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Heissgasreinigung macht die Umwandlung von Holz in Gas wirtschaftlicher

 

Statt Holz direkt zur Gewinnung von Wärme und Strom zu verfeuern, kann es mittels Vergasung in ein brennbares Gas umgewandelt werden. Für die höherwertige Nutzung des Gases muss es von Nebenprodukten gereinigt werden. Im Vergleich zur bisherigen Kaltgasreinigung kann die Heissgasreinigung die Wirtschaftlichkeit der Holzvergasung stark verbessern.

Projektbeschrieb (abgeschlossenes Forschungsprojekt)

Das Forschungsprojekt setzte sich mit der sogenannten Heissgasreinigung auseinander. Mit Hilfe dieser Gasreinigung bei hohen Temperaturen werden Störstoffe aus der Holzvergasung abgebaut oder abgeschieden.

Die Art und Menge der Verunreinigungen – etwa durch Schwefel, Chlor und Alkalien – variiert je nach Qualität des als Ausgangsmaterial eingesetzten Holzes. Der anzustrebende Reinheitsgrad wiederum hängt davon ab, ob das Gas für die Stromerzeugung oder als Treibstoff genutzt werden soll, weil die Grenzwerte für Verunreinigungen je nach Verwendungszweck unterschiedlich sind. Zwar lassen sich alle Grenzwerte mit sogenannten Kaltgasreinigungsverfahren einhalten. Doch die Heissgasreinigung könnte diesen Prozessschritt künftig ersetzen und damit die Wirtschaftlichkeit deutlich verbessern.

Die Erkenntnisse des Forschungsprojekts können über die herkömmliche Verfeuerung hinaus neue energetische Nutzungen von Holz fördern und die dazu nötigen Verfahrenstechnologien für die Praxis wirtschaftlicher machen.

Hintergrund

Derzeit gibt es kein industriell nutzbares biologisches Verfahren, um Holz direkt in andere Energieträger umzuwandeln. Hingegen eignen sich thermochemische Verfahren wie die Vergasung, um Holz mit einem hohen Wirkungsgrad in ein brennbares Gas umzuwandeln. Dieses Gas enthält allerdings Nebenprodukte wie zum Beispiel Teer, welche die Nutzung behindern können und deshalb entfernt werden müssen.

Ziel

Das Projekt zielte darauf ab, die Heissgasreinigung für kommerzielle Holzvergasungsanlagen weiterzuentwickeln. Dafür massen die Forschenden an verschiedenen Testständen die ein- und austretenden Stoffströme für unterschiedliche Temperaturen, Drücke, Gasflüsse und Gaszusammensetzungen. Den Schwerpunkt der Arbeiten bildete die Untersuchung von Sorptionsmitteln, welche die Störstoffe Schwefel, Chlor und Alkalien aus dem Gas abscheiden. Die Ergebnisse sollen als Grundlage für Computermodelle dienen, welche die experimentell gewonnenen Daten auf industrielle Anlagen hochskalieren und so die Prozessoptimierung unterstützen.

Bedeutung

Die Ergebnisse des Projekts sollen dazu beitragen, die Heissgasreinigung industriell nutzbar zu machen. Dank dieser Technologie können der Wirkungsgrad erhöht sowie die Investitions- und Betriebskosten der Anlagen gesenkt werden. Dies ermöglicht eine breitere energetische Nutzung der Ressource Holz und insbesondere die Bereitstellung höherwertiger Energien für den Endverbraucher in Form von Elektrizität und Treibstoffen.

Ergebnisse

Im Projekt wurden neue Analyseverfahren für Gas entwickelt, welche die schnelle und exakte Messung von Störstoffen ermöglichen. Das ist wichtig, um geeignete Sorptionsmittel zu identifizieren und in den Prozess einzubringen. Die entwickelten Testmethoden erlauben es, potenzielle Sorptionsmittel für die Heissgasreinigung rasch zu beurteilen. Diese Erkenntnisse liefern die Basis, um physikalisch-chemische Computermodelle zu entwickeln.

Originaltitel

Hot gas cleaning of producer gas from wood gasification for production of bioSNG and electricity from wood (Hot gas cleaning wood gasification)

Projektleitung

  • Dr. Serge Biollaz, Paul Scherrer Institut (PSI), Villigen
  • Dr. Tilman Schildhauer, Paul Scherrer Institut (PSI), Villigen
  • Prof. Christian Ludwig, Paul Scherrer Institut (PSI), Villigen; École polytechnique fédérale de Lausanne

 

 

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 Kontakt

Dr. Serge Biollaz Paul Scherrer Institut (PSI) 5232 Villigen +41 56 310 29 23 serge.biollaz@psi.ch