Holzgas: Energiereiches Gas aus Biomasse

Geschichte und Grundlagen der Nutzung von Holzgas 

Holzgas ist ein brennbarer Stoff, der sich aus Biomasse gewinnen lässt. Er entsteht immer dann, wenn Pellets, Holzhackschnitzel oder Holzscheite auf sehr hohe Temperaturen gebracht werden. Unter Ausschluss von Sauerstoff kommt es dabei zu einem Bindungsbruch in großen Molekülen, die sich dadurch in Kleinere aufspalten. Experten sprechen bei diesem Prozess auch von der Pyrolyse.

Ein Blick in unsere Vergangenheit zeigt: Die Nutzung von Holzgas ist keine neue Idee. So gab es schon gegen Ende des 18. Jahrhunderts erste Patente für Maschinen, die brennbare Gase aus Holz erzeugten. An Bedeutung gewann die Nutzung von Holzgas im Zweiten Weltkrieg. Hier waren konventionelle Treibstoffe knapp und Holzvergasungsanlagen wurden in verschiedenen Fahrzeugen eingesetzt. Damals war die Technik jedoch längst nicht ausgereift, sodass es häufig zu Problemen und Ausfällen kam.

Ertrag und Zusammensetzung von Holzgas  

Unter günstigen Bedingungen lassen sich aus einer Masse von 100 Kilogramm Holz in der Stunde etwa 30 bis 40 Kubikmeter Holzgas gewinnen. Gleichzeitig entstehen 20 bis 30 Kilogramm Kohle, 4 bis 5 Kilogramm Teer und etwa 40 bis 60 Kilogramm flüssiger Holzessig. Ein Kubikmeter Holzgas setzt sich dabei aus folgenden Bestandteilen zusammen:

• 48 Prozent Wasserdampf
  
• 34 Prozent Kohlenmonoxid
  
• 13 Prozent Methan
  
• 2 Prozent Ethylen
  
• 2 Prozent Wasserstoff
  
• 1 Prozent Stickstoff
  

Geht es um die Nutzung als Energieträger, ist vor allem der Gehalt an Kohlenmonoxid, Methan und Wasserstoff relevant. Aufbereitetes Holzgas erreicht dabei einen Heizwert von etwa vier Kilowattstunden pro Kubikmeter. Zum Vergleich: Der Brennstoff Gas hat einen Heizwert von rund zehn Kilowattstunden pro Kubikmeter.

Herstellung von Holzgas aus Pellets oder Hackschnitzeln  

Für die Herstellung des brennbaren Gases eignet sich vor allem stückiges und trockenes Holz. Zum Einsatz kommen Pellets oder Hackschnitzel. Eine Vergasungsanlage bringt die Rohstoffe auf besonders hohe Temperaturen, sodass sich Holzgas herauslöst. Die Energie für diesen Prozess kommt entweder von externen Quellen (allotherme Vergasung) oder aus der Verbrennung des Holzes selbst (autotherme Vergasung). Die Vergaser sind heute in unterschiedlichen Bauarten verfügbar. So gibt es:

• Festbettvergaser (autotherme Vergasung in verschiedenen Zonen stehender Behälter)
  
• Wirbelstromvergaser (schnelle Vergasung in zirkulierender Wirbelschicht)
  

In kleinen Leistungsbereichen kommen hauptsächlich Festbettvergaser zur Holzgasherstellung zum Einsatz. Diese lassen sich abhängig von der Führung der Gas- und Brennstoffströme noch einmal in Gegen- und Gleichstromgeräte unterscheiden.

Herausforderungen bei der Vergasung fester Biomasse

Eine Herausforderung bei der Herstellung und Nutzung von Holzgas ist der Teer, der sich im sogenannten Produktgas befindet. Die klebrige Masse könnte beim Abkühlen der Gase kondensieren und zu schwerwiegenden Problemen in der Anlage führen. Aus diesem Grund kommen spezielle Filter oder Gaswäscher zur Holzgasaufbereitung zum Einsatz. Darüber hinaus sind auch thermochemische Verfahren (Abspaltung bei besonders hohen Temperaturen) oder die katalytische Abspaltung der Teerkomponenten möglich.

Holzgas für Heizkessel und Blockheizkraftwerke  

Geht es um den Einsatz der gasförmigen Brennstoffe, kommen vor allem Wärmeerzeuger und Blockheizkraftwerke infrage. So arbeitet zum Beispiel ein Holzvergaserkessel mit dem Prinzip der Holzvergasung. Der Kessel besitzt dabei zwei Brennkammern, die horizontal oder vertikal miteinander verbunden sind. Während eingelegte Holzscheite in der ersten Brennkammer ausgasen, führt ein Gebläse die Brenngase in die benachbarte Kammer. Hier verbrennen sie unter hohen Temperaturen besonders sauber.

Blockheizkraftwerke (BHKWs) arbeiten hingegen mit Holzgas aus einem separaten Vergaser. Der Brennstoff treibt dabei einen Motor an. Dieser erzeugt mechanische Energie, die eine Generator anschließend in Strom umwandelt. Während Verbraucher diesen im eigenen Haus verbrauchen oder in das öffentliche Netz einspeisen können, versorgt die entstehende Abwärme meist die Heizung.