Blockheizkraftwerk

 

Die Entwicklung

Die Erzeugung von Holzgas aus festen Kraftstoffen in einem Holzgenerator ist eigentlich ebenso alt wie die Entwicklung der Gas – Verbrennungsmotoren, jedoch der Weg zu einer
weit gehenden funktionstüchtigen, serienreifen und preiswerten Technik ist neu. Es gibt einige Verfahrens-techniken auf dem Markt, die in der Entwicklung eines
Vergasersystems aufgrund technischer und wirtschaftlicher Probleme nicht weitergekommen sind.

Es war also eine Frage der Zeit bis ein geeignetes Holzvergasersystem in Kombination mit einem Verbrennungsmotor kommt, das alle bislang anstehenden Probleme um die Holzvergasung beherrscht. Nach jahrelangen Versuchen ist dem Erfinder und Konstrukteur Walter Kuntschar mit der patentierten Vergasungstechnik nach dem Reduktionsverfahren der Durchbruch gelungen.

Die technische Lösung3dmodel Kuntschar

Im „Kuntschar“ – Reduktionsvergaser wurden die in der Theorie bekannten physikalischen – chemischen Vergasungsprozesse praktisch umgesetzt, in dem bei der Erzeugung von Holzgas das Boudouardische Gleichgewicht und das Wasserstoffgleichgewicht der Reaktionen zwischen Oxidation und Reduktion so eingestellt ist, dass nahezu keine unverbrannten Kohlenwasserstoffe bzw. Teerdestillate mehr im Holzgas anfallen.

Die „Optimierung der katalytischen Vergasungsprozesse“ in den einzelnen Zonen wird durch die voll ausgebildete Gasreduktionszone (Holzkohle – Glutstock) im Vergaser erreicht, wodurch kein zusätzlicher Aufwand für eine Gaswäsche zum Reinigen des Holzgases von Teerdestillaten und unverbrannte Kohlenwasserstoffen und Entsorgung von verschmutzten Pyrolyserückständen notwendig ist, sondern ein preisgünstiges trockenes Reinigungsverfahren zum Einsatz kommen kann.

Der Kuntschar – Reduktion – Holzvergaser zeichnet sich vor allem durch die hohe Vergaser Leistungsfähigkeit aus, in dem bei einem verhältnismäßig kleinen Vergaserraum von etwa 0,5 m³ ein stündlicher Brennstoffdurchsatz von 0,7 Srm bzw. ca. 165 kg/h bei maximaler Holzgasproduktion mit entsprechenden frischem gasreichem Holz im Gas – Blockheizkraftwerk eine elektrische Leistung bis zu ca. 150 kWel in Ökostrom und ca. 230 kWth (thermisch) in Biowärme umgewandelt wird. Zusätzlich anfallende Abwärmemengen im Bereich der Luftkühlung (BHKW und Holzgaskühlung) werden bei der kontinuierlichen Hackguttrocknung genutzt.

Die Arbeitsweise

Der im Reduktion – Holzvergaser eingesetzte Vergaserbrennstoff aus Holzhackgut mit einer max. Feuchte von 15 % und einer Stückgröße von 30 – 70 mm wird von einem Vorratsbehälter über ein Förderband in die Klappenschleuse im oberen Vergaserraum eingebracht. Über die einzelnen Reaktionszonen – Trocknung – Zersetzung (Pyrolyse) – Oxidation – Vergasung (Reduktion) des Holzes erfolgt der Verlauf drucklos im Gleichstrom unter gezielter Eindüsung von heißer Luft – Sauerstoff als Vergasermittel (unterstöchiometrische Vergasung). Die bei der Verbrennung des Hackgutes mit Luftsauerstoff entstehenden Oxidationsprodukte (CO2 und H2O) werden in der glühenden Holzkohle (Reaktionszone) in ihre chemischen Bestandteile Wasserstoff (H2), Methan (CH4) und Kohlenmonoxid (CO) umgewandelt.

Ein Teil des Wassers zersetzt sich in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2), der mit dem Kohlenstoff der Holzkohle sofort eine Verbindung zu Kohlenmonoxid (CO) eingeht. Alle diese komplexen, chemischen Reaktionen verlaufen unter Zuführung von Energie (exothermer Prozess) zum Teil gleichzeitig oder nacheinander bis sich das Boudouardischen Gleichgewicht für CO2 / CO und für die Wassergasbildung H2 / CO einstellt (endothermer Prozess)

Das hierbei erzeugte Holzgas ist ein Schwachgas mit niedrigen Heizwert (1,4 – 1,6 kWh / Nm3), das in einem Gasmotor ohne fremde Zündenergie direkt zum Antrieb eines Generators verbrannt wird. Mit Hilfe dieser Antriebsenergie wird nach dem Prinzip des KWK (Kraft – Wärme – Kupplung) – Energiesystems Ökostrom & Wärme zur Verwertung als Nutzenergie erzeugt.

Die Funktion

Über eine kontinuierliche Beschickung wird das Hackgut vom Vorratsbehälter (auch als Durchlauftrockner konzipiert) über ein Förderband leistungsabhängig – konditioniert in eine rückbrandsichere Klappenschleuse in den Vergaser gefördert. Die Brennstoffmenge wird über eine automatische Füllstandsmessung eingestellt.

Der Start des Holzvergasers erfolgt mit einer händischen Zündung über eine Gaskartusche. Beim Anfahren, Abfahren und Störbetrieb übernimmt der Holzvergaser die Funktion der Verbrennung (überstöchiometrische primäre und sekundäre Sauerstoff – Luftzuführung). Hierbei wird das Holz – Hackgut mit Luftüberschuss zur Energiegewinnung überstöchiometrisch – wie bei einer Hackgutfeuerungsanlage – verbrannt, wobei anfangs die entstehenden – bekannten Oxidationsprodukte (CO2, H2O – Wasserdampf, etc.) nach Passieren einer Zyklon – Hochtemperatur – Gasreinigung in die gemeinsame Abgasleitung des BHKW s – ins Freie abgeleitet werden bis die Vergasertemperatur erreicht ist.

Nach Erreichen der Betriebstemperatur im Reaktor beginnt die Funktion der Reduktion – Vergasung. Hierbei schaltet sich der Abgasventilator ab und das Motorventil schließt sich. Gleichzeitig öffnet sich das Motorventil zur Saugleitung des betriebsbereiten VHKW – Gasmotors und entnimmt zum Starten das im Vergaser anstehende Holzgas, das unterstöchiometrisch – kontinuierlich im Reduktionsverfahren erzeugt wird.

Der Gasmotor, der zu 100 % mit Holzgas gestartet und betrieben wird, saugt das Holzgas kontinuierlich vom Vergaser für die Verbrennung ab. Ist die erforderliche Motorbetriebstemperatur zur Erzeugung von Strom und Wärme erreicht, wird schließlich nach Synchronisierung der betriebsbereite Generator auf das öffentliche Stromnetz aufgeschaltet.

Das EU – Zertifikat

Mit der Ausstellung der Konformitätserklärung für die CE – Kennzeichnung bzw. mit der Genehmigung nach der EG – Maschinenrichtlinie 98 / 37 / EG sind mit diesem Vergasersystem die Nationalen und Internationalen Sicherheitsstandards und Gesundheitsanforderungen erfüllt. Die Ausstellung der Konformitätsbescheinigung zur CE – Kennzeichnung ist ein Marktzulassungskennzeichen und gewährleistet, dass das Inverkehrbringen und die Inbetriebnahme des Kuntschar – Holzvergasersystems in der EU nicht untersagt, eingeschränkt oder behindert werden darf.

Hiermit die Voraussetzung für eine behördliche Genehmigung gegeben. Mit der EU – Zertifikat der CE – Kennzeichnung ist die Zeit für die Errichtung von Pilot und Versuchsanlage für dieses Holzgaskraftwerks System Vergangenheit.

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