Holzgas und Stirlingmotor
Strom aus Holz ist – wie bei vielen alternativen Energieformen – keine neue Idee.
Durch Klimaerwärmung und schrumpfende Vorräte fossiler Energie werden viele Entwicklungen wieder aufgegriffen.
Möglichkeiten zur Verstromung von Holz gibt es viele. Vor allem im großen Leistungsbereich, 500 Kilowatt bis einige Megawatt, sind Generatoren auf Basis von Dampfturbinen oder ORC- Prozesse bereits weit verbreitet.
Ein hochaktuelles Thema mit enormen Potenzial sind jedoch auch Kleinkraftwerke, die Strom aus Holz erzeugen. Gerade im kleinen Leistungsbereich kann die anfallende Abwärme aus dem Prozess oft besser genutzt werden, zum Beispiel in Fernwärmenetzen oder zur Beheizung von Gewerbebetrieben.
Zwei zukunftsträchtige Technologien können dabei in den Vordergrund gestellt werden: Holzgas und der Stirlingmotor.
Strom aus Holzgas
Die Technologie der Holzvergasung hat Ihre Wurzeln bereits im 19. Jahrhundert. Das entstehende Gas aus der Holzkohleherstellung wurde für viele Einsatzzwecke verwendet. In den 30er bis 50er Jahren, um den 2. Weltkrieg, wurden hunderttausende Fahrzeuge, vom Schiff bis zum PKW, mit Holz betrieben.
Heute erlebt die Technologie wieder eine kleine Renaissance in der Strom- und Wärmeproduktion.
Holzgas entsteht aus Holz bei hohen Temperaturen unter Luftabschluss oder Luftmangel. Dieses Gas ist ein Gemisch aus Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Methan. In einem Reaktor wird das Holz getrocknet, erhitzt und bei Temperaturen bis zu 1.200 °C vergast. Nach Kühlung und Reinigung des Gases - vor Allem Teer und Staub müssen entfernt werden - erzeugt ein Blockheizkraftwerk daraus Strom und Wärme. Übrig bleibt nur Asche.
Holzgasanlagen sind bereits ab 30 kW elektrischer Leistung verfügbar und stellen eine ideale Ergänzung zu Nah- und Fernwärmenetzen dar, da die anfallende Wärme aus Kühlerwasser und Abgasstrom sinnvoll und fast vollständig genutzt werden kann. Etwa 30 % der Energie werden in Strom umgewandelt und ca. 50 % in Wärme.
Wesentlich für den Betrieb einer Holzgasanlage ist eine gleichmäßige und gute Qualität des Brennstoffes und eine effektive Gasreinigung. Zu beachten ist, dass noch keine langjährigen Erfahrungen mit Holzgasanlagen im kleineren Maßstab vorliegen.
In Oberösterreich sind derzeit zwei Holzgasanlagen mit 30 bzw. 300 kW in Probebetrieb. Die Erfahrungen aus diesen beiden Projekten liefern eine wertvolle Grundlage für weitere Projekte.
KWK-Studie des Biomasseverbands OÖ
Der Biomasseverband OÖ erstellte eine Studie über die technische und wirtschaftliche Abschätzung zum Aufrüsten von Heizwerken zu Biomasse-Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen.
Über 300 bäuerliche betriebene Biomasse-Nahwärmeanlagen versorgen Kunden in Oberösterreich mit Wärme aus dem erneuerbaren Rohstoff Holz. Manche davon könnten zusätzlich mit einer Holzvergasungsanlage auch Strom erzeugen.
Die wirtschaftliche Machbarkeit hängt neben Verfügbarkeit und Preis des Rohstoffes auch von der eingesetzten Technik und der richtigen Dimensionierung der Anlage ab.
Mit diesen Fragen beschäftigt sich eine umfangreiche, vom Biomasseverband OÖ erstellte Projektstudie, die Sie sich als Mitglied des Biomasseverbandes OÖ hier exklusiv downloaden können. Download KWK-Studie
KWK-Rechner: Abschätzung der Wirtschaftlichkeit
Als Service für die Mitglieder des Biomasseverbandes OÖ wurde zusätzlich zur KWK-Studie ein KWK-Rechner erstellt, welcher Betreibern von Heizwerken die Möglichkeit gibt, eine einfache erste Abschätzung der Wirtschaftlichkeit einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage (KWK) für ihr Heizwerk zu erstellen. Dazu müssen einige wenige Parameter eingegeben werden:
- Grundlast oder alternativ Abnahmeleistung und Netzlänge
- Platzverhältnisse
- Biomassepreis
Als Ergebnis erhält der Nutzer des Rechners die mögliche elektrische Leistung der KWK-Anlage, den Mehrverbrauch an Hackgut, die geschätzten Investitionskosten, eine Bandbreite der Amortisationsdauer sowie eine Technologieempfehlung.
Die Berechnung dient als Grobabschätzung und ersetzt keine professionelle Wirtschaftlichkeitsberechnung! Ein Beratungsgespräch mit einem Experten ist unbedingt notwendig! Das Team des Biomasseverbandes OÖ steht zu einem kostenlosen Erstberatungsgespräch gerne zur Verfügung.
Download KWK-Rechner
Typische Kennzahlen von Holzgasanlagen im mittleren Leistungsbereich von zwei Anbietern
Einen Überblick über die verschiedenen Anbieter von KWK-Anlagen finden Sie in der zum Download bereitgestellten KWK-Studie (siehe oben).
Tabelle für größere Ansicht anklicken!
Holzstrom GmbH in Neukirchen an der Enknach
Die Holzvergasungsanlage in Neukirchen an der Enknach liefert klima- und umweltfreundlichen Strom aus der Region.
Eckdaten Holzverstromung Neukirchen:
Heizung: | 300 kW el. und 660 kW therm. |
Hackgutverbrauch: | 9.000 Srm |
Inbetriebnahme: | 4. Juni 2011 |
Stromerzeugung: | 2.100.000 kWh dies entspricht 570 Haushalten |
Wärmeerzeugung: | 4.620.000 kWh dies entspricht 230 Haushalten |
Holzvergasung Geiersberg
Der gesamte Gebäudekomplex der Familie Hörandner wird mit selbstproduziertem Strom versorgt.
Eckdaten Holzvergasung Geiersberg:
Heizung: | 29,5 kW el. und 66 kW therm |
Hackgutverbrauch: | 900 Srm |
Inbetriebnahme: | 30. August 2010 |
Stromerzeugung: | 206.500 kWh dies entspricht 57 Haushalten |
Wärmeerzeugung: | 481.800 kWh dies entspricht 22 Haushalten |
Der Stirlingmotor
Der Stirlingmotor ist ebenfalls eine sehr alte Technologie, er wurde bereits 1816 vom schottischen Geistlichen Robert Stirling erfunden und patentiert.
Der Stirlingmotor ist eine Wärmekraftmaschine, in der Temperaturänderungen in mechanische Energie umgewandelt werden. Die Wärmequelle dafür ist beliebig, da die Temperatur von außen zugeführt wird. Naheliegend ist hier natürlich, einen Stirlingmotor mit einer Biomassefeuerung zu kombinieren. Da nur wenige bewegte Teile erforderlich sind, ist der Stirlingmotor sehr zuverlässig und wartungsfreundlich. Die Geräuschentwicklung ist wesentlich geringer wie bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren, jedoch auch die elektrischen Wirkungsgrade.
Für Kleinanlagen, wie zum Beispiel auch übliche Einzelfeuerungen, ist der Stirlingmotor eine sehr gute Ergänzung. So könnte jeder Hausbesitzer ein eigenes kleines Kraftwerk besitzen, das in der Heizsaison ganz nebenbei Ökostrom erzeugt.
Vielversprechende Kleinanlagen sind derzeit bereits in Entwicklung wie z.B. bei der Firma Button Energy in Niederösterreich.