Blockheizkraftwerke gelten als Hoffnungsträger, wenn es um die nachhaltige dezentrale Bereitstellung von Strom und Wärme geht. Ein Forschungsprojekt der Technischen Universität Wien befasst sich mit der Optimierung von solchen Anlagen, die mit Holzabfällen betrieben werden.
Will Österreich das Ziel des European Green Deal, also im Jahr 2050 keine Netto-Treibhausgasemissionen mehr freizusetzen, erreichen, dann muss die nachhaltige regionale Energieerzeugung eine wesentliche Rolle spielen. Blockheizkraftwerken kommt dabei nicht zuletzt deshalb eine große Bedeutung zu, weil sie sich zur Bereitstellung der Grundlast eignen. Daher ergänzen sie volatile Energieträger wie Sonne und Wind gut.
Bernhard Geringer vom Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik der Technischen Universität (TU) Wien leitet ein Projekt im Rahmen des Energieforschungsprogramms des Klima- und Energiefonds, bei dem es darum geht, mit Holzgas betriebene Blockheizkraftwerke zu optimieren und damit deren Marktfähigkeit zu erhöhen. Denn trotz ihrer ökologischen Vorteile sind Holzgas-Blockheizkraftwerke aufgrund ihres derzeitigen Entwicklungsstandes noch nicht weit verbreitet. Das Forschungsvorhaben soll helfen, die Attraktivität solcher Anlagen zu steigern und damit zum Erreichen der Klimaziele beizutragen. Erste Ergebnisse liegen bereits vor, das Projekt soll nach zwei Jahren Laufzeit im Frühjahr abgeschlossen sein.
Die Verbesserungsmöglichkeiten, die die Experten aufzeigen, betreffen vor allem den Wirkungsgrad der Anlage, die Abgasemissionen und die Regelungstechnik. „Das beginnt schon bei der Art und der Qualität des Holzes, das für die Gaserzeugung verwendet wird“, erklärt Geringer. Je nach Zusammensetzung des Ausgangsmaterials hat das Gas, das in weiterer Folge als Energiequelle zum Betrieb des Verbrennungsmotors verwendet wird, unterschiedliche Zusammensetzungen. In Abhängigkeit davon müssen die weiteren Komponenten so eingestellt werden, dass die Energieerzeugung möglichst effizient ablaufen kann.
Abwärme sorgt für Warmwasser
Sensoren sowie eine intelligente Regelungstechnologie, die Faktoren wie die durchströmende Gasmenge berücksichtigt, sorgen nach den Erkenntnissen der Forscher dafür, dass der Motor im Idealbereich läuft und sein Leistungspotenzial bei niedrigem Holzverbrauch bestmöglich ausschöpft. Auch eine Änderung der Geometrie im Motor war dafür erforderlich: Die Kolbenform und das Verdichtungsverhältnis wurden adaptiert, was eine weitere Effizienzsteigerung brachte. Über einen vom Motor betriebenen Generator erzeugt das Kraftwerk elektrische Energie, zugleich kann die Abwärme von Motor und Generator über einen Wärmetauscher zum Heizen oder zur Warmwasseraufbereitung verwendet werden.
Hier legten die Forscher ihr Augenmerk darauf, die Wärmeverluste zu reduzieren und so, gemeinsam mit weiteren Maßnahmen, den Anteil der wertvollen Stromerzeugung zu erhöhen. Des Weiteren wurde ein verbessertes Konzept für die Nachbehandlung der Abgase entworfen, um die Emissionen von Stickoxiden, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen so gering wie möglich zu halten. Und schließlich verbesserten die Experten die Möglichkeiten für die Betreiber zur Anlagenüberwachung sowie die Maßnahmen zur Steigerung der Betriebssicherheit und zur Reduktion der Servicekosten, um derartige Anlagen noch rentabler zu machen. „Die Technologie würde grundsätzlich auch eine großflächige Energieversorgung ermöglichen, doch sprechen Kosten, Aufwand und Zweckmäßigkeit für eine regionale Nutzung, um etwa Häuser, Gewerbebetriebe, Siedlungen oder durch Zusammenschaltung mehrerer Anlagen auch Dörfer zumindest teilweise energieautark werden zu lassen“, sagt Geringer.
„Nachhaltige regionale Energieerzeugung ist ein Schlüssel zur Lösung der Klimakrise“, ist der Wissenschaftler überzeugt. „Die CO2-Bilanz wird nicht belastet, und der Einsatz der nachwachsenden Ressource Holz als Ausgangsmaterial macht holzgas-betriebene Blockheizkraftwerke ökologisch gleich doppelt sinnvoll.“ Bruch- und Schadholz zum Betrieb der Anlagen sei in Österreich reichlich vorhanden.
Unternehmenspartner des Forschungsprojekts ist die Glock Technology GmbH, deren Blockheizkraftwerke in St. Margarethen im Rosental und Griffen (Kärnten) den TU-Experten für die Messungen zur Verfügung standen.
LEXIKON
Blockheizkraftwerke sind Anlagen zur Gewinnung von Wärme und elektrischer Energie, die auf dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung beruhen. Der Generator für die Stromerzeugung wird durch einen Motor angetrieben.
Die Kraftwerke eignen sich vor allem für den regionalen Einsatz, also dort, wo die Energie auch verbraucht wird, da die Abwärme der Stromerzeugung zur Bereitstellung von Wärme für Heizzwecke oder für die Warmwasseraufbereitung genutzt werden kann. Überschüssiger Strom aus Blockheizkraftwerken kann ins öffentliche Netz eingespeist werden.
("Die Presse", Print-Ausgabe, 29.01.2022)