Thema

Das Vorhaben beschäftigt sich mit der Eignung torrefizierter Brennstoffe für den Einsatz in Bioenergiekleinanlagen. Dies beinhaltet konkret die Energiebereitstellung durch Kleinvergasungs- und Kleinfeuerungsanlagen. Hintergrund ist es, die äußerst vielversprechend erscheinende Technologie der Torrefizierung auch für dezentrale Kleinanwender nutzbar zu machen.

Ziele

Ziel ist die Identifizierung der Eignung torrefizierter Biomassepellets für die Bioenergiebereitstellung in Kleinvergasungs- und Kleinfeuerungsanlagen. So werden mögliche Auswirkungen auf die Erhöhung des Beitrages und die Flexibilität von Bioenergiekleinanlagen zur bedarfsgerechten dezentralen Strom- und/oder Wärmebereitstellung untersucht sowie das ökologische und ökonomische Potenzial dieser Konversionspfade ermittelt. Die Erschließung des Marktpotenzials fließt abschließend in die Erstellung eines Road-Map-Reports ein.

Maßnahmen

DBFZ

Das DBFZ ist für die Brennstoffbeschaffung und -charakterisierung verantwortlich. Eingesetzt werden Holzpellets in ENplus-Qualität sowie torrefizierte Brennstoffe in drei unterschiedlichen Torrefizierungsgraden.

Verbrennungsversuche werden in einer Kesselanlage (< 100 kW) unter Volllast sowie in zwei Kesselanlagen (< 100 kW) bei unterschiedlichen Lastzuständen durchgeführt. Laboranalysen dienen dem Erkenntnisgewinn bezüglich des thermochemischen Verhaltens torrefizierter Brennstoffe in Verbrennungsanlagen in Abhängigkeit von den veränderten Eigenschaften.

Das Verhalten des innovativen Brennstoffs wird im Vergleich zu Holzpellets als Referenzbrennstoff in der thermochemischen Vergasung untersucht. Die Analyseergebnisse von den Versuchsdurchführungen mittels eines Laborvergasers mit Festbettprinzip lassen sich auf die Praxis übertragen. Somit sind Aussagen zu Anlagen im dezentralen Bereich bis ca. 250 kWel möglich.

Neben einer technischen, ökologischen und ökonomischen Analyse ausgewählter Biomassebereitstellungsketten auf Basis torrefizierter und nicht-torrefizierter Biomasse gegenüber Referenzsystemen, findet eine Evaluierung der Ergebnisse in folgender Weise statt:

• Einordnung der Machbarkeit/Umsetzungsfähigkeit der verschiedenen thermochemischen Konversionspfade 
• Ermittlung der aussichtsreichsten Vergaser-/Verbrennungsanlagen 
• Darstellung des Marktpotenzials für den Brennstoff „Torrefizierte Pellets“ in Bestands- und Neuanlagen im Kleinanlagenbereich in Deutschland mit Einbeziehung der bereits vorhandenen Anlagentechnik 
• Erstellung eines Road-Map-Reports

Burkhardt GmbH

Es werden Versuche mit dem Einsatz torrefizierter Biomasse in einer 90kWth-Burkhardt-Pilotanlage durchgeführt. Bei den Prozessparametern werden vorrangig die Vergasungstemperatur und die Zusammensetzung des generierten Brenngases sowie die Mengen an zugeführter torrefizierter Biomasse, an Reststoffen und an Brenngas bestimmt. Weiterhin werden Analysen zur Zusammensetzung der Vergasungsreststoffe betrachtet, um eine Energie- und Stoffbilanzierung durchführen zu können. Zur Bestimmung der bilanzrelevanten Kenngrößen unterstützt uns das DBFZ z.B. bei der Bestimmung von Kohlenwasserstoffen oder der Durchführung von Ascheanalysen. Mit Hilfe dieser Daten und der Ergebnisse aus AP4 können grundlegende Vergasungseigenschaften validiert und die Übertragbarkeit der Ergebnisse zwischen den angewendeten Vergasungstechnologien Festbett (Laborvergaser) und Schwebebett (Burkhardt-Pilotanlage) geprüft werden. Aus den gewonnenen Ergebnissen lassen sich auch erste Informationen hinsichtlich der Dauerbetriebsfähigkeit der Pilot- und der kommerziellen Vergasungsanlage ableiten.

Aufbauend auf den Versuchen mit dem Laborvergaser und der Pilotanlage werden weitere Versuche in einer kommerziellen Biomassevergasungsanlage (180kWel) mit ausgewählten torrefizierten Biomassen durchgeführt. Dabei steht die Untersuchung des Verhaltens der Anlage im Dauerbetrieb im Vordergrund. Um einen Vergleich zu den Untersuchungen in der Pilotanlage und dem Laborvergaser aufstellen zu können, werden auch während des Dauerbetriebs die prozessrelevanten Anlagenkenngrößen mit Unterstützung des DBFZ aufgezeichnet und ausgewertet. Dadurch können der Einfluss der verschiedenen Anlagengrößen und der Vergasungstechnologie auf die Übertragbarkeit untereinander geprüft und Handlungsempfehlungen für die Übertragung der gewonnenen Ergebnisse auf andere derzeit betriebene kleintechnische Biomassevergasungsanlagen entwickelt werden. Weiterhin werden bei den Dauerversuchen die Auswirkungen der torrefizierten Biomasse im Vergleich zu den standardmäßig verwendeten Holzpellets auf die Gasreinigung (insbesondere teerartige Verbindungen) des erzeugten Brenngases untersucht. Im Vordergrund stehen dabei die Menge und die Art der anfallenden Reststoffe in Form von Asche und Kondensat.

Schwerpunkt

DBFZ

• Projektmanagement
• Brennstoffbeschaffung und -charakterisierung
• Laborversuche in Kleinvergasungs- und Kleinfeuerungsanlagen
• Technische, ökologische und ökonomische Analyse
• Evaluierung der Ergebnisse, Ergebnispräsentation, Potenzialabschätzung

Burkhardt GmbH

• Vergasungstemperaturen
• Schlackebildung
• Verluste durch Brennstoffzuführung (führt zu erhöhten Feinanteil)
• Gasleistung