Seit dem Jahr 2000 werden von BIOS nationale und internationale Planungs- und F&E-Projekte im Bereich verdichteter biogener Brennstoffe (Pellets und Briketts) bearbeitet. Das Tätigkeitsfeld von BIOS in diesem Bereich deckt das gesamte Spektrum der Herstellung und Nutzung von Pellets und torrefizierter Biomasse ab und umfasst die Planung und Optimierung von Pelletsproduktionsanlagen, die Analyse, Charakterisierung und Bewertung von Produktionsrohstoffen und Pellets sowie die CFD-gestützte Entwicklung und Optimierung von Pelletsfeuerungs- und ‑vergasungstechnologien. Die genannten Tätigkeitsfelder finden auch im Bereich torrefizierter Biomasse Anwendung – mit einem speziellen Fokus auf der Entwicklung und Optimierung von Torrefikationsreaktoren und ‑anlagen sowie der Entwicklung von Verbrennungs- und Vergasungstechnologien für torrefizierte Biomasse.

BIOS ist in allen genannten Themen im Bereich der Forschung, Technologieentwicklung sowie der Planung tätig und stellt daher für seine Kunden einen kompetenten und erfahrenen Ansprechpartner dar.

Von BIOS wurden auch zwei Fachbücher zum Themenbereich Pellets veröffentlicht:

„Herstellung und energetische Nutzung von Pellets“

„The Pellet Handbook – The production and thermal utilisation of biomass pellets“

Konventionelle Weichholzpellets

Pellets aus torrefizierter Buche

Branchen

BIOS führt Arbeiten im Bereich Pelletierung und Torrefikation für folgende Auftraggeber / Kunden durch:

• Produzenten von Pellets und torrefizierter Biomasse
• Hersteller von Pelletsfeuerungs- und -vergasungsanlagen
• Hersteller von Torrefikationsreaktoren
• Anlagenbetreiber und Energieversorgungsunternehmen
• Gemeinden, öffentliche Hand
• Forschungseinrichtungen

Arbeitsumfang und Service-Leistungen

Der Umfang und die Leistungen von BIOS decken die Planungs- bzw. F&E-Arbeit selbst sowie administrative und etwaige förderungstechnische Fragen ab.

Planung und Optimierung von Pelletsproduktionsanlagen

• Die Planungstätigkeit von BIOS im Bereich von Pelletsproduktionsanlagen umfasst alle im Zuge einer Projektrealisierung grundsätzlich relevanten Schritte.
• Optimierung der Rohstoffaufbereitung für die nachfolgende Pelletierung
  Dabei geht es insbesondere darum, die Vorbehandlung und notwendige Vorzerkleinerung des Rohmaterials optimal auf dessen Pelletierungseigenschaften abzustimmen (z.B. Mühlenauswahl, Rohstoffmischung).
• Optimierung der Wärmeversorgung für die Rohstofftrocknung
  Da die Trocknung – neben dem Rohstoff – den größten Kostenfaktor in der Pelletsproduktion darstellt, ist dies vor allem bei nassen Rohstoffen von großer Relevanz.
• Erstellung von Energiekonzepten
  Diese zielen auf eine möglichst effiziente Nutzung verfügbarer Wärmequellen inkl. der Wärmerückgewinnung aus dem Produktionsprozess selbst ab. Energiekonzepte sind integraler Bestandteil bei der Planung von Neuanlagen, sind aber auch für die Optimierung von Bestandsanlagen von großer Bedeutung.
• Gesamtanlagenplanung inklusive Energieversorgung
  Bei gleichzeitiger Neuerrichtung der Wärmeversorgung für die Trocknung wird die Planung der Gesamtanlage inklusive Energieversorgung als reine Wärmeversorgung oder als Biomasse-Kraft-Wärme-Kopplungsanlage geprüft und bewertet.
• Hackgut und Rundholz als Pelletierrohstoffe
  Diese Rohstoffe gewinnen zunehmend an Bedeutung (durch Verknappung der bisherigen Rohstoffe wie Hobel- und Sägespäne sowie durch förderungstechnische Anforderungen für den Einsatz sogenannter „Vollholzpellets“ – z.B. um ÖMAG-Einspeisetarife für KWK-Anlagen lukrieren zu können) und erfordern zusätzliche Arbeitsschritte in der Pelletierung, die sorgfältig zu planen sind.
• Rohstoffcharakterisierung
  Im Vorfeld kann eine umfassende Rohstoffcharakterisierung erfolgen, um die Eignung der Rohstoffe und die zu erwartende Pelletsqualität bewerten zu können. BIOS verfügt über entsprechend umfassende Analysemöglichkeiten und arbeitet an mehreren F&E-Projekten zur Rohstoff- und Pelletcharakterisierung mit.

Analyse und Charakterisierung von Pellets

• Pelletsanalytik
  Gemäß den entsprechenden EN bzw. ISO-Normen für Holzpellets können folgende Parameter analysiert werden: Abmessungen, Teilchen- und Schüttdichte, Abrieb, Brennwert, Wassergehalt, Aschegehalt, Konzentrationen der Elemente N, S, Cl, Cu, Zn, As, Cr, Pb, Cd und Hg.
  Als zusätzlich mögliche Parameter werden bei Bedarf Ascheschmelzverhalten, K, Na, Ca und Mg, Si, Fe, Al, Mn und P sowie C und H angeboten.
  Es besteht weiters die Möglichkeit der Bestimmung der Konrgrößenverteilung von Rohstoffen und Pellets auf Basis eines fotometrischen Verfahrens.
• Charakterisierung von Pellets
  BIOS bietet weiters eine detaillierte Beurteilung des Brennstoffes auf Basis der Analysenergebnisse hinsichtlich seines Verbrennungsverhaltens an (speziell relevant für alternative Rohstoffe).
• Laborreaktortestläufe mit Pellets
  Ziel derartiger Testläufe ist es, das Pyrolyse-, Vergasungs- und Abbrandverhalten sowie die dabei auftretende Freisetzung organischer und anorganischer Komponenten in einem Festbett zu untersuchen. Der zeitliche Verlauf des Massenabbaus, von Temperaturen sowie der Konzentrationen freigesetzter Spezies werden dabei aufgezeichnet und für die Bewertung des Brennstoffes herangezogen. Außerdem kann durch optische Evaluierung und Analyse der Rückstände eine Erstbewertung bezüglich des Ascheschmelzverhaltens vorgenommen werden.

Strohpellets vor der Untersuchung im Laborreaktor

Strohpellets nach der Untersuchung im Laborreaktor

CFD-gestützte Entwicklung von Pelletsfeuerungs- und -vergasungstechnologien

• CFD-Simulationen ermöglichen es, Entwicklungszeiten und Testaufwand deutlich zu reduzieren und weiters eine erhöhte Sicherheit bei der Anlagenentwicklung zu gewährleisten. Sie tragen außerdem zu einem verbesserten Verständnis der Vergasungs- bzw. Verbrennungsvorgänge bei.
• BIOS unterstützt und begleitet alle Entwicklungsarbeiten durch CFD-Simulationen und verfügt über langjährige und eingehende Expertise im Bereich Feuerungs- und Vergasungstechnologieentwicklung.
  Entwicklungsarbeiten wurden bereits für mehrere namhafte Hersteller von Pelletsfeuerungs- und -vergasungsanlagen durchgeführt, darunter KWB, Viessmann, Windhager, Guntamatic, SL-Technik, ETA, Fröling, RIKA sowie Polytechnik.
• Pelletsfeuerungs- und -vergasungsanlagenentwicklung in allen relevanten Leistungsbereichen:
  Pelletskaminöfen: bis ca. 10 kW
  Pelletszentralheizungsanlagen: bis ca. 100 kW
  Mittelgroße Pelletsfeuerungs- und vergasungsanlagen (beispielsweise für den Einsatz in Mikro-Netzen, Mikro-KWK-Systemen und für Prozesswärmebereitstellung): bis ca. 500 kW
  Pelletsverbrennungs- und -vergasungstechnik im Leistungsbereich von 0,5 bis 10 MW zum Einsatz in Biomasse-Heizwerken und Biomasse-KWK-Anlagen sowie zur industriellen Prozesswärmenutzung.
• Beispiel für eine erfolgreiche Pelletsfeuerungsentwicklung
  Gemeinsames Entwicklungsprojekt mit der Firma SL-Technik GmbH, wo eine neue hocheffiziente Low-Emission Hackgut- und Pellet-Hybridfeuerungstechnologie im Leistungsbereich 50-500 kW entwickelt wird (siehe Abbildung unten). Diese neu entwickelte Anlage erzielte einen offiziellen Guinness-Weltrekord für das effizienteste Hybrid-Biomasseheizsystem (nicht kondensierend) mit 98% Wirkungsgrad bei Nennlast, eingetragen im GUINNESBUCH der Rekorde.

Neue, in Kooperation mit BIOS entwickelte Pellet-Hackgut-Hybridfeuerungstechnik, die einen Wirkungsgrad-Weltrekord erzielte (Quelle: SL-Technik GmbH)

Typische Ziele bei der Entwicklung und Optimierung von Pelletsfeuerungstechnologien:

• Wirkungsradoptimierung
• Möglichst geringe Emissionen (v.a. bzgl. Feinstaub, CO, Kohlenwasserstoffe, NO_x)
• Hohe Anlagenverfügbarkeiten
• Pelletsfeuerungsanlagenentwicklungen für „neue“ biogene Brennstoffe, wie beispielsweise Stroh oder Miscanthus.
• Additivierung von Pellets und/oder intelligente Rohstoffmischungen um das Ascheschmelzverhalten und auch die Partikelemissionen positiv zu beeinflussen.

Herstellung und Nutzung torrefizierter Biomasse

• CFD-gestützte Entwicklung, Optimierung und Planung von Torrefikationsreaktoren und -anlagen
  BIOS verfügt über Simulationsprogramme, die die Pyrolyse von Biomasse detailliert beschreiben können.
• Typische Entwicklungsziele sind:
  Optimierung der Massenausbeute
  Erhöhung der Energieeffizienz bzw. der Produktqualität
  Verbesserung der Kompaktierungseigenschaften von torrefizierter Biomasse
  Reduktion von Problemen mit Staub-, Ruß- und Teerablagerungen in Torrgasleitungen
• Im Bereich der Nutzung torrefizierter Biomasse kann BIOS folgende Unterstützungen anbieten:
  Charakterisierung des Verbrennungs- und Vergasungsverhaltens von torrefizierter Biomasse durch Abbrandtests in einem speziell konstruierten Laborreaktor
  CFD-gestützte Entwicklung von für torrefizierte Biomasse geeignete Feuerungs- und Vergasungstechnologien

Torrefizierte Biomasse

Pellets aus torrefizierter Biomasse