Holzvergasung einfach erklärt:

So wird aus Altholz Strom und Wärme

Ratsch … das Streichholz brennt. Einen Augenblick später brennt auch schon der Gestrüpphaufen. Und so einfach haben wir ganz unbemerkt Holzvergasung betrieben. Doch was genau ist Holzvergasung? Im Vorfeld unserer neuen Ingenieurgeschichte, die sich mit der Verwandlung von Altholz in Strom und Wärme beschäftigt, haben wir mit Yves Noël, der den Richtlinienentwurf VDI 3461 mit erarbeitet hat, über den Energieträger Holz, die Geschichte der Holzvergasung sowie die Vor- und Nachteile dieser Energiegewinnungsmethode gesprochen.

Hallo Herr Noël, was können wir uns unter Holzvergasung vorstellen?
Bild: privatfoto-noelDie Holzvergasung ist ein Prozess, den wir vom Lagerfeuer her kennen, aber den die wenigsten von uns bewusst wahrnehmen. Im Gegensatz zur Verbrennung, die anhand lodernder Flammen gut erkennbar ist, läuft die Holzvergasung eher im Verborgenen ab. Um der Holzvergasung gedanklich auf die Spur zu kommen, bietet sich ein trockener Gestrüpphaufen an, der mit einem Streichholz zu einem Herbstfeuer entfacht werden soll: Damit die Flamme des Streichholzes auf das Holz übergehen kann, wird die Flamme nah an den Brennstoff heran geführt. Nach kurzer Zeit qualmt das Holz zunächst und „fängt“ schließlich Feuer. Sobald die ersten Zweige brennen, ist die Holzvergasung bereits im vollen Gange. Was ist zwischenzeitlich passiert?

Durch die Hitze des Streichholzes zersetzte sich das Holz und „verdampfte“. Sobald ausreichend brennbarer Holzdampf gebildet wurde, entzündete er sich an der Streichholzflamme und brannte an der Luft selbstständig weiter. Die dabei frei werdende Wärme verstärkte die Zersetzung des Holzes und das Feuer breitete sich aus. Im Grunde genommen brannte also zu Beginn nicht das Holz selbst, sondern nur der Holzdampf, der sich unter Wärmeeinwirkung aus dem Holz gebildet hatte. Diese Umwandlung eines festen Brennstoffs in ein brennbares „Holzgas“ wird als Vergasung, in Fachkreisen auch thermochemische Vergasung genannt, bezeichnet.

Bild: Christoph SagerFeuer

In der technischen Anwendung wird die thermische Zersetzung des Holzes bewusst herbeigeführt, ein unmittelbarer Abbrand der Holzgase wird jedoch unterbunden. Hierzu laufen die Holzvergasung und die vollständige Verbrennung des erzeugten Holzgases in getrennten Schritten ab. Um die zur Holzvergasung nötigen Temperaturen zu erreichen, wird dem Prozess gerade so viel Sauerstoff zugeführt, dass sich der Brennstoff durch Teiloxidation aufheizt. Zur Gasnutzung haben sich Verbrennungsmotoren etabliert.

Holzvergasung wird häufig mit Mangelwirtschaft assoziiert. Was fasziniert Sie an diesem Thema?
Diese gedankliche Verbindung kann ich aus meinen Erfahrungen nur bestätigen. Eine häufige Reaktion auf Entwicklungsarbeiten zur Holzvergasung ist „ … aber das hat´s doch früher schon alles gegeben!“

Bild: BundesarchivADN-ZB/SNB Pkw mit Holzgasantrieb in Berlin 1946

ADN-ZB/SNB
Pkw mit Holzgasantrieb in Berlin 1946

Und tatsächlich hatte die Holzvergasung in Deutschland zu Zeiten der Mangelwirtschaft während des zweiten Weltkrieges in bis zu 500.000 Fahrzeugen ihre weiteste technische Verbreitung. Die wesentlichen Unterschiede zwischen der damaligen und der heutigen Anwendung sind der Einsatzzweck und die Betriebsstabilität: Während des zweiten Weltkrieges wurde die Technik vor allem zum Antrieb von Kraftfahrzeugen genutzt. Dabei stand deren stundenweiser Betrieb ebenso langen Wartungszeiten gegenüber. In der heutigen Anwendung wird die Holzvergasung ortsgebunden zur Erzeugung von Strom und Wärme in Blockheizkraftwerken (BHKW) genutzt. Hier kommt es auf maximale Verfügbarkeit bei minimalem Wartungsaufwand an. Die Möglichkeit, mittels dieser Technik aus regional verfügbarer Biomasse dezentral Strom zu produzieren, begeistert mich.

Was sind Vor- und Nachteile der Holzvergasung gegenüber anderen Energiegewinnungsmethoden?
Lassen Sie mich mit den Vorteilen der Holzvergasung beginnen: Für eine dezentrale Stromerzeugung werden Anlagen im niedrigen Leistungsbereich benötigt. Der Markt bietet Holzvergasungsanlagen mit elektrischen Leistungen ab 10 kW und Wirkungsgraden über 20 Prozent. Im Bereich der Festbrennstoffe schafft dies sonst keine Technik. Wie alle Verfahren zur Bereitstellung von Bioenergie ist die Technik zudem grundlastfähig und bedingt regelbar.

Dem gegenüber steht eine vergleichsweise komplexe Technik, deren Handhabe echten Sachverstand erfordert. Auch der Betriebsaufwand kann nicht mit dem z.B. eines Erdgas-BHKW verglichen werden. Zusammengenommen führt dies zu recht hohen Investitions- und Betriebskosten, die grundsätzlich ein durchdachtes Energiekonzept des Anlagenstandorts erfordern. Dies schränkt die möglichen Anwendungen stark ein. Ob Anlagen zur Holzvergasung in Deutschland auch ohne Subventionen wirtschaftlich betrieben werden können, wird sich in den nächsten Jahren zeigen.

Bild: Burkhardt GmbH

Holzvergaser Serienproduktion

Sie sind Vorsitzender der Arbeitsgruppe, die den Richtlinienentwurf VDI 3461 „Emissionsminderung – Thermochemische Vergasung von Biomasse in Kraft-Wärme-Kopplung“ erarbeitet hat. Worum geht es in dieser Richtlinie?
Vor dem Jahr 2009 waren Verfahren zur Holzvergasung mit stark unterschiedlichen Reifegraden verfügbar. Einige dieser Verfahren waren noch nicht marktfähig. Seit 2009 haben sich mehrere Hersteller mit zuverlässigen Holzvergasungsanlagen am Markt etabliert, so dass sich die Zahl der in Deutschland betriebenen Anlagen auf einen Bestand von ungefähr 500 Einheiten in den vergangenen Jahren verzehnfacht hat. Die Zuverlässigkeit der verfügbaren Verfahren schwankt je nach Hersteller jedoch weiterhin.

Die Richtlinie VDI 3461 beschreibt den Stand der Technik der Holzvergasung und legt Umweltstandards, Qualitätskriterien und Mindestanforderungen fest. Sie soll insbesondere Betreibern, zuständigen Behörden und potentiellen Investoren als belastbare Grundlage für Planungs- und Investitionsentscheidungen bzw. bei Genehmigungsfragen zur Verfügung stehen. Der Richtlinienentwurf adressiert denselben Personenkreis mit der Gelegenheit, fachliche Einwände zur Verbesserung der Richtlinie vor deren Fertigstellung einzubringen und somit zu deren Qualität beizutragen.

Wie Holzvergasung eine ganze Region in der Schweiz mit Energie versorgt, das zeigt unsere neue Ingenieurgeschichte. Ob Holzvergasung ein Energiemodell für die Zukunft ist, haben wir hier beschrieben. Aber auch Wind kann ganze Regionen mit Energie versorgen. In einer anderen Ingenieuregeschichte zeigen wir im Video, wie ein junger Ingenieur die Windenergie digitalisiert. Ihr könnt mit dem Thema Ingenieurgeschichten nicht so recht etwas anfangen? Kein Problem, wir klären auf: „Was sind eigentlich die VDI Ingenieurgeschichten?“

Dr Christoph SagerDas Interview führte: Dr. Christoph Sager. Er hat Verfahrenstechnik und Umweltwissenschaften studiert und ist seit 2008 beim VDI. Als wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN betreut er Richtlinienprojekte zu den Themenschwerpunkten Abgasreinigung und Emissionsminderung.

Kommentare & Pingbacks

Ein Gedanke zu “So wird aus Altholz Strom und Wärme

  1. Da ich durch einige Holzarbeiten an unserem Blockhaus nun einiges an Altholz über habe, bin ich sehr interessiert an möglichen Verwertungsmöglichkeiten. Gut, dass ich auf Ihren Artikel gestoßen bin, da ich keine Ahnung hatte, dass Holzvergasung möglich wäre. Genau wie Sie auch schreiben, hatte ich das als veraltete Technologie abgestempelt, werde es mir aber nun genauer ansehen.

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