Foto: Frontansicht des Einfamilien-Passivhauses in Pettenbach

Biomassevergasung im Kraftwerk Zeltweg

Im kalorischen Kraftwerk Zeltweg, wurde Biomasse als Zusatzbrennstoff untersucht. Dabeiwird Holz in einer Wirbelschichtanlage vergast und dem Standardkessel alsZusatzbrennstoffzugeführt.

Status

Im Rahmen eines EU-THERMIE Projektes wurde im Dampfkraftwerk Zeltweg des Verbunds eine Demonstrationsanlage für Biomasse-Vergasung errichtet und im November 1997 in Betrieb genommen.

Kurzbeschreibung

Wegen des dezentralen Anfalls sowie der geringen Energiedichte von Biomasse - beides bewirkt hohe Transportkosten - hat Biomasse keine besondere Eignung für den Einsatz als Hauptbrennstoff in kalorischen Kraftwerken. Hingegen ist Biomasse als Zusatzbrennstoff in Großkraftwerken sehr wohl interessant. Diese Variante hat den Vorteil, dass einerseits die Größe der Biomassezufeuerung ideal dem regionalen Biomasseaufkommen angepasst werden kann und anderseits die vorhandene Infrastruktur eines kalorischen Großkraftwerkes kostensparend genutzt wird.

Das Verfahrensprinzip

Das Verfahrensprinzip beruht auf der Vergasung von Biomasse in einer zirkulierenden Wirbelschicht. Dabei wird gerade so wenig Luft zugeführt, dass nur ein kleiner Teil des Brennstoffs verbrennt und damit aber soviel Wärme produziert, dass der restliche Teil der Biomasse im "Wirbelschichtvergaser" vergast. Die Verweilzeit des Brennstoffs in der zirkulierenden Wirbelschicht ist so lange, bis die noch nicht vergasten Partikel fein genug sind, um den Zyklon am oberen Ende des Vergasers passieren zu können. Der Zyklon dient zur Trennung des umlaufenden Wirbelschichtmaterials aus dem Produktgas. Das rund 850°C heiße Produktgas wird dem Kohlenstaubkessel über eine Heißgasleitung zur Verbrennung zugeführt. Der Zyklon ist auf eine Partikelgröße ausgelegt, die gewährleistet, dass die Holzkohlepartikel, die mit dem Produktgas in den Kohlekessel eingeblasen werden, auch vollständig ausbrennen.

Die Auslegungsleistung des Wirbelschichtvergasers beträgt 10 MWth, d. h. stündlich werden ca. 16 Schüttraummeter Biomasse vergast und als Gas im Kohlekessel verbrannt. Als Brennstoff werden vorwiegend Rinde, Hackgut und Sägespäne verwendet. Somit kommt vorwiegend lokal verfügbarer Brennstoff zum Einsatz, was Impulse für die Land- und Forstwirtschaft in der Region mit sich bringt. Als Brennstofflager dient ein Freilagerplatz mit einer max. Lagerkapazität von 10.000 Schüttraummetern, was etwa einen Monatsbedarf an Biomasse entspricht. Der Brennstofflagerplatz ist zum Schutz des Grundwassers abgedichtet und drainagiert.

Erste Betriebserfahrungen

Die ersten Betriebserfahrungen bestätigen das Erreichen der angestrebten Nennleistung von 10 MWh th im Dauerbetrieb. Der tägliche Biomasseverbrauch beträgt dabei rund 500 m³, was einer Substition von ca. 30 Tonnen Steinkohle pro Tag entspricht. Nach mehr als 760 Stunden im Vergasungs- und 350 Stunden im Verbrennungsbetrieb, kann das Projekt als sehr erfolgreich bezeichnet werden. Sowohl das Zünd- als auch das Vergasungsverhalten der Biomasse im Vergaser, aber auch das Brennverhalten des Gases im Kessel haben alle Erwartungen erfüllt.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass bei der Anlage in Zeltweg alle wesentlichen technischen Fragen geklärt und alle wesentlichen Probleme beseitigt werden konnten. Für den kommerziellen Betrieb einer solchen Anlage muss die thermische Leistung jedoch auf ca. 100 MW th erhöht werden.

Publikationen

  • G.Schauer, J. Tauschitz: "Biomassevergasung im Kraftwerk Zeltweg" in erneuerbare energie 99-4, 11-12, Gleisdorf
  • Tauschitz J, Mory A., Moritz G.: "BioCoComb: Errichtung und Betrieb einer Biomassevergasungsanlage im Dampfkraftwerk Zeltweg". Schriftenreihe der Forschung im Verbund, Band 55, Sept. 1999
Analysis Report of Power Plant Zeltweg
(24 Seiten, 821 kByte)
Autoren: Günter R. Simader (E.V.A) in cooperation with Gerhard Moritz (Verbundgesellschaft)

Projektbeteiligte

  • Dipl.-Ing. Dr. G. Schauer ist Mitarbeiter der Österreichischen Elektrizitätswirtschafts AG, Abteilung Umwelt Forschung und Entwicklung
  • Dipl.-Ing. J. Tauschitz ist Mitarbeiter beim Verbund AHP, Leiter der Maschinenbau Süd/Dampf

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