Projekt-31

Allgemeine Projektinformationen

Titel (deutsch)

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

Projektleitung

Maximilian Lauer

Forschungseinrichtung

Joanneum Research Forschungsgesellschaft mbH -

Finanzierungspartner

Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft

Projektnummer

1125

Projektlaufzeit

-

Projektziele

Schaffung der Voraussetzungen für die Umwandlung von Holz in flüssige Brennstoffe für den Betrieb von Heizkesseln als biogene Alternative zum Heizöl.
Systematische Erfassung und Beschreibung der vorhandenen technischen Möglichkeiten bezüglich der Umwandlung von festen Biomassen zu flüssigen 'Biocrudes', des Upgrading der 'Biocrudes' zu flüssigen Bio-Brennstoffen und der Anforderungen an die Logistik, die Brennertechnik und die Kesseltechnik beim Einsatz flüssiger Bio-Brennstoffe.
Bewertung der technischen Möglichkeiten bezüglich der ökonomischen Konkurrenzfähigkeit mit anderen Energieträgern, der gesetzlichen Voraussetzungen (z.B. Gewerbeordnung) und der Anpassbarkeit an die strukturellen Gegebenheiten in Österreich.
Identifikation von Entwicklungsdefiziten vielversprechender technischer Lösungen.
Bewertung der sozialwissenschaftlichen Aspekte und der volkswirtschaftlichen Auswirkungen einer Einführung von flüssigen Bio-Brennstoffen in Österreich.

Praxisrelevanz

Das Thema 'Pyrolyse von Biomasse' hat in der internationalen Forschungsagenda in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Bei den meisten dieser Aktivitäten handelte es sich um die Erarbeitung von technologischem Grundlagenwissen für die Nutzung von Biomasse in zentralen Großanlagen. Da in der heimischen Biomasseforschung traditionell ein eher dezentraler Ansatz verfolgt wurde, waren österreichische F&E-Institutionen in diesem Bereich eher wenig vertreten. Eine Ausnahme dazu ist die Joanneum Research FGmbH die über das 'Pyrolysis Network' im EU-Programm ALTENER und seit neuestem über einen entsprechenden Schwerpunkt innerhalb der Bioenergieforschungsaktivitäten der Internationalen Energieagentur an internationalen Forschungkooperationen beteiligt ist.
Mit dem vorliegenden Projekt wird ein dezentraler Ansatz im Bereich Biomassepyrolyse vorgeschlagen. Damit soll der traditionelle österreichische Ansatz der dezentralen Nutzung von Biomasse als Energieträger in die internationale Diskussion eingebracht werden.

Berichte

Abschlussbericht

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.

Anhänge

Dateiname

1125_Lauer.doc

Beschreibung

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

Autor/innen

Maximilian Lauer