nach dem Trocknen gelangt das Hackgut mittels Förderschnecken zur Brennstoffschleuse. Der Gleichstrom-Festbettvergaser mit beweglichen Luftdüsen ist eine patentierte Entwicklung von vee und stellt mit dem speziell darauf abgestimmten Gewebefilter das Herzstück der Anlage dar.
Die beim Vergasungsvorgang anfallenden Reststoffe werden durch den Gaskühler bis zum Filter im Holzgasstrom mitgeführt und sorgen für eine Selbstreinigung der Leitungen in diesem Bereich. Über eine Schleuse unterhalb des Filters gelangen die Reststoffe über eine Leitung pneumatisch in einen Container zur Entsorgung. Das gereinigte Holzgas verlässt den Filter auf der Oberseite und wird direkt zum BHKW geleitet, das im Wesentlichen aus einem hochwertigen Gasmotor und einem direkt angeflanschten Synchrongenerator besteht. „Beim Gasmotor waren einige Modifikationen notwendig, um das Holzgas optimal zu verbrennen“, sagt Fritsche. Mit dem Synchrongenerator wird die Bewegungsenergie des Gasmotors in elektrischen Strom umgewandelt.
Die komplette Steuerung der Anlage – vom Brennstoffbunker bis zur Wärmeauskopplung und Stromeinspeisung – erfolgt über eine moderne SPS. Die Bedienung und Überwachung der Anlage können vor Ort oder per Smartphone/PC über das Internet erfolgen. Vergasungsanlage und BHKW werden auf einem Grundrahmen montiert und betriebsbereit ausgeliefert, wodurch die Montage- und Inbetriebnahmedauer minimiert wird.
