Dortmund, im Herzen des Reviers. Wo früher die Schlote der Zechen und Kokereien qualmten, wird heute Öko-Strom aus Holz erzeugt. Der thermische Prozess dahinter ist seit 200 Jahren bekannt. Was bisher fehlte, war die notwenige Technik, um Holz energetisch sinnvoll und betriebswirtschaftlich rentabel im großen Stile neben der Wärme- auch zur Stromerzeugung zu nutzen. Die Biomass Energiesysteme GmbH & Co. KG hat diese Lücke jetzt geschlossen. Der Dortmunder Anlagenbauer konstruiert innovative Holzgaserzeugungsanlagen und setzt dabei GEA-Küba-Wärmetauscher zur Holztrocknung und Prozess-Rückkühlung ein.
Die neue, umweltschonende Vergasertechnik produziert aus Frischholz ein brennbares Gasgemisch. Das geschieht durch thermische Umwandlung in einem Gleichstrom-Festbettvergaser. Das CO2-neutrale Gas befeuert ein Blockheizkraftwerk, das in Kraft-Wärme-Kopplung Strom und Wärme erzeugt.
Nachdem die Dortmunder Anlagenbauer bereits 2006 im westfälischen Arnsberg die bundesweit erste Pilotanlage in Betrieb genommen haben, folgte 2007 in Schmallenberg Holzgasanlage Nr. 2. Im Juni 2008 wurden in Dortmund der dritte und vierte Holzvergaser angefahren. Realisiert in Kooperative mit der DEW 21, die Dortmunder Energie- und Wasserversorger. Die Besonderheit hier: In Dortmund wurde erstmals eine Anlage mit zwei parallel produzierenden Linien gebaut und damit die herkömmliche energetische Leistung der Vergaseranlagen quasi verdoppelt.
Gemeinsam hat man gut 3,3 Mio. Euro in die energetische Zukunft investiert und auf einer Fläche von 4000 qm2 eine Holzgaserzeugungsanlage gebaut, die annähernd 1000 Haushalte mit Strom versorgen kann. Die Anlage ist auf eine elektrische Leistung von 540 Kilowatt (kW) sowie eine Wärmeleistung von gut 800 kW ausgelegt.
Vergast wird ausschließlich frisches Restholz minderer Qualität, das Sägewerke ablehnen. Anders als beim konventionellen Verbrennen von Holz, ist die Holzart egal. Der jährliche Bedarf an Holz liegt bei 5000 Tonnen. Das entspricht einem Pro-Haushalts-Verbrauch von ca. 5 Raummetern im Jahr. Befüllt wird die Anlage mit Holzschnitzeln. Das Holz wird nach Anlieferung vom Betreiber gehäckselt.
Die Dortmunder Pilotanlage speist den erzeugten Strom nach dem EEG (erneuerbare Energien-Gesetz) ins Netz ein und versorgt das DEW-21-Betriebsgelände „Zinkhütte“ mit Wärme. Die übrige Wärme, die bei der Stromerzeugung anfällt, wird zur Trocknung von Holzschnitzeln genutzt. Der Trocknungsprozess dauert im Mittel 24 Stunden. Dabei durchströmt pro Prozesslinie 90°C heißes Wasser einen GEA-Küba-Lufterhitzer. Die Lamellen geben die Wärme an die Trocknungsluft ab und heizen diese auf 70°C auf. Leistungsstarke Ventilatoren sorgen für die nötige Luftzirkulation. Die Heißluft entzieht dem Holz die Kernfeuchte und ersetzt den Ablagerungsprozess. Denn nur trockenes Holz kann verwertet werden.
„Die Gas-Flüssigkeitswärmetauscher von GEA-Küba gewährleisten wegen ihrer großen Oberfläche und ihrer Lamellenstruktur den bestmöglichen Wärmeübertrag und sind damit ideal für den Trocknungsprozess geeignet“, sagt Dr. Thomas Wienands, Geschäftsführer der Biomass Energiesysteme GmbH. Das Unternehmen wurde 2006 mit Sitz in Dortmund gegründet.
Die Biomass Engineering Ltd., deren Eigentümer auch Gesellschafter bei Biomass Energiesysteme ist, forscht seit 1995 an der Optimierung der Vergasungstechnik und führte das Verfahren 1997 zur Serienreife. Die innovative Technik wurde in England ursprünglich von der Biomass Engineering Ltd. entwickelt, um Abfälle der britischen Lederindustrie umweltschonend zu entsorgen.
Inzwischen sind in England und Irland zahlreiche Anlagen seit Jahren im Betrieb und helfen so, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren und beschleunigen zeitgleich die ökologische Trendwende bei der Energieerzeugung.
Herzstück der Anlage ist der Gaserzeuger, in dem die Holzhackschnitzel thermisch zersetzt werden. Dabei entsteht Holzgas. In dem nachgeschalteten Keramikfilter wird das Holzgas bei ca. 500 °C Grad gereinigt und von Teerbildern sowie weiteren Kohlenwasserstoffverbindungen befreit. Die innovative Filtertechnik macht die Nutzung des Gases erst möglich. Denn beim Vergasen von ligninhaltiger Biomasse entsteht automatisch eine Teersubstanz, die beim Verbrennen jeder Verbrennungsmaschine den Garaus machen würde. Der Teergehalt im Gas wird auf die analytische Nachweisgrenze von 20 Milligramm je Kubikmeter reduziert.
Der energetische Wirkungsgrad des Gases ist bei einer Temperatur von 30 °C ideal. Das ankommende, 400 °C heiße Gas wird in einem Rohrbündelwärmetauscher heruntergekühlt und entfeuchtet. Die Rückkühlung des Kühlwassers erfolgt mit Umluft über einen GEA-Küba-Glycol-Rückkühler vom Typ GAV S09-2x4 B. Die Luft wird von außen angesaugt und schwankt je nach Außentemperatur zwischen 20 und 30 °C . Der Zweikreiskühler ist im Außenbereich aufgestellt und kühlt das Kühlwasser beider Linien verlässlich.
Da die Anlage nahe einem Bürogebäude platziert ist, entschloss man sich bewusst, hier langsam laufende Ventilatoren einzusetzen. Dadurch konnte der Schalldruckpegel merklich gesenkt werden. „Wir haben hier keine Standardanwendung.“, sagt Dr. Wienands.
Seit Juni 2008 wird der erzeugte Strom in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Dank der Rückvergütung von 20 Cent pro Kilowattstunde, die über das erneuerbare Energie-Gesetz (EEG) geregelt ist, ist die Refinanzierung der Anlage gewährleistet. Die produzierte Wärme, die hier zur Beheizung des Betriebsgeändes der DEW 21 genutzt wird, könnte künftig auch Schwimmbäder, öffentliche Einrichtungen oder angeschlossene Neubausiedlungen verlässlich beheizen.