Um Energie zu gewinnen, gibt es verschiedene Verfahren. Eines davon ist die Holzvergasung. Wie unterscheidet sie sich von der klassischen Holzverbrennung? Erfahren Sie hier, wie mit Holzvergasungsanlagen zukunftsorientiert Strom erzeugt werden kann.
Holzvergasung oder Holzverbrennung?
Mit beiden Verfahren lässt sich Energie erzeugen. Beide nutzen zur Energiegewinnung Holz in unterschiedlichen Formen. Bei beiden Methoden entsteht Wärme. Dennoch unterscheiden sie sich.
Während die Verbrennung von Holz nur einen Teil der Biomasse verwertet, erlaubt die Holzvergasung eine nahezu vollständige Verwertung des Brennstoffs.
Mehr Nutzungsmöglichkeiten durch Holzvergasungsanlagen
Anlagen zur Holzverbrennung nutzen ausschliesslich die Wärme, die durch das Feuer entsteht. Diese Systeme produzieren kein nutzbares Gas. Anders verhält es sich mit Holzvergasungsanlagen. Sie sind in der Lage, Gase zu nutzen, die durch die Verbrennung entstehen.
Holzvergasungsanlagen erweitern somit das Nutzungsspektrum zur Energiegewinnung mit Holz. Das so gewonnene Gas kann auf mehrere Arten verwendet werden:
zum Heizen
für warmes Wasser
für die Stromerzeugung
Zurück bleiben lediglich geringe Mengen Asche als Abfallprodukt. Der grösste Vorteil der Holzvergasung ist die nahezu vollständige Nutzung der wertvollen Ressource Holz.
Wie funktioniert die Gasgewinnung in Holzvergasungsanlagen?
Zunächst scheint der Gedanke, dass sich Holz in Gas umwandeln lässt, eher abwegig. Doch wer kennt nicht den typischen Geruch von verbranntem Holz? Er wird von den Gasen hervorgerufen, die bei der Verbrennung entstehen.
Die vier Schritte der Holzvergasung
Auch wenn es nicht so aussehen mag: Einer der Hauptbestandteile von Holz ist Wasser. Die Vergasung von Holz erfolgt in vier temperaturabhängigen Schritten:
Trocknung: Sie findet bei Temperaturen von 150 bis 200 Grad Celsius statt. In dieser Phase verdampft das im Holz enthaltene Wasser. Es laufen noch keine chemischen Prozesse ab.
Pyrolyse: In der zweiten Phase werden Temperaturen bis zu 600 Grad Celsius erreicht. Bei der thermischen Zersetzung des Holzes entstehen gasförmige Kohlenwasserstoffe sowie Pyrolysekoks (Holz- oder Aktivkohle).
Oxidation: Dieser Schritt erfordert Temperaturen von bis zu 1300 Grad Celsius. Die restliche Biomasse wird mit sehr viel Hitze verbrannt. Die so gewonnene Energie ist für die letzte und vierte Phase notwendig. Des Weiteren bilden sich kleinere gasförmige Moleküle, nämlich Kohlendioxid (CO2), Wasser (H2O), Kohlenmonoxid (CO) und Methan (CO4).
Reduktion: Die Reduktion ist der letzte Schritt der Holzvergasung. Bei Temperaturen zwischen 650 und 950 Grad Celsius entstehen die heizwerttechnischen Bestandteile. Unter anderem sind das Methan, Wasserstoff und Kohlenmonoxid.
Luft oder Wasserdampf dient während des gesamten Prozesses als Vergasungsmittel. Ihre Aufgabe ist es, den Prozess zu befördern. So entsteht eine Kettenreaktion. Die erzeugten und freigesetzten Gase setzen weitere gasförmige Bestandteile frei. Sie finden in der Wärmeerzeugung Verwendung.
Was geschieht danach in einer Holzvergasungsanlage?
Wurde die Biomasse in der Holzvergasungsanlage in Gas umgewandelt, dann muss es für eine weitere Nutzung aufbereitet werden. Dazu wird das Gasprodukt von Resten wie der Asche gereinigt. Nach der Aufbereitung ist es für die Energieerzeugung bereit und kann in Blockheizkraftwerken zur Wärme- und Stromerzeugung verwendet werden.
Welche Verfahren für Holzvergasungsanlagen gibt es?
Soll Wärme oder Strom in industriellem Stil erzeugt werden, dann kommen komplexe Systeme zum Einsatz. Sie reichen von der Aufbereitung des Brennmaterials bis zur Nutzung im Blockheizkraftwerk. Auch im privaten Bereich findet die Technik in kleinem Massstab Anwendung. Hier werden vorwiegend Pellets verfeuert.
Die Festbett-Vergasung
Bei dieser Art wird zwischen Gegenstrom- und Gleichstromverfahren unterschieden.
Das Gegenstromverfahren in Holzvergasungsanlagen
Das Brennmaterial liegt wie bei einem herkömmlichen Feuerofen auf einem Gitterrost. Kommt das Gegenstromverfahren zur Anwendung, dann wird die Luft während der Verbrennung durch das brennende Material und das Gitter gesaugt.
Die oberen Holzschichten verbrennen nur teilweise. Sie verschwelen zu Holzgas. Am oberen Ende des Ofens wird es abgesaugt. Holzgas und Luft bewegen sich dabei im Gegenstrom, also in entgegengesetzter Richtung zum Holz.
Gleichstromverfahren
Bei dieser Methode wird die Luft direkt in die heisse Vergasungszone über dem Gitterrost geführt. Die Absaugung erfolgt darunter. Luft und Holzgas bewegen sich im Gleichstrom in gleicher Richtung.
Die Wirbelschicht-Vergasung
Dieses Verfahren wird mit Luftmangel betrieben. Um das gewünschte Holzgas zu erhalten, kann das Holz nur als Sägemehl oder in Form von Hackschnitzeln verwendet werden.
Allotherme Vergasung
Bei der allothermen Vergasung ist eine äussere Wärmezufuhr erforderlich. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass Prozessgas mit hohem Heizwert ohne zusätzliches Rauchgas entsteht.
Alte Technik wiederentdeckt
Um Alternativen zu den nicht erneuerbaren Energien zu finden, werden im Rahmen des Klimaschutzes grosse Anstrengungen unternommen. Nicht nur in der Schweiz geschah dies in den vergangenen Jahren, insbesondere im Bereich der Wind- und Wasserkraft. Auch die Solarenergie spielt eine essenzielle Rolle.
Zudem erlebt die Holzvergasung eine Renaissance. Wenngleich sie als nachhaltige Technologie gilt, wird sie trotzdem vergleichsweise wenig genutzt.
Die Geschichte der Holzvergasungsanlagen
Die ersten Versuche dieser Technik reichen zurück bis ins 17. Jahrhundert. Seit 1880 kamen in der Industrie immer häufiger Gasmotoren zum Einsatz, die mit Holz betrieben wurden. Bald wurden sie jedoch durch moderne Dampfmaschinen ersetzt.
Auch im Fahrzeugbau dienten Holzvergaser als Antrieb. Als im Zweiten Weltkrieg Benzinmangel herrschte, waren holzbetriebene Fahrzeuge auf Schweizer Strassen häufig zu sehen. Da der Antriebstyp mit einer sehr hohen Abgasbelastung verbunden war, setzte er sich nicht dauerhaft durch. Hinzu kam ein immenser Wartungsaufwand. Auch bei der Geschwindigkeit musste man Abstriche machen.
Nachdem die Rationierung des Treibstoffs in der Nachkriegszeit aufgehoben wurde, fanden Holzvergaser keine Anwendung mehr.
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