DLR und EnBW testen erfolgreich Pilotanlage zur Nutzung von Biomasse für dezentrale Energieversorgung
Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben gemeinsam mit der Energie Baden-Württemberg (EnBW) und weiteren Forschungspartnern erfolgreich eine Pilotanlage entwickelt und getestet, um Biomasse aus der Landschaftspflege – etwa Schnittgut und Holzabfälle – direkt vor Ort für die Energieversorgung zu nutzen. Dafür rüsteten sie ein bereits bestehendes Holzvergaserkraftwerk mit einer kleinen Turbine, einer sogenannten Mikrogasturbine, aus. Diese verfügt über eine spezielle Brennkammer, die es ermöglicht, das aus Biomasse gewonnene Gas sehr effizient und schadstoffarm zu verbrennen. Das Projekt zeigte, dass die Mikrogasturbine für die Gewinnung von Strom und Wärme aus Holzgas eine Alternative zum Gasmotor sein kann.
Als potenzielle Anwender sehen die Forscher vor allem Betriebe der Landschaftspflege oder Sägewerke, aber auch Stadtwerke und kommunale Betriebe – sprich überall da, wo bisher ungenutzter Brennstoff aus Biomasse vorhanden ist und gleichzeitig Strom und Wärme vor Ort gebraucht werden. Die Mikrogasturbine vermeidet dabei bauartbedingt die von Gasmotoren bekannten unerwünschten Nebeneffekte. Die Verbrennung von Holzgas führt dort zu erhöhtem Wartungsaufwand an Ventilen und Verdichter.
Spezielles Brennerkonzept ermöglicht Nutzung von Biomasse
Um die Holzabfälle energetisch zu nutzen, werden sie zunächst zerkleinert und in einem Vergaser in ein brennbares Gas umgewandelt. Dieses Holzgas nutzten die DLR-Forscher vom Stuttgarter Institut für Verbrennungstechnik dann, um die Mikrogasturbine zu betreiben. Im ersten Schritt haben sie dazu eine geeignete Brennkammer entwickelt und im Labor getestet. "Aus Biomasse gewonnene Gase haben einen deutlich niedrigeren Heizwert und andere Verbrennungseigenschaften als zum Beispiel Erdgas. Deshalb brauchen wir für diesen Anwendungsbereich spezielle Brennkammern, um eine effiziente und schadstoffarme Verbrennung zu ermöglichen", fasst Projektleiter Timo Zornek eine zentrale Herausforderung zusammen. Die Brennkammer der Stuttgarter Forscher basiert auf dem Prinzip der flammenlosen Oxidation (FLOX). Diese Technologie sorgt für eine stabile, hocheffiziente und schadstoffarme Verbrennung und ermöglichte so erstmals die Kopplung von Biomassevergasung mit einer Mikrogasturbine.
Erfolgreicher Praxistest in Pilotanlage
Im zweiten Schritt bauten die Wissenschaftler gemeinsam mit der EnBW in Vaihingen/Enz (Region Stuttgart) eine Demonstrationsanlage auf. Die dort eingesetzte Mikrogasturbine stammt vom Anlagenbauer Dürr. Das Holzvergaserkraftwerk selbst gehört dem Landschaftspflegebetrieb Grüntec, der die Holzabfälle lieferte und dafür Strom und Wärme bezog. "Bei unseren Tests haben wir sehr niedrige Schadstoffemissionen erreicht, die weit unter den für entsprechende Anlagen geltenden Grenzwerten liegen. Gleichzeitig verhielt sich die Anlage auch bei starken Schwankungen in der Gasqualität sehr stabil. Damit haben wir erfolgreich gezeigt, dass Mikrogasturbinen auch für diesen Anwendungsbereich großes Potenzial besitzen und die Nutzung alternativer Brennstoffe aus Biomasse möglich ist", bilanziert DLR-Forscher Zornek.
Die im Projekt eingesetzte Mikrogasturbine ist normalerweise für Erdgas als Brennstoff ausgelegt und hat eine elektrische Nennleistung von 100 Kilowatt und 165 Kilowatt Wärmeleistung sowie einen elektrischen Wirkungsgrad von 30 Prozent. "Wir sind optimistisch, dass mit den entsprechenden Weiterentwicklungen Holzvergaserkraftwerke zukünftig ein weiterer Baustein der Energiewende sein können", sagt Prof. Manfred Aigner, Leiter des DLR-Instituts für Verbrennungstechnik.
Zum Projekt
Unterstützt haben das Projekt "DeHoGas" (Nachhaltiges dezentrales Holzvergaserkraftwerk mit gekoppelter Mikrogasturbine) auch das Institut für Energie- und Umwelttechnik, das die Qualität des Holzgases untersucht hat, sowie die Hochschule Offenburg, die weitere biogene Rohstoffe – wie beispielsweise Schnittgrün und Stroh – auf ihr Potenzial für den Einsatz in einer derartigen Anlage analysiert haben.
Die Forschungsarbeiten fanden im Rahmen der "Forschungsplattform Dezentrale Energie" statt, in der das DLR und die EnBW bereits seit dem Jahr 2008 kooperieren. Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) innerhalb des Förderprogramms "Energetische Biomassenutzung" unterstützt. Die Programmbegleitung erfolgte durch das Deutsche Biomasseforschungszentrum (DBFZ).