DBFZ Report Nr. 18 - Deutsches Biomasseforschungszentrum

Die kleintechnische Vergasung – Stand der Technik
angepasst werden und entspricht in der Regel ca. 5 % bis 10 % der gesamten zugeführten Brennstoffenergie
(Produktgas und Zündöl). Dieses Verfahren bietet auch die Möglichkeit das BHKW während
Wartungsarbeiten am Vergaser, im reinen Zündölbetrieb (100 %) weiter zu betreiben und so die Wärmeund
Stromversorgung aufrechtzuerhalten.
Beim Gas-Ottomotor wird das Gasgemisch durch einen Funken gezündet. Dafür ist ein zündfähiges
Gemisch notwendig, eine entsprechend gleichmäßige Produktgasqualität ist somit Voraussetzung für
einen störungsfreien Betrieb. Zündstrahlmotoren sind daher im Vergleich zu Gas-Ottomotoren
unempfindlicher hinsichtlich der Produktgasqualität, benötigen dafür jedoch einen Hilfsbrennstoff, der
wiederum eine eigene Bereitstellungslogistik erfordert.
Um hohe Anlagenwirkungsgrade zu erreichen werden die Motoren mit Abgasturboladern oder Turbinen-
Generatoreinheiten zur Nachverstromung der im Motorabgas enthaltenen Restenergie ausgestattet. In
größeren Anlagen mit hoher Gasqualität wird diese Technik bereits erfolgreich eingesetzt. Durch die
Druckerhöhung des Gasgemisches im Verdichter steigt dabei jedoch auch der Partialdruck der
Teerverbindungen und somit die Teertaupunkttemperatur. Wird diese bei der Verdichtung unterschritten
bildet sich ein Teeraerosol, das zusammen mit Staubpartikeln die schnelldrehenden
Verdichterschaufeln erodiert oder an ihnen anhaftet und so eine Unwucht erzeugt. Insbesondere bei
der dem Verdichter nachgeschalteten Ladeluftkühlung besteht die Gefahr von Verkrustungen. Speziell
der Einsatz von Abgasturboladern stellt demnach analog zu Mikrogasturbinen sehr hohe Anforderungen
an die Produktgasqualität (siehe Tabelle 3.5).
3.5.2 Mikrogasturbinen-BHKW
Mikrogasturbinen arbeiten im Gegensatz zu Hubkolbenmotoren (diskontinuierliche Verbrennung) mit
kontinuierlicher Verbrennung. Dabei wird ein Luftstrom verdichtet, anschließend wird in einer
Brennkammer kontinuierlich Produktgas zugegeben und verbrannt. Das heiße Abgas wird schließlich in
einer Turbine wieder entspannt. Vorteile sind eine deutlich einfachere Verbrennungsführung, wodurch
eine höhere Flexibilität bezüglich der Gaszusammensetzung besteht und höhere Abgasqualität erreicht
werden können. Für die Nutzung in Gasturbinen muss neben der Prozessluft auch das Produktgas
verdichtet werden. Unter Druck hergestelltes Produktgas kann ohne zusätzlichen Verdichtungsaufwand
genutzt werden und bietet entsprechende Vorteile hinsichtlich des Gesamtwirkungsgrades einer Anlage.
Wie beim Einsatz von Abgasturboladern darf bei der Verdichtung in der Mikrogasturbine der Teertaupunkt
des Produktgases nicht unterschritten werden. Die Herstellung des Gases auf dem
Druckniveau der Mikrogasturbine umgeht dieses Problem und es kann zusätzlich die Energie des
heißen Produktgases in der Turbine genutzt werden. Anforderungen hinsichtlich der Gasqualität sind in
Tabelle 3.5 angegeben.
Der Einsatz von Mikrogasturbinen für den kleinen Leistungsbereich befindet sich derzeit noch in der
Entwicklung. Beispiel für eine Gaserzeugung unter Druck und Verwendung einer Mikrogasturbine ist der
TurboHPR der hs energieanlagen GmbH der nach Herstellerangaben einen elektrischen Gesamtwirkungsgrad
von 30 % erreicht (HS energieanlagen 2013).
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