Alternative Energien:Gas aus dem Baum

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Mischwald

Reinhold Egeler: "Biomasse ist kostbar und hat es verdient, so effizient wie möglich verwendet zu werden"

(Foto: dpa)

Wer an Holz und Energie denkt, denkt an Feuer. Aber das Material lässt sich auch zu Gas verschwelen, das Strom und Wärme liefert. Diese Methode ist effizienter, als Holz direkt zu verbrennen.

Von Ralph Diermann

Wer heute aus Holz Energie gewinnen will, tut im Grunde nichts anderes als der altsteinzeitliche Homo erectus - er macht Feuer und verbrennt das Holz. Ziemliche Verschwendung, findet Reinhold Egeler von den Stadtwerken Rosenheim. Er sagt, es sei höchste Zeit, dieses uralte Prinzip durch ein produktiveres Verfahren zu ersetzen: die Vergasung von Holz. "Biomasse ist kostbar und hat es verdient, so effizient wie möglich verwendet zu werden."

Mit einigen Kollegen hat Egeler eine Anlage entwickelt, in der Holzhackschnitzel unter Luftabschluss bei hohen Temperaturen verschwelt werden. Dabei entsteht ein brennbares Gas, mit dem ein Motor Strom und Wärme erzeugt.

Der Vorteil gegenüber der herkömmlichen Verfeuerung in einem Heizkraftwerk: "Wir können mit der Holzvergasung deutlich mehr Strom produzieren", erklärt Egeler. Der elektrische Wirkungsgrad der Anlage beträgt 30 Prozent, Holzheizkraftwerke erzielen nur etwa 15 Prozent. So lässt sich aus einer Tonne Holz doppelt so viel Strom gewinnen.

Die Wärmeproduktion sinkt derweil, aber nicht im gleichen Maß. Die Anlage in Rosenheim speist immer noch fast 60 Prozent der Energie des Holzes in die Fernwärmeversorgung ein.

Holzvergasung ist kein neues Verfahren. Als während des Zweiten Weltkriegs Benzin knapp wurde, rüsteten viele Fahrzeugbesitzer ihre Motoren auf Holzgas um. Die Vergaseranlage montierten sie entweder direkt auf die Karosserie oder zogen sie als Anhänger hinter dem Auto her. Tankstellen nahmen in jener Zeit Holz in ihr Sortiment auf.

Etwa drei Kilo Brennholz ersetzten einen Liter Treibstoff. Sogar manche Panzer wurden in den letzten Kriegsjahren mit Holzgas betrieben. Doch weil das Fahren wenig komfortabel war, geriet die Technik schnell in Vergessenheit, als nach Kriegsende wieder Benzin an den Zapfsäulen verfügbar war.

Erst mit der Suche nach klimafreundlichen Alternativen für die Energieerzeugung besannen sich Forscher und Unternehmen auf das alte Verfahren. So sind heute in Deutschland etwa 150 Holzgas-Anlagen in Betrieb, die meisten von ihnen jedoch mit deutlich geringerer Leistung als die Anlage der Stadtwerke Rosenheim. Vor allem land- und forstwirtschaftliche Betriebe erzeugen so ihre eigene Energie. Die Energieversorger dagegen halten sich noch eher zurück.

"Wir haben die Technik weitgehend im Griff"

Egeler führt in eine Halle auf dem Betriebsgelände der Stadtwerke Rosenheim, in der die Holzgas-Anlage steht. Deren Komponenten sind dick mit einem Vliesstoff ummantelt, als hätte Verpackungskünstler Christo Hand angelegt. Das Material dient dem Hitzeschutz, denn die Vergasung erfordert Temperaturen von bis zu 1000 Grad Celsius. Im ersten Schritt entsteht aus dem Holz per Pyrolyse ein Gemisch verschiedener Gase sowie Teer und Holzkohle. Daran schließen sich ein Oxidations- und ein Reduktionsprozess an. Deren Produkt ist - neben Asche - ein brennbares Gas, das unter anderem aus Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Methan besteht. Es wird abschließend mit einem Staubfilter gereinigt.

Insgesamt 6500 Betriebsstunden läuft die Anlage bereits. "Wir haben die Technik heute weitgehend im Griff", sagt Egeler. Bis 2017 wollen die Stadtwerke Rosenheim insgesamt zehn solcher Holzgas-Anlagen in Betrieb nehmen, um Strom sowie Wärme für das örtliche Fernwärmenetz zu erzeugen. Zudem plant das Kommunalunternehmen, seine Anlagen auch zu verkaufen, etwa an Gewerbebetriebe mit hohem Wärmebedarf.

Mit einer elektrischen Leistung von 200 Kilowatt ist die Anlage der Stadtwerke Rosenheim verglichen mit einem Holzheizkraftwerk recht klein. "Technisch ist es durchaus möglich, Holzvergaser-Anlagen mit einer Leistung von mehr als einem Megawatt zu bauen", sagt Sebastian Kilburg vom Kompetenzzentrum für nachwachsende Rohstoffe in Straubing. Doch eine geringere Leistung sei ein wirtschaftlicher Vorteil: "Das Problem von Megawatt-Anlagen ist, dass dort große Mengen an Wärme anfallen, die sinnvoll genutzt werden müssen. Das ist bei Anlagen in der Größenordnung von wenigen hundert Kilowatt deutlich einfacher."

Ein anderer Nachteil der Großanlagen ist der hohe Brennstoffbedarf: Pro Megawatt elektrischer Leistung benötigen sie bis zu 20 000 Tonnen Holz im Jahr. Solche Mengen lassen sich kaum aus der näheren Umgebung der Anlagen gewinnen, sodass die Transportwege sehr lang werden. Vor diesem Problem stehen auch die Stadtwerke Rosenheim. Während die Hackschnitzel heute noch aus dem Umland kommen, werden sie einen Teil des Materials überregional beziehen müssen, wenn mehrere Anlagen installiert sind. Deshalb wollen Egeler und seine Kollegen ihren Vergaser so weiterentwickeln, dass sich eines Tages auch biogene Reststoffe wie Stroh verarbeiten lassen.

In der Tat ist Holz nicht der einzige Feststoff, aus dem sich ein brennbares Gas gewinnen lässt: Wenn Wasserdampf auf stark erhitzte Kohle trifft, bildet sich ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Mithilfe weiterer Verfahrensschritte wird daraus das so genannte Stadtgas. Als Rückstand bleiben Aschen und Schlacken, die entsorgt werden müssen. Bereits Ende des 19. Jahrhundert nutzten städtische Gaswerke dieses Verfahren, um Brennstoff für Gaslaternen zu erzeugen. Wenig später wurde das Stadtgas auch in öffentliche Gasnetze eingespeist. Erst mit dem Erschließen großer Erdgasvorkommen in Europa sowie dem Bau von Pipelines aus der damaligen Sowjetunion nach dem Zweiten Weltkrieg haben die Versorgungsunternehmen das Stadtgas durch Erdgas ersetzt.

Heute interessieren sich vor allem Kraftwerksbetreiber für die Technologie. Wird ein Teil der Kohle in den Anlagen vergast, können sie ihre Kraftwerke mit einer kombinierten Gas- und Dampfturbine ausstatten. Damit lassen sich Wirkungsgrade von bis zu 55 Prozent erzielen - moderne konventionelle Kohlekraftwerke kommen gerade einmal auf etwa 40 bis 45 Prozent. Allerdings liegen die Investitionskosten für Kraftwerke mit integrierter Kohlevergasung deutlich höher als für konventionelle, sodass sich die Anlagen bislang nicht wirtschaftlich betreiben lassen. Aus diesem Grund ist weltweit bislang nicht einmal ein Dutzend Kraftwerke mit der Technologie ausgerüstet worden

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