DBFZ Report Nr. 18 - Deutsches Biomasseforschungszentrum

Die kleintechnische Vergasung – Stand der Technik
3.5.3 Stirlingmotor-BHKW
Die energetische Nutzung von Holzgas über Stirlingmotoren bietet gegenüber üblichen Kreisprozessen
mit innerer Verbrennung den Vorteil einer vollständigen Trennung von Verbrennungs- und Arbeitsprozess.
Dabei wird das verdichtete Prozessgas nicht durch eine innere Verbrennung erwärmt, sondern
es wird Wärme über den Erhitzerkopf (Wärmeübertrager) auf das Prozessgas übertragen. Neben den
unter Mikrogasturbinen bereits geschilderten Vorteilen einer kontinuierlichen Verbrennung, ergeben
sich durch diese Trennung entsprechend deutlich niedrigere Anforderungen an die Qualität des
Produktgases. Auch hier kann die Teerproblematik durch Verwendung eines heißen Produktgases
umgangen werden.
Prinzipiell ist dieses Verfahren gegenüber Gasturbinen und Motor-BHKW besser geeignet, um qualitativ
minderwertigere Gase mit höherer Staub und Teerbeladung zu verarbeiten. Trotzdem oder gerade
deshalb sind auch diesem Verfahren technische Grenzen gesetzt. Die Erhitzerköpfe sind aufgrund ihrer
hohen Temperatur anfällig gegen Verschlackung. Je nach Aschegehalt und -zusammensetzung des
Produktgases wird dadurch die maximal mögliche Kopftemperatur begrenzt. Durch weiteren
Temperaturverlust zwischen Erhitzerkopf und Prozessgas wird der thermodynamische Wirkungsgrad
diese Systeme weiter eingeschränkt. Kommerzielle Systeme erreichen derzeit einen elektrischen
Gesamtwirkungsgrad von knapp 20 % (Stirling DK 2013).
3.5.4 Holzgas als Erdgassubstitut – Bio-SNG; flüssige Energieträger
Die Aufbereitung des Holzgases auf Erdgasqualität (SNG - Synthetic Natural Gas) eröffnet der Biomasse
nach der Vergasung über das vorhandene Erdgasnetz ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten.
Dadurch werden örtlich getrennte Erzeugung und Nutzung sowie Speicherung möglich.
Insbesondere eine weitere Nutzung in KWK-Anlagen kann direkt beim Wärmeverbraucher erfolgen und
der mit hohen Verlusten behaftete Transport der Wärme entfällt.
Basis der SNG Herstellung ist zunächst ein stickstoffarmes Rohgas, zu dessen Herstellung sich bisher
die Wasserdampfvergasung als günstig erwiesen hat. Nach einer Gasreinigung, bei der Staub, Teer und
für Katalysatoren schädliche Schwefel- und Halogenverbindungen entfernt werden, erfolgt unter Druck
und Gegenwart von Katalysatoren die Methanisierungsreaktion. Dabei entsteht aus CO und H2 als
Gasbestandteile des gereinigten Rohgases CH4 und H2O. Anschließend wird dem Roh-SNG noch H2O,
CO2, und H2 entzogen. Nach erfolgter Einstellung des erforderlichen Wobbe-Index und Verdichtung kann
es in das Erdgasnetz eingespeist werden. Bei der Herstellung von SNG aus Biomasse sind
Wirkungsgrade von knapp 70 % möglich (Rönsch et al. 2009, S. 1417 - 1428).
Neben der Einspeisung in das Erdgasnetz können aus dem Produktgas auch flüssige Energieträger
(BTL Kraftstoffe) synthetisiert werden (Kraftstoffe aus Biomasse der 2. Generation). Aus Rohgas mit
vergleichbarer Zusammensetzung wie bei der SNG-Herstellung werden aus den Bestandteilen CO und
H2 nach der Fischer-Tropsch Synthese Paraffine, Olefine und Alkohole erzeugt. Anschließend wird aus
diesen Zwischenprodukten durch Cracken der gewünschte Kraftstoff hergestellt. Der Anlagenwirkungsgrad
von 40 % ist jedoch deutlich geringer als bei der SNG Erzeugung (Güssing Renewable 2012).
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