Seit März dieses Jahres heizen rund hundert Haushalte im südbayerischen Grassau mit einem ungewöhnlichen Brennstoff: Holzgas. Dazu verschwelt der kommunale Biomassehof Achental etwa 3000 t Holz pro Jahr in einem Vergasungsreaktor. Die Biomasse wird dabei unter geringer Luftzufuhr auf 900 °C erhitzt, so dass sie ein brennbares Gemisch aus Methan, Wasserstoff und Kohlenmonoxid abgibt.
Nach einer Reinigung wird das Holzgas in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) mit einer elektrischen Leistung von 400 kW und einer thermischen Leistung von 700 kW verfeuert. „Zwar gibt es hier und da noch etwas zu justieren, aber im Großen und Ganzen sind unsere Erfahrungen mit der Vergasung bislang sehr positiv“, sagt Geschäftsführer Wolfgang Wimmer.
Holzvergasung ist derzeit noch eine Exotentechnologie
Die Holzvergasung gilt bislang als Exotentechnologie. Zwar gehen in Deutschland jährlich bis zu 40 Anlagen dieser Art in Betrieb, schätzt Dieter Bräkow, Koordinator der Arbeitsgemeinschaft Vergasung von Biomasse in der Fördergesellschaft Erneuerbare Energien . Mit einer Leistung von nur wenigen Dutzend Kilowatt sind sie aber meist sehr klein.
Ein Großprojekt der Stadtwerke Ulm/Neu-Ulm bringt dem Verfahren jetzt jedoch viel Aufmerksamkeit: Im Juni will der Versorger ein Holzgaskraftwerk mit einer Leistungen von 4,9 MW (elektrisch) und 6,4 MW (thermisch) in den Regelbetrieb bringen – das erste in Deutschland in dieser Größenordnung. Das Interesse aus der Branche an der Technologie ist so hoch, dass die Schwaben eigens einen Infopavillon neben dem Kraftwerk eingerichtet haben.
Die Ulmer Anlage arbeitet mit einer Wirbelschicht. Dabei werden Holzhackschnitzel zusammen mit einem in der Brennkammer erhitzten Bettmaterial, meist Sand, durch einströmenden Wasserdampf in die Schwebe gebracht. Die Strömung sorgt für einen guten Wärmeaustausch, so dass die Temperatur innerhalb der Wirbelschicht homogen ist – das sorgt für bessere Wirkungsgrade.
Der Heatpipe-Reformer ist ein Fortschritt in der Holzvergasungs-Technologie
Eine Weiterentwicklung dieser Technologie ist der Heatpipe-Reformer, der in Grassau eingesetzt wird. Hier wird die Wärme mithilfe geschlossener Rohre, die mit einem Trägermedium (Kalium, Natrium) gefüllt sind, aus einer externen Quelle in den Vergaser übertragen. Der Wärmeeintrag in die Vergasungszone ist besonders groß, was sich positiv auf die Effizienz der Anlage auswirkt.
Kleine Anlagen bis 1 MW arbeiten in der Regel mit dem Festbettverfahren. Dabei liegt das Holz wie in einem normalen Feuerofen auf einem Gitterrost. Pyrolyse, Reduktion und Oxidation des Brennstoffs finden in verschiedenen Schichten dieses Bettes statt.
Die Teerbildung war lange Zeit eines der größten Hemmnisse für die Verbreitung der Technologie. „Sie gehört zur Holzvergasung wie das Amen in der Kirche. Aber mit dem aktuellen Stand der Technik nimmt die Zahl der Anbieter und Betreiber zu, die den Umgang mit Teer beherrschen“, meint Bräkow.
Durch Gaswäschen mit wässrigen oder organischen Waschmitteln oder durch Elektrofilter lassen sich die Verunreinigungen des Rohgases heute weitestgehend entfernen.
Der größte Vorteil der Holzgas-Heizkraftwerke gegenüber den klassischen Feuerungsanlagen liegt im größeren Stromertrag. Allerdings erhalten die Betreiber von neuer Anlagen seit Jahresbeginn dafür weniger Geld.
Grund ist die geänderte Zuordnung der Brennstoffe zu den Rohstoffklassen im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG): Die Anlagen benötigen meist hochwertige Holzhackschnitzel, die zur schlechter vergüteten Rohstoffklasse I zählen. Zudem fällt der Technologiebonus weg, von dem das Verfahren bisher profitierte. „Dies erschwert die Situation für Holzvergasungs-BHKW“, glaubt Bräkow.
Rentabel ist die Holzvergasung nur, wenn sie auch als Wärmeanwendung verwendet wird
Entscheidend für die Rentabilität einer Anlage ist die Vergütung des Stroms nicht. Viel wichtiger sind die Erlöse, die mit der Heizenergie erzielt werden. „Ohne Wärmeverkauf sind die Anlagen in Deutschland nicht wirtschaftlich“, erklärt Tim Schulzke vom Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik in Oberhausen, das seit vielen Jahren zu diesem Thema forscht. Das sieht auch Bräkow so: „Wer die Holzvergasung nicht als Wärmeanwendung versteht, die nebenbei noch Strom erzeugt, macht einen Fehler.“
Ein wichtiger Faktor für die Wirtschaftlichkeit ist die Brennstoffbeschaffung. „Wenn Sie sich ein Windrad oder eine Solaranlage hinstellen, haben Sie zwar Kapital-, aber kaum Betriebskosten. Da können Sie relativ sicher kalkulieren. Bei Biomasseanlagen geht das nicht. Das Einzige, was Sie sicher wissen, ist, dass die Brennstoffpreise steigen“, meint Fraunhofer-Experte Schulzke. Betreiber mit Zugriff auf eigene Holzvorräte – Kommunen etwa – sind da im Vorteil.
Die könnten die Biomasse aber auch in einer herkömmlichen Anlage verfeuern. Denn die konventionellen Biomassekraftwerke sind in Bau und Betrieb günstiger. So lange dies so bleibt, wird es die Holzvergasung schwer haben, sich gegen sie zu behaupten.
Daher hat der Staat den Bau der Anlagen in Ulm und Grassau stark subventioniert – in Grassau hat der Bund ein Drittel der Baukosten von 2,5 Mio. € übernommen. Wäre die Anlage auch ohne Fördermittel gebaut worden? Geschäftsführer Wimmer antwortet ohne Zögern: „Nein, auf keinen Fall, das hätten wir nie gemacht.“
