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Analyse und Bewertung der Nutzungsmöglichkeiten von Biomasse ENDBERICHT

4 Eine neue Option - Erzeugung von Methan aus
Biomassevergasung

Bisher wurde ausschließlich die Erzeugung von Biogas, also Methan aus fermentativen
Prozessen untersucht. Eine andere Option zur Methanproduktion ist die Vergasung fester
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Biomasse zu Synthesegas . Durch einen nachgeschalteten Methanisierungsprozess wird die
Ausbeute an Methan (CH 4) soweit gesteigert, dass ein dem Erdgas ähnliches Synthesegas
auf der Basis von Holz vorliegt. Das "Bio-Erdgaspotenzial" wird somit durch den zusätzlich
zur Verfügung stehenden Rohstoff Holz deutlich erweitert.
Bei der Vergasung handelt es sich um eine thermo-chemische Stoffumwandlung der festen
Biomasse bei Temperaturen zwischen 600 und 900 °C mit einem zumeist sauerstoff-
und/oder dampfhaltigen Vergasungsmittel. Dabei treten im Wesentlichen die folgenden
Prozessschritte auf, die je nach Verfahrensprinzip teilweise simultan ablaufen:

 Bei der Trocknung und anschließenden Thermolyse der Brennstoffpartikel werden die
flüchtigen Bestandteile als CO, CO 2, H 2O, H 2 und Kohlenwasserstoffe freigesetzt.
 Die gebildeten gas- bzw. dampfförmigen Stoffe reagieren in homogenen
Gasphasenreaktionen weiter.
 Der bei der Thermolyse gebildete Koks (Kohlenstoff) reagiert in heterogenen Gas-
Feststoff-Reaktionen mit den gasförmigen Komponenten wie O 2, CO, H 2O etc.
Zu den derzeit entwickelten Vergasungsverfahren gehören Wirbelschichtvergaser,
Festbettvergaser und Flugstromvergaser. Die Auswahl des Verfahrens muss sicherstellen,
dass eine möglichst hohe Gasqualität erreicht wird, möglichst große Anlagen realisiert
werden können und das Verfahren heute schon eine gewisse Entwicklungsreife
(Einsatzfähigkeit) aufweist.

Festbettvergaser sind im Rahmen dieser Studie auszuklammern, da sie die beiden ersten
Kriterien nicht, und das dritte Kriterium nur in wenigen Ausnahmefällen erfüllen können. Die
Verfahren mit Flugstromvergasung sind zwar für großtechnische Gaserzeugung und für
große Leistungen prinzipiell geeignet und deshalb künftig viel versprechend, doch fehlen
bislang belastbare Daten von ausgeführten Dauerbetriebsanlagen. Eine aussagekräftige
Bewertung kann daher im Rahmen dieser Studie nicht erfolgen.
Für den reinen Vergasungsschritt von Biomasse ist derzeit das Wirbelschichtprinzip Stand
der Technik. Derartige Verfahren werden als die aussichtsreichsten für die Gaserzeugung
angesehen und bieten gegenwärtig die beste Datengrundlage. Herauszuhebende und
belastbare Praxisbeispiele sind die Demonstrationsanlagen in Värnamo/Schweden und in
Güssing/Österreich.
Für diese Studie wurde das im Demonstrationsmaßstab realisierte Güssing-Verfahren
gewählt, das als Dampfvergasung konzipiert ist und beste Voraussetzungen in Hinblick auf
die notwendige Gasaufbereitung bietet. In der Anlage mit rund 8 MW
Feuerungswärmeleistung (FWL) werden aus stündlich 1.760 kg Holz(-schnitzel) 2 MW Strom
und 4,5 MW Fernwärme erzeugt. Das in der Demonstrationsanlage Güssing realisierte
allotherme Wirbelschichtverfahren Güssing-Verfahren wird auch als FICFBG-Verfahren (fast
internal circulating fluidized bed gasification) bezeichnet (Abbildung 4-1).

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Die Vergasung und Einspeisung von Synthesegas wird in Band 3 „Biomassevergasung, Technologien und Kosten der
Gasaufbereitung und Potenziale der Biogaseinspeisung in Deutschland“ des Fraunhofer Institut UMSICHT behandelt.

Wuppertal Institut  IE Leipzig  FHG-Umsicht  GWI 19