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Spaltmesser entscheiden in Maschinen u.a. über die Qualität der Holzschnitzel
© LFK, Köln
Holz für Blockheizkraftwerke optimal zerkleinern
17.11.2010

Gut Holz für Kleinkraftwerke

In vielen Dörfern und Industriebetrieben steht die dezentrale Erzeugung von Strom und Wärme aus Biomasse weit oben auf der Liste klimaschonender Kraftwerkstechnik.  Blockheizkraftwerke, die Holzgas verfeuern, erreichen ihren höchstmöglichen Wirkungsgrad von 95 Prozent nur, wenn optimal zerkleinertes Holz in den Vergaser kommt. Deswegen sucht die Fachhochschule Köln zusammen mit einem Maschinenbauer aus dem Westerwald nach optimalen Werkzeugen und Maschinen für die Betreiber von Anlagen zur Holzaufbereitung und Vergasung. Das Entwicklungsprojekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie über das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert.

Denn so attraktiv die CO2-neutrale Produktion von Strom und Wärme in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) durch Holzvergasung auch ist, Probleme bereitet oft die nachhaltige Versorgung der Anlagen mit entsprechend vorbereiteter Biomasse. Daher planen die Forscher im Projekt eine spezielle  Aufbereitungsanlage für den Bedarf von BHKWs mit einer elektrischen Leistung bis 250 Kilowatt. Weitere Baugrößen für größere Kraftwerke sollen folgen. „Die Hackschnitzelqualität ist für eine gute Holzvergasung sehr entscheidend“, erläutert Projektingenieurin Nadine Nowack. “Die Hackschnitzel müssen für eine optimale Vergasung in einer losen Schüttung vorliegen, damit sie vergast werden können und nichts verstopfen indem sie zusammenfallen. Diese lose Schüttung realisiert man am besten durch grobes Hackgut mit einem geringen Feinanteil. So sollten die Hackschnitzel eine Kantenlänge von 40 bis 120 mm aufweisen, um optimal vergast zu werden. Als anschauliches Beispiel dient uns hierzu die Größe einer Zigarettenschachtel. Alles, was darüber liegt, ist schlecht für die Förderanlage des BHKW.“

Neue Hard- und Software zum Zerkleinern

Neben der technischen Untersuchung  von energieeffizienten Zerkleinerungstechnologien und der Konstruktion eines verbesserten Maschinensystems wollen die Kölner Wissenschaftler eine datenbankbasierte Software entwickeln, die die Auswahl beim Einkauf unterstützt. In der Datenbank will das Projektteam alle marktverfügbaren Maschinen und Hilfseinrichtungen für die Aufbereitungs- und Bereitstellungskette der Biomasse zusammenstellen (z. B. Zerkleinerer, Fördereinrichtungen, Siebe und Trocknungen). Eine Assistenzsoftware sucht später anhand der Eingaben des Kunden die geeigneten Komponenten aus dieser Datenbank aus und leitet den Kunden an den nächsten Vertriebspartner weiter. Mit diesem Service können künftig den Betreibern von Biomasseaufbereitungs- und Vergaseranlagen Potenziale für Einsparungen oder auch Leistungssteigerungen aufgezeigt werden. Gleichzeitig werden die Anwender beim Kauf geeigneter Komponenten unterstützt.

Bis Ende März 2011 sollen alle Versuchsreihen abgeschlossen sein. Mit einem ersten Prototypen eines optimierten Holzzerkleinerers rechnet das Projektteam unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Ulf Müller vom Labor für Fertigungssysteme des Instituts für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik der Fachhochschule Köln im August 2011. „Unsere Maschine soll am Ende eine Kombination aus den Sägespaltmaschinen und dem Zündholzautomaten ergeben, mit der Hackschnitzel in einer definierten Größe produziert werden. Als nützliches Nebenprodukt können zusätzlich noch Anzündhölzer und Brennhölzer realisiert werden.“ Interessant sind die Ergebnisse des Entwicklungsprojekts für kleine mittelständische Unternehmen, Kommunen und Energieproduzenten aus der Landwirtschaft, die mit nachwachsenden Rohstoff Holz Energie produzieren wollen.

ZIM vereinigt Forscher und Mittelstand

Seit 2008 fördert ZIM bundesweit technologie- und branchenoffen Projekte von Klein- und Mittelständischen Unternehmen (KMU) und mit diesen zusammenarbeitenden Forschungseinrichtungen. Für das Entwicklungsprojekt »Energieeffiziente Aufbereitung spezifizierter Biomasse für dezentrale Holzvergasung« bewilligte ZIM jetzt 240 000 Euro, damit das Labor für Fertigungssysteme der Fachhochschule Köln und der mittelständische Firma Zimmermann GmbH aus Neustadt im Westerwald energieeffiziente und zuverlässige Aufbereitungstechnologien für holzartige Biomasse entwickeln.

Im ZIM wurden bis Juni 2010 fast 8.800 Förderanträge über eine Summe von  1,11 Mrd. € bewilligt. Das Programm trifft damit auf eine sehr hohe Nachfrage und weist ein erhebliches Fördervolumen für mittelständische Unternehmen auf.

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