Holzenergie besser nutzen

Während der Lagerung von Holzhackgut zur energetischen Nutzung kommt es zum biologischen Abbau der Biomasse durch Bakterien und holzzerstörende Pilze. Im Forschungsprojekt BioAdd gehen das ACR-Institut GET, die Fernwärme Güssing und die BOKU der Frage nach, wie die Zersetzung gestoppt und immer wieder vorkommende Selbstentzündungen verhindert werden können.

In Abhängigkeit der Hackgutqualität und äußeren Witterungsbedingungen werden durch die Zersetzung durch Mikroorganismen pro Jahr 10-40 % der Trockenmasse abgebaut, was zu erheblichen wirtschaftlichen Einbußen für Heiz(kraft)werkbetreiber führt. Neben dem Abbau der Biomasse kommt es auch immer wieder zur Selbstentzündung von Lagerstätten, welche ebenfalls auf mikrobielle Aktivität zurückzuführen ist. Dabei produzieren anfängliche metabolische Aktivitäten Wärme, wodurch bis zu 80 °C im Haufwerksinneren erreicht werden können. Es folgen weitere exotherme physikalische und chemische Reaktionen, die die Temperatur weiter ansteigen lassen und zur thermischen Zersetzung des Materials führen. Unter bisher ungeklärten Umständen kommt es in manchen Fällen zur Selbstentzündung des Haufwerks. Nach derzeitigem Stand der Technik gilt die Trocknung der Biomasse als einzige Abhilfe. Allerdings ist in vielen Fällen die Trocknung, entweder aus wirtschaftlicher oder kesseltechnischer Sicht, nicht immer sinnvoll oder erwünscht. Eine optimierte Lagerlogistik kann zur Verbesserung der Lagerung beitragen, die hier aufgezeigten Probleme jedoch nicht gänzlich beheben.

Im Zuge des Forschungsprojekts sollen Gegenmaßnahmen untersucht werden, die dem Substanzverlust und der Selbstentzündung während der Hackgutlagerung entgegenwirken. Dabei sollen Zusatzstoffe zum Einsatz kommen, die vor allem eine Veränderung des pH- Wertes bewirken und die mikrobielle Aktivität einschränken. Diese Maßnahme bringt mehrere Vorteile mit sich: zum einen gewährleistet die Zugabe von günstigen Additivstoffen eine Reduktion und Minimierung des Substanzverlustes, zum anderen wird die pyrolytische Zersetzung des Brennstoffes verhindert und in der Folge das Risiko einer Selbstentzündung entkräftet. Des Weiteren unterstützt der Einsatz von Calcium- und Magnesium-basierter Additive die verbrennungstechnischen Eigenschaften des Brennstoffes nachweislich. Im Konkreten wird der Ascheschmelzpunkt erhöht wodurch einer Verschlackung der Asche im Biomassekessel entgegengewirkt wird.

Im Zuge diverser labortechnischer Untersuchungen und Feldexperimente soll aufgeklärt werden, in welchem Ausmaß der Substanzverlust durch Additivstoffe reduziert wird und, in welchem Konzentrationsbereich signifikante Effekte nachgewiesen werden können. Zudem wird der Frage nach der Langzeitstabilität auf den Grund gegangen. Über Verbrennungs- und Vergasungsversuche wird der Effekt eingesetzter Additive genau beschrieben. Neben diesen Maßnahmen wird die wirtschaftliche und technische Machbarkeit validiert und ein erstes Konzept zur Brennstoffadditivierung während der Lagerung ausgearbeitet werden.

Projektbeteiligung von FWG und GET
In der Fernwärme Güssing werden die Lager- und Verbrennungsversuche im realen Maßstab durchgeführt. Dazu wurden in der Woche vom 9. bis 13. April 2018 drei Hackguthaufen mit unterschiedlichen Additivkonzentationen und ein Referenz-Hackguthaufen aufgebaut. Alle vier Haufwerke sind mit Messinstrumenten wie Temperaturdataloggern, Schläuchen für die Messung der Gaszusammensetzung und Referenzbeutel ausgerüstet. Die Referenzbeutel befinden sich in 4 Säulen, die in den Haufwerken eingearbeitet wurden. Diese Säulen werden in regelmäßigen Zeitabständen mittels Kran aus den Haufwerken gezogen und das Hackgut in den Referenzbeuteln untersucht.

Das Forschungsprojekt wird 2020 abgeschlossen mit dem Ziel, die Energiegewinnung aus Holz effizienter zu machen als sie heute ist.

www.get.ac.at

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