Technische Universität Wien
> Zum Inhalt
2002-07-29 [

Werner Sommer

]

Biomasse-Kraftwerk in Güssing

Gemeinhin wird WissenschafterInnen nachgesagt, sie würden im Elfenbeinturm praxisfernen Dingen nachgehen. Die Verfahrenstechniker an der TU Wien haben durch ein 8 Megawatt-Biomasse-Kraftwerk in Güssing eindrucksvoll und erfolgreich das Gegenteil bewiesen.

Vergasereinheit inklusive Gasreinigung

Verfahrensschema der Biomasse KWK-Anlage in Güssing

Die Anlage mit der Burg Güssing im Hintergrund

Wie alles begann

Die Stadt Güssing erstellte 1990 ein neues Energiekonzept. Schwerpunkt war das Ersetzen von fossilen durch erneuerbare heimische Brennstoffe. Der bestehenden Energieverbrauch wurde evaluiert und anschließend das Einsparungspotenzial genutzt (verbesserte Wärmedämmung, effizientere Straßenbeleuchtung etc.). Dann wurden ein Fernwärmenetz - basierend auf der Nutzung von Biomasse - und einer RME-Anlage zur Treibstofferzeugung errichtet [ 01 ]. Somit versorgt sich die Güssing mit Wärme und Treibstoffen vollständig aus regionalen Energieträgern. Die noch fehlende Energieform war Elektrizität. Daher beschloss man, ein Biomassekraftwerk zu errichten.

Um die Stromerzeugung aus Biomasse auch in kleinen, dezentralen Kraftwerken zu ermöglichen, wurde ein neuer Kraftwerkstyp realisiert. Als zentraler Schritt wird ein Vergasungsverfahren angewandt, das besonders beim Einsatz als Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) Vorteile gegenüber Verbrennungsverfahren bietet. Dieser neue Kraftwerkstyp wurde erstmalig in Güssing gebaut.

Projektumfeld

Um dieses ehrgeizige Projekt von der Idee bis zum fertigen Produkt zu realisieren, schloss sich die AE Energietechnik als Anlagenbauer mit Wissenschaftlern der TU Wien und den Betreibern EVN und Güssinger Fernwärme zum Kompetenznetzwerk RENET-Austria zusammen. Grundstein dieser Kooperation war die im April 1999 gegründete ARGE "Kompetenznetzwerk Energie aus Biomasse". Die ARGE hat ihr Forschungsprogramm im Rahmen der Förderrichtlinien von Industriellen Kompetenzzentren und Kompetenznetzwerken "KIND/KNET" beim Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit (BMwA) eingereicht. Am 06.12.1999 wurden die Verträge der ARGE mit dem BMwA, dem Land Burgenland und dem Land Niederösterreich unterzeichnet und so der Start für das 1. Industrielle Kompetenznetzwerk Österreichs gelegt.

Ziel von RENET-Austria war und ist es, neue, wirtschaftlich und technisch ausgereifte Systeme der Kraft-Wärme-Kopplung auf Basis der Biomassevergasung zu entwickeln. Das Kompetenznetzwerk ist ein offenes Netzwerk. Dies bedeutet, dass sowohl in den beiden Kompetenzknoten Güssing und Wr.Neustadt als auch an anderen Biomasseanlagen (z.B. Biogasanlage, RME-Anlage) Forschung und Entwicklung durchgeführt werden kann. Ebenso besteht die Möglichkeit zur Errichtung weiterer Kompetenzknoten.

Neuer Kraftwerkstyp

Güssing entschloss sich aus mehreren Gründen für die Stromerzeugung aus Biomasse über den Verfahrensschritt der Vergasung. Die Vergasung von Biomasse hat gegenüber der Verbrennung nicht nur den Vorteil des hohen elektrischen Wirkungsgrades, sondern auch dass Strom und Wärme gleichzeitig erzeugt werden. Als Vergasungssystem wurde die allotherme Dampfvergasung [ 02 ] gewählt, welche in Österreich vom Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften der TU Wien gemeinsam mit der AE Energietechnik entwickelt wurde. Das Herzstück der Anlage, der Wirbelschicht-Dampf-Vergaser besteht aus zwei miteinander verbundenen Wirbelschichtsystemen. Im Vergasungsteil wird die Biomasse bei ca. 850°C unter Zufuhr von Dampf vergast. Durch die Verwendung von Wasserdampf an Stelle von Luft als Vergasungsmedium entsteht ein stickstofffreies, teerarmes Produktgas mit hohem Heizwert. Ein Teil des verbleibenden Kokses wird über das umlaufende Bettmaterial (Sand), das als Wärmeträger agiert, in den Verbrennungsteil transportiert und verbrennt dort. Die dabei an das Bettmaterial abgeführte Wärme wird zur Aufrechterhaltung der Vergasungsreaktionen benötigt. Das Rauchgas wird getrennt abgeleitet, wobei die enthaltene Wärme zur Auskopplung von Fernwärme genutzt wird.

Für die Funktion des nachgeschalteten Gasmotors ist es notwendig, das Produktgas zu kühlen und zu reinigen. Natürlich wird die bei der Kühlung anfallende Wärme wiederum zur Fernwärme-Erzeugung genutzt. Danach wird das Gas zunächst in einem Gewebefilter entstaubt. Der anschließend installierte Wäscher reduziert die Konzentrationen an Teer, Ammoniak und sauren Gasbestandteilen. Durch das spezielle Verfahren ist es möglich, alle Reststoffe in den Prozess zurückzuführen, wodurch bei der Gasreinigung weder Abfälle noch Abwässer anfallen.

Der Gasmotor wandelt die chemische Energie des Produktgases in elektrische um. Darüber hinaus wird die Abwärme des Motors ebenfalls zur Erzeugung von Fernwärme herangezogen.

So lassen sich Wirkungsgrade erzielen, die bisher bei der Biomassenutzung unerreichbar waren. Der elektrische Wirkungsgrad liegt bei 25 - 28%, der Gesamtwirkungsgrad (Strom und Wärme) sogar bei über 80%. Weiters wird wissenschaftlich untersucht inwieweit das entstehende Gas als Synthesegas verwendet werden kann. Ziel dieser Arbeit ist es aus Biomasse synthetisches Erdgas, Methanol oder Treibstoffe herzustellen. Damit wäre auch eine Umsetzung der Biomasse zu anderen Energieträgern bzw. Chemikalien möglich, wodurch die Wirtschaftlichkeit zukünftiger Anlagen erhöht würde.

Technische Daten

Holzeinsatz 1760 kg/h
Elektrische Leistung 2 MW
Brennstoffwärmeleistung 8 MW
Fernwärmeleistung 4.5 MW

Die Investitionskosten des Kraftwerkes betrugen ca. 147 Mio. ATS (10.7 Mio EUR). Davon wurden knapp 60% gefördert. Die Investitionskosten waren für diese Demonstrationsanlage relativ hoch und würden sich bei einem Neubau auf ca. 8 Mio. EUR belaufen.

Projektstatus

Der Baubeginn für die Demonstrationsanlage war am 04.09.2000. Die Eröffnung fand im Rahmen des österreichischen Biomassetages am 20.09.2001 statt. Bereits eine Woche später erfolgte der erste erfolgreiche Demonstrationsversuch mit der Produktion von Holzgas!

Ende April 2002 wurden bereits 1300 Betriebstunden des Vergasers gezählt. Bis dato traten keine nennenswerten Probleme auf. Der Vergaser inkl. Biomasseförderung und Gasreinigung arbeitete von Beginn an wie geplant. Nach umfangreichen Messungen der Gasqualität wurde der Gasmotor im April 2002 in Betrieb genommen.

Mit Hilfe dieser Anlage wurde der notwendige Scale-up Schritt von der Technikumsanlage an der TU Wien zu einer kommerziellen Anlage erreicht. Zugleich wird die Forschung und Entwicklung von RENET Austria so weit fortgeführt, dass der Anlagenbauer (AE Energietechnik) ein wirtschaftliches Biomassekraftwerk auf den Markt bringen kann. Das Ziel dieser Entwicklung ist ein stromgeführtes Biomassekraftwerk mit hohem Wirkungsgrad für Anlagen größerer Leistung.

Fussnoten

  • FN01: Die Biomasse liefert der burgenländischen Waldverband. Derzeit sind zwei

    Biomassekessel mit einer Leistung von 5 MW und 3 MW in Betrieb.


    RME = Rapsmethylesther. Die Anlage dient zur Erzeugung von Biodiesel aus Raps

    und deckt in etwa den Bedarf der Gemeinde an flüssigen Treibstoffen.

    Zurück

  • FN02: Vergasung unter Wärmezufuhr von außerhalb des Reaktors.

    Zurück