Was haben Holzgas Bhkw mit Stromspeichern zu tun?

Stromerzeugung aus Holz und Strom aus Sonnenenergie sind perfekt miteinander kombinierbar.

Während man bei der Sonnenstromerzeugung mit rund 1.000 Vollerzeugungsstunden pro Jahr rechnet, um den Output einer Photovoltaikanlage zu berechnen, können Anlagen mit Holzgas Bhkw (die Abkürzung steht für „Blockheizkraftwerk“ – hier wird ein Otto-Motor mit Holzgas betrieben, treibt dabei einen Generator zur Stromerzeugung an und die Abwärme des Motors wird für Raum- oder Prozesswärme genutzt) bis auf kurze Wartungspausen fast 8.760 Stunden im Jahr betrieben werden. Besonders im Winter, wenn eine Photovoltaikanlage auf Grund von Schlechtwetter oder einer Schneedecke keinen oder nur wenig Strom produziert, kann die anfallende Abwärme eines Holzgas Bhkw am besten genutzt werden. In der Grafik unterhalb sieht man (schematisch) die Erzeugungskurve einer PV Anlage gelb abgebildet, hier sind besonders im Sommer die Stromerträge hoch; an der grünen Kurve sieht man (schematisch) ein Wärmeabnahmeprofil beispielsweise jenes eines Heizkraftwerkes.

Beide Kurven laufen antizyklisch und passen deshalb gut zueinander: Wenn wenig Sonne da ist, wird es kalt. Wenn viel Sonne da ist, erzeugt die PV Anlage viel Strom. PV und Holzgas Bhkw sind ein passendes Duo.

Welchen Zweck erfüllt ein Bhkw mit Holzgas?

Das Grundprinzip der Holzvergasung basiert darauf, dass Holz zuerst „verkohlt“ wird (Pyrolyse) und die entstandene Kohle unter Gasentwicklung reduziert wird. Das Produktgas enthält Methan und Wasserstoff und kann aufbereitet werden, um einen Motor anzutreiben (siehe Grafik).

Anfang der 2000 Jahre haben die neuen Ökostromregelungen in Deutschland und Österreich zu einem wiedergeborenen Interesse an Holzgas Bhkw geführt. Was während der dreißiger Jahre aus ökonomischen und später politischen Gründen eine Notwendigkeit geworden war (Holzgas wurde hier für die Mobilität z.T. als Alternative zu Benzin und Diesel eingesetzt), wurde im Rahmen von EEG und ÖSG zu einer neuen „business opportunity“: Die Pyrolyse und Teiloxidation von Holzscheiten, -Briketts, -Pellets oder Hackschnitzel, um aus dem entstandenen Produktgas über ein Blockheizkraftwerk Strom zu erzeugen, winkte und lockt heute wieder mit attraktiven Einspeisetarifen; sofern gewisse Parameter erfüllt werden.

In Österreich werden Holzgas Bhkw gefördert

In Österreich werden Holzgas Bhkw mit Kraft-Wärme-Kopplung, so der Fachbegriff für die parallele Erzeugung von Strom und Wärme aus einem Energieträger wie Holzgas, gefördert. Einerseits durch die Kommunalkredit Public Consulting im Rahmen eines Investitionszuschusses (bei Anlagen ohne eine Netzeinspeisung), andererseits im Rahmen der Ökostromeinspeisetarifverordnung mit bis zu 22,22ct/kWh elektrischer Leistung, garantierte 15 Jahre lang bei öffentlicher Einspeisung, wobei nicht beide Förderungen gleichzeitig in Anspruch genommen werden können. Insbesondere bei der Vergütung nach eingespeister Menge, ist der Anreiz für die Betreiber von Holzgas Bhkw besonders groß, ihre Anlagen möglichst viele Stunden während dieser 15 Jahre in Betrieb zu halten.

Wie funktioniert ein Holzgas Bhkw?

Es gibt mehrere Technologien von Vergaser- oder Reformeranlagen, im Grundprinzip wird bei jeder Technologie Holzgas aus Hackschnitzeln, Scheitholz oder Holzpellets gewonnen. Dieses Gas wird aufbereitet, gefiltert, Kondensate werden abgeschieden und schließlich wird es gekühlt dem Blockheizkraftwerk (Bhkw) zugeführt, wo ein Otto-Motor einen Stromgenerator antreibt.
Dieser Stromgenerator kann den Strom entweder in das öffentliche Netz einspeisen oder zur Deckung des eigenen Strombedarfs genutzt werden. In Österreich wird mit der Novellierung der Ökostromeinspeisetarifverordnung ein besonders hoher Einspeisetarif, von bis zu 22,22 ct pro eingespeiste Kilowattstunde Strom, garantiert. Dadurch ergeben sich mögliche Geschäftsmodelle für die Produktion dieses Ökostroms mit Holzgas Bhkw.

Wie viel kostet ein Holzgas Bhkw?

Es gibt zahlreiche Anbieter von holzgasbetriebenen Blockheizkraftwerken in unterschiedlichen Leistungsklassen, sowohl thermisch als auch elektrisch. Grundsätzlich ist die elektrische Leistungsausbeute bei einem Holzgas Bhkw (ca. 25% Strom aus der Primärenergie) rund doppelt so hoch, wie bei einer dampfbetriebenen Turbine (diese Variante ist besonders bei sehr großen Heizkraftwerken und Anlagen bisher gebräuchlich). Der Gesamtwirkungsgrad eines Holzgas Bhkw liegt bei rund 80%, mit Turboaufladung etwas höher.

Die Kosten liegen, laut Biomasseverband OÖ bei rund € 5.000 bis € 7.500 pro kW elektrische Leistung, teilweise auch deutlich billiger bei sehr großen Anlagen. Zu den kleinsten Holzgas Bhhw Anlagen gehört unter anderem das Spanner Re² HKA 10 – Generation 2.0 mit rund 9kW elektrischer Leistung. Die thermische Auskopplung liegt bei diesem Holzgas Bhkw bei rund 25kW, entspricht also einem Wärmebedarf der eindeutig zu hoch für ein Einfamilienhaus ist und eher für ein kleines Gewerbe geeignet ist.

Anlagengrößen von bis zu 250kW elektrische Leistung

Größere Anlagen gehen in die Richtung von 180kW bis 250kW elektrisch, für größere Anwendungen können viele Hersteller ihre Produkte auch kaskadieren, das heißt, mehrere Geräte in Reihe schalten. Ab einer Größenordnung von 50kW elektrisch und mehr sind diese Systeme nur mehr oder weniger standardisiert und werden individuell angepasst und gefertigt. Dabei sind Einbringungen in Gebäude und Containerlösungen inklusive Schall- und Brandschutzmaßnahmen möglich. Teilweise sind diese Systeme automatisiert und mit bestehendem TÜV Konzept verfügbar. Viele Systeme sind bereits im Einsatz, je nach Anbieter zwischen einer Handvoll und mehreren Hundert Systemen in Europa. Besonders England und Japan sowie Lettland fördern den Einbau von Holzgas Bhkw sehr intensiv.

Anbieter von Holzgas Bhkw

Früher hatten Holzgas Bhkw noch einen schlechten Ruf. Anfang der 2000er Jahre gab es besonders bei der Aufbereitung des Holzgases für die Kraft-Wärme-Kopplung  Probleme. Teer und Kondensate haben viele Otto-Motoren zerstört und für die Betreiber von Holzgas Bhkw zu enormen Kosten geführt. Neue Methoden wir die Heißgasfiltrierung und effektive Kondensatabscheidungen haben den Weg nun aber für die Serienreife geebnet, einige Hersteller blicken auf Systeme mit 100.000 Betriebsstunden und Auslastungen ihrer Systeme von bis zu 8.600 Stunden in einem Jahr. Deshalb bieten einige Holzvergaser Bhkw Anbieter auch schon Vollwartungsverträge, sogar mit Betriebsstundengarantien an.

Folgende Anbieter für Holzgas Bhkw gibt es derzeit (nicht abschließende Liste):

• Fröling

• URBAS

• Spanner Re²

• Wegscheid

• Syncraft

• Glock

• Burkhardt Energietechnik

• Terra-Tec

• Kuntschar

Was muss bei einem Holzgas Bhkw beachtet werden?

Wer seine Holzgas-Anlage wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll betreiben möchte, muss auf die folgenden Punkt achten:

1. Die Brennstoffqualität für eine konstante, qualitative hochwertige Holzgasbereitstellung, muss absolut gesichert sein. Feinanteile und zu große Späne gehören ausgesiebt. Der Wassergehalt der Hackschnitzel sollte bei 8%-10% liegen und die Größe der Hackschnitzel sollte größer gleich der G30 Normung sein.
2. Eine Holzgas Bhkw Anlage braucht regelmäßige Wartung. Einige Hersteller geben zwar an, dass die Anlage vollautomatisch funktioniert, realistisch sollte aber mit einer halben Stunde bis Stunde täglich (im Jahresdurchschnitt) an notwendgien Kontroll- und Wartungsarbeiten kalkuliert werden.
3. Die Stromerzeugung aus Holzgas ist wirtschaftlich, wenn der Ökostromtarif lukrativ genug ist. Um einen hohen Ökostromtarif garantiert zu bekommen, gilt es bestimmte Effizienz- und Brennstoffnutzungsrade (>70% bzw. 60%) zu erreichen. Außerdem gilt es, gemäß first-come-first-serve noch rechtzeitig einen Ökostromvertrag zu bekommen.
4. Die Wärmeabnahme aus der Kraft-Wärme-Kopplung muss ganzjährig gegeben sein. Hier bieten sich vor allem bestehende Heizkraftwerke und Nahwärmenetze mit ganzjähriger Wärmeabnahme an. Idealerweise deckt der Erlös aus dem Wärmeverkauf die Kosten für das Hackgut, was je nach Infrastrukur, Holzpreis und Abnahmeverträgen zwischen € 30 und € 40 pro MWH Wärmeverkauf entspricht.
5. Es müssen selbstverständlich nachwachsende und unbehandelte Rohstoffe wie z.B. Waldhackgut verwendet werden, damit die Ökobilanz positiv ist.
6. Bei der Pyrolyse entsteht Asche, beim Sieben fallen Feinteile und Holzspäne an. Die Ausbringung auf Felder ist nicht überall gestattet, insofern wäre eine thermische Behandlung in einem klassischen Heizkessel (hier sind wir wieder bei den bestehenden Nahwärmenetzen) am besten.
7. Auch nach dem Verbrennen in einem herkömmlichen Kessel ist ein Modus für die Ausbringung der resultierenden Asche und die Verwendung des, bei der Gasaufbereitung angefallenen, Kondensates zu finden.

Prädestiniert sind Nahwärmenetze auf Basis fester Biomasse wegen der konstanten Wärmeabnahme oder auch Kunden und Betriebe, die einen „Zweitnutzen“ durch ein Holzgas Bhkw generieren können. Das können sein: Ökotourismus, fehlende Anbindung oder Leitungsstärke des Stromnetzes. Abfallholz, das weg muss und der Transport zu anderen Verbrauchern nicht sinnvoll ist.

Fazit

Holzgas Bhkw sind eine wundervolle und vielversprechende Ergänzung zum Ökostromportfolio aus Wind-, Wasser- und Sonnenenergie. Holz dient nicht mehr nur der Wärmeerzeugung in Heizkesseln, sondern kann auch, bei sinnvoller Wärmeauskoppelung und Nutzung, als Stromlieferant dienen. Besonders im Winter, wenn schlechtes Wetter die Sonnenstromproduktion bremsen und niedrige Wasserstände in den Flüssen die Produktion aus der Wasserkraft runterschrauben, könnte besonders in waldreichen Regionen die Stromerzeugung mit Holzgas Bhkw die Erzeugungslücken schließen.

Update 2023

Das Erneuerbaren-Ausbau-Gesetz hat das Ökostromgesetz abgelöst. Für Holzgasanlagen sind hier die Investitionszuschüsse interessant, die in §50 und §57 geregelt sind. Hier ein Beispiel:
§ 57a.

(1) Die Neuerrichtung einer Anlage auf Basis von Biomasse mit einer Engpassleistung bis 50 kWel und die Erweiterung einer Anlage auf Basis von Biomasse für die ersten 50 kWel Engpassleistung der Erweiterung können durch Investitionszuschuss gefördert werden, wenn die Anlage

1. einen Brennstoffnutzungsgrad von mindestens 60% erreicht,
2. dem Stand der Technik entsprechende Maßnahmen zur Vermeidung von Feinstaub aufweist,
3. über einen dem Stand der Technik entsprechenden Wärmezähler verfügt und
4. über ein Konzept der Rohstoffversorgung zumindest für die ersten fünf Betriebsjahre verfügt.

(2) Die jährlichen Fördermittel für Investitionszuschüsse gemäß Abs. 1 betragen mindestens vier Millionen Euro, vorbehaltlich allfälliger Kürzungen gemäß § 7 oder § 55 Abs. 5.

Weitere Informationen sind im Info-Blatt der KPC zu finden: https://www.umweltfoerderung.at/fileadmin/user_upload/umweltfoerderung/betriebe/Biomasse-Kraft-Waerme-Kopplung/UFI_Standardfall_Infoblatt_BIOKWK_HOHVE.pdf