Holzvergasung mit dem Kuntschar-Holzgaskraftwerk
Die Entwicklung ihres Holzkraftwerksystems, ist nach Aussage der Firma BEHORE Technology GmbH & Co. KG (vor März 2018 Kuntschar Energieerzeugung GmbH), abgeschlossen. Der Vertrieb ist angelaufen. Weitere Erfahrungen werden, wie bei allen Technologien, die neu auf den Markt kommen, im Zuge des Betriebes ermittelt. Der endgültige Stand der Technik ist erreicht, wenn sich ein Verfahren unter kommerziellen Bedingungen ein Jahr lang bewährt hat, d.h. die Eignung für z.B. 7.000 Bh überzeugend demonstriert hat. Nach meiner meinung kann man in dieser Phase nur von einem Feldtest sprechen. Erst dann, wenn mehrere Anlagen zuverlässig in Betrieb gegangen sind, kann man von einer Serienproduktion sprechen.
Die Errichtung eines Holzgaskraftwerksystems samt technischer Infrastruktur setzt mehrere sehr komplexe Rahmenbedingungen voraus.
Damit alle notwendigen Eckdaten für die Einbindung der Anlage berücksichtigt werden und auch spätere Gewährleistungsansprüche sichergestellt sind, ist in jedem Fall ein erfahrener Fachplaner hinzuzuziehen.
Die neue Generation des Kuntschar-Reduktionsvergasungssystems beruht auf dem weiter entwickelten Holzvergaser nach System Gustloff, der in Kombination mit einem Gasmotor mit Hilfe neuer Techniken aus dem Motorenbau, Mikroprozess- und Softwaretechnik modifiziert wurde und dem Prinzip der Gleichstrom-Festbettvergasung eines autothermen - drucklosen Holzvergasers im Reduktionsverfahren entspricht.
Die technische Lösung
- Im Kuntschar-Reduktionsvergaser wurden die in der Theorie bekannten physikalisch-chemischen Vergasungsprozesse praktisch umgesetzt, in dem bei der Erzeugung von Holzgas das Boudouardische Gleichgewicht und das Wasserstoffgleichgewicht der Reaktionen zwischen Oxidation und Reduktion so eingestellt ist, dass nahezu keine unverbrannten Kohlenwasserstoffe bzw. Teerdestillate mehr im Holzgas anfallen
- Die Optimierung der katalytischen Vergasungsprozesse in den einzelnen Zonen wird durch die voll ausgebildete Gasreduktionszone (Holzkohle-Glutstock) im Vergaser erreicht, wodurch kein zusätzlicher Aufwand für eine Gaswäsche zum Reinigen des Holzgases von Teerdestillaten und unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Entsorgung von verschmutzten Rückständen notwendig ist, sondern ein preisgünstiges trockenes Reinigungsverfahren zum Einsatz kommen kann
- Der Kuntschar-Reduktion-Holzvergaser zeichnet sich vor allem durch die hohe Vergaser-Leistungsfähigkeit aus, in dem bei einem verhältnismäßig kleinen Vergaserraum von etwa 0,5 m3 ein stündlicher Brennstoffdurchsatz von 0,7 Srm bzw. ca. 165 kg/h bei maximaler Holzgasproduktion mit entsprechendem frischen – gasreichen Holz im Gas – Motorheizkraftwerk eine elektrische Leistung bis zu ca. 150 kWel in Ökostrom und 230 kWth (thermisch) in Biowärme umgewandelt wird
Zusätzlich anfallende Abwärmemengen im Bereich der Luftkühlung (MHKW und Holzgaskühlung) können bei der kontinuierlichen Hackguttrocknung genutzt werden.
Arbeitsweise
Der im Reduktion-Holzvergaser eingesetzte Vergaserbrennstoff aus Holzhackgut, mit einer max. Feuchte von 15 % und einer Stückgröße von 30-70 mm, wird über einen Beschickungsförderer in den Vergaserraum eingebracht. Über die einzelnen Reaktionszonen Trocknung-Zersetzung (Pyrolyse)-Oxidation-Verbrennung (Vergasung) des Holzes erfolgt der Verlauf drucklos im Gleichstrom. Die Eindüsung von Luft-Sauerstoff als Vergasungsmittel (unterstöchiometrische Vergasung) wird kontinuierlich überwacht.
Die bei der Verbrennung des Hackgutes mit Luftsauerstoff entstehenden Oxidationsprodukte (CO2 und H2O) werden in der glühenden Holzkohle (Reaktionszone) in ihre chemischen Bestandteile Wasserstoff (H2), Methan (CH4) und Kohlenmonoxid (CO) umgewandelt. Ein Teil des Wassers zersetzt sich in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2), der mit dem Kohlenstoff der Holzkohle sofort eine Verbindung zu Kohlenmonoxid (CO) eingeht.
Alle diesen komplexen, chemischen Reaktionen verlaufen unter Zuführung von Energie (exothermer Prozess) zum Teil gleichzeitig oder nacheinander, bis sich das Boudouardische Gleichgewicht für CO2/CO und für die Wassergasbildung H2/CO einstellt (endothermer Prozess).
Das hierbei erzeugte Holzgas ist ein Schwachgas mit niedrigem Heizwert (1,4 - 1,6 kWh/Nm3) und wird in einem Gasmotor direkt zum Antrieb eines Generators verbrannt. Der erzeugte Strom wird ins öffentliche Netz eingespeist, die Wärmesinnvoll genutzt.
Funktion
Über eine kontinuierliche Beschickung wird das Hackgut über einen Beschickunsförderer leistungsabhängig – konditioniert in eine rückbrandsichere Klappenschleuse in den Vergaser gefördert. Die Brennstoffmenge wird über eine automatische Füllstandsmessung eingestellt.
Der Start des Holzvergasers erfolgt mit einer automatischen Zündung. Beim Anfahren, Abfahren und im Störbetrieb übernimmt der Holzvergaser die Funktion der Verbrennung (überstöchiometrische primäre und sekundäre Sauerstoff – Luftzuführung).
Hierbei wird das Holz-Hackgut mit Luftüberschuss zur Energiegewinnung überstöchiometrisch – wie bei einer Hackgutfeuerungsanlage – verbrannt, wobei anfangs die entstehenden – bekannten Oxidationsprodukte (CO2, Wasserdampf, etc.) nach Passieren einer Zyklon-Hochtemperatur-Gasreinigung in die gemeinsame Abgasleitung des MHKW's – ins Freie abgeleitet werden, bis die Vergasertemperatur erreicht ist.
Nach Erreichen der Betriebstemperatur im Reaktor beginnt die Funktion der Reduktion – Vergasung. Hierbei schaltet sich der Abgasventilator ab und das Motorventil schließt sich. Gleichzeitig öffnet sich das Motorventil zur Saugleitung des betriebsbereiten MHKW – Gasmotors und entnimmt zum Starten das im Vergaser anstehende Holzgas, das unterstöchiometrisch-kontinuierlich im Reduktionsverfahren erzeugt wird.
Der Gasmotor, der zu 100 % mit Holzgas gestartet und betrieben wird, saugt das Holzgas kontinuierlich vom Vergaser für die Verbrennung ab.
Nach Synchronisierung des Generators mit dem öffentlichen Stromnetz wird der Gasmotor nach Erreichen der Betriebstemperatur auf die vorgegebene Leistung hochgefahren.
Reinigungssystem
Bevor jedoch das Holzgas in dem Gas-MHKW zur Verbrennung gelangt, wird das Holzgas im trockenen Reinigungsverfahren gereinigt und gekühlt.
Hierbei wird die im Holzgas enthaltene Holzasche und Holzkohlengrus in einer Kombination aus Zyklon-Hochtemperatur-Feinfilter (Heißgasfiltration) von den Staubpartikeln gereinigt. Bevor nun das reine Holzgas dem Gasmotor zugeführt wird, wird das Holzgas über einen Luft-Gaskühler gekühlt. Die hierbei abgegebene Wärmeleistung kann gemeinsam mit der Abluftwärme (Abstrahlwärme der Schallhaube vom MHKW) zur kontinuierlichen Hackguttrocknung genutzt werden.
Dieses trockene Holzgasreinigungssystem zur Gewinnung von Holzgas ist beim Kuntschar-Reduktionsvergaser vor allem deshalb möglich, weil in der voll ausgebildeten Holzkohlenglut-Reduktionszone die erzeugten Oxidationsprodukte und Schwellgase nahezu 100 % zu Holzgas gecrackt und reduziert werden. Es fallen daher nahezu keine flüssigen Kondensate an.
Das gereinigte Holzgas wird nun mit Luft-Sauerstoff im MHKW als Antriebsenergie des Motors mit Hilfe einer Lambda-Regelung zur Einhaltung der Emissionsauflagen verbrannt.
Die bei der Verbrennung und Vergasung anfallende Holzasche mit Holzkohlengrus wird kontinuierlich in einem Aschekasten gesammelt (Reststoffentsorgung). Die Entsorgung obliegt dem Betreiber der Anlage. Diese Mineralasche kann zur Entsäuerung des Waldbodens verwendet werden, wodurch sich der natürliche Kreislauf wieder schließt.
