Europe

China

Energieerzeugung

Heatpipe-Reformer Technologie von Agnion – eine neue Methode zur dezentralen Energieversorgung

alle Artikel

Erneuerbaren Energien gehört die Zukunft. 2011 werden in Deutschland mehr als 6.000 Biogasanlagen insgesamt etwa 17,1 Mio MWh Strom produzieren. Doch die immer größer konzipierten Anlagen haben einen Nachteil. Der Bedarf an zu vergärendem Material ist so groß, dass es oft über weite Strecken transportiert werden muss, was unwirtschaftlich ist und sich negativ auf die CO2-Bilanz auswirkt.

Als Alternative wurden bereits Blockheizkraftwerke (BHKW) installiert, zu deren Betrieb aus der Verbrennung von Holz bzw. Pellets gewonnenes Gas eingesetzt wird. Allerdings enthalten die Gase Stickstoff und in großen Mengen Teere. Diese extremen Belastungen kann kein Gasmotorenöl auffangen. Die Motoren sind daher überaus schadensanfällig. Die Agnion Technologies GmbH, Pfaffenhofen hat nun eine neue energietechnische Anlage zur Erzeugung klimafreundlicher Energie entwickelt. Mit der Heatpipe-Reformer Technologie von Agnion kann auf Holzbasis Synthesegas erzeugt werden. Nachgeschaltete Prozesse ermöglichen eine Veredelung des Synthesegases zu: Hochtemperatur-Wärme, Biomethan und Strom. Der erste Heatpipe-Reformer befindet sich seit 2009 im Praxistest. Der Spatenstich für die erste kommerzielle Anlage ist noch im April 2011 geplant. Die eingesetzten Gasmotorenöle und damit auch die Motoren werden durch regelmäßige Schmierstoffanalysen von OELCHECK begleitet.

Bei der neuen Technologie handelt es sich um eine allothermische Vergasung von fester Biomasse. Der Heatpipe-Reformer an sich besteht aus drei Kernkomponenten: einem Wirbelschicht-Reformer, den Heatpipes und einer Wirbelschicht-Brennkammer. 

Der Festbrennstoff wird über ein Schleusensystem in den eigentlichen Wirbelschichtvergaser, den Reformer, eingetragen. In einer solchen Wirbelschicht wird ein Sandbett durch einen Gasstrom in der Schwebe gehalten. Beim Heatpipe-Reformer dient Wasserdampf dazu. Im so fluidisierten, hochturbulenten Sandbett vermischen sich die Brennstoffpartikel ideal und beginnen, bei Temperaturen um 800°C, sich in ein überwiegend aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid bestehendes Gasgemisch (Synthesegas) umzusetzen.

Die wesentliche Innovation des Heatpipe-Reformer Konzepts besteht darin, dass das Kernproblem des Wärmeeintrags besonders einfach mit so genannten Heatpipes gelöst wird. Damit können die erforderlichen Wärmeströme bei geringem Temperaturgefälle und hoher spezifischer Leistung zwischen Brennkammer und Reformer übertragen werden. Der allotherme Vergaser kann so besonders einfach, kostengünstig und kompakt realisiert werden. Bei der allothermen Reformierung bildet Biomasse mit Wasserdampf ein Synthesegas mit ca. 40% Wasserstoff (H2) und 20% Kohlenmonoxid (CO). Durch parallel ablaufende Reaktionen entstehen zusätzlich ca. 20% Kohlendioxid, 10% Methan (CH4), Wasserdampf und kleine Mengen höherer Kohlenwasserstoffe, so genannte Teere.

Das saubere und methanreiche Gas ist ideal für den Betrieb von Gasmotoren.  Es kann nicht nur im Motor verstromt werden, sondern durch CO-Abscheidung ist auch die Erzeugung von synthetischem Erdgas möglich.

Allerdings sind Sondergase, wie Bio-, Gruben- oder Deponiegas, bisher generell eine Herausforderung für die Motoren. Außer Verunreinigungen und Schwefelwasserstoff im Gas stellen ihre beim Verbrennungsprozess entstehenden schwefligen Säuren eine erhebliche Belastung dar. Das Motoröl muss diese sauren Anteile und den Schwefelwasserstoff auffangen und neutralisieren, um Schäden am Gasmotor zu verhindern. 

Auch das mit dem Heatpipe-Reformer gewonnene Gas weist geringfügige Schwefelanteile auf. In welchem Umfang sich diese auf das Motoröl auswirken und wie sich die alkalische Reserve des Motoröls verhält, wird bei den begleitenden Schmierstoffanalysen von OELCHECK genau untersucht. Die AN (Acid Number oder Neutralisationszahl) ist das Maß für den Versäuerungsgrad des Öls. Die BN (Base Number oder Basenzahl) gibt den Gehalt alkalisch wirkender Zusätze im Öl an. Sie ist ein wichtiges Kriterium dafür, wie viele saure Bestandteile noch vom Öl neutralisiert und unschädlich gemacht werden können. Demzufolge sollte die BN immer größer als die AN sein. Bei Gasmotoren, die mit schwankenden Gasqualitäten betrieben werden, liefert der i-pH-Wert (initial pH-Wert) zusätzliche Informationen über den Versäuerungsgrad. Bei der Untersuchung der Schmierstoffe werden außerdem der allgemeine Ölzustand sowie die enthaltenen Verschleißelemente und Verunreinigungen bestimmt. Sie wirken sich maßgeblich auf die Öleinsatzdauer aus und liefern wichtige Informationen über den Zustand des Motors. 

Agnion wurde 2007 gegründet.  Heute beschäftigt die Gruppe bereits 30 Mitarbeiter. Als ein Ergebnis der eigenen Entwicklungstätigkeit wurden seit 2008 über 30 Erfindungen zum Patent angemeldet. Die erste kommerzielle Anlage im Achental wird 1,3 MW Feuerungswärmeleistung haben, 360 kW Strom und 600 kW Wärme liefern. Sie erreicht damit einen Gesamtwirkungsgrad von 75%. Während die Pilotanlage mit Pellets betrieben wird, kommen im Achental Hackschnitzel zum Einsatz. Außer Asche, die normal entsorgt werden kann, bleibt vom Brennstoff nichts übrig.  

Allein in Bayern sollen in den kommenden Jahren 100 Anlagen installiert werden. Dann werden auch Industrie- und Altholz, Stroh und Heu als Brennstoffe dienen. Wenn die weitere Entwicklung nach Plan verläuft, stellt die Heatpipe-Reformer Technologie von Agnion eine nachhaltige und gleichzeitig lukrative Methode zur dezentralen Energieversorgung dar. Schließlich benötigt sie im Gegensatz zur Wind- und Sonnenenergie keine Investitionen in Speicherkapazität und Stromnetz.

weiterführende Links

Nach oben