FLUHKE

"Flugstromvergasung mit Biokohlen aus der hydrothermalen Karbonisierung zur dezentralen Energiebereitstellung von Strom- und Wärme mit einem Motor-BHKW"

Motivation

Für die Verstromung und Wärmebereitstellung ist die Nutzung von Biomasse in den letzten Jahren immer mehr in den Fokus gerückt. Die energetische Verwertung von Biomasse erfolgt heute oft dezentral nach einer Umwandlung der Biomasse in ein brennbares Gas durch Vergärung und dessen Nutzung in Blockheizkraftwerken (BHKW). Dabei kann jedoch nicht der gesamte Energiegehalt der Biomasse umgesetzt werden. Bei alternativen Verfahren, die für konventionelle Brennstoffe (z.B. Kohle) eingesetzt werden,  treten technische Schwierigkeiten, bedingt durch die Eigenschaften der Biomasse auf. Eine  weitere Problematik ist die Nahrungsmittel-Konkurrenz bei der Nutzung von Energiepflanzen, die einen der großen Kritikpunkte bei der Verwendung von Biomasse darstellt.

Mit dem Verfahren der hydrothermalen Karbonisierung (HTC) steht eine bekannte, doch erst in jüngster Zeit wieder für die industrielle Nutzung entdeckte Technologie zur Verfügung, um biogene Reststoffe in Biokohle umzuwandeln. Deren Brennstoffeigenschaften ähneln denen von Braunkohle, einem im Vergleich zu Biomasse unproblematischen Brennstoff, wodurch eine Vergasung ermöglicht wird. Dazu sollen vorrangig biogene Reststoffe verwertet werden, die bisher noch nicht für die energetische Nutzung verwendet wurden, z.B. Grünabfälle, Durchforstungsholz, Stroh und Landschaftspflegematerial.

Ziele

In Zusammenarbeit mit der Suncoal Industries GmbH, die sich auf das HTC-Verfahren spezialisiert hat, soll die Umsetzung der Biokohle in einem Flugstromvergaser untersucht werden. Die Flugstromvergasung stellt ein robustes Vergasungsverfahren dar, bei dem unter Zugabe von Vergasungsluft ein kohlenmonoxid- und wasserstoffhaltiges Brenngas erzeugt wird. Durch die Eigenschaften von Biokohle kann die Vergasung bei Temperaturen um 1.000 °C sowie bei geringen Verweilzeiten erfolgen. Die Gründe dafür sind insbesondere die hohe Ascheerweichungstemperatur sowie die kleine Korngröße. Durch die im Vergleich zu anderen Holzvergasungsverfahren (Festbett, Wirbelschicht) höhere Vergasungstemperatur wird die Erzeugung eines teerarmen Brenngases sichergestellt.

Das Produktgas soll in einem Gasmotor-BHKW hocheffizient und dezentral zur regenerativen Strom- und Wärmeerzeugung genutzt und in der Größenordnung < 2 MWel entwickelt werden. Zur Untersuchung der Vergasung betreibt der LES sowohl atmosphärische als auch druckaufgeladene Flugstromvergasungsanlagen im eigenen Technikum.

Arbeitspakete

Die am LES durchgeführten Arbeiten fokussieren sich auf die experimentelle Grundlagenermittlung und Parameteruntersuchungen an den Vergasern des LES:

  • Grundlagenuntersuchungen zur Vergasung von Biokohle mittels Labor-Flugstromvergaser (BabiTER)
  • Aspen-Simulation zur HTC- und Flugstromvergasung
  • Durchführen von Versuchen zur HTC-Kohlevergasung an einer neu entwickelten Technikumsanlage am LES
  • Ökologisch-ökonomische Bewertung der Technologiekette „HTC-Produktion, Vergasung, KWK-Nutzung im BHKW“ mittels dem Programm GEMIS

Projektpartner: SunCoal Industries GmbH

Zuständiger Mitarbeiter: Ludwig Briesemeister