Die Biomassevergasung stellt gegenüber der Biomasseverbrennung eine alternative Möglichkeit der thermischen Biomassenutzung zur Produktion von Strom und Wärme aus Biomasse  bzw. zur Synthesegasproduktion dar. Dazu wurden in den letzten 20 Jahren eine Reihe verschiedener Biomassevergasungstechnologien entwickelt und in Form von Demonstrationsanlagen realisiert. Ausgehend von den Erfahrungen dieser Demonstrationsanlagen wurden die unterschiedlichen Vergasungstechnologien weiter entwickelt. Dementsprechend haben einige Verfahren die Marktreife erreicht bzw. stehen kurz davor.

BIOS beschäftigt sich neben der Bewertung und Prozessimplementierung von bestehenden Vergasertechnologien intensiv mit der Entwicklung neuer Prozesse, die auf einem im Haus entwickelten besonders brennstoffflexiblen Festbett-Gegenstromvergaser-Konzept aufbauen.

Technologie der Biomassevergasung

Grundsätzlich bestehen Vergasungsanlagen immer aus mehreren Prozessschritten, die in Abbildung 2 schematisch dargestellt sind. Der angelieferte Festbrennstoff muss in der Brennstoffaufbereitung, z.B. hinsichtlich Wassergehalt und Partikelgröße, an die Ansprüche des Vergasungsprozesses angepasst werden. Der aufbereitete Brennstoff wird im Gaserzeugungsprozess in rohes Produktgas übergeführt, das in weiterer Folge in der Gasreinigung und -aufbereitung den Anforderungen des Gasnutzungsprozesses entsprechend konditioniert werden muss. Das resultierende Reingas kann in unterschiedlichen Gasnutzungsprozessen zur Erzeugung von Strom, Wärme, Kraftstoff oder Synthesegas eingesetzt werden.

Erläuterungen: Die dunkelgrünen Rechtecke stellen die übergeordneten Prozessschritte und die Pfeile die stofflichen bzw. energetischen Umwandlungsstufen der Biomassevergasung dar. In den hellgrünen Kästen sind mögliche Verfahren für die jeweiligen Prozessschritte angeführt.

Bei der thermochemischen Biomassevergasung werden feste biogene Brennstoffe mit Hilfe von Wärmeenergie und einem Vergasungsmittel thermisch gespalten und möglichst vollständig in ein Produktgas umgewandelt. Das Produktgas wird gereinigt und z.B. mit Hilfe von Gasmotoren oder Brennstoffzellen zur Produktion von Strom und Wärme aus Biomasse (Biomasse-KWK) genutzt oder zu Kraftstoff bzw. Synthesegas aufbereitet.

Der Hauptvorteil einer Biomasse-KWK auf Basis Vergasung ist der vergleichsweise hohe elektrische Wirkungsgrad, der durch die Stromerzeugung mit Hilfe von Gasmotoren oder Brennstoffzellen erreicht werden kann. Besonders hohe Wirkungsgrade von mehr als 40% (bezogen auf den Heizwert des Produktgases) können mit Brennstoffzellen (Solid Oxide Fuel Cells – SOFC) erzielt werden, eine Technologie, an deren Entwicklung für Anwendungen in Kombination mit Biomassevergasern BIOS aktuell in F+E-Projekten arbeitet. Weiters kann das erzeugte Produktgas nach einer entsprechenden Aufbereitung für alternative Anwendungen, wie z.B. als Treibstoff, als Synthesegas in Raffinerien oder zur Einspeisung ins Erdgasnetz (Methanierung von Holzgas) verwendet werden.

Die Hochtemperaturabwärme aus dem Vergasungsprozess und den Gasmotoren bzw. SOFC-Systemen kann bei bestimmten Verfahren für eine Nachverstromung mittels ORC-Prozess verwendet werden, wodurch eine weitere Steigerung des elektrischen Gesamtwirkungsgrades erreicht werden kann.
Die Niedertemperaturabwärme ist für die Raum- und Prozesswärmeversorgung bzw. die Brennstofftrocknung nutzbar. Eine entsprechende Wärmeauskopplung und Wärmenutzung ist notwendig um hohe Gesamtanlagenwirkungsgrade und eine gute Wirtschaftlichkeit zu erreichen.

Vorgangsweise bezüglich der Auswahl und Bewertung der Biomassevergasungstechnologie

Als Grundlage für die Entscheidung ob eine Biomassevergasungsanlage Sinn macht, ist insbesondere zu beachten:

1. Technologische Bewertung und Vergleich verschiedener Biomassevergasungssysteme - wichtig, da sich viele Systeme noch in Entwicklung bzw. Demonstration befinden und noch keine Marktreife erreicht haben bzw. keine Langzeiterfahrungen vorliegen
2. Wirtschaftliche Bewertung der Vergasungstechnologie im Vergleich zu Referenzsystemen (z.B. einer Biomasse-KWK auf Verbrennungsbasis) – wichtig, da ein höherer elektrischer Wirkungsgrad nicht automatisch mit einem besseren wirtschaftlichen Ergebnis gleichzusetzen ist (auch die Investitions- und die Betriebskosten bzw. die Verfügbarkeit spielen eine wichtige Rolle)
3. Prüfung und Bewertung bereits verfügbarer Referenzanlagen für eine bestimmte Vergasungstechnologie – wichtig, um Informationen bezüglich Zuverlässigkeit, Störanfälligkeit und Verfügbarkeit zu erhalten
4. Prüfung der durch eine Vergasungstechnologie bedingten Emissionen (Abgas, Abwasser, Asche) und Vergleich mit zu erwartenden Grenz- bzw. Richtwerten – wichtig, da ein ökologischer Betrieb unter wirtschaftlich sinnvollen Rahmenbedingungen gegeben sein muss.
5. Gesamtbewertung eines Systems auf Basis der Ergebnisse der Punkte 1) bis 4)
6. Die BIOS BIOENERGIESYSTEME GmbH führt diese Arbeiten mit entsprechender Fachkompetenz und auf neutraler Basis durch.

Tätigkeitsfeld der BIOS BIOENERGIESYSTEME GmbH

• Entwicklung, Vergleich sowie technische, wirtschaftliche und ökologische Bewertung verschiedener Biomassevergasungstechnologien als Grundlage für die richtige Technologieauswahl
• Planung von Nachverstromungssystemen zur Abwärmenutzung (z.B. mittels ORC-Prozess)
• Machbarkeitsstudie samt Technologievergleich und Förderungsrecherche
• Genehmigungsplanung und Förderungseinreichung
• Ausführungsplanung samt Ausschreibungen
• Bauüberwachung und Unterstützung bei der Inbetriebnahme
• Monitoring, Anlagen- und Betriebsoptimierung
• F+E-Arbeiten zur Entwicklung neuer und besonders innovativer Biomasse-KWK-Technologien auf Basis von Biomasse-Gegenstromvergasung und Gasnutzung in Gasmotoren,  Brennstoffzellen und für die Produktion „grüner“ Chemikalien