on 07 November 2017
Created: 07 November 2017

Was moderne Holzkraftwerke zum Klimaschutz beitragen können

 

FH Vorarlberg Studentin erstellt Ökobilanz für das Holzkraftwerk in Dornbirn:

Strom, Wärme und hochwertige Holzkohle – das sind die drei Produkte, die im Holzkraftwerk in Dornbirn erzeugt werden. Letzteres ist ein Nebenprodukt der Energiegewinnung der innovativen Syncraft-Technologie und besonders interessant für den ökologischen Fußabdruck. Zu diesem Ergebnis kommt Elena Käppler, die im Rahmen ihres Masterstudiums Energietechnik und Energiewirtschaft an der FH Vorarlberg die Ökobilanz des Holzkraftwerks „auf Herz und Nieren“ geprüft hat.

Das Holzkraftwerk des Energiewerks Ilg in Dornbirn produziert aus Holzhackschnitzeln Strom und Wärme. Dazu wird ein neuartiges Verfahren, der „Schwebefestbettvergaser“, verwendet, der 2016 mit dem Energy Globe Award ausgezeichnet wurde. Elena Käppler setze sich in ihrer Masterarbeit das Ziel, eine Ökobilanz für die Erzeugung von Strom und Wärme mit dieser neuen Technologie zu erstellen: „Ich habe mir die gesamte Herstellungskette vom Bau des Nahwärmenetzes über das Fällen des Holzes im Wald bis zur Erzeugung von Strom und Wärme im Kraftwerk in allen Details angeschaut und den ökologischen Fußabdruck berechnet.“

Käppler wies nach, dass aus jeweils 0,45 kg waldfrischem Holz eine Kilowattstunde Energie erzeugt wird, die in Form von Strom ins Netz beziehungsweise in Form von Wärme an Dornbirner Haushalte und Betriebe geliefert wird. Zusätzlich werden derzeit 0,1 Kilowattstunden fossile Energie benötigt, die hauptsächlich in Form von Treibstoffen für Holzfällen, Radlader und Hacker benötigt werden. Tobias Ilg, Betreiber des Kraftwerks, sieht hier den größten Ansatzpunkt für eine weitere Verringerung der Treibhausgasemissionen: „Wir starten derzeit ein Projekt zur Elektrifizierung der forstwirtschaftlichen Maschinen. Langfristig setzen wir uns das Ziel, den selbstproduzierten Strom zu tanken, um von fossilen Treibstoffen unabhängig zu sein.“

Ein Nebenprodukt des Prozesses ist besonders interessant für den ökologischen Fußabdruck. Marcel Huber, Geschäftsführer von SYNCRAFT Engineering, Hersteller des Schwebefestbettvergasers, erklärt: „Im Holzkraftwerk fällt als Nebenprodukt reine Holzkohle an, die qualitativ so hochwertig ist, dass sie zum Beispiel als Grillkohle verkauft oder als Terra-Preta Bodenverbesserer eingesetzt werden kann.“ Laut Huber entsteht dadurch das Potential, Kohlenstoff langfristig zu binden. Wird die Holzkohle in die Natur ausgebracht statt verbrannt, wird Kohlendioxid aus der Luft gebunden. Käppler hat den Treibhausgasfußabdruck mit und ohne Kohlenstoffbindung für eine Kilowattstunde erzeugter Energie berechnet: „Berücksichtigte ich die Kohlenstoffbindung, werden 36,8 g CO2-Äquivalent-Emissionen gebunden, betrachte ich die Holzkohle neutral, so fällt ein Ausstoß von 28,1 g CO2-Äquivalent-Emissionen an.“

„Der Treibhausgasausstoß von 28,1 g CO2-Äquivalent-Emissionen liegt ähnlich hoch wie andere erneuerbare Technologien, die meist höhere Emissionen bei der Herstellung und geringere Emissionen im Betrieb verursachen als Biomasse“ erklärt Babette Hebenstreit, Hochschullehrerin für Energietechnik und Energiewirtschaft an der FH Vorarlberg. „Im Unterschied zu anderen erneuerbaren Technologien kann Biomasse daher den Treibhausgasausstoß umkehren, solange die Holzkohle stabil bleibt. Von Holzwachstum bis Strom- und Wärmeerzeugung werden über die ganze Prozesskette inkl. Berücksichtigung der Brennstoffaufbereitung und der Transporte 36,8 g CO2-Äquivalent-Emissionen aus der Luft gebunden“, betont Hebenstreit.

Neben den Treibhausgasemissionen ist der effiziente Einsatz des Energieträgers Holz besonders wichtig. Käppler hat daher das Energieflussdiagramm des Kraftwerks im Jahr 2016 erstellt. Der Gesamtwirkungsgrad des Holzkraftwerks beträgt 84,5%, die sich aus 29,3% Strom und 55,2% Wärme zusammensetzen. Ein Teil der Wärme wird zur Holztrocknung verwendet und ein Teil geht im Nahwärmenetz verloren. Bei den Haushalten kommen 42,1% der eingesetzten Energie des Kraftwerks in Form von Wärme an. „Der elektrische Wirkungsgrad von fast 30% kann mit deutlich größeren Kraftwerken auf Basis fester Brennstoffe mithalten“, merkt Hebenstreit an. „Durch den Betrieb des Kraftwerks mitten in der Stadt ist die Wärmeabnahme ganzjährig gesichert, was zu einem hohen Gesamtwirkungsgrad führt“, erklärt Babette Hebenstreit den Vorteil der kleinen Baugröße.

Zusammenfassend sagt Tobias Ilg, dass „Strom aus Holz einen entscheidenden Beitrag zur Energieautonomie Vorarlberg 2050 leisten kann, solange die Wege kurz sind und die Wärmeabnahme gesichert ist.“

 

Weitere Informationen: Elena Käppler: Lebenszyklusanalyse der Strom- und Wärmeerzeugung einer Holzvergasungsanlage inklusive Nahwärmenetz. Masterarbeit, FH Vorarlberg, 2017. https://energie.labs.fhv.at/Masterarbeiten/ETW15/Masterarbeit_Kaeppler.pdf

on 02 April 2017
Created: 02 April 2017

Holzasche oder Holzkohle

Über 400 Holzvergasungsanlagen sind in Deutschland mittlerweile in Betrieb. Der Anfall von Teeren, Holzkoks und Asche ist aber nach wie vor ein Problem. Während es in den vergangenen Jahren zunehmend gelang, den Anfall von Teer zu beherrschen, und auch die Anlagentechnik robuster wurde, bleibt der Umgang mit festen Rückständen eine Aufgabe, der sich die Anlagenhersteller
und -betreiber stellen müssen. Da Anfall und Zusammensetzung dieser Reststoffe nicht nur vom Vergasersystem und der Betriebsweise, sondern auch von Art und Qualität der eingesetzten Brennstoffe abhängen, ist für jede Anlage ein passendes Entsorgungskonzept erforderlich. Das Ziel des Betreibers muss eine bestmögliche Ausnutzung des Brennstoffs und die sachgerechte Verwertung oder Beseitigung der Reststoffe sein. Diese bestehen im Idealfall allein aus den von der Biomasse mitgebrachten mineralischen Anteilen; das sind hauptsächlich Oxide und Karbonate des Kaliums, Kalziums, Magnesiums und Siliziums. Unter den mineralischen Bestandteilen sind einzig die Schwermetalle
problematisch. „Besonders bei hohen Rindenanteilen im Ausgangsholz sind zum Beispiel Einträge von Cadmium kritisch“, sagt Dieter Bräkow, Koordinator der Arbeitsgruppe „Vergasung von Biomasse“ in der Fördergesellschaft Erneuerbare Energien e.V. (FEE). Diese vernetzt die Holzvergasungsbranche im deutschsprachigen Raum; unter anderem mit der Wissenschaft, um gemeinsam
technische Lösungen und Anwendungen voranzubringen. Je nach Vergasungsprinzip – Festbett-Gegenstrom, Gleichstrom oder Wirbelbett – verbleiben außerdem mehr oder weniger unvollständig umgesetzte organische, also kohlenstoffbasierte Bestandteile. „Es gibt nicht den einen Reststoff der Holzvergasung“, erklärt Bräkow, „durch Kombination von Vergasung und Rohgasreinigung mit hinzukommend unterschiedlichen internen Reststoff-Nachbehandlungen und Ausschleuseprozeduren ergibt sich ein Spektrum von Reststoff-Gemischen“. Die Praxis reiche von pulverförmigen, weißen Holzaschen bis zu fester, schwarz glänzender Holzvergasungskohle. „Von der Farbe und Form der Reststoffe kann keinesfalls auf den Schadstoffgehalt geschlossen werden. Es kann nicht gefolgert werden: Wer schwarze Kohle hat, hat viele Schadstoffe“, so der Experte. Genauso wenig gilt der Umkehrschluss: „Wer graue Asche hat, hat keine Schadstoffe“. „Ziel der thermochemischen Vergasung von Biomasse ist in der Regel die maximale Umwandlung der Kohlenwasserstoffverbindungen zu Gasen, sodass nur Asche bleibt.“ Reststoff-Strategien: Ob hauptsächlich Holzasche oder Holzkohle entsteht, hängt vom Verfahren ab. Eine Umfrage der FEE ergab, dass von den ersten 20 in Deutschland und Österreich stabil betriebenen Verfahrenskombinationen 16 auf die Abgabe von Holzasche ausgerichtet sind und nur vier Hersteller verfahrensbedingt kohlenstoffreiche Reststoffe ausschleusen. Einer dieser Anbieter, die Syncraft Engineering GmbH aus Österreich, gibt bereits keinen Rückstand mehr ab, sondern
das Nebenprodukt „Premium Biokohle“, gemäß der Richtlinie des European Biochar Certificate für die Produktion von Pflanzenkohle.
Gesamter Artikel in: energie AUS PFLANZEN, 04/2016

on 02 January 2017
Created: 02 January 2017

 

The carbon makes the difference.

In addition to the outstanding yield, the SYNCRAFT® wood power plant impresses with the attention-seeking side product of the active carbon or charcoal, which is only possible thanks to the patented technology of SYNCRAFT® The wood power plant is unique worldwide.

SYNCRAFT® wood power plants are so flexible with the raw material used that with regard to the fuel can be placed fully on forestry residual fractions such as forestry chips or sawed products. This is made possible by the innovative suspension bed technology, which achieves the highest efficiency levels of around 30% electrical power and maximum fuel flexibility up to 92% fuel consumption. Compared to the competition, SYNCRAFT® wood power plants need only half of the fuel in relation to the power output. This results in clear economic advantages for the operator, "says the managing director of the Tyrol-based technology company.

The high added value of SYNCRAFT® The wood power plant is also achieved by the exceptional by-product of the active carbon or charcoal. The SYNCRAFT® patented energy recovery process produces no fine dust or waste. The only by-product to be found is charcoal, which is of such high quality that it can be sold, for example, as a grill charcoal or as a Terra-Preta soil improver. The carbon content is 80%, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) are only present in traces. The European Biochar standard, developed for pyrolysis plants, calls for a limit value in the premium quality of four milligrams per kilogram of dry mass. SYNCRAFT® systems fall significantly short of this value.
The ecological cycle is completed by the production of up to 300 kg of charcoal per day (3-4% of input). As a result, about one ton of CO2 is bound per day. SYNCRAFT® carbon can be produced on the market between 200 and 500 Euro per tonne. And "there is coal in the end".

References