Aktuelle Informationen aus der Miscanthus-Forschung von Prof. Dr. Ralf Pude

Energetische Nutzung von Miscanthus (von Dr. W. Oest)

Die energetische Nutzung vom Miscanthus gliedert sich in folgende vier Bereiche:

1. Gebäudeheizung/Niedertemperaturwärmeerzeugung
2. Strom- und Hochtemperaturwärmerzeugung
3. Kraftstofferzeugung
4. Gaserzeugung

Im Folgenden finden Sie zu diesen Themenblöcken Kurzbeschreibungen sowie Links zu Webseiten mit weiterführenden Erläuterungen und Beschreibungen.

1. Gebäudeheizung/Niedertemperaturwärmeerzeugung

Hierunter wird die Erzeugung von Warmwasser bis 100 oC , Warmluft und Strahlungswärme verstanden. Unterschieden wird zwischen
1.1 Miscanthus als Häckselgut und
1.2 Miscanthus in gepresster Form

1.1 Miscanthus als Häckselgut

Es gibt bisher erst wenige Hersteller von Heizkesseln, die geeignet sind, Miscanthushäcksel zu verbrennen, ohne dass Schäden am Kessel entstehen. Problematisch ist der niedrige Schmelzpunkt der Asche und die Gefahr der Korrosion im Kessel sowie von Störungen in der Brennstoffzufuhr.
Firmen, die Heizkessel anbieten

1.2 Miscanthus in gepresster Form

Miscanthushäckselgut läßt sich mit Maschinen zu Briketts und Pellets pressen. Zur Heiztechnik für Miscanthushäcksel siehe www.lfi.at .

1.2.1 Miscanthus- Briketts
Es gibt zur Zeit auf auf dem Markt keine speziellen Brikettpressen für Miscanthus. Infrage kommen Brikettpressen aus der holzverarbeitenden Industrie, sowie Stroh-Brikettpressen. Es liegen zur Zeit keine Erfahrungen vor über den Einsatz dieser Geräte für Miscanthushäcksel. In der Regel sind die Briketts rund mit einem Durchmesser von ca. 8 cm und einer Länge von 1-5 cm. Derartige Pressen gibt es auch für relativ kleine Durchsatz-Mengen, z. B. die Schuco-Presse für 1 t/h bei einem Preis von ca. 20.000 €.

Brikettpressenhersteller:
www.schuko.de
Brikettvertrieb: Unbekannt, erfolgt z. Zt. Nicht

1.2.2 Miscanthus Pellets
Holz-Pellets werden z. Zt. stark empfohlen, wenn Unabhängigkeit von Öl-, Gas- und Stromlieferungen angestrebt wird. Die Zahl der Pelletkessel steigt mit großen Wachstumsraten von Jahr zu Jahr. Österreich hat hier eine Vorreiterfunktion. Holzpellets sind ein Nebenprodukt der holzverarbeitenden Industrie und werden aus Holz- und Hobelspänen bestimmter Güte hergestellt. Das Volumen dieser Quelle ist begrenzt und in Deutschland 2006 zu etwa 50 % ausgeschöpft. Bereits jetzt steigen die Preise von Holzspänen für Pellets beträchtlich. In ca. 2 - 3 Jahren wird das Angebot knapp werden und entsprechend werden die Preise für Pellets steigen.

Miscanthushäcksel könnte einen geeigneten Ersatz darstellen mit nahezu unbegrenztem Mengenvolumen.

Die Firma Hargassner, Österreich, arbeitet an geeigneten Kesseln für Miscanthushäcksel, führt Versuche mit zugehörigen Pelletpressen durch und dürfte auf diesem Sektor die meisten Erfahrungen haben.

2. Stromerzeugung Hochtemperaturwärme und Vergasung

Die Stromerzeugung aus Miscanthus kann vorrangig über die Stufen Hochtemperaturwämeerzeugung, Dampferzeugung, Dampfturbine und Generator erfolgen. Die Hochtemperaturwärme wird durch einen Verbrennungsprozeß möglicherweise auch als Nebenprodukt einer Vergasung erzeugt und kann außer zur Dampferzeugung natürlich auch für andere industrielle Prozesse genutzt werden. Indirekt ist die Stromerzeugung natürlich auch aus Kraftstoffen oder Biogas, welche aus Miscanthushäcksel erzeugt wurden möglich (s.3. und 4.)

Die Stromerzeugung aus Miscanthusstroh wird weltweit bisher noch nicht praktiziert. Innovativ wäre hier der auf Miscanthus abgestimmte Verbrennungs- bzw Vergasungsprozess, der Rest ist Stand der Technik. Als naheliegende verwandte Techniken können Strohfeuerungen( insbesondere Ballenfeuerungen) und Holzfeuerungsanlagen einen Ansatz bieten.
Zu Hackschnitzelfeuerungen:
www.energieberatung.ibs-hlk.de/planhack_feuersys.htm Gute Übersicht
www.carmen-ev.de/dt/energie/bezugsquellen/hack_g1mw.html
www.seeger.ag/projekte_baust.shtml

Insbesondere dürfte aber die Wirbelschichttechnik für die Dampferzeugung aus Miscanthushäcksel Vorteile bringen, weil hier die Kesseltemperaturen niedrig gehalten werden können, so dass es nicht zur Schmelze der Asche mit Anbackungen und Schlackebildung kommt. Auch von der Stückigkeit her passt Miscanthushäcksel eher zur Wirbelschichtfeuerung als zu Rostfeuerungen. Bei letzteren besteht die Gefahr, dass Teile des Brenngutes unverbrannt aus dem Brennbereich ausgeblasen werden oder als Rostdurchfall verloren gehen.
Zur Wirbelschichtfeuerung:
http://de.wikipedia.org/wiki/Wirbelschicht

3. Kraftstofferzeugung aus Miscanthus

Für die Kraftstofferzeugung aus Miscanthushäcksel bietet sich z. Zt. nur der Weg über die Erzeugung von Synthesegas und die anschließende Synthetisierung des Kraftstoffes an. Dieser Weg befindet sich noch in der Entwicklung. Das Potential je ha landwirtschaftlicher Nutzfläche ist hierbei wesentlich größer als bei Rapsöl/Biodiesel- oder Bioethanolerzeugung. An der Verfahrensentwicklung arbeiten viele Institute und Firmen. Am weitesten ist das Konsortium Choren/Shell, das beabsichtigt, ab ca 2010 die ersten Großanlagen mit je 1 Mio. t Biomasseeinsatz und 0,2 Mio. t Kraftstoffausstoß in Lubmin und ggf. Dormagen sowie Uelzen in Betrieb zu nehmen. Auch wenn diese Anlagen zunächst auf Holz als Einsatzstoff ausgerichtet sind, wird schon heute erwartet, dass auch Miscanthushäcksel als Rohstoff geeignet ist.

Ein anderes stärker dezentral ausgerichtetes Verfahren, welches von vornherein auf Stroh als Einsatzstoff ausgerichtet ist, wird am Forschungszentrum Karlsruhe entwickelt. Auch am Cutec-Institut in Clausthal-Zellerfeld wurde bereits in einem Wirbelschicht-Vergaser Getreidestroh erfolgreich in Synthesegas umgewandelt.

Bei den thermochemischen Verfahren ist immer die Zwischenstufe Synthesegas erforderlich. Vom Synthesegas sind verschiedene weitere Produkte herstellbar. Neben der Kraftstoffsynthese nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren, bei der auch mehr oder weniger Wachse anfallen, kann das Gas auch zu Methan oder Methanol synthetisiert werden. Dieser Weg wird an der Bergakademie Freiberg, Sachsen , am Institut für verfolgt.

Weiterhin gibt es Verfahren der katalytischen Niedertemperaturkonvertierung bei der auf einem Temperaturniveau von etwa 300 °C unter Zusatz von Katalysatoren die Biomassemoleküle zerlegt werden.
www.clyviatec.de

Neben den thermochemischen Verfahren wurde von der Firma Iogen in Ottawa, Kanada, ein biochemisches Verfahren zur Herstellung von Ethanol aus Getreidestroh entwickelt, an dem die Firmen Shell und Volkswagen sehr interessiert sind. Bei diesem Verfahren wird die Zellulose enzymatisch aufgeschlossen und dann durch Vergärung Ethanol erzeugt.

www.iogen.ca
http://www.iogen.ca/news_events/iogen_news/2004_05_28.html

http://www.finanznachrichten.de/nachrichten-2006-01/artikel-5825620.asp

4. Biogaserzeugung aus Miscanthus

Über die Nutzung von Miscanthushäcksel zur Biogaserzeugung ist bisher wenig bekannt. Grundsätzlich ist Lignocellulose, aus der Miscanthushäcksel überwiegend besteht, für Vergärungsprozesse weniger geeignet. Es gibt aber Meldungen von einzelnen Betreibern von Biogasanlagen, die eine gute Ausbeute aus Miscanthushäcksel erzielt haben. Wer weiß Näheres?