Holzvergasung und Abwärmenutzung einer Photovoltaikanlage in Dürneck

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1 Holzvergasung und Abwärmenutzung einer Photovoltaikanlage in Dürneck Übersicht über die Erzeugung von Strom und Wärme Beschreibung des Gesamtsystems Herr Josef Braun aus Dürneck bei Freising hat seinen Hof als integriertes energetisches Gesamtsystem konzipiert, in dem mehrere Dinge ineinandergreifen. Eines der Ziele ist das Trocknen von Heu. Das machen andere Landwirte auf der Wiese. Wenn allerdings das Gras auf der Wiese vollkommen trocknet, bleiben beim Einholen des Heus wertvolle Kräuterbestandteile auf der Wiese liegen und können ihre heilsame Wirkung bei den Kühen bzw. in deren Milch nicht mehr entfalten. Deshalb wird das Heu mitsamt den Kräutern bei Herrn Braun bereits eingebracht, wenn es noch etwas feucht ist. Nun muss es allerdings nachgetrocknet werden. Hierzu wird die Abwärme einer Photovoltaikanlage genutzt, die anstelle eines Ziegeldaches auf einer großen Scheune montiert wurde (Indachmontage). Bei Schlechtwetterperioden liefert ein Holzvergaser die notwendige Wärme zum Trocknen und produziert auch noch Strom. Der Holzvergaser erzeugt auch die Heizungswärme für das Haus, die Ställe und die Käserei. Daten zur Gesamtanlage: Stand: Funktion: Erzeugung von Strom durch Holzvergasung und Nutzung der Abwärme der Holzvergasung, des Blockheizkraftwerkes und der Wärme einer Photovoltaikanlage zum Trocknen von Heu und Erzeugung von Heizwärme Inbetriebnahme der Holzvergasungsanlage: 2010 Verbrauch an Holzhackschnitzel pro Jahr ca. 700 m³ Erzeugter Strom pro Jahr im Blockheizkraftwerk ca kwh erzeugter Strom pro Jahr durch die PV-Anlage ca kwh (das entspricht dem Strombedarf von ca. 70 Haushalten) Erzeugte Wärme pro Jahr durch die Holzvergasung ca kwh Nutzung der Wärme zur Trocknung von Heu und Getreide, Heizung des Wohnhauses, Warmwasser für die Käserei Betreiber: Braun Josef, Biolandhof Braun Dürneck Freising Tel

2 Das Dach der Scheune besteht aus Solarmodulen Die Modulfläche beträgt insgesamt 780 m² und erzeugt pro Jahr ca kwh Strom. Unter den Modulen staut sich die Wärme und der Wirkungsgrad der Solarzellen sinkt. Deshalb wird die warme Luft unter den Modulen abgesaugt. Dadurch werden die Module gekühlt und man kann die Wärme zum Trocknen von Heu verwenden. Ansaugöffnungen für Frischluft im Dach der Scheune über diese Öffnungen wird frische Luft angesaugt, kühlt die Module ab und erwärmt sich dabei Damit man die warme Luft absaugen kann, befindet sich unter den Modulen eine Holzwand und zwischen Modulen und Holzwand ist ein Hohlraum mit einer Höhe von ca. 20 cm vorhanden. Über Öffnungen unter dem Dach wird frische Luft angesaugt. Die Frischluft erwärmt sich im diesem Zwischenraum. 2

3 Absaugung der erwärmten Luft Die erwärmte Luft hat ca. 40 C. Sie wird über einen Wärmetauscher (im Bild oben links) von einem Lüfter (im Bild oben rechts) angesaugt und in der Scheune in Boxen geleitet, deren Boden nur aus einem Gitter besteht. Dort durchströmt die Luft von unten nach oben das Heu und trocknet es. Wenn das Scheunendach die Luft genügend erwärmt, ist der Wärmetauscher nicht aktiviert. Erst wenn die Erwärmung über das Dach, z.b. bei Schlechtwetterperioden, nicht mehr ausreicht, wird heißes Wasser durch den Wärmetauscher gepumpt. Das Wasser wird durch Verbrennung von Holz in einem Holzvergaser erwärmt. Die Heutrocknung erfolgt von Mitte Mai bis Mitte September. Heutrocknung mit Gitterboden Gitterboden Das Heu wird in Boxen gelagert. Der Boden der Boxen besteht aus einem Gitter. In diesen Boxen wird das Heu getrocknet, dabei strömt von unten durch den Gitterboden warme Luft. 3

4 Getrocknete Hackschnitzel für den Holzvergaser Bei den Holzhackschnitzeln handelt es sich um Durchforstungsholz von Gemeinden. Damit künftig auch eigenes Holz verwendet werden kann, wurden Bäume angepflanzt. Die Trocknung der Holzhackschnitzel erfolgt mit Abwärme aus der Holzvergasung. Trocknungsanlage für die Holzhackschnitzel Auf diesem Rost werden die Holzhackschnitzel gelagert. Von unten werden sie von warmer Luft durchströmt und getrocknet. 4

5 Holzvergasung Förderschnecke Holzhackschnitzel Wärmetauscher (Abkühlung von Gas, Erwärmung von Wasser) Aschefilter Holzvergaser ein Schleusensystem verhindert den Rücklauf von Gas Der Holzvergaser ist wärmegeführt, d.h. er läuft nur, wenn Wärme benötigt wird. Die getrockneten Holzhackschnitzel laufen über eine Förderschnecke und ein Schleusensystem zum Holzvergaser. Im Holzvergaser werden die Holzhackschnitzel erhitzt und in Gas und Asche umgewandelt. Das so entstandene Holzgas enthält u.a. die brennbaren Bestandteile Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Methan und hat einen Heizwert von ca. 1,4 kwh/m³ (zum Vergleich: Erdgas hat ca. 10 kwh/m³). Ein Schleusensystem verhindert, dass Gas über die Förderschnecke entweicht. Das heiße Gas (800 C) läuft über einen kleinen Wärmetauscher (im Bild nicht sichtbar) und erhitzt dabei Wasser. Anschließend fließt das Gas über einen Filter und hinterher durch die im Bild sichtbaren waagrechten Rohre. Dort erhitzt es weiteres Wasser und hat dann nur noch 60 C. Von dort läuft es in ein Blockheizkraftwerk. 5

6 Blockheizkraftwerk Das Blockheizkraftwerk ist ein umgebauter MGM-PKW-Motor. Es hat eine Leistung von 30 kw elektrisch und 66 kw thermisch und erzeugt pro Jahr ca kwh Strom. Mit der überschüssigen Wärme aus der Holzvergasung und der Abwärme aus dem Blockheizkraftwerk wird Heu und Getreide getrocknet und Warmwasser für das Haus, den Stall und eine Käserei erzeugt. Gegenüber der Alternative Biogasanlage hat die Holzvergasung zwei Vorteile: 1) Biogasanlagen benötigen eine gewisse Größe, damit sie wirtschaftlich laufen. Die Holzvergasungsanlagen werden auch im unteren Leistungsbereich angeboten. 2) Die Holzvergasung kann man jederzeit ein- und wieder abschalten. Eine Biogasanlage muss dagegen durchlaufen. 6