Was ist ein Biomassegenerator?
Biomassegeneratoren sind Geräte, die Strom mit Biomasse als Brennstoff erzeugen.
Bei Biomasse handelt es sich nicht um fossile Brennstoffe wie Öl oder Kohle, sondern um Ressourcen, die aus wiederverwendbaren Pflanzen und Tieren gewonnen werden. Da sie keine fossilen Brennstoffe verwenden, werden sie als umweltfreundliche Stromerzeuger geschätzt.
Ein weiteres wichtiges Merkmal von Biomassegeneratoren ist, dass sie nicht nur kohlenstoffneutral sind, sondern auch stabil Strom erzeugen. Der Grund dafür ist, dass der Brennstoff im Gegensatz zur Stromerzeugung mit natürlicher Energie auf stabile Weise gewonnen werden kann.
Anwendungen von Biomassegeneratoren
Biomassegeneratoren werden für die Stromerzeugung eingesetzt. Sie sind unterschiedlich groß und reichen von relativ kleinen Anlagen, die in Fabriken eingesetzt werden, bis hin zu größeren Anlagen, die von Energieunternehmen betrieben werden.
Einige kleine Biomassegeneratoren haben eine Erzeugungskapazität von etwa 50 kW. Größere Biomassegeneratoren haben jedoch einen höheren Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung, während kleinere Generatoren einen geringeren Wirkungsgrad haben.
Daher müssen bei der Einführung eines Biomassegenerators die Effizienz der Stromerzeugung, die Stromerzeugungskapazität und die Betriebskosten berücksichtigt werden.
Funktionsweise von Biomassegeneratoren
Biomassegeneratoren lassen sich nach der Funktionsweise der Stromerzeugung grob in drei Typen einteilen, nämlich direkte Verbrennung, Pyrolysevergasung und biochemische Vergasung. Da sich die Merkmale je nach Stromerzeugungsprinzip unterscheiden, muss das am besten geeignete System je nach Anwendungszweck und der erforderlichen Stromerzeugungskapazität ausgewählt werden.
1. Direkte Verbrennungssysteme
Bei Direktverbrennungsanlagen werden Durchforstungsholz, brennbare Abfälle oder Altöl als Brennstoff verwendet und direkt verbrannt. Die bei der Verbrennung entstehende Wärmeenergie wird genutzt, um Wasser zu kochen und eine Dampfturbine zur Stromerzeugung in Gang zu setzen. Durchforstungsholz und andere Materialien werden in der Regel in kleine Stücke geschnitten, um die Verbrennungseffizienz zu optimieren.
Bei dieser Verbrennungsmethode ist es jedoch schwierig, eine Umgebung mit hoher Temperatur zu schaffen, die ausreicht, um die Dampfturbine zu drehen, und je kleiner die Anlage ist, desto geringer ist der Wirkungsgrad der Stromerzeugung. Daher eignet sich diese Methode der Stromerzeugung für Großanlagen. Ein Problem ist jedoch die schwierige Beschaffung von Brennstoff für Großanlagen.
2. Pyrolysevergasung
Bei der Pyrolyse-Vergasung wird Biomasse-Brennstoff bei hohen Temperaturen wärmebehandelt, um Gas zu erzeugen, das dann zum Antrieb einer Gasturbine zur Stromerzeugung verwendet wird. Dieser Biomassebrennstoff wird aus Durchforstungsholz oder Holzabfällen hergestellt, die zu Holzpellets oder Holzspänen verarbeitet werden.
Ein Merkmal dieser Stromerzeugungsmethode ist, dass hohe Verbrennungstemperaturen erreicht werden können. Dies macht sie zu einer idealen Stromerzeugungsmethode für kleine Biomassegeneratoren.
3. Biochemische Vergasungssysteme
Biochemische Vergasungsmethoden unterscheiden sich von anderen Stromerzeugungsmethoden dadurch, dass sie Viehdung und Klärschlamm als Rohstoffe verwenden. Bei der Vergärung dieser Stoffe entsteht Biogas.
Dieses Biogas wird verwendet, um eine Gasturbine in Gang zu setzen und Strom zu erzeugen. Die Vorteile dieser Methode liegen darin, dass die schwer zu verbrennende Biomasse genutzt werden kann und ein hoher Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung erreicht wird.
Weitere Informationen über Biomassegeneratoren
1. Ultrakompakte Biomassegeneratoren
Es werden auch ultrakompakte Biomassegeneratoren entwickelt. Ein ultrakompakter Biomassegenerator mit den Maßen von ca. 2,5 m Höhe x 44,8 m Länge x 1,3 m Breite wurde entwickelt, stammt jedoch von einem ausländischen Hersteller. Jeder dieser Generatoren hat eine Leistung von 40 kW, eine Wärmeleistung von 100 kW und einen Energiewirkungsgrad von ca. 78 %, was ausreichend ist, um die Effizienz zu gewährleisten.
Ein Beispiel für einen solchen ultrakompakten Biomassegeneratoren in Japan ist die Roadside Station Takanosu in der Präfektur Akita. Dort wurde ein ultrakompakter Biomassegenerator installiert, der in den Wintermonaten Warmwasser für Fußbäder und die Beheizung von Kunststoffgewächshäusern liefert.
2. Kraftwerke mit Biomassegeneratoren
Seit der Einführung des Einspeisetarifs (FIT) für erneuerbare Energien steigt die Zahl der zertifizierten und in Betrieb befindlichen Kraftwerke, die Biomassegeneratoren einsetzen. Viele dieser Kraftwerke sind für einen Großteil ihres Biomassebrennstoffs auf Importe angewiesen, wie z. B. Holzpellets und PKS (Palm Kernel Shell: Palmkernschale nach der Gewinnung von Palmöl aus den Samen der Palmen).
Damit die Stromerzeugung aus Biomasse wirtschaftlich rentabel ist, muss ein System vorhanden sein, das eine stabile Versorgung mit relativ preiswerten Brennstoffen gewährleistet. Dieses System ist jedoch noch unzureichend.
Internationale Trends sind aus dem Weißbuch ‚Renewable Energy World White Paper 2020‘ ersichtlich, das von REN21 (Hauptsitz: Frankreich), einem internationalen Netzwerk zur Förderung erneuerbarer Energien, veröffentlicht wurde. Weltweit wächst die Bioenergie weiterhin in moderatem Tempo, wobei das Wachstum in China besonders ausgeprägt ist. Der chinesische Bioenergiesektor hat in den letzten Jahren ein erhebliches Wachstum verzeichnet, und laut REN21-Statistiken hat China von 2017 bis 2019 drei Jahre in Folge die weltweit höchste Stromerzeugung aus Biomasse erzielt.
In Europa hingegen gehen viele der großen Länder den vorgeschriebenen Weg der Abkehr von der Kohle und stellen auf Biomasse um, insbesondere in nordischen Ländern wie Dänemark, wo Biomasse auch eine beliebte Wärmequelle für die Fernwärmeversorgung ist.