Wirbelschichtvergasung biogener Abfallstoffe zur Erzeugung von Methan, Strom und Wärme

Neben dem Ausbau der angebotsabhängigen erneuerbaren Energien wie Wind und Sonne kann die energetische Nutzung von Biomasse einen merklichen Beitrag zur Reduktion von klimarelevanten Emissionen und einer Substitution fossiler Energieträger in allen Sektoren des Energiesystems leisten. Um dabei eine Konkurrenz zur stofflichen Nutzung zu vermeiden und die Energiebereitstellungskosten zu reduzieren, können auch biogene Abfallstoffe zur Umwandlung in Sekundärenergieträger genutzt werden. Diese stellen allerdings aufgrund ihrer heterogenen Eigenschaften besondere Herausforderungen an die Entwicklung entsprechender Konversionsverfahren.

Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel dieser Arbeit, eine Methodik für die Entwicklung, Analyse und Bewertung von Anlagenkonzepten zur Bereitstellung von synthetischem Erdgas (SNG) sowie Strom und Wärme (KWK) auf Basis der allothermen Zweibett-Wirbelschichtvergasung von biogenen Abfallstoffen zu erarbeiten und anzuwenden. Zur Bewertung der Klimaeffizienz werden dazu auf Basis einer ökonomischen sowie ökologischen Analyse die Treibhausgasminderungskosten berechnet und mit dem Einsatz von unbehandelten Holzhackschnitzeln als Referenz verglichen. Ausgehend vom Stand der Technik werden dazu Referenzanlagen definiert und diese im Rahmen der Konzeptentwicklung für den Einsatz von Altholz, Grünschnitt und Laub weiterentwickelt. Zur Untersuchung alternativer technischer Lösungen und zur Anlagenoptimierung werden im Bereich der Vergasung, der Gasreinigung und -aufbereitung sowie der Gasnutzung die eingesetzten Technologien und Prozesse variiert. Hierbei werden der Einfluss des Bettmaterials im Vergasungsprozess, unterschiedliche Prozesse zur Teerentfernung in der Gasreinigung sowie verschiedene Verfahren zur Methanisierung bzw. Stromerzeugung vertiefend betrachtet.