Stromerzeugung aus Holz

Holzgas-BHKWs

Moderne Holzgas-BHKWs (umgangssprachlich häufig „Holzvergaser“ genannt) bieten die Möglichkeit einer dezentralen Strom- und Wärmeerzeugung. Zum Einsatz kommen Holzhackschnitzel oder Pellets. Der Brennstoff wird zunächst im sogenannten „Reformer“ (bzw. im „Vergasungsreaktor“) in Holzgas umgewandelt und anschließend in dem Gasmotor eines Blockheizkraftwerks (BHKW) verbrannt.

Die Stromerzeugung von Holzgas-BHKWs ist i. d. R. durch die Wärmeabnahme geführt. Dies bedeutet, dass nur dann Strom erzeugt werden sollte, wenn auch Wärme benötigt wird. Entscheidend für den wirtschaftlichen Betrieb einer Holzgas-BHKWs ist somit ein ganzjähriger Wärmebedarf. Holzgas-BHKWs befinden sich daher häufig auf landwirtschaftlichen Betrieben, im Gewerbe (beispielsweise zur Erzeugung von Prozesswärme) sowie in kommunalen Wärmenetzen. Sie werden häufig im Grundlastbetrieb eingesetzt. Je nach Anlage sind elektrische Leistungen ab ca. 9 kW möglich. Die thermische Leistung der Anlagen liegt dabei meist um ein Vielfaches über der elektrischen Leistung.

Im Gegensatz zu Öfen und Kesseln ist für Holzgas-BHKWs aufgrund ihrer anspruchsvolleren Technik häufig ein höherer Betreuungs- und Wartungsaufwand durch den Betreiber notwendig. Auch der Brennstoffqualität kommt eine erhöhte Bedeutung zu. Beim sachgemäßen Anlagenbetrieb sind laut Herstellerangaben jedoch Jahresbetriebsstunden von 5000 bis 8000 h möglich. Ein wirtschaftlicher Betrieb wird dabei ab 5000 Volllaststunden erwartet.

Dampfkraft- und ORC-Prozess

Biomasseheiz(kraft)werke auf Basis von Dampfkraft- und ORC-Prozessen setzen vor allem holzige Reststoffe wie beispielsweise Waldrestholz, Landschaftspflegeholz oder Altholz als Brennstoff ein. Auch Reststoffe der holzverarbeitenden Industrie kommen zum Einsatz. Sie sind i. d. R. als Holzhackschnitzel oder Schredderholz aufbereitet.

Beim Dampfkraftprozess wird bei der Verbrennung Wasserdampf erzeugt. Dieser wird mithilfe eines Dampfmotors, bzw. einer Dampfturbine in Strom umgewandelt. Der elektrische Leistungsbereich dieser Kraftwerke liegt bei 0,5 bis über 20 MW. Vor allem in größeren Anlagen wird dabei meist Alt- und Gebrauchtholz eingesetzt. Beim ORC-Prozess (Organic-Rankine-Cycle) wird anstelle von Wasser ein organisches oder ein synthetisches Arbeitsmedium (beispielsweise Silikonöl) verwendet. Der Vorteil des ORC- gegenüber dem Dampfkraftprozess ist die niedrigere Verdampfungstemperatur des Arbeitsmediums im Vergleich zu Wasser. Der elektrische Leistungsbereich von Biomasseheizkraftwerken, die ORC-Prozesse einsetzen, liegt i. d. R. bei 0,15 bis 2 MW und damit meist niedriger als beim Dampfkraftprozess. Bei Heizkraftwerken auf ORC-basis steht vor allem die Wärmeerzeugung im Vordergrund.

Neuste Entwicklungen versprechen auch für häusliche Kleinfeuerungsanlagen eine gekoppelte Erzeugung von Wärme und Strom. Dabei wird u. a. der Einsatz von ORC-Turbinen als Zusatzkomponente zu Heizkesseln, aber auch die Koppelung von Pelletkessel mit einem Stirlingmotor durchgeführt. Erste Geräte sind bereits auf dem Markt erhältlich.