Bioenergie aus moderner Holzvergasung Zuverlässige Strom- und Wärmeversorgung durch den. Heatpipe-Reformer. agnion Technologies GmbH 1
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- Franz Pfaff
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1 Bioenergie aus moderner Holzvergasung Zuverlässige Strom- und Wärmeversorgung durch den Heatpipe-Reformer agnion Technologies GmbH 1
2 Unternehmensgeschichte : Erprobung von Kernkomponenten an der Technischen Universität München : EU Forschungsprogramm "Biomass Heatpipe-Reformer (Nachweis der technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit) Juni 2006: Juli 2007: Nov. 2008: Nov. 2009: Mai 2011: Feb 2012: Verleihung des Bayerischen Energiepreis durch den Bayerischen Wirtschaftsminister Gründung von agnion Erste Syngas Produktion an Pilotanlage Pfaffenhofen Erste Stromerzeugung HPR/Gasmotor-BHKW Spatenstich erste kommerzielle Anlage im Achental Inbetriebnahme Achental Seit Anfang 2012 weitere kommerzielle Anlagen in Bau und Planung. Mitarbeiter: 50 agnion Technologies GmbH 2 2
3 UMSICHT: Einteilung der Biomassevergasung - Reaktortyp Bewegtes Brennstoffbett / Festbettvergaser Trocknungszone Pyrolysezone Reduktionszone Oxidationszone Fluidisiertes Brennstoffbett Wirbelbett Freeboard Gas Brennstoff Luft Brennstoff Gas Asche Sekundärluft Gas Asche Luft Brennstoff Brennstoff Luft Asche Gegenstrom Gas Asche Gleichstrom Luft stationäre Wirbelschicht Primärluft zirkulierende Wirbelschicht Siphonluft agnion Technologies GmbH 3
4 Vergasung im Wirbelschichtreaktor Vorteile gegenüber Festbettreaktor Feststoffinventar: über 90 % Bettmaterial zur Wärmeübertragung, daher gute Regelbarkeit über Brennstoff- und Lufteintrag kaum Temperaturunterschiede im Reaktor Reaktionstemperatur»frei«einstellbar»hoch«für guten Ausbrand, hohe Synthesegastemperatur»niedrig«bei problematischen Brennstoffen (z. Bsp. Stroh) Brennstoffvariabilität Pellets mit hoher Dichte Shreddergut mit niedriger Dichte und hohem Feinanteil gute Skalierbarkeit über weiten Leistungsbereich Nachteile gegenüber Festbettreaktor spezifische Investitionskosten höher im Kleinleistungsbereich Brennstoff muss kontinuierlich, gleichmäßig dosiert werden agnion Technologies GmbH 4
5 Einteilung der Biomassevergasung - Vergasungsmittel Biomasse- Vergasung autotherm allotherm Luft O 2 (+H 2 O/CO 2 ) H 2 O CO 2 agnion Technologies GmbH 5
6 Konventionelle Vergasungs-Technologie Teilweise Verbrennung und Vergasung in einem Reaktor H 2 /CO Verhältnis ist zu gering für BioSNG Produktion Synthesegas wird durch Rauchgase verdünnt keine SNG Produktion möglich agnion Technologies GmbH 6 6
7 Allothermer agnion Heatpipe-Reformer Wasserdampf bringt zusätzliche H-Atome in den Prozess ein H 2 -reiches Gas kann in Methan (BioSNG) umgewandelt werden Stickstoff im Rauchgas separiert Unverdünntes Synthesegas/Methan agnion Technologies GmbH 7 7
8 Herausforderung der allothermen Vergasung Herausforderung: Effizienter Wärmetransport von der Brennkammer in den Reformer Kleine Reaktoren erfordern extrem hohe Wärmestromdichten bei hohen Temperaturen Wärmeübergangskoeffizienten bestimmen die Wärmestromdichte und die Reaktorleistung Die agnion Lösung: Erwärmung des Wirbelschicht-Reformers durch Flüssigmetall-Heatpipes erhöht den Wärmetransport um den Faktor 20 agnion Technologies GmbH 8 8
9 Vergleich Synthesegasqualitäten autotherm / allotherm HPR LHV = 1,41 kwh/sm³ 62,8 LHV = 3,17 kwh/sm³ Inertgase (N2, CO2) 42, CH4 3,3 19,5 H2 14,4 CO Holzgaszusammensetzung autotherme Vergasung 10,5 CH4 H2 24,6 CO 22 Syngas Zusammensetzung allotherm/heatpipe-reformer agnion Technologies GmbH 9
10 Anlagenaufbau 1. Brennstofflager 2. Heatpipe - Reformer 3. Luftzufuhr 4. Dampferzeuger 5. Produktgasfilter 6. RME-Wäscher 7. Gasmotor 8. Zyklon 9. Rauchgasfilter 10. Kamin agnion Technologies GmbH 10
11 Pilotanlage Pfaffenhofen (500kW therm + 160kW el BHKW Modul) agnion Technologies GmbH 11 11
12 Pilotanlage Pfaffenhofen Heatpipes & Oberhalb des Reaktors agnion Technologies GmbH 12 12
13 agnion HPR Kontrollsystem agnion Technologies GmbH 13
14 MPI Gasmotoren-Technologie Voraussetzung: Druckaufladung des Synthesegases auf 5 bar(a) Turboaufladung des Gasmotors Einblasung von Synthesegas nach Turbolader und Intercooler Einblase-Ventile aus der Wasserstoff- Motortechnologie (Hörbiger) Bewirkt: 100% Umgehung der Teer-Problematik an Gasregelstrecke, Turbolader und Intercooler Vermeidung der Explosions- Problematik bei Rückzündungen durch Direkteinblasung vor Brennraum Wesentliche Erhöhung der Motorleistung durch Turboaufladung auf 3,4 bar(a) (Downsizing) agnion Technologies GmbH 14
15 Eckdaten der Anlage Elektrische Leistung: 400 kw (entspricht ca. 700 Haushalten) Thermische Leistung: 630 kw (entspricht ca. 200 Haushalten) Alternativ Nachverstromung der Wärme möglich Grundfläche Heatpipe-Reformer 100m 2 Grundfläche gesamt ca. 200m 2 Höhe 12m Fassadengestaltung frei wählbar Keine Genehmigungspflicht nach BImSchG Bauzeit ca. 6 Monate, alles aus einer Hand schlüsselfertig Modulbauweise erlaubt Einsatz mehrerer Heatpipe-Reformer an einem Standort Vollautomatischer Betrieb Biomassebedarf: t/a bei Wassergehalt 20% t CO 2 Einsparung pro Jahr agnion Technologies GmbH 15
16 Beispielhafte Aufstellung 1,3 MW Heatpipe-Reformer Schubbodencontainer für Hackschnitzelbevorratung BHKW agnion Technologies GmbH 16
17 Kommerzielle Anlage Achental (1.300 kw therm ) 400 kw el Strom wird eingespeist 600 kw therm Wärme wird in das lokale Wärmenetz eingespeist => 75% Wirkungsgrad agnion Technologies GmbH 17 17
18 Kommerzielle Anlage Achental (1.300 kw therm ) Heatpipe-Reformer deckt Wärmelast im Sommer Heatpipe-Reformer und FHW (im Bild links) 3 MW decken Wärmelast im Winter agnion Technologies GmbH 18
19 Kommerzielle Anlage Achental (1.300 kw therm ) agnion Technologies GmbH 19
20 Individuelle 3D Planung agnion Technologies GmbH 20
21 agnion Technologies GmbH Sperl-Ring 4 D Hettenshausen agnion Technologies GmbH 21
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