Energiereiche Reststoffe

Technik/Biomasse

Vergasung - Mit einem neuen Verfahren lassen sich auch Abfallstoffe verwerten, für die es bisher keine energetisch sinnvolle Verwendung gab – sogar in direkter Nähe zu den Abnehmern.

12. Dezember 2008

Seit 2006 entwickelt, fertigt und betreibt bioenergy systems Anlagen zur energetischen Nutzung biologisch schwer abbaubarer und praktisch überall anfallender Biomasse, für die es bisher keine energetisch sinnvolle Verwendung gab. Dazu zählen Grünschnitt aus der Landschaftspflege, andere minderwertige Holz- und Pflanzenabfälle, Klärschlamm, Pferde- und Schweinemist, perspektivisch auch Stroh. »Diese Variabilität der Einsatzstoffe garantiert, dass kein Kilo Getreide und kein Hektar Ackerland zweckentfremdet genutzt werden muss«, erklärt Geschäftsführer Ralph Brendler.

Dabei hat die Technik Tradition: Bereits in den Jahren 1788 und 1791 wurden Patente für die Erzeugung brennbarer Gase aus Biomasse erteilt. 1792 sind erste Hausbeleuchtungsanlagen mit Generatorgas in Betrieb gegangen. Die erste Dokumentation des Betriebes eines thermochemischen Vergasers zum Antrieb eines Verbrennungsmotors in England ist auf 1878 datiert.

Prinzipiell lassen sich laut Brendler nahezu alle Stoffe vergasen, welche auch für eine Verbrennung geeignet sind. Dies können neben land- und forstwirtschaftlichen Produkten auch Nebenprodukte mit ausreichend hohem Energieinhalt wie Reststoffe aus der Papier oder Fleisch verarbeitenden Industrie sein.

Grenzen des Abfallrechts

Hier setzt das Abfallrecht jedoch Grenzen. »Eine Genehmigung, um Abfallstoffe zu verarbeiten, ist zu Recht in Deutschland an eine Reihe von Bedingungen geknüpft. Die Prozesssicherungs- und -überwachungstechnik macht es wirtschaftlich uninteressant, als Abfälle deklarierte Stoffe einzusetzen«, betont der Geschäftsführer. Interessanter sei es, diese Stoffe zu nutzen, solange sie noch als Nebenprodukt bezeichnet werden, also bevor sie als Abfall deklariert werden.

Die in Thüringen entwickelten patentierten Bioampere-Kraftwerke – eine Kombination aus thermochemischem Vergaser und Blockheizkraftwerk – arbeiten mit einem entsprechenden Verfahren ohne Geruchsbelästigung. Darin sieht Brendler einen wesentlichen Vorteil: »Die Anlagen lassen sich in unmittelbarer Nähe zu Wärmeabnehmern – sogar selbst mitten in Wohngebieten – installieren.«

Im Thermoreaktor werden die Einsatzstoffe bei Temperaturen bis zu 1.000C Grad in fast teerfreies Synthesegas umgewandelt, das ein angeschlossenes, ebenfalls selbst entwickeltes BHKW antreibt. Die Anlagen sind so gestaltet, dass sie ein großes Spektrum an Einsatzstoffen nicht nur hinsichtlich der stofflichen Zusammensetzung, sondern auch der Materialstruktur verarbeiten. Dies minimiert den Aufwand bei der Aufbereitung des Einsatzmaterials.

Das bedingt, so Brendler, »sehr viele voneinander getrennte Prozessschritte, in denen in den Prozess eingegriffen werden kann, um Inhomogenitäten des Materials ausgleichen zu können«. Ein Nachteil dabei ist der entstehende technische Aufwand. Denn: Je mehr Prozessschritte man miteinander vereint, desto mehr Bauteile braucht man.

»Leider sind nur die wenigsten Bauteile auf dem Markt so erhältlich, wie sie gerade für diese Anlagen benötigt werden. Deshalb mussten wir selbst sehr viele Anlagenteile, welche nur bedingt etwas mit dem eigentlichen Vergasungsprozess zu tun haben – wie Wäscher, Zellenradschleusen oder Temperaturmesseinrichtungen – speziell für diese Anlagen entwickeln«, beklagt der Firmenchef.

Nur bedingter Wettbewerb

Mit Fortschreiten der Nutzung der Anlagen würden zwar immer wieder Zukaufteile gefunden, welche zwar vorerst eine Lösung darstellten, bei der weiteren Entwicklung hätten sich jedoch einige als limitierende Komponenten herausgestellt – mit der Folge diese selbst weiter zu entwickeln. Die sich ergebenden Entwicklungspotenziale sind laut Brendler »weitestgehend erkannt und werden mit dem Betrieb der Anlage stetig verbessert«.

Seines Wissens nach gibt es in Deutschland etwa zehn Firmen, die thermochemische Vergaser entwickeln und auf dem Markt verkaufen. Im Rahmen der Fördergesellschaft Erneuerbare Energien arbeitet ein Großteil der Anbieter zusammen. »Erfreulicherweise ist eine ausreichende Vielfalt an Einsatzstoffen und Anwendungsfällen vorhanden, sodass die angebotenen Anlagentypen nur bedingt im Wettbewerb stehen«, führt Experte Brendler an.

Die Haupteinsatzbereiche der Festbettvergaser liegen dort, wo sehr homogene Materialen bestehen – wie etwa gesichtete oder abgesiebte Holzhackschnitzel – sowie im kleinen Leistungsbereich und bei hohen dynamischen Anforderungen (starke Schwankungen der bereitzustellenden Wärme).

Im hohen Leistungsbereich sind zirkulierende und stationäre Wirbelschichten besser geeignet. »Mit unseren Anlagen besetzen wir ein Feld im thermischen Leistungsbereich von 100 bis 500 Kilowatt«, sagt Brendler. Er rechnet damit, dass es in Deutschland etwa 10.000 Standorte gibt, wo diese Bedingungen gegeben sind. Für die nächsten Jahre sind erst einmal Lokalitäten mit leicht zu mobilisierenden Einsatzstoffen wie Holz interessant. Dies können sowohl waldreiche Regionen wie der Thüringer Wald sein, aber auch stadtnahe Gebiete, wo anfallendes Landschaftspflegeholz eingesetzt werden kann.

Inzwischen sind bereits drei Anlagen ausgeliefert, eine weitere wird gerade für den Dauerbetrieb vorbereitet. Das erste Referenzkraftwerk auf dem Gelände einer Kompostanlage in Thüringen hat mittlerweile über 4.500 Betriebsstunden nahezu störungsfrei absolviert.

Die containerbasierten, modularen Anlagen mit einer Durchschnittsleistung von derzeit 220kWel dienen vorwiegend der lokalen Wärmeversorgung und speisen quasi nebenbei Strom ins Netz ein. Mittelfristig wollen Brendler und seine derzeit 30 Mitarbeiter auch Auslandsmärkte mit ihrem »grenzenlosen Brennstoffangebot und Energiehunger« in Angriff nehmen.

Als nächsten Schritt jedoch entwickelt man gemeinsam mit dem CUTEC-Institut – eine Umwelttechnik-Forschungseinrichtung des Bundeslandes Niedersachsen – eine Großvergasungsanlage mit 20MW Eingangsleistung. Ab 2010 soll sie Stroh aus niedersächsischen Landwirtschaftsbetrieben in Strom und Wärme umwandeln. (mn) <

Erschienen in Ausgabe: 12/2008