Wie funktioniert ein Holzgas-BHKW?
Hohe Kosten und Klimaschutz sind Dauerbrenner bei der Energieversorgung. Mit einem Holzgas-BHKW hast du beides im Griff und erzeugst gleichzeitig Strom und Wärme CO2-neutral.
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Was macht ein BHKW genau?
Grundsätzlich produziert ein Blockheizkraftwerk (BHKW) elektrische Energie, allerdings wird die dabei anfallende Wärme (Abwärme) zur Beheizung und Warmwasserbereitung genutzt. Ein BHKW besteht aus Motor, Generator und Wärmetauscher. Wenn du das BHKW für die Bereitstellung von Raumwärme einsetzen willst, sind meist zusätzlich ein Pufferspeicher und ein Spitzenlastkessel nötig. Mit einem BHKW erwirbst du eine sehr energieeffiziente Technik, die zu spürbaren Energie- und CO2-Einsparungen führt. Erdgas ist der am häufigsten eingesetzte Brennstoff. Du kannst aber auch Flüssiggas, Heiz- und Rapsöl, Diesel sowie Holz verwenden. Holz hat den Vorteil, dass es sich um einen nachwachsenden Energieträger handelt. Mit Holzgas betreibst du somit dein kleines Kraftwerk CO2-neutral.
Nachhaltigkeit des Holzgas-BHKWs
Bei der Holzvergasung handelt es sich um eine rund 150 Jahre alte Technik. Vor gut 20 Jahren hat man sie in Deutschland wieder aufgegriffen. Neu ist allerdings der Einsatz von Holzgas beziehungsweise der Holzvergasung zur gleichzeitigen Produktion von Strom und Wärme in BHKW-Anlagen. Holzgas-BHKW können mit dazu beitragen, die fossilen Brennstoffe Erd- und Flüssiggas sowie Öl zu ersetzen und die Energiewende zu unterstützen. Sie bieten die Möglichkeit der dezentralen Energieversorgung aus erneuerbaren Energien. Holzgas ist zudem ein vor Ort verfügbarer Brennstoff und somit wichtig für die regionale Wertschöpfung. Gerade vor dem Hintergrund der durch Stürme, Extremhitze und anhaltender Trockenheit wachsenden Schadholzmengen bietet sich für ein Holzgas-BHKW ein guter Einsatzbereich.
Im Vergleich zu anderen Blockheizkraftwerken ist der Wirkungsgrad mit etwa 85 Prozent zwar ein bisschen geringer und auch der Anlagenbetrieb ist aufwendiger. Doch mit Blick auf die Ökobilanz ist ein Holzgas-BHKW den fossilen Energieträgern überlegen. Aktuell ist der Markt für Holzgas-BHKW allerdings noch sehr klein, im Bereich der Ein- und Mehrfamilienhäuser ist er sogar nahezu ohne Bedeutung. Im Jahr 2016 gab es europaweit insgesamt um die 800 Holzgas-BHKW mit verschiedensten Leistungen.
Was ist Holzgas und wie entsteht es?
Anders als eine Pelletheizung, die zur Wärmeerzeugung die Biomasse verbrennt, wird in einem Holzgas-BHKW das Holz in Brenngas umgewandelt. Durch die Vergasung von Holz entsteht Holzgas direkt vor Ort von selbst. Es besteht
- zu 45 Prozent aus Stickstoff,
- zu 20 Prozent aus Kohlenmonoxid,
- zu 13 Prozent aus Kohlendioxid,
- zu 20 Prozent aus Wasserstoff und
- zu 2 Prozent aus Methan.
Wobei Kohlenmonoxid und Methan dafür verantwortlich sind, dass das Gas brennt. Für ein Holzgas-BHKW kannst du Scheitholz, Pellets oder Hackschnitzel, aber auch andere Hölzer verwenden.
Für die Produktion von Holzgas sind spezielle Vergaser erforderlich. Das Holz wird zunächst bei 200 Grad Celsius getrocknet. Doch erst bei Temperaturen über 800 Grad Celsius (Reduktion) entweicht das brennbare Gasgemisch (Holzgas) aus dem Holz. Das Holzgas enthält allerdings Teer, das sowohl den Vergaser als auch den Motor beschädigen kann, sollte es kondensieren. Wird Teer jedoch auf 1.200 Grad Celsius erhitzt, wird es gasförmig. Auch Filter oder Gaswäscher werden zur Reinigung von Teerbestandteilen eingesetzt. Erst nach dem Abkühlen und Reinigen strömt das Holzgas zum Blockheizkraftwerk.
Abfallprodukte sind Ruß und Asche. Ein Teil des Holzes wird durch die Verbrennung zu Holzkohlekoks, das oft für eine zusätzliche Vergasung verwendet wird. Wegen der starken Teerbildung hat man der Holzvergasung oft umweltschädigende Eigenschaften zugesprochen. Dank der genannten Reinigungsverfahren lässt sich der Ausstoß der krebserregenden Substanzen Benzol und Teer jedoch reduzieren. Wenn du ein Holzgas-BHKW hast, musst du Vergaser und Brennkammer regelmäßig reinigen. Wird das BHKW hoch- beziehungsweise heruntergefahren, entstehen Gasreste, die ungenutzt abgefackelt werden.
Kosten eines Holzgas-BHKWs
Im Vergleich zu beispielsweise einem mit Erd- oder Flüssiggas betriebenen BHKW ist eine Holzgas-Anlage sehr teuer, was auch auf die aufwendige Lager- und Fördertechnik für die Holzhackschnitzel oder Pellets zurückzuführen ist. Denn du brauchst einen ausreichend großen Lagerraum sowie eine Förderschnecke oder eine spezielle Sauganlage, um das BHKW zu bestücken. Ganz ohne Staub geht das Ganze natürlich nicht. Kleine Anlagen werden jedoch meist manuell mit Holz versorgt. Der Wartungsaufwand ist ebenfalls größer.
Damit sich deine gleichzeitige Strom- und Wärmeerzeugung rechnet, ist eine hohe Auslastung der Anlage ganz besonders wichtig. Immer wenn Strom produziert wird, fällt auch Wärme ab, die gerade in den warmen Monaten des Jahres größtenteils ungenutzt bleibt. Ein wirtschaftlicher Betrieb der Anlage ist demnach nur dann gegeben, wenn der Wärmebedarf das ganze Jahr über konstant und recht hoch ist; Minimum 5.000 Stunden. Hinzu kommt, dass Holzgas einen wesentlich geringen Brennwert hat als Erdöl oder Gas:
- Erdöl-Brennwert: 11,8 kWh/kg
- Erdgas-Brennwert: 8,6 bis 11,4 kWh/kg
- Holz-Brennwert: 4,8 bis 5,0 kWh/kg
Da es sich aktuell noch um Nischenprodukte handelt und Holzgas-Mini-BHKW für Einfamilienhäuser so gut wie überhaupt nicht angeboten werden, ist es nicht möglich, konkrete Preise zu nennen. Außerdem kommen zur Wärmeversorgung in der Regel noch die Kosten für einen Pufferspeicher sowie einen Spitzenkessel, den du im Winter zur Unterstützung zuschalten kannst, hinzu. Um hier Preise festzumachen, muss der Wärmebedarf bekannt sein.
Beachte: Leider gibt es seit dem 1. Januar 2021 keine staatliche Förderung mehr für Mini-BHKW-Anlagen, um die Kosten etwas aufzufangen.
Marktchancen für das Holzgas-BHKW
Holzgas-BHKW eignen sich für die Versorgung von Mehrfamilienhäusern oder auch kleineren Wohnsiedlungen, die ihre Wärme über ein Nahwärmenetz erhalten. Wirklich lohnend ist das Holzgas-BHKW für Betriebe aus der Land- oder Forstwirtschaft. Im Bereich kleiner Blockheizkraftwerke für Ein- und Mehrfamilienhäuser hat sich gezeigt, dass viele namhafte Hersteller BHKW mit Verbrennungsmotor grundsätzlich aus dem Programm genommen haben. Sie bieten im Gegenzug Mikro- oder Nano-BHKW für die benötigte Leistung eines Einfamilienhauses auf Basis der Brennstoffzellentechnik an, weil es sich um eine Technologie mit Zukunftspotenzial handelt.
