Projekt-31: Identifikation und Bewertung der technischen Möglichkeiten zur Erzeugung von flüssigen Bio-Brennstoffen aus Holz für den Einsatz in Heizkesselanlagen

Der mit der Pyrolyse ('Flash Pyrolysis') hergestellte flüssige Bio-Brennstoff ('Pyrolyseöl') stellt neben den festen Bio-Brennstoffen, dem Biodiesel und dem Bio-Alkohol eine weitere Möglichkeit dar, Biomasse als Energiequelle zu nutzen. Die Arbeit umfasst die Untersuchung und die Bewertung der Möglichkeiten der Herstellung und des Einsatzes von Pyrolyseöl. Dabei werden technische und wirtschaftliche Aspekte betrachtet, der Entwicklungsbedarf spezifiziert und Empfehlungen hinsichtlich der Implementierung in Österreich erarbeitet. Die Beteiligung Österreichs am IEA Bioenergy Task 21 'Pyrolysis of Biomass' ermöglichte den Zugang zu internationalen Kontakten und Informationen und war damit entscheidend für die Bearbeitung des Projektes. Die Herstellung von Pyrolyseöl erfolgt durch extrem schnelle Erhitzung von Holzpartikeln (Flash Pyrolysis) und die nachfolgende Kondensation der entstehenden Dämpfe. Die Ausbeute beträgt energetisch 70 bis 80 %. Es sind mehrere verfahrenstechnische Möglichkeiten in Entwicklung. Das produzierte Pyrolyseöl ist eine stechend riechende braune Flüssigkeit mit einem Heizwert von etwa 17 MJ/kg (Heizöl ca. 43 MJ/kg), die anwendungstechnisch (Transport, Lagerung, Nutzung) etwa mit Heizöl Mittel verglichen werden kann. In Europa werden im Jahr 2002 fünf Demonstrationsanlagen mit einer Kapazität von 15 bis 50 t/d in Betrieb stehen. Die Kosten für die Produktion von Pyrolyseöl werden nach Erreichen des Standes der Technik in einer Bandbreite zwischen 24 und 37 EUR/MWh liegen. Damit bewegen sich die Kosten für Pyrolyseöl zwischen den Preisen für Heizöl Extraleicht und Heizöl Schwer (Mittel Mai 2000 bis Mai 2001). Der für die Pyrolyse überwiegend eingesetzte Rohstoff Holz ist in Österreich ausreichend verfügbar. Die energetische Verwertung des Pyrolyseöls kann in Heizkesseln (ab ca. 200 kW), in langsamlaufenden Dieselmotoren und in Gasturbinen erfolgen. Für kleine Zentralheizungskessel steht derzeit keine wirtschaftlich realisierbare Technik zur Verfügung. Der Einsatz in mittleren und großen Heizkesseln wurde bereits erprobt (FIN, SWE) und wird relativ rasch den Stand der Technik erreichen können. Der Einsatz in langsamlaufenden Dieselmotoren in Blockheizkraftwerken ist in Erprobung. Erste Versuche in Großbritannien verliefen erfolgreich; eine Demonstrationsanlage wird 2002 in Betrieb gehen. Der Einsatz in Gasturbinen wird erprobt; in Großbritannien soll 2002 eine Demonstrationsanlage errichtet werden. Die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes von Pyrolyseöl in Heizkesseln ist im Vergleich zu üblichen Heizölen gut. Der Einsatz von Pyrolyseöl in Dieselmotor BHKW (1 bis 10 MWe) ist ebenfalls wirtschaftlich. Der Einsatz von Pyrolyseöl-Gasturbinen erscheint nur unter besonderen Bedingungen wirtschaftlich. Es fehlen noch Standards für das Pyrolyseöl als Produkt und für die sichere Handhabung. Diese sind jedoch bereits in Vorbereitung. Im Vergleich zum Einsatz von Heizöl und Erdgas können je nach Anwendung zwischen 59 % und 84 % der Treibhausgasemissionen (CO2-Äquivalent) vermieden werden. Aufbauend auf den Ergebnissen der Untersuchung werden Maßnahmen zur Einführung der Pyrolysetechnik empfohlen. Diese betreffen (Bedingung: positive Erfahrungen mit den Demonstrationsanlagen in Europa) sowohl die Errichtung einer Pilotanlage wie auch die Errichtung von Versuchs- und Demonstrationsanlagen für Heizkessel und Dieselmotor-BHKW. Auch die Entwicklung von kleinen Zentralheizungskesseln wird empfohlen.