Thermische Nutzung von Biomasse in Hochtemperaturprozessen

Im Rahmen des Förderprogrammes „Nachwachsende Rohstoffe“ des BMELV Förderschwerpunkt „Nachwuchsgruppen zur stofflichen und energetischen Nutzung“ wurde am Lehrstuhl für Energiesysteme eine Arbeitsgruppe für „Thermische Nutzung von Biomassen in Hochtemperatur-prozessen“ eingerichtet.

Ziele

Das übergeordnete Ziel ist es, Probleme und Limitierungen, die bei der thermischen Nutzung von Biomassen mit konventionellen Anlagen vorliegen, zu untersuchen, mit neuen Ansätzen zu überwinden und zu lösen. Dazu sollen Grundlagen ermittelt und die technische Verfahrensentwicklung von Prozessen durchgeführt werden. Wesentliche Fragestellungen sind die Reduktion von Emissionen unverbrannter Bestandteile, Spurenelementen wie Schwefel- und Chlorverbindungen, Alkalien und Partikel bei der Verfeuerung von ausgewählten Biomassen, die Teerentstehung bei der Vergasung, der Einfluss der Biomassebehandlung auf Schwefel, Chlor und Alkalien sowie die Frage der Nachhaltigkeit der Prozesse. Als Brennstoffe sollen vor allem Biomassen eingesetzt werden, die bisher wenig Verwendung finden und mit dem landwirtschaftlichen Anbau von Lebensmitteln möglichst nicht konkurrieren. Zur Anwendung kommen daher vor allem landwirtschaftliche Reststoffe, Stroh, Energiepflanzen und aufbereitete Biomassen aus der Torrefizierung und hydrothermalen Karbonisierung (HTC) wie Grasschnitt und Landschaftspflegematerial. Diese Brennstoffe bereiten zum Teil erhebliche Probleme bei der Verfeuerung oder Vergasung in herkömmlichen Anlagenkonzepten.

Folgende Ziele werden angestrebt:

  • Durchführung von grundlegenden Untersuchungen zur Entwicklung von Konzepten zur thermischen Verwertung und dezentralen Stromerzeugung unter Verwendung biogener Reststoffe.
  • Untersuchung und Entwicklung von Verfahrenskonzepten
  • Berücksichtigung der Verfügbarkeit und Nachhaltigkeit der verwendeten Biomassen

Arbeitspakete:

  • Hochtemperaturverbrennung: Untersuchung des Verbrennungsprozesses am bereits am Lehrstuhl vorhandenen Flugstromreaktor.
  • Hochtemperaturvergasung: Entwicklung, Planung und Aufbau eines autothermen Labor-Flugstromvergasers (100kW) zur Untersuchung der Vergasung von Biomasse.
  • Biomassevorbehandlung: Entwicklung und Aufbau einer HTC-Laboranlage und Untersuchungen zu HTC und torrefizierte Biomasse sowie der Aschezusammensetzung.
  • Dezentrale Stromerzeugung: Planung und Errichtung eines Labor-Hochtemperaturwärmeübertragers zur Untersuchung von Korrosion und Verschmutzung; Kreislaufsimulation zur Analyse von direkt und indirekt gefeuerten Turbinenprozessen.