Die Entwicklung einer Anlage zur Vergasung von Biomasse-Pellets hat das Ziel, in tierintensiven Regionen tierische Aussscheidungen wie Gülle oder Hühnertrockenkot und Gärreste aus Biogasanlagen vor Ort energetisch zu nutzen. Die Anlage ist reif für die Markteinführung.
von Edith Kahnt-Ralle
Wie könnte es anders sein: In der Veredlungshochburg und Bioenergieregion Südoldenburg machen sich engagierte Fachleute schon seit Jahren Gedanken unter anderem über die energetische Verwendung von tierischen Nebenprodukten. So auch Bernard Schomaker, ehemals Kreislandvolkgeschäftsführer, Vechta, und engagiert in der Bioenergieregion Südoldenburg. Um aus Geflügelmist und Gärresten Energie zu gewinnen, hat sich Schomaker Verbündete gesucht und in dem weltweit agierenden Unternehmen Big Dutchman auch gefunden.
Die Biomasse-Pellets können aus ganz unterschiedlichen Rohstoffen bestehen.
© Kahnt-Ralle/Schomaker/Big Dutchman
„Unser Ziel war es, aus jedweder Biomasse tierischen Ursprungs Strom und Wärme zu gewinnen“, so Schomaker. Herausgekommen ist eine Biomassevergasungsanlage, deren Gas über ein BHKW verstromt wird. An deren Entwicklung war neben Big Dutchman auch das Unternehmen W & M Apparatebau in Nutteln, Landkreis Cloppenburg, beteiligt. Bei der Verstromung des Gases entsteht Wärme, die wiederum zur Trocknung der eingesetzten Biomasse verwendet werden kann. So entsteht ein geschlossener Kreislauf, der zudem CO2-neutral abläuft. Die eingespeiste Strommenge wird nach EEG vergütet.
Die Technologie aus dem Oldenburger Münsterland hat einen Stand erreicht, der erste kommerzielle Projekte ermöglicht.
© Kahnt-Ralle/Schomaker/Big Dutchman
Das Verfahren der Vergasung ist, vor allem im Holzbereich, nicht neu. Allerdings sind Anlagen unter 500 kW bisher kaum erfolgreich oder wirtschaftlich in Betrieb. Bei der Vergasungstechnologie (Pyrolyse) wird die Biomasse unter hohen Temperaturen und unter kontrollierter Sauerstoffzufuhr vergast. Dieser thermochemische Prozess verläuft in zwei Stufen: Zunächst werden die Biomassepellets bei 600 ° C im Gaserzeuger verschwelt, wobei ein sogenanntes Pyrolysegas entsteht. Dieses wird anschließend in einer zweiten Stufe bei ca. 1.000 ° C partiell oxidiert. Dabei werden die langkettigen Kohlenstoffe zerstört. Über einen Zyklon, wo die mineralstoffhaltige Asche (ohne Stickstoff) abgeschieden wird, gelangt das Gas durch einen Wärmetauscher, einen Quench und einen Feinstaubfilter, wo letzte Partikel aus dem Gas herausgereinigt werden. Auf dieser Strecke wird es auf 60° C heruntergekühlt, bevor es im Blockheizkraftwerk verstromt wird. Das Kühlwasser wird bei diesem Verfahren im Kreislauf gefahren, der gefilterte Feinstaub in den Vergaser zurückgeführt. Die im Vergasungsprozess zurückbleibende Asche ist mineralstoffhaltig und je nach Ausgangsbiomasse ein wertvoller Mineraldünger. Der Vorteil der Vergasungstechnologie ist unter anderem das breite Spektrum der einsetzbaren Biomasse. So können verschiedene organische Ausgangsstoffe zu Mischpellets verpresst und anschließend energetisch genutzt werden.
Asche ist Dünger
Das Pyrolysegas wird nach einer partiellen Oxidation im Gasmotor verstromt.
© Kahnt-Ralle/Schomaker/Big Dutchman
So auch Gärreste, die laut Schomaker durchaus noch „energiereich“ sind (15 MJ/kg TS). Dabei darf der Brennwert der Pellets möglichst nicht zu niedrig sein. Bei 12 MJ/kg TS sei die Grenze, berichtet Armin Schwarze von Big Dutchman. Das Unternehmen entwickelte die Technologie natürlich nicht nur für Südoldenburg, sondern sieht Einsatzmöglichkeiten weltweit. Bei der Auswahl der Grundstoffe, aus denen Pellets hergestellt werden - auch hierzu entwickelte Big Dutchman die entsprechende Pelletpresse - muss darauf geachtet werden, dass einer späteren Verwertung der Asche als
Dünger nichts im Wege steht. Die Brennstoffe können sowohl tierischer als auch pflanzlicher Herkunft sein und unterschiedliche Energiegehalte haben. Die Mengen an Asche, die im Vergasungsprozess anfallen, sind unterschiedlich: bei Hühnertrockenkot sind es 20 %, bei Gärresten und Gülle nur 4 % und bei Holz weniger als 1 %.
Auf diesem Weg wird aus Biomasse-Pellets Strom.
© Kahnt-Ralle/Schomaker/Big Dutchman
Für die Herstellung von Regelbrennstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen wie tierische Ausscheidungen fehlen noch entsprechende Standards. Im Vergaser werden Pellets eingesetzt, weil sie gut zu transportieren sind und die für den Prozess notwendige Durchströmung mit Sauerstoff zulassen. Der Durchmesser der Pellets beträgt etwa 6 oder 8 mm, die Länge 10 bis 14 mm. Pro kWh erzeugter elektrischer Energie kalkuliert man etwa 1 kg Substratinput. Pro Stunde sind das für eine 150 kW-Anlage 150 kg, natürlich abhängig vom Energiegehalt des Substrats. Diese Kapazität reicht aus, um z.B. den Hühnerkot von etwa 80.000 Legehennenplätzen energetisch zu verwenden. Für den Einsatz im Vergaser muss der Hühnerkot, der etwa 40 bis 50 % Wasser enthält, zunächst getrocknet werden. Für die Vergasung müssen die Pellets einen Trockensubstanzgehalt von 85 bis 90 % haben.
Vergütung nach EEG
Die Wirtschaftlichkeit eines Vergasers dieser Machart soll ab 150 kW gegeben sein, so die Hersteller. Entwickelt werden sollen Gaserzeugungsanlagen bis maximal 500 kW. Der Standort des Vergasers und BHKWs richtet sich nach dem Wärmebedarf, die Stromproduktion ist nicht der Hauptzweck der Biomasse-Vergasung, aber durch die EEG-Vergütung für den Strom machen sich solche Anlagen bezahlt. Eine Genehmigung nach BImSch ist erst ab einer Feuerungswärmeleistung von 1 MW erforderlich. Gaserzeugungsanlagen erhalten bei Einsatz von festen Güllestoffen und Gärresten laut EEG neben der Grundvergütung den Nawaro-, Gülle- und Technologie-Bonus sowie bei Verwendung der Wärme auch den KWK-Bonus.
